4.2. Пленкообразование, осуществляемое без химических превращений

Пленкообразование, при котором отсутствуют химические превращения (пленка формируется лишь за счет физических процессов), предопределяет получение обратимых (термопластичных и растворимых) покрытий. При этом свойства материала пленки во многом соответствуют свойствам исходных пленкообразователей, которыми служат преимущественно полимеры аморфного или кристаллического строения: виниловые, акриловые, полиолефины, полиамиды, полифторолефины, пентапласт, эфиры целлюлозы и др. Находят применение и олигомеры: фенолоальдегидные новолачного типа, шеллак, канифоль, битумы.

В зависимости от химической природы пленкообразующего вещества, его растворимости, термопластичности получают покрытия из растворов, расплавов, водных и органических дисперсий, аэродисперсий (порошковых систем). В большинстве случаев покрытия отличаются хорошими механическими и изолирующими свойствами, однако, как правило, имеют невысокую адгезионную прочность.

4.2.1. Формирование покрытий из растворов пленкообразующих Особенности свойств растворов полимеров

Растворы полимеров имеют формальное сходство с коллоидными системами на основе низкомолекулярных веществ, обусловленное наличием в низкомолекулярной жидкости больших по размеру частиц (макромолекул и близких к ним по размерам частиц дисперсионного вещества в случае эмульсий, суспензий). Но истинные растворы полимеров имеют ряд принципиальных отличий от коллоидных систем:

 растворы полимеров термодинамически устойчивы в отличие от коллоидных систем;

 растворы полимеров – однофазны, коллоиды – двухфазны; растворы полимеров агрегативно устойчивы, коллоидные системы – нет;

 свойства растворов полимеров обратимы, а коллоидных систем – необратимы;

 растворы полимеров имеют высокую вязкость даже при большом разбавлении (до < 1%), что обусловлено длинноцепочечным строением их макромолекул;

 прежде чем раствориться, высокомолекулярное соединение набухает.

Набухание – это явление сорбции, поглощения низкомолекулярного вещества полимером, сопровождающееся увеличением его объема. Оно бывает ограниченным и неограниченным.

Неограниченное набухание – это набухание, самопроизвольно переходящее в растворение. По мере проникновения молекул растворителя в массу полимера и увеличения его объема происходит постепенное удаление его макромолекул друг от друга, и они медленно диффундируют в объем растворителя. При этом возникает слой более разбавленного раствора, сосуществующий со слоем более концентрированного, при постепенном выравнивании концентрации слоев, и формируется однофазная гомогенная система истинного раствора полимера.

При ограниченном набухании самопроизвольного растворения полимера не происходит, наблюдается только поглощение им растворителя, но полимерные цепи не могут быть полностью отделены друг от друга. При этом образуются две сосуществующие фазы. Ограниченно могут набухать как линейные, так и сетчатые полимеры. Линейные полимеры в определенных условиях могут набухать ограниченно и неограниченно. Например, природный полимер желатина при обычной температуре растворяется в воде ограниченно, а при 35С и более – неограниченно, причем этот процесс обратим.

Если в полимере имеется сетка химических связей, то образование истинного раствора без их разрушения невозможно: такие полимеры способны только ограниченно набухать.

Способность полимера к ограниченному набуханию оценивают по степени набухания ( ):

или (14)

где m₀ и V₀ – масса и объем исходного полимера; m и V  масса и объем набухшего до равновесного состояния полимера.

Следует отметить, что полимеры могут набухать не только под действием конденсированного растворителя, но и в его парах.