13. Пигменттерді ұнтақты бояуларға енгізудің әдістерін атап, оларға түсінік беріңіз.

Ұнтақты бояуларды өндіру

Пигменттерді ұнтақты бояуларға енгізудің бірнеше әдісі бар:

• құрғақ араластыру;

• балқымада араластыру (диспергілеу);

• үлдіртүзгіштің ерітіндісінде кептірумен диспергілеу;

• полимерді ерітіндіден пигмент бөлшектерінің үстіне тұндыру;

• пигментті полимер бөлшектерінің үстіне тұндыру;

• пигмент қатысында мономерді эмульсионды полимерлеу немесе поликонденсациялау.

Өндірісте тек жоғарғы екі әдісі қолданылады.

Ұнтақтарды құрғақ араластыру әдісі – жай және қолжетімді әдістердің бірі. Бұл әдіс жоғары дисперсті ұнтақты полимерлер негізіндегі бояуларға қолданылады.

Полимер бөлшектері пигмент бөлшектерінен әлдеқайда үлкен. Бұл сусымалдылықтың артуына, жүйенің нығыздалуын және кесектенуін азайтады. Бірақ пигмент оқшалау қабат құрып, үлдіртүзуде балқыған бөлшектердің бірігуіне кедергі жасайды. Құрғақ араластырумен алынған бояулардың бетті жабу қабілеті жоғары болмайды.

Балқымада араластыру пигмент бөлшектерінің олигомермен (полимермен) жабынды түзу сатысына дейін дымқылданумен жүреді. Дымқылданумен қатар пигмент агрегаттарының диспергіленуі және түзілген ұсақ бөлшектердің сыр-бояу жүйесінің бүкіл көлемінде біркелкі таралуы жүреді.

Құрғақ диспергілеу (араластыру). Технологиялық процестің негізгі сатылары: бастапқы шикізатты дайындау; араластыру (диспергілеу); елеу және ыдысқа құю.

Пигменттер, толықтырғыштар, полимерлер тек ұнтақ күйінде емес, түйіршік, қабыршақ, бөлшек, монолит күйінде де шығарылады. Мұндай жағдайда оларды ұнтақтау қажет.

Араластыру эффективтілігі қолданылатын құрылғыға тәуелді.

Елеу – ұнтақты бояу дайындауда негізгі операциялардың бірі. Мұнда бояулардан механикалық қоспалар мен ірі агрегат бөлшектері бөлінеді.

Балқымада араластыру (диспергілеу). Ұнтақты бояуларды балқымада араластырумен өндірудің технологиялық процестері келесі негізгі сатылардан тұрады:

• бастапқы шикізатты дайындау;

• дозалау және ұнтақ шикізатты құрғақ араластыру;

• балқымада диспергілеу;

• балқыманы суыту;

• ұсақтау және классификация;

• ыдысқа құю.

Бірінші, екінші және соңғы операциялар құрғақ диспергілеу операцияларына ұқсас.

Ұнтақты бояу компоненттерін диспергілеу жоғарғы температурада (90-120 ⁰С) жоғары тұтқыр ортада еріткішсіз және сусыз жүргізіледі.

14. Сыр-бояу материалдарына қойылатын талаптарды көрсетіңіз және оларды түсіндіріңіз.

СБЖ алу және сапасының шарттары көбінесе бастапқы материалдардың қасиеттеріне тәуелді, олар келесі талаптарға жауап беруі тиіс:

1) жабылатын бетке жұқа қабатты таралуына мүмкіндік беру;

2) үлдіртүзуге қабілетті болу;

3) қажетті техникалық қасиеттер кешенімен жабындылар түзу.

Бірінші талапты сұйық немесе жоғарыдисперсті ұнтақты материалдар толық қанағаттандырады. Сұйық күйі оңай және әр түрлі әдістермен қалыңдығы әр түрлі, кең температура аралығында қабат алуға мүмкіндік береді.

Осындай жүйенің 2 түрі белгіленді:

1) балқыма күйінде жағылатын құрамында ұшқыш компоненттері жоқ және сұйық мономерлер, олигомерлер немесе полимерлер негізінде дайындалатын құрамдар; бұл 100%-ды сырлар мен бояулар;

2) құрамында ұшқыш компоненттері бар және ерітінділер, сулы дисперсиялар немесе қатты полимерлер мен олигомерлердің органодисперсиялы құрамдары. Ұшқыш компоненттер – «сұйылту агенті» функциясын орындайтын су мен органикалық еріткіштер. Олар жабындыларды алу технологиясына, олардың қасиеттері, экономикасы мен өндіру экологиясына әсерін тигізеді.

Өткен ғасырдың 60 жылдарында СБ құрамдарының жаңа түрі – ұнтақты пайда болды. Оларда үлдіртүзгіштер ретінде қатты полимерлер мен олигомерлер, ал сұйылту агенті – ауа болады. Физикалық күйіне қарай ұнтақтар қатты денеге жатқанымен, оларды сұйықтықтарға жақындататын бірнеше белгілері бар: бөлшектерді бөлектеп жібергенде газ ағынының көмегімен қозғалуға бейімділігі, электр жазықтығының жоғары кернеуінде гидрозольдер сияқты зарядталуы. Дәстүрлі жабу технологиясынан айырмашылығы ұнтақ материалдарды қолданғанда қатты үлдіртүзгіштердің тұтқыраққыш күйіне өтуі қалыптың сыртында емес, өзінде жүреді.

Екінші СБМ маңызды қасиеттерінің бірі – үлдір түзу қабілеті – сыр мен бояу құрамындағы үлдіртүзгіштің – мономер, олигомер немесе аморфты немесе кристалды күйдегі полимер болуымен қамтамасыз етіледі.

Жабындылардың қасиеттері және оларға қолданушылар жағынан қойылатын талаптар әр түрлі, көптүрлі болады. Кейде қарама-қайшы қасиетті жабындыларға қызығушылық туғызады, мысалы, электроизоляциялық және тоқөткізгіш, иілгіш, эластикалық және морт, кішкене деформацияда жарылатын, жоғары адгезиялық беріктілікпен және антиадгезиялық және т.б. Бұл талаптар біржағынан сәйкес СБМ таңдаумен, екінші жағынан – қажетті жабу технологиясын қолданумен орындалады.

15. Сыр-бояу жағылатын беттік қабаттың қасиеттерін атап, оларға сипаттама беріңіз.

Сыр бояу жабындыларының қасиеттері көбінесе материал үлдірінің подложкамен әрекеттесу сипатына - олардың арасындағы пайда болатын байланыстарға тәуелді. Адсорбциялық әрекеттесу сұйық сыр бояу материалын қатты бетке жағу моментінде қалыптасады. Сыр бояу материалының табиғатына және бояйтын беттің сипатына байланысты осы әрекеттесудің дәрежесі жабындының көптеген көрсеткіштерінде анықталатын (біркелкілігін, адгезиясын, оптикалық, коррозияға қарсы және т.б.), оның ылғалдануының толықтығын анықтайды.

ҚАТТЫ БЕТТІҢ ЖАЛПЫ ҚАСИЕТТЕРІ

Кез келген қатты дененің беті оның кристалды немесе аморфты болатынына тәуелсіз, өзінің ішкі құрылымының спецификасын көрсетеді.

Беттің тазалығы. Барлық қатты дененің бетінде сорбциялық қабілетіне қарай әр түрлі кірленулері және қоспалары болады. (ауадан адсорбцияласқан газдар және ылғалдылар және т.б.). Металдардың типті кірленуі оксидтер болып келеді. Оксидті үлдірлер кәдімгі жағдайда барлық металдарда болады, алтын, платина және күмістен басқа. Темірде 1,5—15 нм, алюминийде 5— 20 нм қалыңдықты оксидті үлдірлер түзеді. Өңдеу және металды сақтау шарттарына тәуелді оксидтердің қалыңдығы және химиялық құрамы әр түрлі болады. Мысалы, темірге үш қабатты оксидті үлдір тән: FеО/Fе₃O₄/Fе₂O₃, мысқа — екі қабатты С₂О/СuО тән.

Оксидті қабаттары бар барлық металдардың серігі — физио- және хемосорбцияланған су. Металдың адсорбциялық белсенділігіне және ауаның ылғалдылығына тәуелді су мөлшері бірнеше ондаған моноқабатты бола алады. Адсорбцияланған су молекуласының байланыс энергиясы подложка бетінен қашықтаған сайын төмендейді; ең берік байланысқаны бірінші моноқабат. Көптеген металдардың физиосорбцияланған су десорбциясының температуралық аумағы 50—230°С, хемосорбцияланған 250—430°С құрайды. Сонымен, металл пластинкаға сыр бояу материалын жаққанда металмен емес, оның бетіндегі оттегімен және адсорбцияласқан сумен әрекеттеседі.

Осындай қасиетті шынылар да көрсетеді. Шыны беті әдетте кремнеземмен байытылған, онда силанол топтары болады —Si—ОН, олар сутегі донорлары болып келеді, яғни беткі қабатқа металдардыкі сияқты су хемосорбцияласады. Адсорбцияласқан су қабаттары ондаған нанометрге жетеді және су вакуумда 400-500°С қыздырғанда қиындықпен жойылады.

Беттің макро- және микрорельефтері. Микрорельеф, немесе атомды-молекулярлы кедір бұдырлығы, беттің кристалды және заттың құрылымымен негізделеді.

Беттің рельефі көбінесе сыр бояу материалының шығынын анықтайды. Мысалы ағаш бұйымдарына бояудың шығын коэффициенті металға қарағанда 2—3 есе жоғары болады. Беттің гидрофильділігі және гидрофобтылығы — қатты денелердің суға ынықтығын сипаттайтын қасиет.

Ребиндердің ойынша металлдар өздерінің молекулалық құрылымына байланысты гидрофобты. Бірақ оксидтердің және сорбцияласқан газдардың болуы ол беттердің гидрофильділігін көрсетеді.

Ағаш полярлы сұйықтықтарға ынтықты және суда ісінеді. Тері гидрофильді, бірақ майлы кірленулер оған гидрофобты қасиет береді.

Қолданылатын сыр бояу материалына тәуелді қажетті бет таңдау керек: сулы бояуларға— гидрофильді, гидрофобты үлдіртүзгіш негізінділерге — гидрофобты. Бетті гидрофильдеу мұқият майсыздандырудан, тотықтырудан (пластмасс болса), конверсиялық жабындылар жағудан (металл жағдайында) кейін жетуге болады; бетті гидрофобтау БАЗ, аппреттермен, полярсыз сұйықтықтар қатысында бетті тегістеумен (шлифтеу, металдар үшін) жетуге болады.