2.2.2. Формирование покрытий из органодисперсий полимеров

Применяемые для получения покрытий органодисперсионные материалы изготовляют на основе как аморфных, так и кристаллических полимеров.

Это двухфазные системы, занимающие промежуточное положение между коллоидными системами и грубыми дисперсиями. Размер частиц дисперсной фазы колеблется от долей микрометра до десятка микрометров.

Дисперсионной средой служит органический растворитель или смесь растворителей:

- активного растворителя (диспергатора);

- неактивного разбавителя.

Органодисперсии получают двумя способами.

По первому, наиболее широко распространенному, органодисперсии получают диспергированием в органических жидкостях тонких порошков полимеров.

Другим, весьма перспективным способом, является дисперсионная полимеризация в органической фазе, выполняющей в дальнейшем роль разбавителя в органодисперсии.

Наибольшее применение в технологии покрытий получили органодисперсии фторопластов, пентапласта, поливинилхлорида и полиэтилена.

Органодисперсии полимеров в зависимости от их состава являются дисперсиями лиофобного или переходного типа.

В лиофобных дисперсиях (дисперсии фторопластов) отсутствует заметный переход жидких компонентов в полимерную фазу; частицы полимера практически не набухают в дисперсионной среде. Такие дисперсии обладают большим избытком поверхностной энергии ∆Gпов, которая зависит от удельной поверхности Sуд (дисперсности порошка полимера), и межфазного натяжения σ на границе полимер – среда:

(2.2)

Дисперсии переходного типа (поливинилхлоридные, полиакрилнитрильные и др.) вследствие более высокой степени взаимодействия полимерной фазы со средой (т.к. они состоят из частиц, ограниченно набухших в растворителях) имеют меньшее значение межфазного натяжения и, следовательно, более низкое значение ∆Gпов.

Формирование покрытий из органодисперсии связано с удалением дисперсионной среды и коалесценцией полимерных частиц, т.е. с золь-гель переходом, который носит необратимый характер.

В зависимости от типа дисперсии пленкообразование протекает по-разному.

Таблица 2.1.

Пленкообразование из органодисперсий

Тип дисперсий
Дисперсия переходного типа		Лиофобная дисперсия
↓	Улетучивание разбавителя	↓	Улетучивание дисперсионной
Промежуточный гель		среды
↓	Улетучивание растворителя и	Промежуточный гель или
остатков растворителя		порошок
Студень		↓	Нагревание и удаление остатков
↓	Улетучивание остатков среды	растворителя
(растворителя)		Пленка
Пленка

Как видно из таблицы формирование покрытий из дисперсий переходного типа осуществляется через стадию образования раствора, а из лиофобных дисперсий, как правило, через плавление пленкообразователя (порошка).

Таким образом, и в том, и в другом случае предусматривается переход полимера на подложке в вязкотекучее состояние.

Регулирование пленкообразующих свойств обычно достигается соответствующим подбором дисперсионной среды. Высокая набухаемость облегчает пленкообразование и позволяет получать покрытия при пониженных темпера­турах. При этом важное значение имеет последовательность испарения компо­нентов дисперсионной среды: испарение разбавителя должно опережать испарение растворителя.

Однако в большинстве случаев покрытия из органодисперсий получают при нагревании. В первую очередь это относится к дисперсиям, изготовленным на основе кристаллических полимеров.

Коалесценция их частиц (образование однофазной системы) возможна только после разрушения кристаллических образований, т.е. выше температуры плавления (Тпл).

Особым видом органодисперсий являются пластизоли, представляющие собой дисперсии полимера в пластификаторе.

Для регулирования вязкости в пластизоли добавляют разбавители, в которых полимер не растворяется и не набухает даже при нагревании.

При комнатной температуре пластизоли представляют собой лиофобные дисперсии, поскольку в этих условиях полимер обычно не набухает в пласти­фикаторе. При нагревании в условиях пленкообразования разбавитель улету­чивается, а полимер набухает в пластификаторе. Постепенно пластификатор равномерно распределяется в полимере и происходит слияние (сплавление) набухающих полимерных частиц и образование сплошного пластифицирован­ного покрытия.