Краска Tikkurila

О сайте

Главная задача данного сайта - это предоставить вам информацию касающуюся концерна Тиккурила, его деятельности и производимой продукции. На данном сайте рассматривается широкий ассортимент продукции, их свойства и области применения, приведены практические рекомендации по приготовлению лакокрасочных материалов, их правильному нанесению на разные поверхности, и их правильному хранению. Здесь же вы можете скачать каталоги цветов как для наружной так и для внутренней окраски, можете посмотреть полезные видео-советы и еще много чего. Данный сайт не является коммерческим и рассчитан на широкий круг читателей.

Продукция Тиккурила



Механизм пленкообразования из водных дисперсий

В рубриках:Дисперсионные краски    10 Ноябрь, 2011    
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (1 голосов, средний: 5,00 из 5)
Загрузка ... Загрузка ...
Распечатать запись


Под пленкообразованием из дисперсий понимается процесс слипания частиц дисперсной фазы при удалении дисперсионной среды, например, в результате испарения, с образованием однофазной сплошной пленки. Этот процесс по своей природе имеет много общего с обычной коагуляцией дисперсии вследствие разрушения ее стабилизирующей системы. Таким образом, пленкообразование из водных дисперсий полимеров можно рассматривать как частный случай коагуляции, по вызванной постепенным удалением дисперсионной среды.

Как известно, далеко не все дисперсии синтетических полимеров при высушивании на воздухе при комнатной температуре способны формировать сплошные гомогенные латексные пленки. Такой способностью обладают лишь дисперсии, полимер которых находится в высокоэластическом или вязкотекучем состоянии, т. е. пленкообразование возможно при температуре около или, выше температуры стеклования полимера. В противном случае приходится значительно усложнять систему, вводя в нее пластификаторы, растворители, мягчители.

Коалесцирующая способность латекса прямо связана с сегментальной подвижностью полимера. Это можно проследить на примере стирол-бутадиеновых латексов, у которых жесткость молекулярной цепи возрастает с увеличением содержания связанного стирола. Зависимость минимальной температуры пленкообразования (МТП) латексов стирол-бутадиенового ряда от их мономерного состава. МТП водных дисперсий лежит вблизи температуры стеклования.

Следует различать три вида структур микрогетерогенных пленок, формируемых из водных дисперсий полимеров.

  1. Замкнутая структура второго рода. Здесь не совмещающиеся с полимером ингредиенты латекса образуют как бы дисперсную фазу твердой пленки, а слипшиеся частицы полимера – сплошной коптиниум. Естественно, что такая пленка мало проницаема для воды и ее паров (при условии достаточной гидрофобности самого пленкообразователя). По проницаемости, а также по комплексу физико-механическнх характеристик такая пленка должна мало отличаться от микрогомогенных пленок, полученных из раствора полимера.
  2. Открытая структура пленки. В этом случае пленка представляет собой как бы две взаимопроникающие сетки из пленкообразователя и других добавок, которые выделяются в отдельную фазу. Такая пленка имеет капилляры, заполненные гидрофильными молекулами ПАВ, и легко проницаема для воды.
  3. Замкнутая структура первого рода. При большом избытке несовместимых с полимером добавок образуется пленка, где дисперсной фазой являются уже частицы полимера.

Пленки, обладающие структурой последнего типа, совершенно неприемлемы в защитных покрытиях. Что касается структур, то следует учитывать, что в реальных латексных связующих содержание добавок таково, что пленка всегда будет характеризоваться некоторой степенью открытости структуры. Обычно латексные покрытия заметно (до 8-10°6) набухают в воде и в набухшем состоянии обладают низкой прочностью.

Механизм пленкообразования из синтетических латексов, а также из водных дисперсий, полученных другими путями, изучен в ряде фундаментальных работ, в значительной мере обобщенных в монографиях Воюцкого. Для объяснения процесса слипания частиц и особенностей структуры, формирующихся при этом пленок предложено несколько концепций, в которых учитываются различные силы и факторы, способные, так или иначе, влиять на процесс пленкообразования. Обобщения, сделанные Воюцким, сводятся к следующему.

При формировании пленки из слоя латексов в результате испарения воды следует различать три стадии.

Впервой стадии вследствие испарения воды возрастает не только объемное содержание полимера в слое, но и концентрация веществ, растворенных в можглобулярной жидкости. При этом частицы полимера сближаются вплоть до пока обратимого соприкосновения и укладываются в определенном порядке.

Электронномикроскопический снимок латексной пленки, свидетельствует о существовании по крайней мере трех типов структур: неупорядоченные области с хаотическим расположением глобул, области с кубической симметрией и области с гексагональной структурой, отвечающей плотнейшей упаковке шарообразных частиц. Очевидно, в зависимости от условий формирования пленки могут преобладать структуры с той или иной степенью упорядоченности, что должно сказаться на свойствах пленки: проницаемости, физикомеханических показателях и др. Это подтверждают данные Гамильтона и Гамма, которые наблюдали возникновение гексагональной «кристаллической» решетки в концентрированных синтетических латексах.

На первой стадии глобулы еще окружены адсорбционно-гидратными оболочками, включающими молекулы стабилизатора и воды. В том случае, если латекс характеризуется значительной полидисперсностью, структура ячеек нарушается, по глобулы всегда укладываются таким образом, что обеспечивается наиболее компактная структура.

На второй стадии происходит дальнейшее удаление воды из пленки и разрушение адсорбцнонно-гидратных оболочек. В результате этого первоначально шарообразные частицы деформируются, принимают вид многогранников и постепенно приходят во все более тесный контакт. На этой стадии особую роль играет деформируемость полимера, определяемая значением равновесного модуля и пластичностью. Только в случае деформируемых частиц в пленке может полностью исчезнуть межфазная граница.

С практической стороны наиболее важна третья стадия, ибо именно в это время пленка приобретает характерную для нее структуру и свойства. На третьей стадии, содержащиеся в пленке ПАВ либо растворяются в полимере, либо образуют агрегаты, локализованные в межглобулярных границах (в зависимости от совместимости полимера с ПАВ). В первом случае следует ожидать некоторого пластифицирующего эффекта и улучшения слипания частиц. Второй случай с технической точки зрения менее желателен, поскольку сохраняются, по крайней мере, частично, межглобулярные границы и, следовательно, гетерогенность пленки.

Вследствие перехода молекул ПАВ в фазу полимера или скопления их в отдельных местах межглобулярного пространства латексные глобулы в значительной мере оголяются. Именно по этим местам и происходит слипание частиц латекса, существенным моментом которого является диффузия макромолекулярных отрезков через поверхность раздела частиц. Схематически слипание латексных частиц, включающее образование агрегатов молекул ПАВ.

Момент пленкообразования, когда на поверхности глобул появляются незащищенные молекулами ПАВ участки и начинается процесс переброса макромолекулярных цепей в соседние глобулы (процесс аутогезии), напоминает точку обращения фаз в эмульсиях. Этот момент пленкообразования является весьма существенным, поскольку начиная с него, фиксируется структура пленки.

Процесс пленкообразования из латексов, изложенный выше только качественно, может быть охарактеризован и некоторыми количественными соотношениями. Для этого рассмотрим, прежде всего, природу сил, вызывающих слипание латексных частиц. По Брауну, решающая роль в этом процессе принадлежит капиллярным силам. Иными словами, слипание частиц осуществляется за счет сил поверхностного натяжения на границе дисперсионная среда – воздух. При достаточном обезвоживании латексная пленка представляет собой капиллярную систему, и граница вода – воздух, продвигаясь от поверхности вглубь пленки, заставляет частицы деформироваться.

Это справедливо для жесткоцепных латексных полимеров (СКС-70, поливинилацетат без пластификатора). Частицы каучуковых латексов деформируются еще до уничтожения жидких прослоек между ними, т. е. до реализации физической модели. Поэтому можно считать, что при формировании пленок из каучуковых латексов капиллярные не играют существенной роли.

Похожие публикации:

Страницы: 1 2