I materiali laminati sono resistenti ai raggi UV. Problemi moderni della scienza e dell'educazione

Il cloruro di polivinile rigido (non plastificato) è stato il primo ad apparire sul mercato pubblicitario russo e, nonostante la crescente gamma di materiali polimerici offerti ogni anno, continua a mantenere costantemente una posizione di leader in alcune aree della produzione pubblicitaria. Ciò si spiega con la presenza nel PVC di una serie di proprietà necessarie per risolvere vari problemi e soddisfare i requisiti più severi per materiali strutturali di questo tipo.

Il PVC è caratterizzato da una resistenza naturale alle radiazioni ultraviolette, agli attacchi chimici, alla corrosione meccanica e ai danni da contatto. Dopo un lungo periodo di utilizzo all'aperto non perde le sue proprietà originali. Non assorbe l'umidità atmosferica e quindi non tende a formare condensa sulla superficie. Tra tutte le altre materie plastiche ha una resistenza al fuoco unica. In normali condizioni operative non presenta alcun pericolo per l'uomo o ambiente. Facilmente lavorabile, formato (materiale compatto), saldato e incollato. Quando si applica la pellicola, non è necessario pensare alle "insidie": il PVC senza l'intervento umano non presenterà "sorprese".

Gli svantaggi del cloruro di polivinile includono:

• resistenza a breve termine alle modifiche cromatiche alla luce solare (questo non si applica ai materiali con ulteriore stabilizzazione UV);
• la possibile presenza di agenti distaccanti superficiali in materiali di origine sconosciuta che necessitano di rimozione;
• resistenza al gelo limitata (fino a -20 ° C), che non è sempre confermata nella pratica (soggetto a tutti regole tecnologiche fabbricazione delle strutture e loro installazione, in assenza di carichi meccanici significativi, il PVC si comporta stabilmente anche a temperature più basse);
• un coefficiente di dilatazione termica lineare più elevato rispetto a molti altri materiali polimerici, ovvero una gamma più ampia di distorsioni dimensionali;
• grado di trasmissione della luce del materiale trasparente non sufficientemente elevato (ca. 88%);
• maggiori requisiti per lo smaltimento: fumi e prodotti della combustione sono pericolosi per l'uomo e per l'ambiente.

Il cloruro di polivinile rigido viene prodotto in varie modifiche solo mediante estrusione. Ampia gamma di teli in PVC tra cui:

• compatto e schiumato;
• con superficie lucida e opaca;
• bianco, colorato, trasparente e traslucido;
• piatto e goffrato;
• design standard e maggiore resistenza alla flessione,

consente l'utilizzo di questo materiale in quasi tutte le aree della produzione pubblicitaria.

Tatiana Dementieva
ingegnere di processo

IN E. Tretyakov, L.K. Bogomolova, O.A. Krupinina

Uno dei tipi più aggressivi di impatti operativi sul polimero Materiali di costruzioneè l'irradiazione UV.

Per valutare la durabilità dei materiali da costruzione polimerici, vengono utilizzati test di laboratorio sia su scala reale che accelerati.

Lo svantaggio del primo è la lunga durata del test, l'impossibilità di isolare l'influenza di un fattore separato, nonché la difficoltà di tenere conto delle fluttuazioni annuali degli influssi atmosferici.

Il vantaggio dei test di laboratorio accelerati è che possono essere eseguiti in breve tempo. Allo stesso tempo, in alcuni casi è possibile descrivere le dipendenze ottenute dei cambiamenti delle proprietà nel tempo utilizzando modelli matematici noti e prevederne la durabilità per periodi di funzionamento più lunghi.

Lo scopo di questo lavoro era valutare la resistenza all'irradiazione UV nelle condizioni della regione di Krasnodar dei campioni bianco tessuto in polipropilene laminato con speciali additivi nel più breve tempo possibile.

Il tessuto laminato in polipropilene viene utilizzato anche per la protezione temporanea delle strutture edilizie erette e ricostruite singoli elementi dagli influssi atmosferici.

La resistenza del materiale all'irradiazione UV è stata valutata mediante la variazione della resistenza alla trazione secondo GOST 26782002 su campioni - strisce, dimensioni (50x200) ± 2 mm e la variazione aspetto(visivamente).

Si ritiene che il valore limite dell'invecchiamento del materiale sia una riduzione della sua resistenza al 40% del valore originale.

Le prove di resistenza alla trazione sono state effettuate su una macchina di prova universale “ZWICK Z005” (Germania). La resistenza alla trazione iniziale dei campioni testati era

115 N/cm. „ "

"immagine 1.

Irradiazione ultravioletta dell'immagine - ORIGINAL0

i campioni del materiale sono stati effettuati in un apparecchio di irradiazione

clima artificiale (AIP) di tipo “Xenotest” con un emettitore di xeno DKSTV-6000 conforme a GOST 23750-79 con un sistema di raffreddamento ad acqua e un rivestimento in vetro al quarzo. L'intensità della radiazione nell'intervallo di lunghezze d'onda 280-400 nm era di 100 W/m2. La dose oraria di radiazione UV (O) è di 360 kJ/m2 per questo regime spettrale.

Durante l'esposizione all'AIP, l'intensità dell'irradiazione dei tessuti è stata controllata con un intensimetro, un dosimetro della ditta "OBKDM" (Germania).

I campioni sono stati irradiati continuamente per 144 ore (6 giorni). I campioni sono stati rimossi per valutare i cambiamenti nella resistenza alla trazione a determinati intervalli di tempo. La dipendenza della resistenza alla trazione residua (in%) dal valore iniziale del tessuto di polipropilene laminato dal tempo di irradiazione in AIP è presentata nella Figura 1.

Dopo l'elaborazione matematica dei dati ottenuti utilizzando il metodo dei minimi quadrati, i risultati sperimentali ottenuti sono riassunti dalla dipendenza lineare presentata nella Figura 2.

20 40 60 80 100 120 140 160 Dipendenza della resistenza a trazione residua (in%) dal valore del tessuto di polipropilene laminato nel tempo in AIP

materiali e strutture da costruzione

L'Osservatorio Teorologico dell'Università Statale di Mosca è di 120.000 kJ/m2 anno (O f M)

Allo stesso tempo, in letteratura non ci sono dati sulla dose annuale della parte UV della radiazione solare nel territorio di Krasnodar (Ouf k k). I valori Osum sopra indicati per Mosca e il territorio di Krasnodar consentono di calcolare approssimativamente la dose annuale totale di radiazioni UV per il territorio di Krasnodar utilizzando la seguente formula:

O f -O k /O

uf M somma K.k"

Figura 2. Dipendenza lineare della resistenza a trazione residua del tessuto di polipropilene laminato dal logaritmo del tempo di irradiazione in AIP

1 - valori sperimentali; 2 - valori calcolati utilizzando l'equazione (1)

quindi,

Di k = 1200001,33 =

160320 kJ/m2anno

P% = P0 - 22,64-1 dt,

dove P% resto è la resistenza a trazione residua (in%) dopo l'irradiazione UV; P0 - valore di resistenza a trazione iniziale (in%) pari a 100; 22.64 - un valore numericamente uguale alla tangente della retta nelle coordinate: resistenza a trazione residua (in%) - logaritmo del tempo di irradiazione in AIP; T - tempo di irradiazione in AIP, in ore.

I risultati dell'elaborazione matematica (vedi equazione (1) e Figura 2) ci consentono di estrapolare i dati ottenuti su un periodo di prova più lungo.

L'analisi dei risultati ottenuti mostra che dopo 437 ore di irradiazione si verificherà una diminuzione della resistenza residua del tessuto di polipropilene laminato al 40%. In questo caso la dose totale di radiazione UV sarà di 157320 kJ/m2.

Una valutazione visiva dell'aspetto del materiale irradiato mostra che dopo 36 ore di irradiazione il tessuto ha una struttura più densa, diventa meno sciolto e meno lucido. Con un'ulteriore irradiazione, la rigidità e la densità del tessuto aumentano.

Secondo GOST 16350-80, la dose totale di radiazione solare (Osumm) per il clima caldo moderato con inverni miti della regione di Krasnodar (GOST, tabella 17) è 4910 MJ/m2 (Osum Kk), e per il clima temperato di Mosca - 3674 MJ/m2 (Osum M ). La dose annuale della parte UV della radiazione solare secondo la metropolitana di Mosca

Un confronto tra la dose annuale di irradiazione UV per la regione di Krasnodar (160320 kJ/m2) con la dose di irradiazione UV in condizioni di laboratorio (157320 kJ/m2) ci consente di concludere che in condizioni naturali la resistenza del materiale diminuirà a 40% del valore originale sotto l'influenza dell'esposizione ai raggi UV in circa un anno.

Conclusioni. Sulla base del materiale presentato si possono trarre le seguenti conclusioni.

1. È stata studiata la resistenza di campioni di tessuto di polipropilene laminato per scopi edili all'irradiazione UV in condizioni di laboratorio.

2. La dose annuale di radiazioni UV per la regione di Krasnodar è stata determinata mediante calcolo pari a 160320 kJ/m2.

3. Sulla base dei risultati dei test di laboratorio per 144 ore (6 giorni), si è riscontrato che la variazione della resistenza alla trazione sotto l'influenza dell'irradiazione UV è descritta da una dipendenza logaritmica lineare, che ha reso possibile l'utilizzo per prevedere la resistenza alla luce del tessuto polimerico.

4. Sulla base della dipendenza ottenuta, è stato determinato che una diminuzione della resistenza del tessuto laminato di polipropilene per scopi di costruzione a un livello critico sotto l'influenza dell'irradiazione UV in condizioni naturali nella regione di Krasnodar si verificherà in circa un anno.

Letteratura

1. GOST 2678-94. Materiali laminati per coperture e impermeabilizzazioni. Metodi di prova.

materiali e strutture da costruzione

2. GOST 23750-79. Dispositivi meteorologici artificiali che utilizzano emettitori di xeno. Requisiti tecnici generali.

3. GOST 16350-80. Clima dell'URSS. Zonizzazione e parametri statistici dei fattori climatici per scopi tecnici.

4. Raccolta di osservazioni dall'osservatorio meteorologico dell'Università statale di Mosca. M.: Casa editrice dell'Università statale di Mosca, 1986.

Un metodo accelerato per valutare la resistenza ai raggi UV del tessuto di polipropilene laminato per scopi edili

Valutare la resistenza alla luce di campioni di tessuto di polipropilene laminato per scopi di costruzione agli effetti dell'irradiazione UV in condizioni di laboratorio riducendo la resistenza alla trazione del materiale testato al valore limite del 40%, una dipendenza lineare della resistenza residua dall'irradiazione il tempo in un apparato meteorologico artificiale è stato ottenuto in coordinate logaritmiche.

Sulla base della dipendenza ottenuta, è stato determinato che una diminuzione della resistenza del tessuto laminato di polipropilene per scopi di costruzione a un livello critico sotto l'influenza dell'irradiazione UV nelle condizioni naturali del territorio di Krasnodar si verificherà in circa un anno.

Il metodo accelerato per la stima della resistenza dei tessuti laminati in polipropilene per uso edilizio all'irradiazione ultravioletta

di V.G. Tretyakov, L.K. Bogomolova, O.A. Krupinina

Per una stima della resistenza alla luce di campioni di tessuto di polipropilene laminato per edifici sottoposti a irradiazione ultravioletta l'influenza in vitro sulla durabilità diminuisce con uno stiramento del materiale testato al valore limite del 40% la dipendenza lineare della durabilità residua dal tempo di irradiazione nel dispositivo di viene ricevuto il tempo artificiale in coordinate logaritmiche.

Sulla base della dipendenza ricevuta è stato definito che la diminuzione della durabilità dei tessuti di polipropilene laminato per l'edilizia fino al livello critico sotto l'influenza dei raggi ultravioletti nelle condizioni naturali del territorio di Krasnodar si verificherà approssimativamente in un anno.

Parole chiave: resistenza alla luce, irradiazione ultravioletta, previsione, livello critico di resistenza, clima, tessuto in polipropilene laminato.

Parole chiave: resistenza alla luce, irradiazione ultravioletta, prognosi, livello critico di durabilità, clima, tessuto in polipropilene laminato.

Resistenza degli smalti allo scolorimento

La resistenza condizionata alla luce è stata determinata su campioni di smalto grigio scuro RAL 7016 su un profilo in PVC REHAU BLITZ.

La resistenza alla luce condizionata del rivestimento di pitture e vernici è stata determinata mediante test secondo le norme:

GOST 30973-2002 "Profili di cloruro di polivinile per blocchi di finestre e porte. Metodo per determinare la resistenza agli influssi climatici e valutare la durabilità." clausola 7.2, tabella 1, nota. 3.

La determinazione della resistenza alla luce condizionata con un'intensità di radiazione di 80±5 W/m2 è stata controllata dai cambiamenti nella brillantezza dei rivestimenti e nelle caratteristiche del colore. Le caratteristiche cromatiche dei rivestimenti sono state determinate utilizzando un dispositivo Spectroton dopo aver pulito i campioni con un panno asciutto per rimuovere i depositi che si erano formati.

La variazione del colore dei campioni durante il test è stata giudicata dalla variazione delle coordinate di colore nel sistema CIE Lab, calcolando ΔE. I risultati sono mostrati nella Tabella 1.

Tabella 1 - Variazione delle caratteristiche di brillantezza e colore dei rivestimenti

Si ritiene che i campioni da 1 a 4 abbiano superato i test.

I dati sono forniti per il campione n. 4 - 144 ore di irradiazione UV, che corrisponde a GOST 30973-2002 (40 anni condizionali):

L = 4,25 norma 5,5; a = 0,48 norma 0,80; b = 1,54 norma 3,5.

Conclusione:

Una potenza del flusso luminoso fino a 80±5 W/m2 porta ad un netto calo della brillantezza dei rivestimenti del 98% dopo 36 ore di test a causa della formazione di placca. Man mano che i test continuano, non si verifica alcuna ulteriore perdita di brillantezza. La solidità alla luce può essere caratterizzata secondo GOST 30973-2002 - 40 anni condizionali.

Le caratteristiche cromatiche del rivestimento rientrano nei limiti accettabili e sono conformi a GOST 30973-2002 sui campioni N. 1, N. 2, N. 3, N. 4.

Sono stati ottenuti materiali compositi a base di polipropilene resistenti alle radiazioni UV. Per valutare il grado di fotodegradazione del polipropilene e dei compositi a base di esso, lo strumento principale è stata la spettroscopia IR. Quando il polimero si degrada, i legami chimici si rompono e il materiale si ossida. Questi processi si riflettono negli spettri IR. Inoltre, lo sviluppo dei processi di fotodegradazione dei polimeri può essere giudicato dai cambiamenti nella struttura della superficie esposta all'irradiazione UV. Ciò si riflette nella variazione dell'angolo di contatto. Il polipropilene stabilizzato con vari assorbitori UV è stato studiato utilizzando la spettroscopia IR e le misurazioni dell'angolo di contatto. Come riempitivi per la matrice polimerica sono stati utilizzati nitruro di boro, nanotubi di carbonio a parete multipla e fibre di carbonio. Sono stati ottenuti e analizzati spettri di assorbimento IR del polipropilene e dei compositi basati su di esso. Sulla base dei dati ottenuti sono state determinate le concentrazioni di filtri UV nella matrice polimerica necessarie per proteggere il materiale dalla fotodegradazione. Come risultato degli studi, è stato stabilito che i riempitivi utilizzati riducono significativamente il degrado della superficie e della struttura cristallina dei compositi.

polipropilene

Radiazione UV

nanotubi

nitruro di boro

1. Smith A. L. Spettroscopia IR applicata. Fondamenti, tecnica, applicazioni analitiche. – M.: Mir, 1982.

2. Bertin D., M. Leblanc, S.R.A. Marque, D. Siri. Degradazione del polipropilene: indagini teoriche e sperimentali // Degradazione e stabilità dei polimeri. – 2010. – V.95, I.5. – P.782-791.

3. Guadagno L., Naddeo C., Raimondo M., Gorrasi G., Vittoria V. Effetto dei nanotubi di carbonio sulla durabilità fotoossidativa del polipropilene sindiotattico // Degradazione e stabilità dei polimeri. – 2010. – V.95, I. 9. – P. 1614-1626.

4. Horrocks A. R., Mwila J., Miraftab M., Liu M., Chohan S. S. L'influenza del nero di carbonio sulle proprietà del polipropilene orientato 2. Termica e fotodegradazione // Degradazione e stabilità dei polimeri. – 1999. – V.65, I.1. – Pag. 25-36.

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7. Kotek J., Kelnar I., Baldrian J., Raab M. Trasformazioni strutturali del polipropilene isotattico indotte dal riscaldamento e dalla luce UV // European Polymer Journal. – 2004. – V.40, I.12. – P.2731-2738.

1. Introduzione

Il polipropilene viene utilizzato in molteplici ambiti: nella produzione di pellicole (soprattutto imballaggi), contenitori, tubi, parti di apparecchiature tecniche, come materiale isolante elettrico, nell'edilizia, ecc. Tuttavia, se esposto alle radiazioni UV, il polipropilene perde le sue caratteristiche prestazionali a causa dello sviluppo di processi di fotodegradazione. Pertanto, per stabilizzare il polimero, vengono utilizzati vari assorbitori UV (filtri UV), sia organici che inorganici: metallo disperso, particelle ceramiche, nanotubi di carbonio e fibre.

Per valutare il grado di fotodegradazione del polipropilene e dei compositi a base di esso, lo strumento principale è la spettroscopia IR. Quando il polimero si degrada, i legami chimici si rompono e il materiale si ossida. Questi processi si riflettono
Spettri IR. Dal numero e dalla posizione dei picchi negli spettri di assorbimento IR si può giudicare la natura della sostanza (analisi qualitativa), dall'intensità delle bande di assorbimento la quantità della sostanza (analisi quantitativa) e, quindi, valutare il grado di degrado del materiale.

Inoltre, lo sviluppo dei processi di fotodegradazione dei polimeri può essere giudicato dai cambiamenti nella struttura della superficie esposta all'irradiazione UV. Ciò si riflette nella variazione dell'angolo di contatto.

In questo lavoro, il polipropilene stabilizzato con vari assorbitori UV è stato studiato utilizzando la spettroscopia IR e le misurazioni dell'angolo di contatto.

2. Materiali e metodi sperimentali

Sono stati utilizzati i seguenti materiali e cariche: polipropilene, a bassa viscosità (TU 214535465768); nanotubi di carbonio a parete multipla con diametro non superiore a 30 nm e lunghezza non superiore a 5 mm; fibra di carbonio ad alto modulo, grado VMN-4; nitruro di boro esagonale.

Campioni con diverse frazioni di massa di riempitivo nella matrice polimerica sono stati ottenuti dai materiali di partenza utilizzando il metodo di miscelazione per estrusione.

La spettrometria infrarossa a trasformata di Fourier è stata utilizzata come metodo per studiare i cambiamenti nella struttura molecolare dei compositi polimerici sotto l'influenza della radiazione ultravioletta. Gli spettri sono stati registrati su uno spettrometro Thermo Nicolet 380 con un attacco per implementare il metodo Smart iTR a riflessione interna totale attenuata (ATR) con un cristallo di diamante. La ripresa è stata effettuata con una risoluzione di 4 cm-1, l'area analizzata era compresa tra 4000 e 650 cm-1. Ciascuno spettro è stato ottenuto calcolando una media di 32 passaggi dello specchio dello spettrometro. Prima di prelevare ciascun campione è stato effettuato uno spettro di confronto.

Per studiare i cambiamenti nella superficie dei compositi polimerici sperimentali sotto l'influenza della radiazione ultravioletta, è stato utilizzato un metodo per determinare l'angolo di contatto di bagnatura con acqua distillata. Le misurazioni dell'angolo di contatto vengono eseguite utilizzando il sistema di analisi della forma delle gocce KRÜSS EasyDrop DSA20. Per calcolare l’angolo di contatto è stato utilizzato il metodo Young-Laplace. In questo metodo viene valutato il contorno completo della goccia; la selezione tiene conto non solo delle interazioni interfacciali che determinano il contorno della goccia, ma anche del fatto che la goccia non viene distrutta a causa del peso del liquido. Dopo aver adattato con successo l'equazione di Young-Laplace, l'angolo di contatto viene determinato come la pendenza della tangente nel punto di contatto delle tre fasi.

3. Risultati e discussioni

3.1. Risultati di studi sui cambiamenti nella struttura molecolare dei compositi polimerici

Lo spettro del polipropilene senza carica (Figura 1) contiene tutte le linee caratteristiche di questo polimero. Prima di tutto, queste sono le linee di vibrazione degli atomi di idrogeno nei gruppi funzionali CH3 e CH2. Le linee nella regione dei numeri d'onda 2498 cm-1 e 2866 cm-1 sono responsabili delle vibrazioni di stiramento asimmetriche e simmetriche del gruppo metilico (CH3), e le linee 1450 cm-1 e 1375 cm-1, a loro volta, sono dovute a vibrazioni flettenti simmetriche e asimmetriche dello stesso gruppo. Le linee 2916 cm-1 e 2837 cm-1 sono attribuite alle linee delle vibrazioni di stiramento dei gruppi metilenici (CH2). Bande ai numeri d'onda 1116 cm-1,
998 cm-1, 974 cm-1, 900 cm-1, 841 cm-1 e 809 cm-1 sono solitamente indicati come bande di regolarità, cioè linee causate da regioni di regolarità del polimero; talvolta sono anche chiamate bande di cristallinità. Da notare la presenza di una linea di bassa intensità nella regione di 1735 cm-1, da attribuire a vibrazioni del legame C=O, che possono essere associate ad una leggera ossidazione del polipropilene durante il processo di pressatura. Lo spettro contiene anche bande responsabili della formazione di doppi legami C=C
(1650-1600 cm-1), che è apparso dopo l'irradiazione del campione con radiazioni UV. Inoltre, questo particolare campione è caratterizzato dalla massima intensità della linea C=O.

Figura 1. Spettri IR del polipropilene dopo il test di resistenza alle radiazioni ultraviolette

A seguito dell'esposizione ai raggi UV sui compositi riempiti con nitruro di boro si formano legami C=O (1735-1710 cm-1) di varia natura (aldeide, chetone, etere). Gli spettri di campioni di polipropilene puro e polipropilene contenenti nitruro di boro al 40% e al 25% irradiati con radiazione UV contengono bande solitamente responsabili della formazione di doppi legami C=C (1650-1600 cm-1). Le bande di regolarità (cristallinità) nella regione dei numeri d'onda 1300-900 cm-1 su campioni di compositi polimerici esposti all'irradiazione UV sono notevolmente allargate, il che indica un parziale degrado della struttura cristallina del polipropilene. Tuttavia, con un aumento del grado di riempimento dei materiali compositi polimerici con nitruro di boro esagonale, diminuisce il degrado della struttura cristallina del polipropilene. L'esposizione ai raggi UV ha portato anche ad un aumento dell'idrofilicità della superficie dei campioni, che si esprime nella presenza di una linea larga del gruppo idrossilico nella regione di 3000 cm-1.

Figura 2. Spettri IR di un composito polimerico a base di polipropilene con il 25% (in peso) di nitruro di boro esagonale dopo aver testato la resistenza alle radiazioni ultraviolette

Gli spettri del polipropilene riempito con una miscela al 20% (in massa) di fibre di carbonio e nanotubi prima e dopo il test non sono praticamente diversi l'uno dall'altro, principalmente a causa della distorsione dello spettro dovuta al forte assorbimento della radiazione IR da parte della componente di carbonio del materiale .

Sulla base dei dati ottenuti, si può giudicare che i campioni di compositi a base di polipropilene, fibra di carbonio VMN-4 e nanotubi di carbonio contengono un piccolo numero di legami C=O, a causa della presenza di un picco nella regione di 1730 cm -1, tuttavia, non è possibile giudicare in modo affidabile il numero di questi legami nei campioni a causa delle distorsioni degli spettri.

3.2. Risultati di uno studio sui cambiamenti nella superficie dei compositi polimerici

La tabella 1 presenta i risultati di uno studio sui cambiamenti nella superficie di campioni sperimentali di compositi polimerici riempiti con nitruro di boro esagonale. L'analisi dei risultati ci consente di concludere che il riempimento del polipropilene con nitruro di boro esagonale aumenta la resistenza della superficie dei compositi polimerici alle radiazioni ultraviolette. Un aumento del grado di riempimento porta ad una minore degradazione della superficie, manifestata in un aumento dell'idrofilicità, che è in buon accordo con i risultati dello studio dei cambiamenti nella struttura molecolare di campioni sperimentali di compositi polimerici.

Tabella 1. Risultati delle variazioni nell'angolo di contatto della superficie dei compositi polimerici riempiti con nitruro di boro esagonale a seguito del test di resistenza alle radiazioni ultraviolette

L'analisi dei risultati dello studio dei cambiamenti nella superficie di campioni sperimentali di compositi polimerici riempiti con una miscela di fibre di carbonio e nanotubi (Tabella 2) ci consente di concludere che il riempimento del polipropilene con materiali di carbonio rende questi compositi polimerici resistenti alle radiazioni ultraviolette. Questo fatto Ciò è spiegato dal fatto che i materiali in carbonio assorbono attivamente la radiazione ultravioletta.

Tabella 2. Risultati dei cambiamenti nell'angolo di contatto superficiale dei compositi polimerici riempiti con fibra di carbonio e nanotubi dovuti ai test di resistenza alle radiazioni ultraviolette

4. Conclusione

Secondo i risultati di uno studio sulla resistenza dei compositi a base di polipropilene alle radiazioni ultraviolette, l'aggiunta di nitruro di boro esagonale al polimero riduce significativamente il degrado della superficie e della struttura cristallina dei compositi. Tuttavia, i materiali in carbonio assorbono attivamente la radiazione ultravioletta, garantendo così un'elevata resistenza dei compositi a base di polimeri, fibre di carbonio e nanotubi alla radiazione ultravioletta.

Il lavoro è stato svolto nell'ambito del programma obiettivo federale “Ricerca e sviluppo nelle aree prioritarie di sviluppo del complesso scientifico e tecnologico della Russia per il periodo 2007-2013”, contratto statale dell'8 luglio 2011 n. 16.516.11.6099.

Revisori:

Serov G.V., dottore scienze tecniche, Professore del Dipartimento di Nanosistemi Funzionali e Materiali ad Alta Temperatura presso NUST MISIS, Mosca.

Kondakov S. E., dottore in scienze tecniche, ricercatore senior presso il Dipartimento di nanosistemi funzionali e materiali ad alta temperatura del NUST MISIS, Mosca.

Collegamento bibliografico

Caratteristiche principali:

• Caratteristiche estetico/visive;
• Colore;
• Splendore;
• La superficie è liscia, strutturata, granulosa...;
• Caratteristiche di performance;
• Formabilità e proprietà meccaniche generali;
• Resistenza alla corrosione;
• Resistenza ai raggi UV.

Tutte queste caratteristiche vengono controllate durante o dopo il processo di fabbricazione e possono essere verificate mediante vari test e misurazioni.

Le specifiche del prodotto si basano su questi test.

1. Proprietà meccaniche della vernice

Caratteristiche richieste:

Metodi di stampaggio:

• Piegatura;
• Profilazione;
• Imbutitura profonda.

Strumento di contatto con rivestimento organico:

• Resistenza all'usura;
• Proprietà lubrificanti della vernice.

Temperatura di lavorazione minima 16°C

2. Proprietà meccaniche: Flessibilità

Curva a T

Un campione piatto di materiale colorato viene piegato parallelamente alla direzione di laminazione. L'azione viene ripetuta per ottenere un raggio di curvatura sempre meno rigido.

L'adesione e la flessibilità del sistema di rivestimento sono determinate in modalità di deformazione da flessione (o modalità di trazione) a temperatura ambiente (23°C ± 2°C).

I risultati sono espressi, ad esempio (0,5 WPO e 1,5 T WC).

Test d'impatto

Un campione piano di materiale verniciato viene deformato dall'urto con un punzone emisferico di 20 mm del peso di 2 kg. L'altezza della caduta determina l'energia dell'impatto. Vengono testate l'adesione e la flessibilità del rivestimento.

Viene valutata la capacità del materiale verniciato di resistere a deformazioni rapide e urti (resistenza alla scrostatura e alla fessurazione del rivestimento).

3. Proprietà meccaniche: Durezza

Durezza della matita

Matite di varia durezza (6B - 6H) si muovono lungo la superficie del rivestimento sotto carico costante.

La durezza superficiale viene valutata utilizzando una “matita”.

Durezza Klemen (Scratch Test)

Un penetratore del diametro di 1 mm si muove lungo la superficie a velocità costante. Sul piano è possibile applicare carichi diversi (da 200 ga 6 kg).

Vengono determinate varie proprietà: durezza della superficie del rivestimento quando graffiata, proprietà di attrito, adesione al substrato.

I risultati dipendono dallo spessore del prodotto verniciato.

Durezza Taber (test di resistenza all'usura)

Un campione piano di materiale colorato viene fatto ruotare sotto due mole abrasive montate in parallelo. L'abrasione si ottiene mediante il movimento circolare del pannello di prova e un carico costante.

La durezza Taber è la resistenza all'abrasione dovuta al contatto brusco.

Misurando lo stress sulle piastrelle metalliche si vede che le deformazioni in alcune zone possono essere molto forti.

L'allungamento longitudinale può raggiungere il 40%.

Il restringimento nella direzione trasversale può raggiungere il 35%.

5. Proprietà meccaniche: un esempio di deformazione nella produzione di piastrelle metalliche.

Test di Marcignac:

1° passo: deformazione nel dispositivo di Marcignac;

2° passaggio di invecchiamento in camera climatica (test tropicale).

Riprodurre su piccola scala le deformazioni più gravi osservate sulle tegole industriali.

Per simulare l'invecchiamento della vernice dopo la profilatura e valutare le prestazioni dei sistemi di verniciatura.

6. Resistenza alla corrosione.

La resistenza alla corrosione dei prodotti verniciati dipende da:

Ambiente (temperatura, umidità, precipitazioni, sostanze aggressive, come cloruri...);

La natura e lo spessore del rivestimento organico;

La natura e lo spessore della base metallica;

Trattamenti superficiali.

La resistenza alla corrosione può essere misurata:

Test accelerati:

Vari test accelerati possono essere eseguiti in varie condizioni aggressive "semplici" (create artificialmente).

Influenza naturale:

Possibile esposizione a diversi ambienti: clima marittimo, tropicale, continentale, industriale...

7. Resistenza alla corrosione: test accelerati

Prova del sale

Il campione verniciato viene esposto ad una nebbia salina continua (spruzzatura continua di una soluzione di cloruro di sodio 50 g/l a 35°C);

La durata del test varia da 150 a 1000 ore a seconda della specifica del prodotto;

La capacità degli inibitori della corrosione (moderatori) di bloccare le reazioni anodiche e catodiche sui bordi e sui rischi;

Adesione al terreno umido;

La qualità del trattamento superficiale attraverso la sua sensibilità all'aumento del livello di pH.

8. Resistenza alla corrosione: test accelerati

Resistenza alla condensa, test QST

Un campione piatto verniciato è esposto a condizioni di condensa (da un lato il pannello è esposto ad un'atmosfera umida a 40°C, dall'altro lato è mantenuto a condizioni ambientali).

Resistenza all'umidità, test KTW

Un campione piatto verniciato è sottoposto ad esposizione ciclica (40°C > 25°C) in atmosfera acquosa satura;

Dopo il test si determina l'aspetto delle bolle sul metallo del campione in esame;

Adesione ad umido del terreno e dello strato di trattamento superficiale;

Effetto barriera del rivestimento dello strato esterno e sua porosità.

Prova di corrosione delle spire interne della bobina

Un campione piatto verniciato viene posto sotto un carico di 2 kg in un pacco con altri campioni e sottoposto a esposizione ciclica (25°C, 50%RH > 50°C o 70°C, 95%RH);

Condizioni estreme che portano alla corrosione tra un giro e l'altro del rullo durante il trasporto o lo stoccaggio (adesione al terreno umido, effetto barriera del rivestimento dello strato superiore e porosità in condizioni di fascio chiuso).

90° Nord	5° sud

10. Resistenza alla corrosione: esposizione all'aperto (standard di durabilità: EN 10169)

Secondo la norma EN 10169, i prodotti per strutture esterne devono essere esposti all'ambiente per un minimo di 2 anni.

Caratteristiche richieste per RC5: 2mm e 2S2, principalmente sotto la tettoia (campione a 90°C) e nelle aree di sovrapposizione (campione a 5°).

11. Resistenza all'esposizione ai raggi UV (scolorimento)

Dopo la corrosione, l’esposizione ai raggi UV rappresenta la seconda principale minaccia alla durabilità dei materiali verniciati.

Il termine "scolorimento UV" si riferisce al cambiamento dell'aspetto della vernice (principalmente colore e lucentezza) nel tempo.

Non solo l’esposizione ai raggi UV degrada la qualità della vernice, ma anche altri fattori ambientali:

Luce solare: gamme UV, visibili e infrarosse;

Umidità – tempo di bagnatura della superficie, umidità relativa;

Temperatura - resistenza alle fessurazioni - valori massimi e cicli giornalieri di riscaldamento/raffreddamento;

Vento, pioggia - abrasione della sabbia;

Sale – aree industriali, costiere;

Sporcizia: gli effetti del suolo e degli inquinanti...

12. Scolorimento UV

Test accelerato di resistenza ai raggi UV

Come viene eseguito il test?

Norme: EN 10169;

Un campione di sistema operativo piatto è esposto alle radiazioni UV;

Irradiazione UV;

Possibili periodi di condensa;

2000 ore di esposizione (cicli di condensazione 4H a 40°C/irraggiamento 4H a 60°C con irraggiamento 0,89V/m2 a 340 nm);

Dopo il test, vengono determinati i cambiamenti di colore e brillantezza.

13. Resistenza ai raggi UV

- EN 10169: Prove accelerate

- EN 10169: Esposizione ambientale:

Solo impatto laterale sul campione per 2 anni in luoghi con energia solare fissa (almeno 4500 MJ/m2/anno) > Guadalupa, Florida, Sanari, ecc...