6.4. Износостойкие покрытия

Износ - это сложный вид механического разрушения материала, возникающий в результате трения соприкасающихся поверхностей. Различают усталостный и абразивный износ. Усталостный износ обусловлен трением скольжения, а абразивный я абразивным воздействием (микрорезанием) неровностей контактирующих поверхностей.

При малых давлениях износ лакокрасочных покрытий наступает после индукционного периода tинд, обусловленного накоплением дефектов в пленке. Продолжительность индукционного периода tинд, толщина изношенного слоя покрытия, износ h и время полного изнашивания th определяются прочностью межатомных и межмолекулярных связей и скоростью релаксационных процессов в пленке:

th = А×,                                                                 (6.5)

где А, а и в - постоянные, зависящие от природы полимера и условий нагружения.

Невелико сопротивление износу у высокомодульных аморфных и кристаллических полимеров с жесткой трехмерной, плотно упакованной фибриллярной или крупносферолитной структурой.

Высокой стойкостью к износу характеризуются покрытия с мелкосферолитной, дезориентированной фибриллярной структурой, имеющие умеренную степень сшивания макромолекул и отличающиеся большими значениями обратимой деформации и малыми временами релаксации. Индукционный период и износ имеют оптимум на температурной зависимости, что связано с понижением подвижности цепей макромолекул и увеличением доли пластической деформации, снижающей прочность материала пленки.

При увеличении давления износ линейно возрастает, причем он тем меньше, чем меньше коэффициент трения покрытия и больше его адгезионная прочность. Покрытия, обладающие низкими значениями коэффициентов трения, называются антифрикционными. К ним относятся: полиамидные, фторопластовые, пентапластовые, полиэтиленовые, эпоксидные. Часто это смеси полимеров: полиамид - фторопласт (10/4), полиамид - полиэтилен (8/2), полиамид - поливинилбутираль (1/1). Их наносят на поверхность в виде порошка с последующим сплавлением.

Для снижения коэффициента трения и увеличения стойкости к износу в композиции лакокрасочных материалов вводят минеральные (дисульфид молибдена, графит, тальк, оксид алюминия, порошок свинца и др.) и полимерные (фторопласты, полиэтилен) наполнители, а также пластифицируют покрытия.

Стойкость к абразивному износу наиболее высока у полиуретановых покрытий. В ряде случаев они превосходят по эрозионной стойкости в 6-8 раз стальные образцы. Их используют при защите пропеллеров вертолетов, лопастей турбин, пылевых вентиляторов, паркета, верха обуви и т. д.

Абразивостойки покрытия из вулканизованных натурального и хлоропренового каучуков.

Для лакирования деревянных полов используют мочевиноформальдегидный лак МЧ-26, пентафталевый лак ПФ-231, краска ПФ-226; для разметки асфальтовых дорог - термопластичный состав на полиэфирной основе и др.

При введении в состав красок абразивов (электрокорунд, кварцевый песок) получают покрытия с высоким коэффициентом трения скольжения - нескользящие покрытия. Их используют для защиты трапов, полов и как палубные покрытия с целью обеспечения безопасности передвижения людей и перемещения грузов. Например, известна нескользящая эмаль ЭФ-5179 с наполнителем - электрокорундом, который вводят в лак перед применением в соотношении 1/1.