Get Adobe Flash player

Пластификаторы для порошковых красок

Функции пластификаторов в порошковых красках шире, чем в жидких: ими регулируют не только физико-механические и другие свойства покрытий, но, что особенно важно, пленкообразование-снижают температуру и время формирования покрытий. Поскольку пленкообразователи для порошковых красок (в отличие от жидких) применяются исключительно в твердом (застеклованном или кристаллическом) состоянии, без пластификаторов трудно получить высокоэластичные покрытия. Пластификаторы облегчают получение покрытий из нетермостойких полимеров, таких как поливинилхлорид, поливинилфторид, сополимеры винилхлорида, полиформальдегид, эфиры целлюлозы.

краски AKZO NOBEL в Минске Имеются некоторые особенности пластификации пленкообразователей, которые обусловлены требованиями к порошковым краскам:

  1. пластификатор должен быть подобран и введен таким образом, чтобы не нарушить исходного агрегатного состояния полимера и не ухудшить технологических свойств краски, особенно сыпучести и гранулометрического состава;
  2. учитывая относительно высокую температуру пленкообразования, следует применять пластификаторы с низким давлением паров; в этом отношении многие распространенные пластификаторы (низшие фталаты, себацинаты и др.) оказываются непригодными для порошковых красок.

Для пластификации порошковых пленкообразователей пригодны как жидкие, так и твердые пластификаторы. Первые применяют как непосредственно в жидком состоянии, так и в латентной форме-в капсулированном виде или адсорбированными на цеолитах или других активных наполнителях. Использование жидких пластификаторов возможно при условии хорошего поглощения их частицами полимера, что зависит от индивидуальных качеств обоих компонентов. Однако и при хорошей сорбции их можно вводить в порошковые смеси лишь в ограниченных количествах. Пределы введения жидких пластификаторов определяются температурой стеклования пластифицированной системы. Полимер после пластификации должен оставаться в застеклованном состоянии. Но даже в этом случае вследствие проявления капиллярных сил жидкости, адсорбированной на частицах, наблюдается их частичная агрегация и сыпучесть порошков заметно падает. Степень применимости жидких пластификаторов для разных порошковых красок неодинакова.

Поливинилхлоридные порошки достаточно хорошо сорбируют жидкие пластификаторы, благодаря чему в них удается вводить до 30-50 ч. (масс.) пластифицирующих веществ на 100 ч. (масс.) полимера без потери сыпучести. Сорбционная способность, однако сильно зависит от строения и морфологии частиц полимера [52], поскольку пластификатор удерживается частицами в основном за счет капиллярного впитывания. Впитывание ускоряется с повышением температуры, поэтому порошки
поливинилхлорида пластифицируют обычно при 80-110 С.

Полимеры (поливинилбутираль, полистирол, этилцеллюлоза), обладающие лучшей растворимостью, чем поливинилхлорид. совмещать с жидкими пластификаторами значительно труднее. Порошки этих полимеров резко теряют сыпучесть; при введении на 100 ч. (масс.) полимера 15-20 ч. (масс.) пластификаторов они обычно становятся не способными к псевдоожижению, слеживаются и комкуются.
Особенно чувствительны к жидким пластификаторам порошки кристаллических полимеров - полиэтилена, пентапласта, фторопластов. Из-за отсутствия молекулярного и капиллярного поглощения полимерами пластификаторы концентрируются на поверхности их частиц, вызывая резкий рост сил прилипания между ними, а отсюда, и потерю сыпучести порошков. Поэтому жидкие пластификаторы мало применимы при составлении порошковых композиций из кристаллических полимеров. Введение пластификаторов в капсулированном виде или нанесенными на цеолиты в известной степени устраняет отмеченные недостатки, однако приводит к удорожанию красок; кроме того, цеолиты снижают водостойкость покрытий.

Твердыми пластификаторами служат различные нелетучие, совместимые с полимером кристаллические низкомолекулярные вещества с температурой плавления 50-200 °С. Их можно вводить в по- рошковые смеси в достаточно больших количествах как в виде расплава, обрабатывая полимер при нагревании, так и путем механического смешения порошков. Пластифицирующий эффект, как показали исследования , не зависит от агрегатного состояния пластификаторов. Покрытия, полученные с применением твердых пластификаторов, так же эластичны и гибки, как и с применением жидких.

Твердые пластификаторы в отличие от жидких в меньшей степени снижают сыпучесть порошков; их технологически легче вводить в композиции, при их использовании расширяются возможности регулирования свойств покрытий вплоть до получения высокоэластичных пленок.
На примере систем поливинилбутираль-ацетилсалициловая кислота и поливинилбутираль-монобутилфталат определены коэффициенты диффузии Д (в м2/с) пластификаторов в полимер при разных температурах

В условиях хранения порошковых смесей (температура 30 гдадусов) значения Д достаточно малы, чтобы вызвать нарушение их стабильности; напротив, при пленкообразовании (температура 160°С) Д увеличивается на несколько порядков; это обеспечивает равномерное распределение пластификаторов в полимерной пленке. Было найдено, что при температуре 160 С время полного исчезновения (диффузии) частиц этих пластификаторов (средние размеры 20 мкм), находящихся в полимере сначала в твердом, а затем в капельно-жидком состоянии, не превышает 2,5 • 10-3 мин, что значительно меньше времени, необходимого для формирования покрытия.

Недостатком твердых пластификаторов является их ограниченная совместимость с полимерами. Так, ориентировочный предел совместимости твердого пластификатора трифенилфосфата с поливинилхлоридом и полистиролом 30% (масс), с поливинилбутира-лем-20% (масс.).
Особый интерес представляют пластифицирующие вещества, способные в условиях пленкообразования вступать в химическое взаимодействие с полимером. Такими веществами для ацеталей поливинилового спирта являются, в частности, твердые ароматические кислоты-салициловая, ацетилсалициловая, бензойная, моноалкилфталаты и др. Реагируя с полимером (реакция идет по месту гидроксильных групп), они вызывают его внутреннюю пластификацию, в результате чего увеличивается совместимость и устраняется улетучивание пластификаторов при эксплуатации покрытий.

Повысить предел совместимости твердых пластификаторов также можно путем использования их в смеси с жидкими. Например, смешение трифенилфосфата с алкилфталатами значительно снижает его кристаллизующую способность как в бинарной смеси, так и особенно в композициях с полимерами, в частности с поливинилхлоридом.

В основном пластифицируют аморфные полимеры, в порошковые краски на кристаллических полимерах пластификаторы вводят гораздо реже, лишь для уменьшения вязкости расплавов и соответственно снижения температуры пленкообразования. Пластификаторами для полиэтилена, в частности, могут служить вазелиновое масло, антрацен, трифенилфосфат, для пентапласта - дидоде-цилфталат, диоктилсебацинат; для поливинилфторидаимиды малеиновой кислоты (2,4-диметилфенилмалеимид, бензил- и нафтилмалеимиды). Для облегчения процесса формирования покрытий в состав красок иногда вводят пластификаторы с высоким давлением паров, называемые латентными растворителями. В случае красок на поливинилфториде ими служат, в частности, диметилфталат, метилсалицилат и др.

Пластификация кристаллических и аморфных полимеров может быть достигнута и в процессе получения покрытий с использованием пластификаторов в качестве клейкой основы или охлаждением покрытий в пластифицирующей среде. Эти способы основаны на диффузии жидкого пластификатора в слой полимера в нагретом состоянии. Они отличаются простотой исполнения и в ряде случаев могут представлять практический интерес.

Более удобным в технологическом отношении является способ пластификации путем дозированной обработки порошкового материала, нанесенного на подложку аэрозолем пластификатора. Обработка порошка может быть проведена и в процессе его нанесения на подложку, например при электрораспылении. В этом случае наряду с пластификацией обеспечивается регулирование электрических параметров порошкового материала, что создает благоприятные условия для получения покрытий требуемой толщины и качества.

Не меньшего внимания заслуживают и способы, основанные на синтезе пластификаторов в процессе формирования покрытия, например за счет теплового распада тех или иных веществ, введенных в композицию (блокированные изоцианаты и др.), или взаимодействия компонентов порошкового состава между собой или с внешней средой. В частности, предложен способ получения полимерных покрытий, при котором пластификация достигается за счет моноэфиров ароматических или алифатических кислот, образующихся при пленкообразовании в результате реакции компонентов смеси-ангидридов соответствующих кислот с гликолями. Пластификаторы влияют на технологические, реологические и пленкообразующие свойства порошковых красок и на эксплуатационные свойства получаемых из них покрытий.

Пластифицированные композиции имеют более низкие значения температуры текучести и вязкости расплава; соответственно снижается и температура формирования покрытий. Таким образом, добавка пластификатора влияет на вязкость расплавов полимиеров так же, как и повышение температуры. Существенна роль пласстификаторов и в регулировании свойств покрытий.

Особенно важным является снижение внутренних напряжений, которые всегда значительны в покрытиях, получаемылх из порошковых полимеров, и нередко служат причиной их преждевременного растрескивания и отслаивания от подложки. Характерно, что с повышением концентрации пластификаторов внутренние напряжения в покрытиях снижаются более резко, чем прочность пленок при растяжении. Таким образом, наблюдается рост коэффициента характеризующего запас прочностги или долговечности покрытий. С помощью пластификаторов удается предотвратить растрескивание покрытий из полистирола, этгилцеллюлозы и ацетобутирата целлюлозы, снизить внутренние напряжения в поливинилбутиральных, эпоксидных и полиэфирных покрытиях. Пластификаторы существенно изменяют и многие другие свойства покрытий: снижают модуль упругости и твердость, увеличивают гибкость, относительное и остаточное удлинение. Для многих пластифицированных покрытий характерна более высокая адгезия по сравнению с непластифицированными. Вероятно, вследствие понижения вязкости расплавов при пластификации усиливаются микрореологические явления в пограничных слоях, благоприятствующие установлению контакта пленки с подложкой. При пластификации обычно ухудшаются диэлектрические показатели и химическая стойкость покрытий, особенно если в качестве пластификаторов применяются полярные низкомолекулярные вещества.

Поделитесь с друзьями!

Опубликовать в своем блоге livejournal.com