Научные статьи

Факторы, влияющие на адгезионную прочность покрытий

Адгезионная прочность зависит от природы полимера, подложки, от условий формирования покрытия. Установлено, что наиболее высока адгезионная прочность у покрытий, формируемых из мономерных и олигомерных пленкообразователей, которые превращаются в полимерное (трехмерное) состояние непосредственно на подложках.

Адгезионная прочность возрастает с увеличением в пленкообразователе количества полярных функциональных групп таких как -OH, -COOH,-CONH2,-CONH, -OCONH (их энергия когезии составляет 25-65 кДж/моль). Она зависит также от фазового и физического состояния материала пленки. Более адгезионно-прочные покрытия образуют аморфные пленкообразователи по сравнению с кристаллическими.

Наиболее низкую адгезионную прочность проявляют покрытия из фторопластов, полиимидов, пентапласта, полиэтилена, поливинилхлорида, сополимеров винилхлорида. Для повышения адгезионной прочности вышеуказанных полимеров проводят их модификацию: смешивают с адгезионно-активными олигомерами и мономерами (эпоксидными, эпоксидно-новолачными, эпоксидно-фурановыми, алкидными, диаллилфталатом, полиамидокислотами и др.), прививают мономеры, окисляют разными способами: химическими, тепло- или радиационным воздействием.

По-разному влияют на адгезионную прочность пластификаторы, пигменты и наполнители. Как правило, зависимость адгезионной прочности от концентрации этих ингредиентов имеет максимум. Увеличение адгезионной прочности, вероятно, обусловлено адсорбцией пластификатора, пигмента или наполнителя на активных центрах твердой поверхности, изменения в ряде случаев ее природы, а также за счет снижения внутренних напряжений в самом покрытии.

Более высокую адгезионную прочность наполненных покрытий по сравнению с ненаполненными объясняют также усилением полимеров в адгезионном слое, каталитическим влиянием на процессы структурирования и окисления, уменьшением термических напряжений, направленным изменением структуры пленки.

Однако следует отметить, что в ряде случаев наполнитель, увеличивая адгезионную прочность одного пленкообразователя, может не влиять или даже ухудшать адгезионную прочность другого; часто в избирательности действия наполнителей существенную роль может играть природа подложки. Не менее важна роль подложки в формировании адгезионного взаимодействия ее с адгезионным покрытием. Достаточно сложно получать адгезионно-прочные покрытия на гладких непористых подложках (металлы, ситаллы, стекло и др.), а также на материалах с низкой поверхностной энергией (некоторые полимеры).

Адгезионная прочность уменьшается в ряду:

Медь > углеродистая сталь > легированная сталь > > алюминий > цинк > олово > свинец.

С целью улучшения смачиваемости подложек лакокрасочными материалами их поверхность модифицируют, что зачастую обеспечивает увеличение адгезионной прочности покрытий. В связи с тем, что для образования прочной адгезионной связи большое значение имеют процессы микрореологического затекания жидкого адгезива в микропоры и трещины подложки, важным фактором является шероховатость поверхности. Механическое зацепление резко усиливается, если поверхность металла подвергнуть абразивной обработке, фосфатированию, оксидированию и т. д., а лакокрасочный материал использовать с пониженной вязкостью.

Адгезия зависит и от технологических условий формирования покрытий. Повышение температуры и продолжительности нагревания до определенного предела благоприятствует адгезии. Но в случае протекания деструктивных процессов в материале пленки адгезионная прочность снижается. Поэтому для каждого покрытия существуют определенные оптимальные температурные режимы его формирования

Обычно на воздухе формируются покрытия с большей адгезионной прочностью, чем в инертной среде, но превышение оптимального значения степени окисления пленкообразователя в покрытии снижает адгезионную прочность.Адгезионная прочность зависит также и от режима охлаждения покрытий, особенно, если их формируют из расплавов кристаллических полимеров.Влияние скорости охлаждения на адгезионную прочность показана ниже, на примере формирования полиэтиленовых покрытий на алюминии:

Скорость охлаждения, 

°С/мин

1,5 

 

8 

 

16 

 

40 

 

500 

 

Адгезионная прочность, 

Н/м

160 

 

220 

 

274 

 

527 

 

1300 

 

Возможные приемы увеличения адгезионной прочности - это радиационное воздействие, использование магнитного и ультразвукового полей, как на исходные композиции лакокрасочных материалов перед их нанесением на поверхность, так и на покрытия в процессе их формирования на субстрате.

Электростатическое взаимодействие

Причинами образования двойного электрического слоя, который обнаруживается при разделении контактирующих поверхностей (при отслаивании пленки от подложки), являются:

1)    образование донорно-акцепторной связи на границе адгезив-субстрат;

2)    термоэлектронная эмиссия, т. е. переток электронов  от субстрата (металла) в адгезив (диэлектрик); миграция электронов возможна в случае понижения электрического барьера на поверхности металла, особенно это проявляется у полимеров, содержащих полярные группы (-CN, -OH, -COOH, -NH2 и др.) при высокой степени контакта с подложкой;

3)    адсорбция и ориентация полярных групп адгезива на поверхности субстрата, причем в первую очередь происходит ориентация поверхностных диполей, вследствие чего поверхность приобретает заряд определенной величины и знака.

Следует отметить, что заряды возникают только при контакте разнородных поверхностей, а знак заряда зависит от природы контактирующих поверхностей. В качестве примера ниже приводится электростатический ряд, согласно которому любое вещество ряда при контакте с другим веществом ниже, заряжается положительно, а при контакте с веществом, расположенным выше, - отрицательно:

Этилцеллюлоза

Казеин

Полиметилметакрилат

Ацетилцеллюлоза

Стекло

Металлы (все)

Полистирол

Полиэтилен

Политетрафторэтилен

Нитрат целлюлозы

Направление перехода электронов определяется соотношением между потенциалами Ферми контактирующих тел. Значения потенциалов Ферми характеризуют работу выхода электронов, которые перемещаются до тех пор, пока потенциалы Ферми в граничной зоне обоих тел не сравняются. В результате этого различные пленки, нанесенные на одну и ту же подложку, например, на металл, могут иметь разные как по величине, так и по знаку, заряды. Образование двойного электрического слоя в контакте адгезив-субстрат лежит в основе электрической теории адгезива, разработанной Б. В. Дерягиным и Н. А. Кротовой.

О возможности возникновения электрических явлений при расслаивании адгезионных соединений свидетельствует:

  • электризация образующихся поверхностей;
  • появление в ряде случаев лавинного электрического разряда, сопровождающегося свечением, треском, излучением радиоволн.

Доказательством же существования электрических сил является наличие эмиссии (стекания) электронов при нарушении адгезионной связи. Интенсивность эмиссии электронов  хорошо коррелирует со значениями работы адгезии.

Электростатическое взаимодействие особенно существенно в покрытиях, формируемых на основе полярных полимеров (поливинилхлорида, акрила нитрила, полиамидокислот ароматического строения, эфиров целлюлозы), проявляясь наиболее заметно с увеличением скорости отслаивания.

Хемосорбционное взаимодействие

Такое взаимодействие возможно с использованием пленкообразователей, содержащих активные функциональные группы (изоцианатные, карбоксильные, эпоксидные), в определенных условиях формирования покрытия. Например, компоненты полиуретановых композиций взаимодействуют с оксидами и гидроксидами металлов при нормальной температуре по реакции.

Эпоксидные пленкообразователи реагируют с поверхностью металлов и стекла выше 170°С.

Карбоксилсодержащие полимеры и олигомеры взаимодействуют с металлами обычно при нагревании, но и при нормальной температуре при длительной эксплуатации может образоваться солевая связь.

При высоких температурах возможно химическое взаимодействие с металлической подложкой феноло- и мочевиноформальдегидных, кремнийорганических, масляных, алкидных, полиимидных и других пленкообразователей. Введение катализаторов, активация поверхности подложки может ускорять подобные взаимодействия при снижении температуры. Часто при высоких температурах взаимодействия полимеров с металлической поверхностью сопровождается переносом металла в полимер. Так, расплавы поливинилбутираля и полипропилена подрастворяют поверхность свинца, а расплавы пентапласта - поверхность цинка, растворы полиамидокислот при последующем превращении их в полиимиды на металлических подложках (Cu, Al, Fe) взаимодействуют с металлами, переводя их в солевую, а затем оксидные формы, содержащиеся в полимере. Полиэтилен выше 200°С восстанавливает оксиды железа до металла. Аналогичные явления наблюдаются и при формировании покрытий из полиакрилонитрильных дисперсий.

По мнению Н.И. Егоренкова и других исследователей, перенос металлов связан с наличием карбоксильных групп в полимерах, например, возникающих в результате термоокислительной деструкции. При высокой температуре карбоксильные группы взаимодействуют с оксидами и гидроксидами металла. В результате реакции образуются межфазные металл-полимерные слои с отличающейся от полимера структурой и свойствами. Так, установлено, что в полиэтиленовых покрытиях карбоксилаты железа обнаруживаются на расстоянии до 40 мкм от поверхности подложки.

Молекулярное взаимодействие может иметь место с участием полифункциональных модифицирующих компонентов, вводимых в композиции, -ПАВ, кислоты, бис-имиды и др., а также продуктов деструкции полимеров. Например, для улучшения адгезии эпоксидных покрытий в состав композиций вводят адсорбционно-активные компоненты - хинолин, оксазолон и другие соединения, содержащие полярные группы -NH2, -CN, -CNS, -S, а также используют отвердители аминосиланового типа.

Адгезия

Адгезия лакокрасочных покрытий - это явление, заключающееся в установлении связи между пленкой и подложкой, на которую она нанесена.Адгезионная прочность - это работа, которую необходимо затратить на разрушение адгезионной связи.Аутогезия или самослипание - это сцепление между слоями однородных материалов. Проявляется в многослойных покрытиях, наносимых из одного или одинакового по природе лакокрасочного материала.Различают два типа адгезии:

1)    специфическую или собственно адгезию, характеризующую прочность сцепления адгезива с субстратом;

2)    механическую, обусловленную проникновением адгезива (впитыванием) в поры субстрата.

Этот вид адгезии имеет место при использовании пористых подложек (бумага, ткани, древесина), являясь результатом действия чисто механических (когезионных) сил. Адгезия является важнейшим свойством лакокрасочных покрытий, от которого зависят многие эксплуатационные характеристики, в том числе долговечность и защитная способность.

Методы определения механических свойств пленок

При определении механических свойств покрытий (применяют как свободные, так и адгезированные к подложке пленки) должно соблюдаться важное требование - стандартность. То есть, покрытия должны быть равнотолщинными, получены в одинаковых условиях, не иметь дефектов (газовые включения, поры, риски).

Свободные пленки можно получать, используя особые подложки: фторопластовый лист, амальгамированную жесть, алюминиевую фольгу или специально приготовленное стекло.

Большую часть испытаний проводят в условиях воздействия растягивающей нагрузки в статическом режиме. Образцы используют в виде лопаток стандартных размеров; одноосное растяжение осуществляют на динамометрах разных конструкций (РМИ-5, ZМ-40, типа Поляни и др.) при скоростях 0,01¸150 мм/мин.

Эластичность при изгибе и прочность при растяжении покрытий определяют по «шкале гибкости» (ГОСТ 6806-73), на коническом стержне и прессе МТЛ-10г. При всех испытаниях подложка изгибается или вытягивается (деформируется) одновременно с покрытием, находящемся на ней.

Когезионную прочность оценивают по твердости покрытий. Для определения твердости используют маятниковые приборы, основанные на принципе вдавливания или царапания покрытия более твердым телом. С помощью микротвердомера ПМТ-3 можно определять не только поверхностную твердость покрытий, но и их твердость на глубине.

Ударную прочность покрытий определяют на приборах У-1 и У-2 по ГОСТ 4765-73 (н/м). Стойкость покрытий к абразивному износу определяют:

1)    по времени воздействия или массе абразива, вызывающего разрушение;

2)    по значению абсолютного износа пленки, которое устанавливают с помощью приборов ГИПИ ЛКП, ИФХ АН СССР, АПГ (ГДР), ИС-1, Гарднера и др.

Для измерения демпфирующих свойств покрытий используют методы динамической петли гистерезиса, свободных затухающих и вынужденных колебаний в зоне резонанса.

Кавитационную стойкость покрытий определяют путем натурных и стендовых испытаний. В натурных испытаниях покрытия наносят на поверхности, которые подвергаются обтеканию с большими скоростями жидкостями или газами (турбины, гребные винты). В стендовых - используют приборы, где создаются скорости движения жидкостей, превышающие 30 м/с (труба Вентури, ультразвуковые диспергаторы и т. д.). Состояние покрытия при этом оценивается визуально или по изменению некоторых свойств (шероховатость поверхности, потеря массы, начало появления коррозии и др.).

Кавитационностойкие покрытия

Изделия и объекты, которые эксплуатируются при контакте с движущимися жидкостями и газами (гидросиловое оборудование ГЭС, днища судов, гидротехнические сооружения и др.), при скоростях обтекания  более 30 м/с подвергаются эрозионному разрушению в результате кавитации поверхности, вызванной воздействием ударных волн. Такому виду разрушения подвержены почти все твердые материалы, в их числе металл и бетон.

Стойкость покрытий к кавитации зависит от характера и скорости движения среды, природы подложки, структуры и физического состояния материала пленки, ее адгезии к подложке, от деформационных свойств покрытий. В наибольшей степени противостоят эрозионному разрушению покрытия из эластомеров, обладающие высокой прочностью, относительным удлинением, адгезией и малыми временами релаксации. Они служат демпфером, способным гасить ударные кавитационные импульсы. Их формируют используя комбинированные пленкообразователи превращаемого типа - как правило, это смеси жесткоцепных полимеров или олигомеров (виниловых, эпоксидных) с эластомерами (каучуками). Установлено, что пигменты и наполнители практически не влияют на кавитационную стойкость покрытий.

Для создания кавитационных покрытий на металлах разработаны эмали: перхлорвиниловая ХВ-74, на основе сополимера винилхлорида ХС-48, эпоксидно-каучуковые ЭП-43, ЭП-917.

Кавитационная стойкость покрытий из эмали ЭП-43 толщиной 300-400 мкм при ускоренных испытаниях в трубе Вентури (скорость омывания водой 60 м/с) - 70-100 ч.

Такие покрытия обеспечивают надежную защиту гребных винтов на судах и других объектов от разрушения и коррозии.

Разработаны покрытия, снижающие сопротивление трению в воде, которые применяют с целью повышения ходовых качеств судов, для уменьшения энергетических затрат при транспортировании водных сред по трубам и др. Для их создания в качестве пленкообразователей используют водорастворимые и водонабухающие полимеры (полиэтилен-оксид с ММ 106-107, гидроксилсодержащие акриловые, некоторые оловоорганические), обладающие способностью полироваться водой. Положительный эффект достигается также при введении в состав красок водорастворимых полимерных наполнителей (полиакриламид, Na-карбоксиметилцеллюлоза, сополимеры акриламида с N-винилпирролидоном). При набухании пленок покрытия коэффициент трения на межфазной границе близок к коэффициенту трения воды.

Вибропоглощающие покрытия

Вибропоглощающие, или демпфирующие, покрытия используются как эффективные средства борьбы с вибрациями и шумом в промышленности и на транспорте, возникающими в результате колебаний элементов машин и конструкций. Покрытия рассеивают (гасят) энергию колебания подложки, препятствуя шумообразованию. Это свойство обусловлено полимерным строением их пленкообразующих компонентов. Полимеры по механическому поведению занимают промежуточное положение между упругими телами и жидкостями. Они не запасают всю работу внешних сил в виде потенциальной энергии в отличие от упругих тел и не диссипируют ее полностью в теплоту в отличие от жидкостей. Для них характерно частичное превращение колебательной энергии в потенциальную и ее частичное рассеивание в виде теплоты. Диссипированная энергия проявляется как механическое демпфирование, мерой интенсивности которого служит отношение диссипируемой энергии к максимальной потенциальной энергии, запасенной на протяжении цикла колебаний.

Наиболее высока удельная демпфирующая способность полимеров при температуре стеклования (Тс), в связи с чем в условиях эксплуатации покрытие должно находиться в состоянии, близком к высокоэластическому. Применение кристаллических полимеров для вибропоглощения более предпочтительно, чем аморфных, поскольку они проявляют свойство вибропоглощения в более широком интервале температур.

В качестве вибропоглощающих наиболее эффективны наполненные системы, поскольку внутреннее трение наиболее значительно в гетерогенных средах, состоящих из вязкоупругой (полимерной) и твердой фаз. В качестве наполнителей используются вещества с чешуйчатой и волокнистой формой частиц (графит, микрослюда, алюминиевая пудра, микроасбест), в количествах до 20%. Положительные результаты достигаются и при использовании барита, мела, молотого кварца и др.

Но при больших степенях наполнения (35-40%) показана сравнительная демпфирующая способность ненаполненных и наполненных эпоксидных покрытий. Степень вибропоглощения зависит от соотношения толщин пленки и металлической подложки  и их динамических модулей.

На массивных подложках демпфирующий эффект покрытий мал, но он существенен на тонкослойных изделиях.

Коэффициент диссипации для большинства недемпфированных конструкций, как правило, не более 0,01. Вибропоглощающие покрытия могут увеличить его до 0,05 и более, что позволяет снизить амплитуды резонансных колебаний почти на 15 дБ.

В вибрирующих узлах и механизмов используют покрытия из порошковых пентапластовых, полиамидных и полиэтиленовых композиций, жидких эпоксидных (марка СВМ-51), олигоэфиракрилатных (марка СВМ-428) и битумных (противошумные мастики №579, 580 и др.) составов. Их толщина, составляя 0,3-3 мм, обеспечивает снижение вибрации в частотном диапазоне 50-10 000 Гц. При этом (с уменьшением вибрации и шума) повышается срок эксплуатации конструкций.

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.

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

Факторы, влияющие на механические свойства покрытий

Механические свойства покрытий зависят от структуры и условий их получения. Так, прочность пленок возрастает с увеличением молекулярной массы полимера, степени кристалличности, числа мостичных связей (в случае пленок трехмерного строения). В случае полиолефинов установлена зависимость между равновесным модулем упругости Е¥ и степенью кристалличности a:

Е¥ = А×еk×a,

где А и k - постоянные; А=33,9; k=0,044.

Модуль упругости коррелирует с твердостью покрытий и прочностью при растяжении.

Прочность при растяжении и относительное удлинение пленок уменьшаются с ростом надмолекулярных структур. Образцы со сферолитами диаметром больше , либо равно 300 мкм имеют дефекты в пограничных участках структур и хрупко разрушаются при деформациях меньше, либо равно 5-15%.

Механическая прочность и способность пленок к деформации изменяются при структурировании. Причем, в случае олигомеров (эпоксидные, мочевиноформальдегидные, полиэфирные). Эти характеристики улучшаются с возрастанием плотности трехмерной сетки, а для полимеров - наблюдается экстремальная зависимость прочности от числа поперечных связей. Деформируемость покрытий при этом уменьшается, т. е., используя в лаках и красках разные полифункциональные структурирующие добавки и варьируя условия отверждения (сушки) покрытий можно регулировать их механические свойства.

Механические свойства пластифицированных и пигментированных покрытий также зависят от содержания модифицирующего компонента, химической природы, размера и формы частиц пигмента, а также от его взаимодействия с пленкообразователем. Например, чешуйчатые и волокнистые пигменты и наполнители в большей мере усиливают пленкообразователи, чем наполнители изометрической формой частиц. Отмечается больший эффект усиления у аморфных полимеров, чем у кристаллических.

При увеличении пористости покрытий прочность пленок снижается. Прочность не всегда одинакова у пленок разной толщины: существенное значение оказывает на прочность и способ получения покрытия. Прочность адгезированных и неадгезированных пленок примерно одинакова.

Прочностные и деформационные свойства покрытий сильно зависят от температуры. С повышением температуры происходит уменьшение модуля упругости, твердости, прочности при растяжении и изгибе и долговечности покрытий; относительное удлинение пленок при разрыве возрастает.

Прочностные показатели покрытий изменяются при изменении характера окружающей среды. Так, в результате адсорбции поверхностью пленки жидких или газообразных продуктов возможно как понижение ее прочности (эффект Ребиндера), так и повышение за счет залечивания локальных микротрещин. При переходе от газообразных сред к жидким прочность и долговечность покрытий снижается.

Покрытия целевого назначения. Морозостойкие покрытия

В процессе эксплуатации лакокрасочные покрытия испытывают механические воздействия, обусловленные:

  • приложением внешней нагрузки (вибрация, многократный изгиб, растягивающие напряжения и т. д.;
  • наличием внутренних (остаточных) напряжений в покрытии;
  • протеканием физических и химических процессов в пленке (кристаллизация, деструкция и структурирование, улетучивание пластификаторов и др.).

Механическая прочность - это сопротивление механическим воздействиям, которые могут вызывать деформацию - изменение формы или разрушение покрытия. Разрушение - появление микротрещин - относят к микроразрушению, а нарушение целостности - к макроразрушению.

Прочностные и деформационные свойства покрытий оценивают модулем упругости, прочностью при растяжении, твердостью, эластичностью, стойкостью к истиранию и т. д.

Главное требование к морозостойким покрытиям я отсутствие хрупкости, то есть сохранение требуемых механических свойств при низких температурах. Критерий морозостойкости полимерных материалов я температура хрупкости Тхр. Она определяется графически путем построения зависимости sвын. эл.= f(Т).(s-прочность)

С понижением температуры sвын. эл застеклованных полимеров увеличивается, но до определенного предела, затем наступает хрупкое состояние материала, которое характеризуется более пологой прямой зависимости sхр = f(Т). Точка перегиба А, при которой достигается равенство пределов вынужденно-эластической деформации и хрупкой прочности (sвын. эл = sхр), отвечает Тхр материала. Ниже этой температуры пленка не выдерживает больших деформаций и хрупко разрушается при приложении нагрузки. Поэтому Тхр - это нижняя граница температурной области эксплуатации покрытий. Верхняя граница температурной области эксплуатации в зависимости от эксплуатационных требований к покрытию определяется Тс, Тпл или реже температурами текучести, разложения, потери прочности материала. Чем больше разность между этими температурами и Тхр, тем шире интервал рабочих температур покрытия DТ.

Значения Тхр и DТ для ряда полимерных пленкообразователей приведены ниже:

Исп-мый материал             Тхр,°С             DТ, °С

Фторопласт                        -170               430

Полиэтилен                        - 70                190

Полипропилен                   - 15                180

Поливинилхлорид             - 10                 90

Поливинилацетат               - 5                  33

Полистирол                          90                  10

О морозостойкости покрытий судят по их способности выдерживать без растрескивания резкое охлаждение до температур -60 ¸ -180°С, многократные циклы охлаждения и нагревания в пределах -60 ¸ +30°С или противостоять в охлажденном состоянии без разрушения ударным воздействиям.

Морозостойкость покрытий зависит от их толщины (увеличиваясь с уменьшением толщины), условий подготовки поверхности материала подложки. Неморозостойкие покрытия самопроизвольно растрескиваются под влиянием внутренних напряжений. При низких температурах снижаются механические свойства (ударная прочность, эластичность при изгибе, адгезия) практически всех покрытий.

Материалы и покрытия выбирают для эксплуатации в условиях холодного климата в соответствии с ГОСТ 9.404-81.ЕС3КС. В атмосферных условиях применяют комплексные покрытия из грунтовок В-ФЛ-093, ВЛ-02 с алюминиевой пудрой, ЭП-0156, ГФ-017, ХС-010 и эмалей МЛ-1110, МЛ-197, АС-182, ПФ-188, ХВ-16, ХВ-124. Для защиты металлов от воздействия сжиженных газов (температура до -200°С) применяют покрытия на основе акрилатной эмали АС-730 и поливинилбутиральных грунтовок ВЛ-02, ВЛ-08 толщиной 50-60 мкм. Перед нанесением покрытий из лакокрасочных материалов во всех случаях полезна дробеструйная обработка поверхности.