Mechanische Eigenschaften von Beschichtungen auf Wasserbasis
Eine aktuelle Studie befasst sich mit den Auswirkungen der Umweltbedingungen auf die mikromechanischen Eigenschaften von wässrigen kolloidalen Polymerbeschichtungen.
Wässrige kolloidale Polymerbeschichtungen werden häufig in der Architektur und in der Landwirtschaft eingesetzt, wo sie anspruchsvollen Umgebungsbedingungen wie extremen Temperaturen und relativen Luftfeuchtigkeiten ausgesetzt sind. Eine neue Studie untersucht die Auswirkungen der Zugabe von zwei gängigen Beistoffen, Poly(acrylsäure) (PAA) und Xanthan (XG), zu wässrigen Polymerverbundbeschichtungen in diesen Umgebungen. Die mechanischen Eigenschaften der resultierenden Beschichtungen sind von besonderem Interesse. Härte, Kriech- und Klebeeigenschaften von dicken (~400 μm) formulierten Modellbeschichtungen wurden mit Hilfe einer Mikroindentationstechnik in einem einzigen Zyklus in einer maßgefertigten Umweltkammer charakterisiert. Die Messungen erfolgten bei drei Temperaturen (16, 20 und 30 °C), die die Glasübergangstemperatur (Tg) des Acryl-Copolymer-Bindemittels abdecken, und bei drei Luftfeuchtigkeitswerten von 10 %, 43 % und 90 %.
Verschiedene Umweltbedingungen
Bei formulierten Beschichtungen nehmen sowohl die Haft- als auch die Kriechverformung mit steigender relativer Luftfeuchtigkeit zu, und dieser Trend ist bei jeder Temperatur zu beobachten. Die beobachtete Aufweichung der Beschichtungen bei hoher Luftfeuchtigkeit kann auf die Wassersorption in den Komponenten zurückgeführt werden. Das Vorhandensein von glasartigem PAA führt zu einer Erhöhung der Härte. Der Zusatz von hydrophilem XG verringert überraschenderweise die Haftfestigkeit und erhöht gleichzeitig die Viskosität der Beschichtung. Den Forschern zufolge werden diese Erkenntnisse bei der Formulierung von wässrigen kolloidalen Beschichtungen helfen, die in einer Vielzahl von Umweltbedingungen funktionieren.
Die Studie wurde in Progress in Organic Coatings, Band 163, Februar 2022, veröffentlicht.