产品生命周期分析表明,与改善耐久性高性能涂料防止低效利用物质资源和能源从开始到结束。磨损是最重要的一个缺陷,恶化涂料的耐久性。磨损的过程被定义为破坏,抓挠或磨损摩擦材料的任何部分与另一个表面。gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba虽然磨损方面,3月、划痕和磨损在行业有时可以互换,它们是不同的。Mar磨损是没有破裂的永久变形的表面涂层。然而,磨损通常是由机械操作,去除材料的表面。在大多数情况下,删除是渐进的和进步的重复动作。除了磨损外,其他类型的磨损包括粘合剂、腐蚀性、切割、变形、疲劳、影响和滚动。擦伤磨损,通常被视为一条线,是一个表面变形引起的缩进由于位移或去除材料的困难对象。gydF4y2Ba^{2、3gydF4y2Ba}耐磨性gydF4y2Ba3月固体材料的阻力,磨损和划痕。gydF4y2Ba

在涂料行业,可188BET竞彩以使用不同的方法来实现所需的耐磨性。其中,表面处理和矩阵加强是广泛使用的方法。在某些情况下,这些复杂的组合方法执行所需的水平的耐磨性。有机涂料,使用特定添加剂基于改性聚二甲基硅氧烷(PDMS),以及天然或合成gydF4y2Ba蜡产品gydF4y2Ba,有时可以改善耐磨性。gydF4y2Ba^4gydF4y2Ba虽然他们的工作机制尚未很好理解,似乎这些添加剂可以迁移到表面和充当代理或物理间隔器。除了表面处理,矩阵加固是一种有效的方法提高有机涂层的耐磨性。这种方法通常使用聚合物高玻璃化转变温度(TgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba)的值。在self-crosslinked单组份(1 k)或交联双组分涂料(2 k),可以改善矩阵力量通过增加系统的交联密度。另一个有效的策略是将硬粒子引入矩阵有机涂料。gydF4y2Ba^5gydF4y2Ba尽管强化基质是一种常见的方法,增加了弹性涂层有时可以改善其耐磨性的外加应力后恢复删除。一般来说,增援的引入会影响机械性能如硬度、刚度、弹性和可塑性。gydF4y2Ba^{6日至14日gydF4y2Ba}总结不同的方法改善有机涂层的耐磨性是示意图如图1所示。gydF4y2Ba

加速磨损测试是必需的涂料制造商生产高质量的产品,仍无缺陷在整个生命周期。在行业中,有很多工具可用,可以模拟各种磨损模式。一般来说,他们可以工作基于旋转磁盘或线性运动。在涂料工业、磨188BET竞彩石、剪切试验机,马丁代尔是几个例子的加速磨损检测仪器使用旋转磁盘。gydF4y2Ba^{15日16gydF4y2Ba}另一方面,scrub-abrasion测试仪、重型线性磨石,crockmeter,多点划痕试验机有一些磨损gydF4y2Ba测试仪器gydF4y2Ba基于线性运动的工作。gydF4y2Ba

水性涂料(WB)gydF4y2Ba为不同的应用程序已经存在了几十年。最重要的驱动程序的切换gydF4y2BasolventbornegydF4y2Ba(某人)世行涂料更严格的法规相关减少挥发性有机化合物的排放量(挥发性有机化合物的仪器)。不管白平衡技术的重大进展,是一个重大的地区需要提高他们的性能高机械、化学和耐气候性是必需的。为了更好地理解WB涂料的耐磨性,本研究着重于评价方法使用不同的添加剂包括structure-modified变体,气相法白炭黑沉淀球形二氧化硅、功能化硅胶,滑添加剂,co-binders。白平衡系统的研究是基于1 k-acrylic乳液和2 k-polyurethane色散(手)。不同的加速试验方法用于研究这些因素对最终的耐磨性的影响这些系统的性质。gydF4y2Ba

实验gydF4y2Ba

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世行涂料的一般公式A和B在这项研究调查如表1所示。中使用的丙烯酸乳液涂料是一个modified-acrylic-copolymer乳液最低成膜温度(MFT)小于0°C。在这些WB涂料使用的助溶剂是丁基醇。流变学的研究中使用的添加剂涂料是一个终修改ethylene-oxide-urethane (HEUR)关联gydF4y2Ba增稠剂gydF4y2Ba。hexamethylene-diisocyanate (HDI)的硬化剂用于涂层b。所有这些WB涂料中使用的添加剂提供赢创工业(德国埃森)。的polysiloxane-based滑动面添加剂使用SSA-1、SSA-2 SSA-3, SSA-4。NSD nanosilica分散使用,基于43 wt. % 20 nm nanosilica粒子分散在水中。HFS中作为疏水性、easy-to-disperse structure-modified气相法白炭黑。在这项研究中使用的球形沉淀二氧化硅SPS。此外,cobinder添加剂CBA-1 (TgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba~ 30°C)和CBA-2 (TgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba~ 120°C)。在这些WB涂料,添加水平的structure-modified气相法白炭黑,沉淀球形二氧化硅、功能化硅胶,和cobinders是3.0,5.0和10.0固体wt. %计算总固体含量的配方。polysiloxane-based滑添加剂添加在0.1和0.5固体wt. %计算总固体剂型的内容。使用的添加剂清单如表2所示。gydF4y2Ba

特征gydF4y2Ba

研磨器等不同的加速磨损测试工具(泰伯行业),剪切试验机(泰伯行业),crockmeter (SDL阿特拉斯),Martens硬度(费舍尔GmbH)和马丁代尔(James治愈)是用来评估准备的耐磨涂料。gydF4y2Ba

磨石(泰伯产业)是一种广泛使用的仪器在涂料行业。188BET竞彩其使用的方法是在ASTM D4060。有几个程序使用该仪器用于解释生成的结果。最常见的方法是评估周期的数量需要达到预定的端点。评估的标准可能包括在涂料、光泽的变化,或其他外观的变化。gydF4y2Ba^17gydF4y2Ba在这项研究中,泰伯研磨器测试是使用500克的重量,和轮子CS-10砂纸。涂板的重量损失是500年之后测量周期。剪切试验机(泰伯产业)是另一种方法用来评估本研究的耐磨性。标本在5.0转每分钟旋转(RPM),和抓/破坏发生的标本接触钻石或硬质合金工具。一个可调负载应用于工具。一般来说,3月阻力报告所需的重量仅产生几乎不可见的变形或失光。gydF4y2Ba^18gydF4y2Ba在这项研究中,使用钻石锥形针,重量需要记录损坏涂层。评估使用磨石的耐磨性和剪切试验机、准备世行涂料含有添加剂应用于基质,由一根200µm酒吧。在室温下30分钟闪蒸出后,涂料治愈申请2 h 60°C,其次是在室温下固化7天。gydF4y2Ba

耐磨耐久性也考验crockmeter (SDL Atlas)配备一块布垫。在这种方法中,加载垫定9 N充电和来回移动的滑动速度~ 20毫米/秒的一条直线。gydF4y2Ba^19gydF4y2Ba破坏表面的光泽20°值测量使用micro-TRI-gloss (BYK仪器)。此外,棉布上的涂层的耐磨性是评估由马丁代尔(James愈合)仪器50周期后,根据标准ASTM D4966。gydF4y2Ba^20.gydF4y2Ba表面的光泽20°值测量并记录之前和之后磨损测试。另外,马顿斯(费舍尔GmbH)仪器用于测量制备涂料的硬度。这个测试是基于的原则迫使顶点的硬度计压头的表面涂层和测量压痕深度下工作力量,已经保持了30年代。gydF4y2Ba^21gydF4y2Ba测量使用crockmeter耐磨性,马丁代尔,和马顿斯仪器,准备涂料应用于100年底物的µm线酒吧,紧随其后的是30分钟在室温下闪蒸出。应用涂料然后治愈2 h 60°C,其次是在室温下固化7天。gydF4y2Ba

结果与讨论gydF4y2Ba

世行涂料A和B是作为主要的系统来评估不同添加剂对耐磨性的影响特性。添加剂配方,polysiloxane-based SSA-1 SSA-2以及PDMSgydF4y2Ba乳状液gydF4y2Ba使用的添加剂SSA-3和SSA-4在0.1和0.5 wt. %的水平计算的总固体含量配方。此外,nanosilica dispersion-based添加剂NSD,疏水性structure-modified, fumed-silica-based添加剂HFS中,spherical-precipitated硅基添加剂SPS,聚酯dispersion-based添加剂CBA-1,和聚氨酯polyol-based添加剂CBA-2都用3.0,5.0,和10.0 wt. %的水平计算的总固体含量配方。确定这些添加剂对耐久性的影响,关注耐磨性,23配方基于1 k-wb涂层系统和23个配方基于2 k-wb涂层系统B准备。在每个两个系统的A和B,添加剂类型和级别是多种多样的。gydF4y2Ba

在泰伯研磨器测试,样品的磨损是由接触研磨轮。样品旋转时,研磨轮驱动在相反的方向。由此产生的磨损标志着一个圆形的乐队。创建一个特定的模式这种方法涉及本地化和严重破坏,因为高研磨介质和接触压力。因此,这种技术会导致表面和subsuperficial磨损机制。gydF4y2Ba

图2显示了减肥期间测量泰伯研磨器测试涂料制备基于1 k-wb系统。结果表明,几乎所有polysiloxane-based SSA添加剂略有减少的体重值包含这些添加剂的涂料,展示他们的温和对提高耐磨性的影响。涂料中含有nanosilica dispersion-additive NSD,减肥值明显较低,表明良好的耐磨性。的最高耐磨性发现包含10.0 wt. % NSD的涂层。似乎这些nanosilica粒子,特别是高水平,大大有助于抵御严重磨损。添加疏水性structure-modified气相法白炭黑HFS中提高了耐磨性,虽然添加水平的影响尚不清楚。提高涂料的耐磨性增加spherical-precipitated二氧化硅粒子的添加水平SPS从3.0到10.0 wt. %。似乎添加polyester-dispersion-cobinder添加剂CBA-1涂料不耐磨。减肥的解释结果值的这cobinder体系仍然具有挑战性。正如所料,添加CBA-2可以减少产生的减肥研磨器测试。通过增加的添加水平CBA-2从3.0到5.0 wt. %,由此产生的涂层的耐磨性行为变得比较NSD-containing涂料。 However, a comparison of the weight-loss values reveals that increasing the CBA-2 level from 5.0 to 10.0 wt.% decreases the abrasion resistance, which could be attributed to the high brittle characteristics resulting from the high addition level of this high T_ggydF4y2Bacobinder添加剂。gydF4y2Ba

图3显示了减肥期间测量泰伯研磨器测试涂料准备基于2 k-wb系统B .正如预期的那样,这个2 k-wb系统B通常提供更高的耐磨性比1 k-wb系统a .结果表明,添加剂SSA-1-4 NSD, HFS中,CBA-1没有显著影响制备涂料的耐磨性。似乎这个2 k-wb系统提供的高交联密度高抵抗泰伯涂层的磨损。的减肥值涂料包含spherical-precipitated硅基添加剂(SPS)没有提供确凿的数据进行进一步的解释。如图所示,添加聚氨酯polyol-based添加剂CBA-2减少制备涂料的耐磨性。添加这个似乎cobinder高TgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba~ 120°C的价值向脆性特征介绍准备的涂料。gydF4y2Ba

涂料制备的泰伯剪切试验结果的基础上,1 k-wb系统如图4所示。破坏涂层重量值越高表明更好的耐磨特性。SSA-1-4添加剂没有显著影响耐磨性对泰伯剪切试验。然而,所有硅基添加剂NSD、HFS和SPS,以及高温gydF4y2Ba_ggydF4y2Bacobinder CBA-2提高抗磨性值。NSD的添加水平之间的相关性,HFS中,CBA-2添加剂和由此产生的耐磨性。添加cobinder添加剂CBA-1减少这个系统的耐磨性。gydF4y2Ba

图5显示了泰伯剪切试验结果涂料制备基于2 k-wb系统。在这个系统中,添加SSA-4 wt. % 10.0 5.0 wt. %和CBA-1略微提高制备涂料的耐磨性。由于高可变性的成果中沉淀白炭黑SPS涂料含有球形,一致的解释是不可能的。一般来说,这些泰伯剪切试验结果不能提供确凿的信息关于添加剂在这个涂层系统的影响。gydF4y2Ba

图6显示了涂料的光泽20°值准备基于1 k-wb系统由马丁代尔磨耗试验后测量(James愈合)工具。如图所示,大多数使用的添加剂可以改善涂料的耐磨性。具体来说,添加0.5 wt. % SSA-2, 0.1 wt. % SSA-4,或10.0 wt. % NSD提供最高耐磨性涂料基于该系统的准备。一般来说,cobinder添加剂CBA-1 CBA-2显示对马丁代尔耐磨性的影响值最低。作为一个例子,空白的涂料样品的磨损试验结果和涂层包含0.5 wt. % SSA-1添加剂如图7所示。涂层的表面含有添加剂相比显示马丁代尔磨损之后更好的保光性的空白样品。gydF4y2Ba

图8显示了涂料的光泽20°值测量磨损测试后由马丁代尔(James愈合)仪器的涂料制备基于2 k-wb系统B .如图所示,添加SPS,球形沉淀二氧化硅,基于2 k-wb系统B涂层能改善耐磨性。SPS的添加水平似乎并不影响耐磨性的结果由马丁代尔乐器。同时,添加5.0 wt. % NSD nanosilica色散,提高耐磨性在这个2 k-wb系统B。gydF4y2Ba

图9和图10显示了涂料的光泽20°值测量磨损测试后由crockmeter (SDL Atlas)仪器的涂料制备基于1 k-wb系统和2 k-wb系统b .如图9所示,添加nanosilica色散(NSD)添加剂可以显著提高1 k-wb系统a的耐磨性,良好的NSD的添加水平之间的相关性和由此产生的耐磨性。如图10所示,在0.5 wt. SSA-1 %的水平和SSA-4 wt. % 0.1和0.5的水平,可以稍微改善耐磨性2 k-wb系统b似乎其他添加剂检测没有影响或影响这个系统的耐磨性。gydF4y2Ba

Martens硬度是一个重要因素描述弹性和塑料材料的属性源自于压痕试验。188金宝搏bet官网Martens硬度可能与材料的耐磨性能。188金宝搏bet官网图11和12显示了Martens涂料的硬度值测量磨损测试后,马顿斯(费舍尔GmbH)仪器的涂料制备基于1 k-wb系统b和2 k-wb系统如图所示,添加高温gydF4y2Ba_ggydF4y2Bapolyurethane-polyol添加剂CBA-2可以提高Martens硬度的系统测试。这个改进是更重要的在1 k-wb系统比2 k-wb系统B这个观察是由于显著困难2 k的特点系统B相比1 k A。有趣的是,一个好的相关性Martens CBA-2水平和改善硬度值也观察到。gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

目前研究的目标是实现很好的理解的影响涂料添加剂对水性涂料的耐磨性。两个水性涂料1 k-wb系统和2 k-wb系统B被选为调查耐磨性的主要系统使用不同的测试方法。配方,polysiloxane-based滑添加剂SSA-1-4使用0.1和0.5 wt. %的水平计算的总固体含量配方。硅基添加剂NSD、HFS和SPS和cobinder添加剂CBA-1 CBA-2使用为3.0,5.0和10.0 wt. %的水平计算的总固体含量配方。磨损结果显示高依赖涂层系统。正如预期的那样,高度交联2 k-wb系统B展示了更好的耐磨性比1 k-wb系统A,尽管不同的添加剂可以显著影响耐磨性1 k-wb系统,他们没有显著影响耐磨性的2 k-wb系统B,这可能与这些高度交联涂料的硬度增加,使添加剂的影响不太显著。随着耐用性变得越来越重要的性能参数来提高水性涂料,本研究表明,没有一个所有类型的添加剂技术改善耐久性测试方法。本研究表明,特定的解决方案取决于配方和特定的测试方法用于评估耐磨性。gydF4y2Ba

*本文提出了在2023年水性研讨会在新奥尔良。gydF4y2Ba

引用gydF4y2Ba

^1gydF4y2Ba帕特里克·j·f·;罗伯·m·j·;赛托斯:r;j·s·摩尔;白色,s . r .聚合物与自主生命周期控制。gydF4y2Ba自然gydF4y2Ba2016年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba540年gydF4y2Ba(7633),363 - 370。gydF4y2Ba

^2gydF4y2Ba相关的标准术语磨损和侵蚀。ASTM: G40-22。gydF4y2Ba

^3gydF4y2BaBaydoun,美国;Arnaud p;Fouvry, S。,Modelling adhesive wear extension in fretting interfaces: An advection-dispersion-reaction contact oxygenation approach.摩擦学国际gydF4y2Ba2020年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba151年gydF4y2Ba,106490年。gydF4y2Ba

^4gydF4y2Ba手册的涂料添加剂gydF4y2Ba。第二版。CRC出版社:2002。gydF4y2Ba

^5gydF4y2Ba霍夫曼特区;安徒生,l . m .;Kolodziejska, j .;罗伯茨,s . n;Borgonia, j。w·l·约翰逊;维琪,k . s .;,a .优化批量金属玻璃的健壮的、高度耐磨齿轮。gydF4y2Ba先进工程材料188金宝搏bet官网gydF4y2Ba2017年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba19gydF4y2Ba(1),1600541。gydF4y2Ba

^6gydF4y2BaKrefetz s b;费舍尔,t·e·戴yttria-dopedα-alumina:晶粒组成和机械刚度的影响。gydF4y2Ba穿gydF4y2Ba1997年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba211年gydF4y2Ba(1),141 - 145。gydF4y2Ba

^7gydF4y2BaCoronado j。j。c . a .奥尔金市中心;罗德里格斯,s . a .滑动穿焊层与应用甘蔗机轴重建。gydF4y2Ba美国机械工程师学会学报》上,J部分:工程摩擦学》杂志上gydF4y2Ba2010年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba224年gydF4y2Ba(12),1283 - 1291。gydF4y2Ba

^8gydF4y2BaPulecio, s . a . r .;您好,m . c . m;Souza, r . m .有限元和量纲分析算法预测的散装材料和薄膜的机械性能。188金宝搏bet官网gydF4y2Ba表面涂层技术gydF4y2Ba2010年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba205年gydF4y2Ba(5),1386 - 1392。gydF4y2Ba

^9gydF4y2Ba兰开斯特,j·k·磨料磨损的聚合物。gydF4y2Ba穿gydF4y2Ba1969年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba14gydF4y2Ba(4),223 - 239。gydF4y2Ba

^10gydF4y2BaMergler y . j .;Kampen, r . j .诉;Nauta w·j·;Schaake r p;老城b;Griensven, j·g·h·诉;·梅斯特,c . j . m .屈服强度和韧性对摩擦磨损的影响聚碳酸酯。gydF4y2Ba穿gydF4y2Ba2005年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba258年gydF4y2Ba(5),915 - 923。gydF4y2Ba

^11gydF4y2Ba严,c . i;李,k . j .;霍华德,j.y.;崔k .耐磨性的改性超高分子量聚乙烯类及其与拉伸性能的相关性。gydF4y2Ba聚合物公告gydF4y2Ba1999年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba42gydF4y2Ba(4),433 - 440。gydF4y2Ba

^12gydF4y2BaHemler, s . l .;夏博诺,d . n;Beschorner, k . e .预测水动力条件穿鞋使用雷诺方程的斜楔的解决方案。gydF4y2Ba摩擦学国际gydF4y2Ba2020年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba145年gydF4y2Ba,106161年。gydF4y2Ba

^13gydF4y2BaBhutta m .美国;汗,z . a .磨损和摩擦性能评估制冷剂润滑下的镍基纳米复合涂料。gydF4y2Ba摩擦学国际gydF4y2Ba2020年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba148年gydF4y2Ba,106312年。gydF4y2Ba

^14gydF4y2Ba压,诉;Krummhauer o .;甘蓝类蔬菜,a;镍、k . g .原位监测和depth-resolved描述湿穿的碳化硅。gydF4y2Ba穿gydF4y2Ba2011年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba271年gydF4y2Ba(9),2665 - 2672。gydF4y2Ba

^15gydF4y2Ba油漆和涂料测试手册:15日。版的Gardner-Sward手册gydF4y2Ba。ASTM国际:2012。gydF4y2Ba

^16gydF4y2Bahttps://www.jamesheal.com/instrument/martindalegydF4y2Ba。gydF4y2Ba

^17gydF4y2Bahttps://www.taberindustries.com/taber-rotary-abrasergydF4y2Ba。gydF4y2Ba

^18gydF4y2Bahttps://www.taberindustries.com/shear-scratch-testergydF4y2Ba。gydF4y2Ba

^19gydF4y2Bahttps://www.taberindustries.com/crockmetergydF4y2Ba。gydF4y2Ba

^20.gydF4y2Ba纺织面料耐磨性测试方法标准(马丁代尔磨耗试验机方法)。ASTM: D4966-12 (2016)。gydF4y2Ba

^21gydF4y2BaShahdad s a;j·f·麦凯布;牛,美国;Rusby,美国;Wassell, r . w .与传统的维氏硬度测量和Martens硬度的方法。gydF4y2Ba牙科材料188金宝搏bet官网gydF4y2Ba2007年,gydF4y2Ba23gydF4y2Ba(9),1079 - 1085。gydF4y2Ba