3.3.2 Плёнкообразование с участием растворителей

Формирование покрытий из порошковых красок может происходить не только за счет слияния распла­вленных частиц, но и в результате их коалесценции в набухшем со­стоянии. В последнем случае снижение вязкости пленкообразователя достигается воздействием растворителей (пара или аэрозоля), на порошок, нанесенный на подложку.

По физико-химической сущности процессы, происходящие при воздействии растворителя на порошковый полимер, подобны про­цессам, протекающим при сплавлении частиц [45]. Первоначальной стадией является набухание полимера в растворителе, при этом его вязкость уменьшается.

В процессе набухания изменяются свойства порошков: увеличи­вается размер частиц, возрастает масса порошкового материала, однако его объем при этом уменьшается. На определенной стадии контакта полимера с растворителем, соответствующей переходу си­стемы в вязкотекучее состояние, происходит слияние частиц с обра­зованием гомогенной прозрачной пленки.

Как и в случае распла­вов, аутогезия набухших частиц происходит при достаточно высо­кой вязкости (10²…10³ Па·с). При этом объемное поглощение растворителей пленкообразователями составляет 18…70%, что в несколько раз меньше, чем в случае формирования аналогичных пленок из растворов.

Поскольку время слияния набухших частиц лимитируется их вязкостью, все факторы, обеспечивающие ее снижение - использова­ние пленкообразователей с пониженной молекулярной массой, по­вышение температуры и концентрации растворителей - позво­ляют увеличить скорость формирования покрытий.

Процесс испарения подчиняется общим закономерностям улету­чивания растворителей из лакокрасочных материалов растворного типа. В случае кристаллических полимеров во избежание прежде­временной кристаллизации из раствора (полимер выпадает в виде порошка) растворитель следует удалять при температурах выше температуры кристаллизации.

Стадия испарения растворителя отсутствует, если в качестве по­средника пленкообразования используют летучие отвердители или мономеры. Необходимым ингредиен­том порошковых красок в последнем случае является инициатор полимеризации. При контакте порошковой краски, нанесенной на подложку, с парами или аэрозолем мономера одновременно с про­цессом его сорбции происходит полимеризация. При этом сорбционное равновесие между мономером, находящимся внутри плен­ки и вне ее, не устанавливается: масса образца непрерывно увеличивается, достигая сотен и более процентов по отношению к исходному полимеру. В отличие от растворителей процесс сорбции мономеров прекращается только после исключе­ния их контакта с пленкой или полного израсходования инициа­тора полимеризации. Конверсия мономеров сначала быстро растет, а после достижения 90…92% несколько уменьшается [46].

В зависимости от типа и характера распределения инициатора в порошковом материале образование новой фазы (полимера) мо­жет происходить или равномерно во всей массе пленки, или локаль­но от поверхности подложки. Соответственно образуются биполимерные покрытия с равномерным или послойным распределением полимеров в пленке. Покрытия могут быть однородными и микро­неоднородными, обратимыми и необратимыми.

Способ формирования покрытий с участием растворителей и мономеров относится к числу низкотемпературных. Он удобен для получения покрытий на изделиях из нетермостойких материа­лов, в том числе пластмасс. Отпа­дает необходимость в термостабилизации полимеров; из-за отсут­ствия деструкции повышается качество покрытий.

Недостатком способа является необходимость использования органических растворителей и мономеров, нередко токсичных и ог­неопасных. Длительность цикла изготовления таких покрытий обычно больше, чем аналогичных покрытий из расплава.