Лакокрасочные материалы и покрытия. Принципы составления рецептур
Стерическая стабилизация
Известно, что водные дисперсии (коллоиды) можно стабилизировать (снизить флокуляцию) при добавлении водорастворимых полимеров, так называемых защитных коллоидов, например желатина, казеина, поливинилового спирта. В отличие от электростатической стабилизация полимерами оказалась более удобной из-за меньшей чувствительности к добавкам солей (электролитов).
В органорастворимых композициях введение соответствующих полимеров зачастую является единственным методом стабилизации дисперсий. При этом используемые полимеры (высокомолекулярные диспергирующие добавки или пленкообразователи) должны адсорбироваться на поверхности твердых частиц и вытеснять адсорбированные молекулы растворителя или агентов смачивания.
|
Рис. 1.6. Схематическое представление стерической стабилизации |
Если такие частицы пигментов приближаются друг к другу, то подвижность сегментов полимера ограничивается, что приводит к уменьшению свободы их движения и тем самым к снижению энтропии. Возникают обратные силы отталкивания (рис. 1.6), поэток/у стерическую стабилизацию называют энтропийным отталкиванием или дефлокуляцией.
Последние исследования [7, 8] показали, что для стабилизации диспергированных частиц с диаметром до 10 мкм (10 ООО нм) достаточен стерический барьер (слой из полимера) толщиной всего 10 нм (рис. 1.7).
Низкомолекулярные сшивающие агенты не способны к стерической стабилизации из-за очень малого размера молекул. Необходимый для этого размер молекул имеют только олигомеры и полимеры.
|
Рис. 1.7. Соотношение размеров частиц пигмента и пленкообразователя, необходимое для обеспечения стерической стабилизации. Черной линией вокруг частицы схематически изображен тонкий стерический барьер толщиной 10 нм |
Для обеспечения стерической стабилизации пленкообразоЕ! атель должен отвечать следующим требованиям:
• иметь соответствующие функциональные (пигментофильные) группы, способные прочно адсорбироваться на поверхности пигмента;
• иметь достаточно длинные сегменты, растворимые в дисперсионной среде (органическом растворителе или воде). Добавление «плохих» растворителей приводит к скручиванию этих сегментов в клубки и тем самым к флокуляции частиц;
• оптимальными являются полимеры (или олигомеры) со средней молекулярной массой, так как при очень низкой молекулярной массе недостаточна длина цепи, а при очень высокой есть опасность перекрестной флокуляции. Кроме того, слишком высокая молекулярная
Масса может привести к несовместимости или увеличению вязкости дисперсий;
• при снижении концентрации полимера ниже определенного минимального значения может начаться флокуляция, особенно при использовании высокомолекулярных полимеров.
