книги из ГПНТБ / Чеботаревский, В. В. Лаки и краски - что это такое

необходимо вспомнить, что макромолекулы, имеющие ли­ нейное строение, в растворе находятся в развернутом ви­ де. После нанесения лакокрасочного материала, например нитроцеллюлозного лака, на твердую подложку, вязкость плешки по мере улетучивания растворителя возрастает, причем скорость возрастания зависит от летучести раст­ ворителя. Макромолекулы при этом начинают сворачи­ ваться, сжиматься (протекает процесс релаксации).

Представим себе образно макромолекулу полимера в виде маленькой пружинки, находящейся в растворе в растя­ нутом состоянии. По мере улетучивания растворителя пру­ жинка постепенно сжимается, но высокая вязкость раство­ ра этому препятствует. Если вязкость будет возрастать медленно, пружинка успеет ежаться, и внутренние напря­ жения в пленке будут незначительны. Если же вязкость будет возрастать быстро (легколетучие растворители), пружинка — макромолекула останется в пленке в растяну­ том состоянии, но начнет постепенно проявляться ее есте­ ственное стремление сжаться. При этом возникнут внут­ ренние напряжения и прочность будет снижаться; нако­ нец, когда разрушающее напряжение будет равно или меньше внутренних напряжений, в пленке возникнут тре­ щины и покрытие начнет разрушаться.

Описанное явление используют при нанесении специ­ альных декоративных лаков. Создают такие условия, при которых растворитель быстро испаряется, процесс ре.шксации не успевает протекать, возникают большие внутрен­ ние напряжения, разрывающие пленку; при этом образу­ ются затейливые узоры. Это один из немногих случаев, когда технологи используют силы внутренних напря­

жений.

Или еще пример — так называемый усадочный нитро­ целлюлозный лак. содержащий 8—№% нитроцеллюлозы 41

оказывается значительно сложнее. Линейные макромоле­ кулы связаны между собой силами Ван-дар-Ваальса; чем ближе соприкасаются молекулы между собой, тем энер­ гичнее действуют эти силы.

Молекулы полимера в растворе, находясь на значи­ тельном расстоянии друг от друга, не испытывают дейст­ вие этих сил, но по мере улетучивания растворителей мо­ лекулы сближаются и тогда эти силы начинают действо­ вать. Пластификатор, находясь между молекулами поли­ мера, ослабляет действие сил Ван-дер-Ваальса и тем самым дает возможность макромолекулам редактировать.

Длительность воздействия пластификатора зависит от его летучести, способности совмещаться с полимером, ус­ ловий эксплуатации п т. д,

А что станет с пленкой, если пластификатор улетучит­ ся? Нетрудно догадаться: в пленке возникнут внутренние напряжения, она сделается хрупкой и начнет разрушаться. Итак, мы выяснили, что процесс высыхания, т. е. формиро­ вания пленки существенно влияет на качество покрытия. Вооружившись этими знаниями, в теплый, но влажный день (относительная влажность составляла 85—90%) Вы окрасили нитроэмалью свой автомобиль. Все тонкости ма­ лярного искусства были учтены, однако пленка эмали по­ лучилась матовая, а местами даже с белесоватым оттен­ ком. Что произошло? На этот раз Вас подвела высокая влажность.

Дело в том, что при энергичном испарении раствори­ телей с окрашиваемой поверхности отводится значительное количество тепла. Попробуйте капнуть на руку ацетоп, возникает ощущение холода. Чем быстрее улетучивается растворитель, тем сильнее охлаждается поверхность, с ко­ торой он испаряется. Резкое, хотя н кратковременное, ох­ лаждение может вызвать конденсацию влаги из окружаю­ щего воздуха на поверхности еще непросохшей пленки.

Каплп влаги смешиваются на поверхности пленки с еще неиспарпвшимся растворителем и снижают растворимость полимера, т. е. вызывают его коагуляцию в верхнем слое плешки. В результате получается матовая пленка, с беле­ соватым оттенком. Это плохо, но поправимо: достаточно нанести из краскораспылителя слой активного трудноле­ тучего растворителя; верхний, побелевший слой в нем рас­ творится, и пленка снова станет гладкой и чистой.

Теперь мы уже твердо знаем, что условия протекания процесса высыхания лакокрасочных материалов, изготов­ ленных на основе обратимых пленкообразующих,— темпе­ ратура, влажность воздуха, скорость высыхания — влия­ ют на внешний вид и на эксплуатационные свойства плен­ ки. Схема процесса образования покрытий из обратимых лакокрасочных материалов приведена выше.

процесса образования покрытий из необратимых лакокра­ сочных материалов приведена на стр. 46.

Процессы, поликонденсации и полимеризации протека­ ют более полно при повышенных температурах.

Оказалось, что на фильтре отложилось много алюминие­ вой пудры, входящей в состав эмали. Было установлено, что алюминиевая пудра вымывалась из эмали, так как послед­ нюю по недосмотру не просушили при положенной темпе­ ратуре, и процессы формирования пленки не заверши­ лись; под действием керосина пленка начала размягчать­ ся. и частицы алюминиевой пудры попали в керосин.

Однако не всегда можно подвергать изделие сушке при высоких температурах.

Ученые обнаружили, что некоторые лакокрасочные материалы отверждаются при комнатной температуре, ес­ ли они используются с другими материалами, играющими роль отвердителей.

Примером таких материалов служат эпоксидно-поли­ амидные лакокрасочные материалы, отверждающиеся при взаимодействии амнно-групп полиамидной смолы и эпо­ ксидных групп эпоксидной смолы, а также полиуретано­ вые эмали, отверждающиеся при взаимодействии полппзоцианата с полиэфиром. Материалы поставляют в виде двух компонентов — основы и отвердителя, которые сме­ шивают в строго определенных соотношениях непосред­ ственно перед использованием.

Адгезия. Если бы вдруг силы адгезии перестали действовать, произошла бы катастрофа. Разрушились бы кирпичные кладки, скрепленные цементом, потеряли проч­ ность детали автомобилей и самолетов, развалилась ме­ бель, отвалились клееные подошвы у сапог и ботинок п, конечно, отслоились бы все лакокрасочные покрытия. Хорошее качество покрытия, его долговечность зависят не только от условий, при которых покрытие получают, но также от того, насколько прочно оно связано с подлож­ кой, Т: е.- от адгезии.

Как же происходит сцепление слоен лакокрасочных покрытий между собой? Не зная этого, часто маляры-лю­ бители, да и специалисты совершают ошибки при нанесе­ нии лакокрасочного материала на старое покрытие, в ре­ зультате чего происходит отслаивание наносимого слоя от нижележащих слоев.

В ремонтной мастерской решили перекрасить автоцис­ терну, ранее окрашенную нитроцеллюлозной эмалью, пер- у.ю реилиловой эмалью, соблюдая правила малярной тех­ ники. Через некоторое время новое покрытие стало отста­ вать лоскутами от старого. В чем же причина плохой ад­ гезии между слоями старого и нового покрытия?

Для возникновения адгезии между двумя полимерами необходимы определенные условия.

1.Взаимная диффузия одного полимера в другой; это возможно, если слой старого лакокрасочного покрытия спо­ собен растворяться в растворителе наносимого материала.

2.Наличие на поверхности подложки участков с по­ лярными и неполярными молекулами, на которых воз­

можно мпкрорасслапвание и локальная диффузия молекул нанесенного материала в полимерную подложку.

3. Наличие в подложке активных функциональных групп, способных к химической реакции с активными груп­ пами наносимого материала.

Адгезия между перхлорвиниловой и нитроцеллюлозной эмалями не возникла потому, что не соблюдались указан­ ные условия. Нитроцеллюлозная эмаль только набухала, но не растворялась, поэтому не происходила взаимная диф­ фузия полимеров. Не было также необходимых для хими­ ческой реакции функциональных групп.

Для улучшения адгезии лакокрасочного покрытия па 50 поверхности металла создают оксидные, фосфатные и дру-