Поверхностное натяжение жидких лакокрасочных материалов
Поверхностное натяжение в значительной мере обуславливает способность жидких лаков, красок, расплавов пленкообразователей к распылению и смачиванию подложки, определяет скорость слияния нанесенных капель жидкости, их растекание на поверхности. Работа, затрачиваемая на создание новой поверхности при диспергировании (распылении) лакокрасочных материалов и высвобождаемая при слиянии дисперсных частиц в процессе пленкообразования, пропорциональна их поверхностному натяжению.
Среди олигомерных пленкообразователей поверхностная активность, определяющая поверхностное натяжение лакокрасочных материалов, уменьшается в ряду:
Алкидные>полиэфирные>эпоксидные>фенолоформальдегидные>
Мочевиноформальдегидные.
Значения поверхностного натяжения s (в мДж/м2) для ряда пленкообразователей приведены ниже:
Алкид, модифицированный жирными кислотами 36-37
Поливинилацетат 39
Полибутилметакрилат 40
Полистирол 41
Фенолоформальдегидный олигомер 42
Ацетобутират целлюлозы 42
Циклогексанонформальдегидный олигомер 44
Поливинилбутираль 53
Хлорированный каучук 57
Поверхностное натяжение жидких лаков и красок в значительной степени зависит от природы растворителей. Для ароматических и алифатических углеводородов, сложных эфиров, спиртов, кетонов поверхностное натяжение лежит в пределах 22¸36 мДж/м2. С увеличением содержания растворителей в композиции поверхностное натяжение лаков и красок уменьшается (рис. 4.3).
|
Рис. 4.3. Зависимость поверхностного натяжения растворов полистирола от содержания растворителей: 1 - циклогексанон; 2 - ксилол; 3 - метилэтилкетон |
|
1 |
|
2 |
|
3 |
|
Содержание растворителя,% |
Большое значение в процессах формирования покрытий из растворов имеет и соотношение значений поверхностного натяжения пленкообразователя и растворителя.
Более высокими значениями поверхностного натяжения характеризуются краски, в которых дисперсионной средой или растворителем является вода, поскольку для воды s=72,7 мДж/м2. Эти краски плохо смачивают гидрофобные и недостаточно обезжиренные поверхности. С целью снижения поверхностного натяжения в состав водоразбавляемых красок вводят спирты, а воднодисперсионных - поверхностно-активные вещества (ПАВ).
Поверхностное натяжение расплавов характеризуется лишь химической природой пленкообразователя, мало изменяясь с изменением молекулярной массы, но, линейно уменьшаясь с возрастанием температуры, причем тангенс угла наклона прямой служит мерой поверхностной энтропии расплава:
(4.7)
Температурный градиент поверхностного натяжения у различных пленкообразователей колеблется от 0,06 до 0,11. Материалы с более высокими значениями этого показателя лучше растекаются по поверхности в процессе их нанесения в нагретом состоянии.
С целью снижения поверхностного натяжения расплавов, улучшения смачивания ими поверхности в состав красок вводят смачивающие вещества: силиконовые масла, акрилатные олигомеры, полимеры простых виниловых эфиров, низкомолекулярные пластификаторы, некоторые поверхностно-активные вещества.
Поверхностное натяжение жидких красок определяют по отрыву капли, поднятию жидкости в капилляре, продавливанию воздушного пузырька. При изучении расплавов расплавов пользуются чаще косвенными методами: s определяют по смачиванию пленки жидкостями, набуханию в растворителях, плотности энергии когезии, «нулевой» ползучести и т. д.
