ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Физико-химические процессы при формировании покрытий из дисперсий полимеров из "Структура и свойства полимерных покрытий" В большинстве работ процесс пленкообразования из дисперсий рассматривается без учета их специфических особенностей как полимерных систем с определенным характером надмолекулярных структур в частицах дисперсии и распределением активных центров на их поверхности. Особое внимание обращается на выявление природы сил на границе раздела фаз, ответственных за слияние частиц дисперсий с образованием однофазной непрерывной пленки, с учетом подвижности входящих в состав частиц дисперсий макромолекул. В связи с этим в общем виде процесс пленкообразования из дисперсий полимеров трактуется как взаимодействие частиц дисперсий, сопровождающееся их деформированием и коалесцен-цией под действием сил различной природы поверхностного натяжения, капиллярных сил, диффузионно-осмотических явлений, проявления аутогезии, связанной с взаимным проникновением полимерных цепей на поверхности частиц дисперсий. Обычно каждая из этих сил в той или иной теории рассматривается как главный фактор, ответственный за коалесценцию частиц дисперсий. [c.194] Показатели 01-3, г и г определяются в том случае, когда послё высушивания образуется сплошная пленка. Принимается, что сТ1 з и т) постоянны, а 0 и т изменяются в соответствии с изменением размера частиц и определяются при фотографировании процесса слияния частиц на различных стадиях сушки разбавленных дисперсий. Значение 0 зависит также от числа одновременно сливающихся частиц, причем следует отметить, что при определении его указанным способом получают неточные результаты. Основная роль при образовании пленки по механизму вязкого течения отводится силам поверхностного натяжения. Предполагается, что сила взаимодействия между частицами зависит главным образом от размера частиц. Однако процесс пленкообразования начинается в водной среде и заверщается после полного удаления влаги, поэтому в соответствии с этой теорией решающую роль в процессе пленкообразования должно играть поверхностное натяжение на границе вода — полимер. Однако поверхностное натяжение не может являться движущей силой, определяющей процесс пленкообразования, ввиду низкой величины поверхностного натяжения на границе полимер — вода. В работах Фитча [15] первостепенная роль в процессе пленкообразования отводится силам поверхностного натяжения на границе вода — воздух и вода — полимер. [c.195] За основной критерий пленкообразования в ряде случаев принимается [37] минимальная влажность, при которой осуществляется слияние частиц, или минимальная температура пленкообразования [17—20]. [c.198] Эти характеристики зависят от состава полимера и температуры его стеклования, коллоидно-химической природы дисперсии, но не дают представления о характере физико-химических процессов, протекающих при формировании пленок, и влиянии их на свойства материалов. [c.198] Щихся частиц. Общие представления о возможности диффузии макромолекул при пленкообразовании изложены в работах Марка [39]. Предполагается, что диффузия макромолекул способствует перераспределению эмульгатора, растворению его в полимере, проникновению внутрь частиц или образованию пространственной сетки из эмульгатора, увеличивающей прочностные свойства пленок. При хорошей аутогезии полимера и необходимом количестве эмульгатора, способного растворяться в полимере, получаются гомогенные пленки, не отличающиеся от пленок, полученных из растворов полимера. Последние характеризуются достаточной гидро-фобностью, малой водо- и паропроницаемостью. При большом содержании эмульгатора и плохой его растворимости в полимере пленка состоит из двух взаимопроникающих сеток эмульгатора и полимера. Практически пленки, полученные из латексов, по мнению автора, не характеризуются никогда какой-либо одной из описанные структур. Можно лишь говорить о преобладании структуры одного или другого типа. Из этих представлений вытекает, что структура пленок из дисперсий полимеров отличается от структуры пленок из растворов полимера наличием сетки из эмульгатора. Именно с наличием этой сетки связывают особые свойства пленок из дисперсий полимеров [28, 29], определяемые сеткой, а не структурой полимера. [c.199] В ряде работ [4, 40—42] показано, что частицы дисперсий сохраняют свою индивидуальность в процессе пленкообразования и на различных стадиях переработки. При изучении структуры латексных пленок методом электронной микроскопии обнаружены четкие поверхностные контуры каждой частицы с преобладанием гексагонального порядка уплотнения 1[1, 5, 43]. Латексы из сополимера стирола и бутадиена при соотношении компонентов 60 40 способны терять индивидуальность отдельных частиц, однако их поверхностные контуры отчетливо сохраняются. Полное слияние частиц этого латекса наблюдалось только в присутствии наполнителя — диоксида титана. [c.199] Таким образом, во многих работах полимерные дисперсии отождествляются с обычными дисперсными системами, механизм переноса влаги в которых происходит в соответствии с основными закономерностями, характерными для низкомолекулярных веществ с коллоидным размером частиц. Процесс пленкообразования из таких систем не сопровождается изменением их структуры и сводится лишь к установлению контактов между отдельными дисперсными частицами, и их слиянию. Исследования, связанные с изучением механизма формирования пленок из дисперсий полимеров, проводятся главным образом без учета специфики структурных превращений. Исследование структуры дисперсий и пленок на их основе обычно сводится к определению размера частиц и плотности их упаковки [4, 24, 41, 44—46]. [c.200] Указанные теории определяют общую качественную картину процессов, которые могут протекать при формировании пленок из дисперсий полимеров и не позволяют установить взаимосвязь между строением частиц, структурой и свойствами пленок на их основе. В связи с этим целый ряд экспериментальных закономерностей, наблюдаемых при формировании пленок из дисперсий полимеров, не могут быть объяснены существующими теориями пленкообразования. Величина капиллярного давления в соответствии с расчетными данными значительно превышает прочность пленок и возникающие в них при формировании внутренние напряжения, причем между радиусом частиц и скоростью пленкообразования не всегда соблюдается установленная теорией закономерность. При астабилизации частиц дисперсий в процессе сушки пленок или при воздействии электролитов частицы сохраняют границы раздела даже в пленках каучуковых латексов, находящихся в высокоэластическом состоянии, что свидетельствует о протекании более сложных физико-химических процессов при формировании пленок из дисперсий полимеров. Свойства пленок из дисперсий полимеров как физико-механические, так и водопоглощение не определяются однозначно модулем эластичности полимера или другими критериями, вытекающими из указанных теорий, а зависят от целого ряда факторов. Наиболее важными из них являются химический состав полимера, определяющий его полярность, степень разветвленности, характер и распределение функциональных групп на поверхности частиц, а также коллоидно-химическая природа дисперсий. Эти факторы существенно влияют на структуру частиц и распределение на их поверхности активных групп, скорость структурообразования, структуру и свойства пленок. [c.200] Вернуться к основной статье