48. Радіаційне отвердження покриттів.

Радиационный способ отверждения покрытий считается одним из самых быстрых способов отверждения лакокрасочных покрытий: время формирования пленки колеблется от долей секунды до нескольких секунд.

Наибольшее применение получило отверждение ускоренными электронами. Их получают с помощью низкоэнергетических ускорителей прямого действия.

Генерируемые этими ускорителями электроны обладают низкой проникающей способностью, поэтому их используют для отверждения покрытий толщиной не более 500 мкм; остаточной радиации при этом не наблюдается. Радиационное отверждение применимо не к любым материалам. Оно эффективно в случае пленкообразователей, способных к химическим превращениям за счет реакции полимеризации.

В настоящее время этот способ применяется для отверждения лакокрасочных материалов на основе ненасыщенных полиэфиров, полиакрилатов, аллиловых мономеров и олигомеров. В их состав обычно не вводят инициаторы и ускорители, что делает материалы стабильными при хранении. Предпочитательны материалы без растворителей. На радиационное отверждение покрытий влияют многие факторы: доза излучения и ее мощность, природа подложки, характер окружающей газовой среды и др.

Большинство покрытий удовлетворительно отверждаются при дозах излучения 80-140 кГр и энергии электронов 0,06-0,08 пДж. Высокие дозы излучения нежелательны во избежание деструктивных процессов. Деструкции может подвергаться как покрытие, так и материал подложки (древесина, бумага, пластмасса). При этом возможно изменение цвета и ухудшение их механических свойств.

Наблюдается прямолинейная зависимость (в логарифмических координатах) между скоростью отверждения и мощностью дозы примерно до значений последней I = 3 кГр/с, при больших значениях дозы интенсивность облучения оказывает меньшее влияние на скорость процесса. При радиационном отверждении, как и при химическом, проявляется ингибирующее действие озона и кислорода воздуха. Покрытия в поверхностном слое имеют более низкую степень отверждения; характеризуются меньшей твердостью, а иногда дают отлип. Это допустимо в грунтовочных слоях, но неприемлемо для верхних покрытий. Применение пленкообразователей, не подверженных ингибированию, и проведение процесса в инертной среде (азот, аргон, лишенные кислорода топочные газы) или в вакууме устраняет отмеченные недостатки, при этом необходимая доза излучения уменьшается в 2-3 раза по сравнению с отверждением на воздухе.

Покрытия на металлических подложках отверждаются, как правило, быстрее и при меньших дозах излучения, чем, например, на древесине, картоне или пластмассе. Это объясняется большей отражательной способностью металлов по сравнению с другими материалами.

Технологические линии для получения покрытий с применением электронного облучения включают оборудование для нанесения лакокрасочного материала и отверждения покрытия, а также скоростной конвеер. Наиболее благоприятными объектами для покрытия являются плоские изделия - рулонные и листовые материалы.

49. Реологічні властивості пігментованих систем.

Реологические свойства пигментированных систем ,т.е. микро­гетерогенных систем с высоким содержанием дисперсной фазы - оиреде ляются как реологическими свойствами жидкой фазы - растворов олиго- меров и полимеров, так и прочностными свойствами коагуляционно- флокуляционной структуры, образованной частицамй пигмента. Для начала течения пигментированных систем необходимо приложить опреде­ленное напряжение,чтобы разрушить образовавшейся структуры. Это напряжение носит название предела текучести или предельного напряжения сдвига_____ . Течение отличается от ньютоновского, т.е. гра­диент скорости сдвига не пропорционален приложенному напряжению. Течение таких систем описывается уравнением:

где пластическая вязкость; h - показатель степени, ха­рактеризующий свойства системы; - градиент скорости сдвига.

Течение систем имеющих конечное значение предельного напряже­ния сдвига и , называют пластическими. Если близко к нулю, течение называют псевдопластическим, если - пластическим дилатсдартным. При уравнение переходит в уравнение Бингама, такие тела называются бингамовскими.

Пластическая вязкость в уравнении отличается от ньютоновской тем, что она не учитывает прочности структуры. Для бингамовской жидкости соотношение между ньютоновской и пластической вязкостью может быть выражено зависимостью:

Пространственные структуры, образованные частицами пигментов и наполнителей через прослойки дисперсионной среды, по классификации П.А.Ребиндера отнояятся к коагуляционным структурам. Яри предельном напряжении сдвига Lc происходит их разрушение, вследствие чего вязкость систем резко снижается. По окончании механического . воз­действия в системе постепенно образуются новые связи и возникает структура, аналогичная разрушенной. Этот обратимый процесс называ­ется тиксотропией и имеет очень большое значение в технологии полу­чения как пигментированных материалов, так и лакокрасочных покрытий

Тиксотропия характеризуется периодом рел аксации - временем, необходимым для восстановления структуры. Различают прочностную тик сотропию, обусловленную образованием коагуляцивнной или флокуляцирнной сетки ( структуры) из взаимодействующих друг с другом твердых частиц и вязкостную, обусловленную образованием пространственных надмолекулярных структур пленкообразователя в концентрированных растворах или расплавах Прочностная тиксотропия характерна для высоконаполненных систем, вязкостная - для систем с малым содержанием или даже отсутствием пигментов и наполнителей. Возможно образование смешанных взаимно пронизывающих друг друга пространственных струк­тур обоих типов.

Ь процессе получения пигментированных материалов под влиянием значительных сдвиговых усилий происходит разрушение пространствен­ны. структур, образованных как пигментными частицами, так и макро­молекулами пленкообразователя. Вязкость систем при этом, резко сни­жается, к характер течения приближается к ньютоновскому» Такое состояние системы наиболее благоприятно для завершения адсорбцион­ных процессов и процессов смачивания*

Б технологии пигментированных материалов приходится встречаться и с дилато&фтным течением. Явление дилатантности проявляется у очень концентрированных суспензий в том случае, когда между части­цами пигмента нет прочных связей и они сохраняют достаточно высокую подвижность под действием небольших сдвиговых усилий или при малых скоростях сдвига. С увеличением сдвиговых напряжений или скорости сдвига начинают проявляться взаимные механические препятствия перемещения частиц относительно друг друга* При недостатке жидкой фазы и больших скоростях сдвига в системе возникают неполностью заполненные капилляры с высоким капиллярным давлением , препятствующим увеличению деформации. Явление дилатантности особенно характерно для высоконаполненных систем, содержащих анизодиаметричны частицы пигментов и наполнителей. Часто дилатантными свойствами обладают плотные осадки пигментов и наполнителей в тех случаях, когда исходной системе не имелось условии для формирования коагуляционной структуры, препятствующей осаждению пигмента и уплотнению осадка. На практике проявления дилататного характера системы может привес­ти к поломке перемешивающих устройств или выходу из строя шестерен­чатых или центробежных насосов,

Зависимость вязкости концентрированных суспензий, к которым относится пигментированная система, от содержания твердой фазы имеет сложный характер; на нее влияют размеры и форма частиц»

Вязкость суспензий резко возрастает при достижении определенного содержания твердой фазы которое может сильно разлаяться для раз­личных пигментов.

В большинстве случаев вязкость и структурная прочность пигмент­ных паст в процессе диспергирования увеличивается до определенного предела, что связано с ростом удельной поверхности и, следовательно, увеличением числа коагуляционных контактов.

В ряде случаев в начальный период диспергирования может наб­людаться и некоторое понижение вязкости,. Это характерно для хорошо смачивающихся агрегатов с большим обьемом внутренних полостей, пог­лощающих в начале процесса значительную долю связующего, понижая соответственно эффективное содержание жидкой фазы в пространстве между частичками. Разрушение таких агрегатов и приводит к пониже­нию вязкости, которая возрастает далее в процессе диспергирования. Структурная прочность пигментных паст при диспергировании чрезвычайно сильно зависит от соотношения пигмента и пленкообразователя при неизменном соотношении твердой и жидкой фаз в системе.

Большое значение в технологии получения пигментированных мате­риалов имеет изменение вязкости систем в зависимости от температуры. Диспергирование пигментных систем сопровождается постоянным измене­нием их реологических свойств, поскольку в современном дисперги­рующем оборудовании, характеризующемся большим напряжением и скоро­стями сдвига, происходит значительный разогрев материала и охла­ждение его на дальнейших стадиях.