Физико-химические особенности порошковых пленкообразователей

При нормальной температуре в порошкообразном сыпучем состоянии могут существовать многие, но далеко не все пленкообразователи. Из общих представлений о структуре порошкообразных тел следует, что сыпучие порошки могут образовывать лишь те вещества, которые в данных условиях находятся в твердом состоянии и не способны к деформации при небольших нагрузках, прежде всего под действием собственного веса.

Учитывая различные условия хранения и применения порошковых полимеров и олигомеров, технически приемлемыми следует считать порошки, которые сохраняют сыпучие свойства при нагревании до 50 °С. Естественно, при низких температурах большее число веществ может находиться в сыпучем состоянии. В качестве примера можно привести полиизобутилен липкий, каучукоподобный полимер, который при -70 °С измельчается и хорошо сохраняется в виде порошка.

Порошки могут быть получены как из кристаллических, так и из аморфных полимеров и олигомеров. Кристаллические полимеры менее чувствительны к колебаниям температуры. Хотя их модуль упругости и убывает с повышением температуры, но возникающие деформации обычно обратимы, в результате чего полимеры остаются твердыми в широком температурном интервале вплоть до температуры плавления кристаллитов. В связи с этим порошки, полученные из кристаллических полимеров, сохраняют свои свойства иногда до достаточно высоких температур, близких к Тпл. Например, порошки полиэтилена низкого давления и изотактического полипропилена не изменяют формы частиц до 100°С и начинают агрегироваться при температурах соответственно около 120 и 140 °С.

В отличие от кристаллических полимеров аморфные образуют сыпучие порошки лишь при температурах ниже.

В этих условиях подвижность макромолекул и диффузионные процессы в пограничных слоях частиц порошка практически отсутствуют и, следовательно, устраняются слипание и необратимая агрегация частиц, снижающие их сыпучесть.

Различия в поведении порошков кристаллических и аморфных полимеров могут определить и некоторые технологические особенности получения из них покрытий. В частности, при нанесении порошков кристаллических полимеров в кипящем слое возможен значительный подогрев воздуха (для поликапроамида до 120°С), в то время как при работе с аморфными полимерами повышение температуры воздуха ограничивается, которая обычно ниже кристаллических полимеров.

Величина молекулярной массы пленкообразователей не сказывается существенно на физических свойствах порошков. При нормальной температуре порошки многих олигомеров (эпоксидные, потиэфирные, феноло- и циклогексаноноформальдегидные, про изводные канифоли, шеллак и др.), равно как и кристаллических мономеров (винилимиды, алкил- и арилмалеинимиды и т.д.), так же сыпучи и стабильны, как и порошки полимеров высокой молекулярной массы, например полистирола, поливинилбутираля и т.д.

Полимерные и олигомерные порошки имеют ряд специфических особенностей по сравнению с порошками других, особенно минеральных веществ. Прежде всего, для них характерна значительная физическая и химическая неоднородность частиц. Последняя особенно проявляется у пленкообразователей, получаемых химическими методами. Так, все полимеры и олигомеры, полученные методами эмульсионной полимеризации или поликонденсации, содержат на поверхности частиц большее или меньшее количество ПАВ, влияющих на их поверхностную активность и термическую устойчивость. Возможны различия и в морфологии частиц. Например, для суспензионного поливинилхлорида характерны три типа зерен: рыхлые конгломераты, образованные из слипшихся частичек, прозрачные, стекловидные частицы-продукты микроблочной полимеризации и частицы промежуточного строения. Они отличаются степенью внутренней пористости и соответственно значением кажущейся плотности, которое у различных партий полимера может колебаться в пределах 10-12%. Другая особенность полимерных порошков легкая деформируемость их частиц, обусловленная более низким модулем упругости полимеров по сравнению с неорганическими веществами, а также полимолекулярностью. Вследствие этого порошки полимеров и олигомеров обладают повышенной склонность к слеживанию и агрегации частиц при хранении, особенно под нагрузкой. Эти и другие свойства порошков пленкообразователей электризуемость, горючесть и взрывоопасность, связанные с их органической природой и низкой электрической проводимостью, определяют специфические особенности работы с ними и выбор оборудования для их переработки.

По материалам tikkurila powder coatings