Свойства покрытий

На свойства покрытий влияют состав композиций и условия пленкообразования. Так, пленки, полученные из поливинилацетатного латекса при комнатной температуре, характеризуются наличием нескоалесцированных глобул; они имеют большое водопоглощение и относительно низкие значения прочности при растяжении. В отличие от них пленкам, полученным при 130С, свойственна однородная структура (рис. 26) и соответственно значительно более высокие прочностные показатели и лучшая водостойкость.

На свойства покрытий существенно влияют также характер взаимного распределения несовместимых компонентов, строение и структура исходных латексных частиц. Как правило, глобулярная или фибриллярная структура частиц предопределяет и формирование соответствующей структуры пленок. Латексные пленки фибриллярной структуры по механическим свойствам нередко приближаются к пленкам, полученным из растворов тех же полимеров, однако они уступают последним по водостойкости из-за наличия в их составе эмульгаторов.

Улучшение свойств покрытий может быть достигнуто структурированием полимеров, которое проводят как на стадии пленкообразования, так и при последующей термической или физической обработке пленок.

Рис. 26. Электронные микрофотографии поливинилацетатных пленок, полученных при 20С (а) и 130С (б)

4.2.З. 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 десятков микрометров. Дисперсионной средой служит органический растворитель или смесь растворителей: активного (диспергатора) и неактивного (разбавителя). Наибольшее применение в технологии покрытий получили органодисперсии фторопластов, пентапласта, поливинилхлорида, полиэтилена. Органодисперсии полимеров в зависимости от их состава относятся либо к лиофобному, либо к переходному типу.

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 G_пов, которая зависит от удельной поверхности S_уд (дисперсности порошка) и межфазного натяжения  на границе полимер  среда:

G_пов = S_уд. (23)

Дисперсии переходного типа (поливинилхлоридные, полиакрилонитрильные и др.) вследствие более высокой степени взаимодействия полимерной фазы со средой (они состоят из частиц, ограниченно набухших в растворителях) имеют меньшие значения межфазного натяжения и соответственно более низкое значение Gпов. Они более стабильны кинетически, но не устойчивы термодинамически.

Формирование покрытий из органодисперсий связано с удалением дисперсионной среды и коалесценцией полимерных частиц, т. е. зольгель-переходом, который носит необратимый характер. В зависимости от типа дисперсии пленкообразование протекает по-разному:

Представленные варианты типичны, но не единственны для разных типов органодисперсий. Нетрудно заметить, что формирование покрытий из дисперсий переходного типа осуществляется через стадию образования раствора, а из лиофобных дисперсий (в предельном варианте, когда отсутствует лиофилизация)  через плавление пленкообразователя. Таким образом, и в том, и в другом случае предусматривается перевод полимера на подложке в вязкотекучее состояние.

Регулирование пленкообразующих свойств обычно достигается соответствующим подбором дисперсионной среды. Высокая степень набухания частиц 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 (рис. 27).

Рис. 27. Изменение состава фаз трехкомпонентной дисперсии в процессе пленкообразования:

А  дисперсия переходного типа; Б  раствор (студень)

В большинстве случаев, однако, покрытия из органодисперсий полимеров получают при нагревании (табл. 1). Это особенно относится к дисперсиям, изготовленным на основе кристаллических полимеров. Коалесценция их частиц (формирование однофазной системы) возможна только после разрушения кристаллических образований, т. е. выше Т_пл. Между тем степень коалесценции частиц является фактором, определяющим все основные свойства покрытий. Наиболее трудно удовлетворяется это условие в случае лиофобных дисперсий. Например, для обеспечения гарантированной сплошности покрытий дисперсии фторопластов и пентапласта наносят большим числом слоев (312).

Таблица 1. Температура формирования покрытий из органодисперсий полимеров

Пленкообразователь	Дисперсионная среда	Тем-ра форм-ния покрытия, С
Поливинилхлорид	Ксилол+бутиловый спирт	170180
Полиэтилен	Толуол+ трихлорэтилен	130150
Хлорсульфированный полиэтилен	Ксилол+ бутиловый спирт	2060
Пентапласт	Трихлорэтилен+ метиленхлорид	195205
Фторопласт-3	Этиловый спирт+ ксилол	260280