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

Уменьшение адгезии при увлажнении приносит много огорчений. На улице осталась детскаяколяска, ночью шел теплый дождь, а на утро, когда коляску вносили в дом, случайно задели твердым предметом по лакокрасочному покрытию, и оно отслоилось.

Наверное, Вы не раз видели, что на поверхности лако­ красочного покрытия после дождя, особенно при теплой погоде, остаются белесые пятна. Иногда они пропадают после высыхания покрытия, а иногда остаются.

Некоторые автолюбители, стараясь предохранить по­ верхность лакокрасочного покрытия машины от атмосфер­ ных воздействий, закрывают ее брезентом-. От влияния сол­ нечных лучей это защищает, но если пройдет дождь, то мокрый брезент будет действовать, как влажный комп­ ресс и увеличивать продолжительность действия влаги.

Чем дольше пленка находится в контакте с влагой, тем глубже молекулы воды проникают в ее тело и тем медленнее удаляются. Вода, поглощенная пленкой алкпдной эмали в течение одних суток, испаряется пэ нее (при 40—50%-ноп влажности окружающего воздуха) только через 5—8 суток. Это происходит потому, что молекулы воды удерживаются в полимере силами ассоциации.

Хотя влага и может полностью испариться из покры­

нения.

Описанные явления имеют чисто физический харак­ тер. Но влага может способствовать и разрушению плен­ ки, связанному с химической реакцией,— омылением пленкообразующего, приводящему к ухудшению физико-

62 химических' свойств пленки. На основании изучения

физико-механических и оптических свойств пленки раз­ личными способами можно представить механизм про­ никновения молекул воды через нее. Вначале происходит

десорбция молекул воды с противоположной стороны плен­ ки и поверхность металла увлажняется. Если молекулы воды «раздвигают» молекулы полимера па значительное расстояние, то нарушаются силы ассоциации (силы Ван- дер-Ваальса) и нарушается прочность пленки. Одновре­ менно молекулы воды, вклинившиеся между макромоле­ кулами полимера, играют роль пластификатора, облегчая взаимное скольжение макромолекул, что повышает элас­ тичность пленки при ее растяжении. Когда же молекулы воды проникают через пленку к поверхности окрашенно­ го предмета, за счет расклинивающего эффекта наруша­ ется адгезионная связь.

Ученые установили, что полимерные пленки нонопроницаемы, причем стенки капилляров имеют электри­ ческий заряд вследствие содержания в пленкообразую­

щем иопогенных групп.

Какие же силы заставляют влагу проникать под пленку и отрывать ее от поверхности металла или другого окрашенного материала. Важную роль в этом играет рас­ пространенное в природе явление осмоса, т. е. самопро­ извольный переход растворителя (в данном случае воды) в раствор с большей концентрацией через полупрони­ цаемую мембрану (полупроницаемой она называется потому, что не пропускает, или почти не пропускает, растворенных в воде веществ).

Лакокрасочная пленка тоже является полупроницае­ мой мембраной. Вода, проникая в пленку, частично рас­ творяет некоторые соли — примеси в пигментах (а ино­ гда и сами пигменты) или низкомолекулярные составные

не была хорошо перемешана. На дно бидона осел пиг­ мент и при нанесении грунтовки, взятой со дна, получи­ лось покрытие низкого качества.

Необходимость тщательного размешивания пигмента иллюстрируется следующим примером. Возьмем из бидо­ на (рис. 1 2 , стр. 67) три пробы грунтовки: одну из верхней части бидона, вторую - сс дна, затем тщательно размеша­ ем материал и возьмем третью пробу. Отобранными про­ бами грунтовки окрасим стальные пластинки и проверим набухаемость покрытий в воде. Покрытие, полученное на­ несением второй пробы, набухало в воде в 15 раз больше, чем покрытие, полученное нанесением третьей пробы. На­ бухаемость пленки, полученной из первой пробы, была ми­ нимальной, но укрывистость такой грунтовки — недоста­ точна из-за малого содержания пигмента.

Или еще пример. На покрытии кузова автофургона во влажную погоду появились пузыри. Они были расположе­ ны по сварному шву, выполненному газопламенным спо­ собом. На остальной поверхности покрытие оставалось без изменений. Выяснилось, что стальные листы были профосфатированы, затем их сварили, а сварной шов зачистили абразивом. Таким образом, на участке сварного шва фос­ фатной пленки не было, и вот именно на этих местах под лакокрасочным покрытием образовались пузыри.

Уже указывалось, что силы осмотического давления стремятся оторвать лакокрасочную пленку от окрашен­ ной поверхности. Измерить давление электролита под пленкой трудно, поэтому попытаемся определить связь между адгезией и разрушением покрытия при увлажне­ нии косвенным путем.

Возьмем стальную пластинку, одна половина которой 68 профосфатирована, другая нет. Окрасим пластинку алкид-

фосфатной пленки. На участке с фосфатной пленкой нару­ шений нет, так как Рад больше Р0с, т. е. силы адгезии, прикрепляющие покрытие к поверхности фосфатной плен­ ки, достаточно велики, чтобы бороться с осмотическим давлением.

Вследствие того что адгезия играет решающую роль в борьбе с образованием пузырей, перед нанесением лакокрасочного материала, как уже указывалось, необхо­ димо тщательно обезжиривать поверхность, создавать микронеровности (шероховатости) на поверхности оксид­ ных, фосфатных и прочих пористых пленок, а также на поверхности металла.

оптимальная концентрация каждого пигмента в пленко­ образующем, при которой обеспечиваются наилучшие свойства лакокрасочной пленки.

При введении в глифталевый лак железного сурика в малых количествах влагопроницаемость снижается, при дальнейшем увеличении содержания пигмента она уве­ личивается. Алюминиевая пудра, добавленная даже в значительных количествах, способствует уменьшению влагопроницаемости.

Рассмотрим структуру пигментированной пленки. Частицы пигмента занимают определенный объем в. теле пленки, соответственно объем пленкообразующего в теле пленки уменьшается, а так как через частицы пигмента вода не проникает, соответственно влагопроницаемость

на границе пигмент — пленкообразующее образуются поры, через которые молекулы воды легко проникают

внутрь пленки.

Форма частиц пигмента существенно влияет на влагопроницаемость. Частицы алюминиевой пудры, которые имеют форму мелких чешуек, располагаясь в основном параллельно окрашенной поверхности в пленке лака, препятствуют диффузии влаги. Так, при добавлении в лак 10—15% алюминиевой пудры влагопроницаемость пленки снижается в 1,5—2 раза. Гигроскопичные пиг­ менты, такие, как охра, хроматы цинка и стронция, спо­ собствуют поглощению влаги; при этом лакокрасочное покрытие увеличивается в объеме, нарушается его моно­ литность, появляются «трещины» и, следовательно, облегчается диффузия влаги.

Итак, правильный выбор вида пигмента и его содер­ жание в лакокрасочном материале очень важны для получения покрытия с хорошими защитными свойствами.