Пластификация полимеров

В процессе формирования лакового покрытия могут возникать внутренних напряжения, способствующие формированию мало-подвижных надмолекулярных структур. В результате ухудшаются такие свойства покрытия, как прочность, эластичность и адгезия. Снижение температуры стеклования полимеров дает возможность улучшить эти свойства.

С этой целью к полимеру добавляют компонент с более низким значением Т_с и Т_пл, называемый пластификатором. Он должен хорошо совмещаться с полимером, образуя с ним истинный раствор, прочно и продолжительное время удерживаться в покрытии, не отслаиваться при пониженных температурах. Количество пластификатора, которое может быть добавлено к полимеру, ограничено взаимной растворимостью этих веществ. При этом необходимо учитывать совместимость не только при температуре смешения, но и при температурах эксплуатации покрытия. От количества введенного пластификатора зависят механические свойства покрытия

Обычно в качестве пластификаторов применяют низкомоле­кулярные или олигомерные вещества, молекулы которых более подвижны, чем молекулы полимера. Молекулы пластификатора, проникая между звеньями макромолекул, уменьшают силы межмолекулярного взаимодействия полимера.

Рис. Влияние пластификатора на свойства полимера

Если пластификатор хорошо совмещается с полимером, то его называют истинным пластификатором, или пластификатором первого рода. Обычно истинные пластификаторы обеспечивают внутрипачечную пластификацию полимера, воздействуя на молекулярную структуру. В том случае, когда пластификатор пло­хо совмещается с полимером, он называется псевдопластификатором, или пластификатором второго рода. Такие пластификаторы осуществляют межпачеч­ную пластификацию, неравномерно распределяясь в объеме пленкообразующего. Они играют как бы роль «смазки» на гра­ницах надмолекулярных структур. Характерной особенностью межпачечной пластификации является то, что для резкого сни­жения температуры стеклования достаточно незначительного количества (0,1—0,2%) пластификатора» в то время как содер­жание истинного пластификатора в полимерной композиции составляет обычно 5—30%.

Универсальных пластификаторов не существует: действие того или иного пластификатора зависит от его химической при­роды и структуры молекул полимера. Вид и дозировка пластификатора для каждой пленкообразующей композиции подбирается индивидуально, в зависимости от типа полимера и с учетом условий эксплуатации покрытия.

В табл. приведены свойства некоторых пластификаторов.

Процессы пленкообразования

Лакокрасочные материалы предназначены для получения за­щитных твердых покрытий при нанесении их на поверхность. Образование твердой пленки может происходить в результате протекания различных физических и химических процессов, что определяется особенностями строения макромолекул пленкообразователя.

В том случае, когда молекулы полимера не вступают друг с другом в химическое взаимодействие, образование твердой пленки может происходить из раствора только при испарении растворителя из нанесенной пленки. В таких покрытиях между макромолекулами происходит физическое взаимодействие за счет сил Ван-дер-Ваальса, электростатических сил, водородных связей и т» п. Образующиеся твердые покрытия растворяются в растворителях и плавятся при нагревании. Такие покрытия называют обратимыми.

Таблица Свойства пластификаторов

Многие полимеры образуют твердое покрытие в результате химических реакций между макромолекулами, приводящих к образованию сетчатых структур. Полученное таким образом покрытие не плавится при нагревании и не растворяется в растворителях» т.е. является необратимым.

Такие покрытия с сетчатой структурой обладают высокой твердостью и химической стойкостью. Для получения сетчатых структур обычно используют реакционноспособные олигомеры, растворы которых при достаточно высокой концентрации имеют относительно невысокую вязкость. Таким образом в процессе формирования покрытия за счет химических реакций происхо­дит увеличение молекулярной массы полимера/и в итоге по­крытие можно рассматривать как одну гигантскую молекулу.

С целью получения покрытий с заданными свойствами под­бирают композиции из различных пленкообразователей. Более подробно процесс пленкообразования будет рассматриваться при изучении свойств отдельных полимеров.