Процессы образования лакокрасочных пленок


Категория Малярные работы в судостроении

Надежная защита судовых конструкций может быть обеспечена только после образования на их поверхности плотной, хорошо просохшей пленки краски. Почти все пленкообразователи представляют собой растворы высокомолекулярных соединений (эфиры целлюлозы, виниловые смолы), либо переходят в высокомолекулярные соединения в процессе образования пленок (фенолформальдегидные смолы, растительные масла).

Высокомолекулярными органическими соединениями называются вещества, молекулы которых содержат сотни и тысячи атомов, связанных друг с другом главными валентностями.

Процессы получения большинства высокомолекулярных пленкообразователей основаны на способности низкомолекулярных соединений к многократным реакциям, которые разделяются на два вида: полимеризацию и поликонденсацию.

Полимеризация — процесс, при котором происходит соединение ряда молекул в продукт, дающий при элементарном анализе тот же процентный состав, что и в исходном мономере.

Поликонденсация — процесс, в результате которого получаются соединения с иным характером связи атомов, чем в первоначальном продукте, с отщеплением простых молекул (воды, хлористого водорода и др.).

По мере возрастания молекулярного веса изменяются физические и химические,свойства соединений. Обычно увеличивается температура плавления, температура кипения, уменьшается растворимость и химическая активность.

Полимеризация и поликонденсация являются основными процессами, обусловливающими образование пленок.

Существует два основных процесса, в результате которых пленкообразующая основа краски может перейти из жидкого состояния в твердое.

Образование пленок за счет испарения растворителя. Процесс испарения растворителей рассматривается как процесс, состоящий из трех стадий:
— растворителя много, и процесс испарения идет как бы со свободной поверхности жидкости. Период этот кратковременный, так как вследствие испарения концентрация растворителя изменяется, нарушается равновесие и начинается диффузия растворителя из нижележащих слоев краски;
— появление на поверхности пленки все увеличивающегося по толщине слоя вязкого геля.

На этой длительной стадии растворителю необходимо дополнительно преодолеть сопротивление гелеобразного слоя;
— испарение остатков растворителя, связанного наиболее прочно с пленкообразователем. Сложные высокомолекулярные соединения отдают этот растворитель более медленно, чем низкомолекулярные соединения.

Пигменты влияют на скорость испарения:
крупные — ускоряют, мелкие и чешуйчатые — замедляют.

После практического завершения процесса пленкообразова-ния в пленке остается до 5—12% растворителя. Дальнейшее испарение остатков растворителей можно рассматривать уже как начало старения, так как пленки становятся менее пластичными, уменьшается их растяжимость.

Такой процесс образования пленок характерен для спиртовых, нитроцеллюлозных, виниловых красок и лаков, растворы которых после испарения из них растворителя образуют покрытие в виде сплошной твердой пленки.

Испарение может происходить при нормальной температуре (18—20 °С). В отдельных случаях для ускорения этого процесса производится подогрев окрашенного изделия.

Пленки, образующиеся только в результате процесса испарения, называются обратимыми.

Образование пленок за счет химических реакций. В этом случае в процессе образования пленки, наряду с потерей растворителя, пленкообразователь подвергается сложным химическим превращениям — окислению, полимеризации, конденсации, ведущим к росту их молекулярного веса и переходу в твердое состояние, а в случае отсутствия растворителя в составе пленкообразователя, последний подвергается химическим превращениям.

Примером подобного процесса может служить высыхание натуральной олифы или красок на ее основе. Они не содержат растворителей и, будучи нанесены тонким слоем на окрашиваемую поверхность, под влиянием кислорода воздуха, света, температуры подвергаются глубоким изменениям, отвердевают, образуя пленку. Одновременно с этим происходят и процессы полимеризации. Этот же процесс высыхания характерен для олиф и масляных лаков и эмалей, в состав которых входит пленкообразующая основа, содержащая растворители, с той только разницей, что вначале из нанесенной пленки лака или эмали улетучивается растворитель, а затем образовавшаяся пленка под влиянием указанных факторов отвердевает.

Пленки, полученные в этом случае, называются необратимыми.

Надежная защита судовых конструкций может быть обеспечена только после образования на их поверхности плотной, хорошо просохшей пленки краски. Почти все пленкообразователи представляют собой растворы высокомолекулярных соединений (виниловые смолы, каучуки, эфиры целлюлозы) либо превращаются в высокомолекулярные соединения в процессе образования пленок.

Высокомолекулярными органическими соединениями называются вещества, молекулы которых содержат сотни и тысячи атомов, связанных друг с другом главными валентностями.

Процессы получения большинства высокомолекулярных пленко-образователей основаны на способности низкомолекулярных соединений многократно вступать в реакции полимеризации и поликонденсации.

Полимеризация — реакция, при которой происходит соединение ряда молекул в вещество, процентный состав которого при элементарном анализе тот же, что и исходного мономера.

Поликонденсация — реакция, в ходе которой происходит отщепление простых молекул (воды, хлористого водорода и др.) и образуются соединения с иным характером связи атомов, чем в первоначальном веществе.

По мере возрастания молекулярного веса изменяются физические и химические свойства соединений. Обычно увеличивается их температура плавления и кипения, уменьшается растворимость и химическая активность.

Полимеризация и поликонденсация являются основными процессами, обусловливающими пленкообразование.

Существуют два основных процесса, в результате которых пленкообразующая основа краски может перейти из жидкого состояния в твердое.

Образование пленок за счет испарения растворителя.

Процесс испарения растворителя состоит из трех стадий:
— растворителя много и процесс испарения идет как бы со свободной поверхности жидкости. Период этот кратковременный, так как вследствие испарения концентрация растворителя изменяется нарушается равновесие и начинается диффузия растворителя из нижележащих слоев краски;
— появление на поверхности пленки все увеличивающегося по толщине слоя вязкого геля. На этой длительной стадии растворителю необходимо дополнительно преодолеть сопротивление гелеобразного слоя;
— испарение остатков растворителя, связанного наиболее прочно с пленкообразователем. Сложные высокомолекулярные соединения отдают этот растворитель более медленно, чем низкомолекулярные соединения.

Строение и величина частиц пигментов влияют на скорость испарения: крупные — ускоряют, мелкие и чешуйчатые — замедляют.

После практического завершения процесса пленкообразования в пленке остается до 5—12% растворителя. Дальнейшее испарение остатков растворителей можно рассматривать уже как начало старения, так как пленки становятся менее пластичными.

Такой процесс образования пленок характерен для виниловых, нитроцеллюлозных эмалей, битумных, каменноугольных, спиртовых и других лаков, после испарения из которых растворителя образуется покрытие в виде сплошной твердой пленки.

Испарение может происходить при нормальной (18—20 °С) и пониженной температуре (—10, —15 °С). Для ускорения этого процесса можно подогревать окрашенные изделия. Пленки, образовавшиеся только в результате испарения растворителя, можно вновь перевести в раствор; их относят к группе обратимых.

Образование пленок за счет химических реакций. В процессе образования пленки происходит не только испарение растворителя, но и сложное химическое превращение пленкообразователя: он подвергается окислению, полимеризации, конденсации, ведущим к росту его молекулярного веса и переходу в твердое состояние.

Примером подобного процесса может служить высыхание натуральной олифы или масляных красок на ее основе. Они не содержат растворителей и, будучи нанесены тонким слоем на окрашиваемую поверхность, под влиянием кислорода воздуха, света, температуры превращаются в твердую пленку. Одновременно с этим происходит и реакция полимеризации, но менее интенсивная.

Аналогичен процесс высыхания и масляных лаков или эмалей, в состав которых вхбдит пленкообразующая основа, содержащая растворители, с той только разницей, что вначале из нанесенной пленки лака или эмали улетучивается растворитель, а затем образовавшаяся пленка под влиянием указанных факторов отвердевает. Пленки, полученные в этом случае, нельзя перевести в раствор. Их называют необратимыми.


Читать далее:

Категория Малярные работы в судостроении