Исследование пленкообразования и отверждения покрытий

Поскольку электрические параметры полимерных и олигомерных композиций чувствительны к изменению состава и строения молекул пленкообразователей, концентрации полярных и ионогенных групп, перспективно использование этих методов и для контроля процессов образования сетчатых полимеров.

В обзоре  систематизированы данные о некоторых работах, приведенных в этом направлении. Большое число исследований посвящено контролю процессов отверждения эпоксидных и полиэфирных смол. Так, в ряде случаев установлена линейная зависимость ig6 композиции от глубины превращения в тример. Предложены аналитические зависимости е' и р_у от концентрации реакционноспособных эпоксидных групп или ненасыщенных_связей. Показано, что параметры процесса диэлектрической релаксации чувствительны к изменению молекулярной подвижности сегментов в процессе сшивания макроцепей.

Совершенствование измерительной техники позволило углубить и расширить эти исследования, детальнее изучить влияние строения олигомеров, отвердителей, соотношения между ними, влияние катализаторов отверждения на tg6 и p_v в ходе образования сетчатых полимеров.

Методом измерения p_v контролировали процесс отверждения эпоксидного олигомера ЭД-20, пластифицированного олигоуретандиаллилатом Д-20ТА, с помощью ГМДА, м-ФДА и малеинового ангидрида. Оптимальную продолжительность отверждения оценивали по времени достижения постоянства р_у. Рассмотрено влияние пластификации и катализатора отверждения — триэтиламина (ТЭА), вводимого в разной концентрации.Установлено, чтс пластификация ЭД-20 олнгоуретйидиаллилатом способствует повышению предельной величины p_v, так как образуется более густая пространственная сетка за счет взаимодействия уретановых групп пластификатора с эпоксидными группами основного пленкообразователя. Однако эго приводит к увеличению продолжительности отверждения, в то время как при использовании ТЭА (до 0,2 масс, ч.) заметно снижается.

В указанных исследованиях пространственные полимеры получали в блоке. Аналогичное исследование при формировании тонкослойных лакокрасочных покрытий сопряжено с определенными экспериментальными и методологическими трудностями. Особенно существенно присутствие в системе растворителей с различными полярностью и упругостью паров. Еще более сложно изучение кинетики процессов, регламентируемых поступлением кислорода или влаги воздуха. Так, при полимеризации алкидных смол в блоке происходит постепенное увеличение электрического сопротивления без резкого изменения в точке желатинизации. Исследована электропроводность пентафталевых лаковых пленок в процессе испарения растворителя и окислительной полимеризации на подложке. Изменение концентрации олигомеров от 94 до 100% моделирует заключительную стадию испарения растворителя из пленки при ее формировании на подложке. С ростом концентрации электропроводность снижается с 14 • 10^-12 до 3,8 10 ^-12 См • м^-1, т.е. менее чем в 4 рааа, тогда как вязкость возрастает л 7 раз. Это свидетельствует о том, что подвижность носителей зарядов не находится в прямой.связи с вязкостью системы, а зависит от взаимодействия полярных групп и агрегирования частиц.

На рис. представлены кривые зависимости lgy_v для смолы ПФ-060 без растворителя и для отвержденных на подложке покрытий от обратной температуры. Излом на кривых соответствует температуре стеклования Т_с полимера в блоке. В результате сшивания цепей Г_с возрастает на 30-40 °С.

Процесс пленкообразования воднодисперсионных эпоксидных материалов да начальной стадии контролировали по изменению электропроводности и испарению воды на специально сконструированной ячейке . Было установлено, что испарение воды из пленки на основе эпоксидной эмульсии при ее высыхании протекает в три стадии, "ha первой стадии для всех исследованных систем испарение происходит с наибольшей скоростью, снижение которой начинается при концентрации воды в пленке 20% от массы полимера. В этот момент начинает повышаться электрическое сопротивление формирующихся покрытий за счет нарушения непрерывности водной фазы эмульсии, что соответствует началу процесса превращения на подложке эмульсии ’’масло в воде” в эмульсию вода в масле. На второй стадии пленкообраэования а соответствии с постоянным увеличением доли обратной эмульсии происходит замедление испарения воды из покрытия и постепенное возрастание его электрического сопротивления. При содержании воды в покрытии 5— 10% электросопротивление резко возрастает, что свидетельствует об исчезновении непрерывной электропроводящей фазы. На третьей стадии оставшаяся в пленке вода с этого момента медленно испаряется через поры покрытия (через сутки в покрытии остается 3—5% воды в расчете на полимер). Для исследования формирования покрытий был сконструирован спиральный развернутый конденсатор. Новый датчик обладает широкими возможностями, так как позволяет контролировать не только изменение электрических показателей материалов в ходе пленкообразования, но и свойства жидкостей в потоке, когда силовые линии электрического поля направлены вдоль оси цилиндра (например, ротационного вискозиметра), т.е. сочетать исследование электрических и реологических характеристик.

Для определения степени отверждения лакокрасочных материалов под действием УФ-излучения предложен кондуктометрический метод, позволяющий установить зависимость между объемным сопротивлением покрытия и продолжительностью его отверждения. В процессе формирования сопротивление пленки возрастает до определенного значения, после чего остается постоянным. Время, за которое достигается максимальное значение сопротивления пленки, характеризует полноту отверждения покрытия, Кондуктометрический датчик, состоящий из набора ножевых пластин, устанавливается на образец и внедряется в жидкий слой лакокрасочного материала, нанесенного на стеклянную подложку.В целом рассмотренные методы позволяют получить необходимую информацию о ходе процессов пленкообразовзния.