Новости

Oct 24, 2023

Прочное покрытие для предотвращения воздействия коррозии под напряжением на поверхностную прочность отожженного стекла.

Дата: 17 ноября 2022 г. Авторы: Грегорио Мариджио, Сара Далле Вакке, Роберта

Дата: 17 ноября 2022 г.

Авторы: Грегорио Мариджио, Сара Далле Вакке, Роберта Бонджованни, Кристиан Лутер и Мауро Коррадо

Источник: Стеклянные конструкции и инженерия, том 6, (2021 г.) | https://doi.org/10.1007/s40940-021-00161-x

Исследована долговечность недавно разработанного авторами инновационного полимерного покрытия для предотвращения коррозии под напряжением в отожженном стекле. Покрытие, имеющее функциональные градуированные свойства по толщине, оптимизировано для обеспечения очень хорошей адгезии со стеклом и превосходных гидрофобных свойств на стороне, подверженной воздействию окружающей среды, тем самым создавая хороший барьер для влаги, которая является провоцирующим фактором коррозии под напряжением. . С точки зрения старения анализируются три сценария: (i) циклическое нагружение, осуществляемое путем подвергания образцов с покрытием повторяющемуся нагружению; (ii) естественное выветривание, осуществляемое путем воздействия атмосферных агентов на образцы с покрытием; (iii) искусственное выветривание, осуществляемое путем воздействия на образцы с покрытием флуоресцентных УФ-ламп, тепла и воды.

Долговечность покрытия оценивают косвенно, на основании его остаточной эффективности в предотвращении коррозии под напряжением, путем сравнения прочности на изгиб, полученной при испытании на коаксиальное двойное кольцо, образцов состаренного стекла с покрытием и образцов без покрытия и образцов со свежим покрытием. . Полученные результаты доказывают, что предложенный состав практически нечувствителен к циклическим нагрузкам, сохраняет очень хорошие характеристики при естественном выветривании, но несколько более чувствителен к искусственному выветриванию.

Коррозия под напряжением, также известная как статическая усталость, является хорошо известным явлением, которое поражает отожженное стекло. Оно заключается в снижении прочности материала, вызванном совместным действием приложенного напряжения и влажности на сетку кремнезема, из которого состоит стекло. Открытие статической усталости стекла относится к концу девятнадцатого века, когда Грене заметил, что прочность стекла зависит от скорости нагружения или от продолжительности нагрузки (Grenet 1899).

С тех пор, и особенно во второй половине двадцатого века, несколько работ способствовали измерению воздействия воды и водяного пара на докритическое распространение микротрещин (Wiederhorn 1967; Wiederhorn and Bolz 1967), а также разработке химических и физические модели для описания явления коррозии под напряжением (Чарльз и Хиллиг, 1962; Михальске и Фрейман, 1983). Наиболее распространенная теория, объясняющая эту феноменологию, предполагает химическую реакцию молекул воды с сеткой кремнезема, происходящую на кончиках поверхностных дефектов, хотя были предложены и другие интерпретации (Gy 2003).

Решения такой проблемы, предложенные в литературе, включают, среди прочего: полимерные и металлические покрытия для стеклянных стержней и кварцевых световодов (Бутен 1987; Куркджян и др. 1993; Чен и др. 1995), силиконовую смазку для укрепления кромок стеклянных пластин. (Линдквист и др., 2012) и графеновые покрытия (Ванг и др., 2016). Недавно авторы разработали функциональное полимерное покрытие, приготовленное из смолы, отверждаемой УФ-излучением, фторированного метакрилатного сомономера и кореактивной силановой грунтовки, оптимизированной для обеспечения хорошего барьера для водяного пара, гидрофобности, прозрачности и адгезионных свойств (Dalle Vacche и др. 2019b; Мариджио и др. 2020). Среди множества доступных фотоотверждаемых фторированных мономеров и олигомеров (Vitale et al. 2015) продукт, используемый в этой работе, характеризуется перфторполиэфирной цепью, которая является омнифобным строительным блоком, но в отличие от перфторалкильных продуктов, некоторые из которых в настоящее время запрещены, нетоксичный и не биоаккумулятивный ACToR (ACToR 2015q3 2021).

Согласно предыдущему исследованию, проведенному авторами, нанесение покрытия приводит к увеличению прочности на изгиб, что соответствует вероятности разрушения 0,8%, что соответствует 92% для нового стекла и 62% для состаренного стекла. Помимо очень хороших характеристик против коррозии под напряжением, разработанное покрытие имеет некоторые преимущества по сравнению с другими методами упрочнения и покрытиями: оно не содержит растворителей, имеет очень быстрое время отверждения, низкое энергопотребление и его можно легко включать в системы непрерывного производства листового стекла, а также доступны для применения на месте. Поэтому он может найти применение при производстве новых элементов конструкций, которые будут подвергаться значительно высоким долговременным нагрузкам, а также при усилении существующих элементов.