Regentropfenschlagsbeschichtungen erzeugen mikroskopische Entladungen: Neue Hinweise für Witterungstests und Entwicklung von Polymerzusätzen

Regentropfen sind nicht nur mechanische Schläge

Laut ScienceDaily haben Wissenschaftler festgestellt, dass elektrische Wassertropfen kleine elektrische Entladungen freisetzen, wenn sie auf die Oberfläche treffen. Dieser bisher nicht vollständig erkannte Effekt könnte dazu beitragen, die Alterung von Beschichtungen im Freien zu erklären und Ideen für die Entwicklung langlebiger Beschichtungen für Anwendungen wie Autos, Brücken und Gebäude zu liefern.

Traditionell diskutiert man über die Beschichtung durch Regenwasser und konzentriert sich auf die physikalischen Wirkungen wie mechanisches Spülen, Penetration und trockene Feuchtzyklen. Die Studie deutet darauf hin, dass die von Wassertropfen getragene Ladung im Moment des Aufpralls Energie in Form von mikroskopischen Entladungen freisetzen kann, was zusätzliche Auswirkungen auf die Schutzbeschichtung hat. Obwohl der Bericht keine spezifischen Daten wie Entladungsfestigkeit, Beschichtungsmaterialsart oder die quantifizierte Alterungsrate enthält, bietet diese Entdeckung einen neuen möglichen Mechanismus zum Verständnis des Rückgangs der Beschichtungsleistung unter Expositionsbedingungen im Freien.

Enthüllung der Witterungsprüfmethoden

Die Bedeutung dieser Entdeckung für die Polymerhilfsmittelindustrie spiegelt sich zunächst in der Witterungsprüfung und der Rezepturprüfung wider. Derzeit ist die Beurteilung der Haltbarkeit von Beschichtungen und Polymermaterialien im Freien in der Regel auf beschleunigte Methoden wie Xenonlampenalterung, UV-Alterung, feuchter Wärmezyklus und Salznebel-Tests angewiesen, die mit natürlichen Expositionsdaten überprüft werden. Diese Methoden sind in der Lage, Faktoren wie Licht, Temperatur, Feuchtigkeit und Feuchtigkeit zu simulieren, aber neigen dazu, die elektrischen Ladungseffekte bei Regentropfen zu berücksichtigen.

Wenn die mikroskopische Entladung von elektrisch geladenen Tropfen tatsächlich am Abbau der Beschichtung beteiligt ist, müssen möglicherweise die bestehenden Methoden der Witterungsbeständigkeitsprüfung überprüft werden: Soll der elektrische Zustand der Tropfen bei der Spritz-, Kondensation- oder Regentropfensimulation kontrolliert werden? Sollten elektrochemische oder ladungsaufbauende Faktoren in das Bewertungssystem aufgenommen werden? Diese Probleme müssen noch weiter untersucht werden, aber sie bieten eine bemerkenswerte Richtung für die Verbesserung der Methoden der Witterungsbeständigkeit.

Der Zusammenhang mit Antioxidantien, Lichtstabilisatoren und UV-Absorbenten

Die Alterung der Beschichtung ist in der Regel das Ergebnis einer Synergie mehrerer Faktoren. Die UV-Strahlung im Sonnenlicht löst Polymerkettenbrüche und freie Radikale aus, die Beteiligung von Sauerstoff und Feuchtigkeit beschleunigt den Oxidationsprozess, während mechanische Belastungen die Beschichtung zu Mikrorissen führen können. Die Rolle von Antioxidantien ist es, freie Radikale einzufangen und die oxidative Kettenreaktion zu hemmen; Lichtstabilisator kann den photooxidativen Abbau verzögern; Durch die Absorption von UV-Strahlung verringern UV-Absorbenten ihre direkten Schäden an dem Polymersubstrat. Zusammen bilden diese drei Kategorien von Polymerzusatzstoffen einen wichtigen Bestandteil des Beschichtungsschutzsystems. Der neu entdeckte Mikroentladungsmechanismus für Regentropfen könnte bedeuten, dass die Beschichtung außerhalb einer zusätzlichen, lokalisierten Energiezufuhr ausgesetzt ist. Wenn diese Energieeingabe die Produktion von freien Radikalen auslösen oder fördern kann, muss die Formulierung von Antioxidantien und Lichtstabilisatoren komplexere gekoppelte Alterungsfaktoren berücksichtigen. Natürlich gehört diese Schlussfolgerung derzeit noch zu einem vernünftigen mechanismus-basierten Zusammenhang, der keine direkten experimentellen Beweise für Entladungen und den Abbau des Polymers liefert und keine Leistungsdaten für bestimmte Additivprodukte enthält.

Der potenzielle Wert für die Forschung und Entwicklung von Formeln

Aus der Perspektive der Forschung und Entwicklung erinnert die Studie Rezeptionsingenieure und Materialwissenschaftler daran, dass das Altern im Freien nicht das Ergebnis einer Einführung eines einzelnen Faktors ist. Die Beschichtung ist in der realen Umgebung gleichzeitig UV-Strahlung, Sauerstoff, Feuchtigkeit, Temperaturschwankungen, mechanischen Stoßen und möglichen Ladungseffekten ausgesetzt. Die Auswahl und Kombination von Polymerzusätzen muss in einem Testsystem überprüft werden, das den tatsächlichen Betriebsbedingungen näher steht. Wenn der Mechanismus weiter bestätigt wird, können Standard- oder Experimentiergeräte für die Witterungsprüfung elektrische Wassertropfen oder kontrollierte Entladungsmodule einführen, um die elektrochemische Stabilität der Beschichtung zu bewerten. Für Anbieter und Entwickler von Antioxidantien, Lichtstabilisatoren und UV-Absorbenten bedeutet dies, dass man sich auf neue Fortschritte im Bereich der Beschichtungsausfälligkeitsmechanismen konzentrieren muss und mehr Umweltvariablen in die Rezepturprüfung einbeziehen muss. Langlebigere Beschichtungen verlassen sich nicht nur auf eine verbesserte Leistung einzelner Additive, sondern auch auf ein vollständigeres Verständnis der Alterungsmechanismen.

Quelle: ScienceDaily，《Raindrops can damage paint with microscopic “lightning”》。 Der Original berichtete nur über die Entdeckung, dass elektrische Wassertropfen auf Oberflächen auftreten, um eine kleine elektrische Entladung zu erzeugen, und ihre mögliche Bedeutung für die Erklärung der Entlüftung und die Förderung der Entwicklung langlebiger Beschichtungen, ohne spezifische Materialsysteme, Testbedingungen oder quantitative Daten.

Quelle der Informationen: Raindrops can damage paint with microscopic “lightning”， Durch befeuchtete Chemiker aufgeräumt.