Файл: Чеботаревский, В. В. Лаки и краски - что это такое.pdf

Атмосферостойкость. Лакокрасочные покрытия «рабо­ тают» в самых разных условиях, на них воздействуют мно­ гие факторы, но, пожалуй, главные — это солнечная ра­ диация, тепло, влага, холод, агрессивные вещества, меха­ нические и биологические воздействия. Под влиянием всех перечисленных факторов покрытия утрачивают эла­ стичность, прочность, растрескиваются, шелушатся и на­ конец гибнут.

Наиболее активной частью солнечной энергии являют­ ся ультрафиолетовые лучи. Именно они и вызывают фото­ химическую деструкцию полимеров.

Вероятно, читателю приходилось испытывать действие солнечных лучей во время отдыха на пляже. После чрез­ мерного облучения покровный слой кожи обычно разру­ шается, отмирает и шелушится. А ведь лакокрасочному покрытию приходится изо дня в день принимать такие «солнечные ванны».

Важную роль в деструкции играет кислород, с участи­ ем которого происходит фотоокисление. Эта роль кислоро­ да доказана на примере старения пленок нитроцеллюлозы под действием ультрафиолетовых лучей в воздухе и в азоте; установлено, что вязкость раствора пленки, облучепной в присутствии кислорода воздуха, значительно мень­ ше вязкости раствора пленки, облученной в атмосфере азота.

Посмотрим, что же происходит с макромолекулой ли­ нейного строения, например, хлорированного поливинил­ хлорида под действием ультрафиолетового облучения. Ос­ новная цепь макромолекулы разрывается, так как наруша­ ется наиболее прочная ковалентная связь, в результате

52 чего получаются молекулы меньших размеров, а это зна-

Однако не все нледкообразующие легко разрушаются при атмосферных воздействиях. Эмали на основе полиуре­ тановых смол не мелят и сохраняют высокие показатели декоративных и защитных свойств в течение семи лет не­ прерывного пребывания на открытом воздух'е.

Можно ли повысить атмосферостойкость уже получен­ ного лакокрасочного покрытия? Да, есть различные спо­ собы. и один из них подсказала нам природа. Поверхность яблока покрыта тонким слоем воскообразного вещества, влага не задерживается на его поверхности; бактерии, вы­ зывающие гниепие плода, через него не проникают. Хи­ мики создали нечто подобное — полировочную воду, в сос­ тав которой входят воскообразные и моющие вещества и мягкие наполнители. С ее помощью удаляются загрязне­ ния. слегка полируется поверхность и, главное, создается на поверхности лакокрасочного покрытия тонкий, всего в несколько микрометров слой гидрофобной пленки. Она способствует защите от влаги и частично от действия сол­ нечных лучей. Придание гидрофобностн поверхности ла­ кокрасочного покрытия — важная задача.

В природе эта задача блестяще разрешена водопла­ вающими птицами. Так, утка имеет специальную жиро­ вую железку; по мере надобности она клювом извлекает жир и размазывает его по перьям, вследствие чего они не намокают.

Ученые, исследуя возможность защиты пленки от дей­ ствия влаги, установили, что слой технического вазелина, толщиной всего 2—3 мкм, снижает влагопропнцаемость покрытия из перхлорвнпиловой эмали в 2 раза. Этот спо­ соб широко используется для изделий, которые длитель­ ное время должны находиться в воде.

Нагрев и охлаждение по своей природе прямо проти­ воположные факторы. Нагрев ведет к полимеризации, по­ ликонденсации и термоокислительной деструкции. При охлаждении никаких химических реакций не происходит, но полимер переходит в стеклообразное состояние, т. е. делается хрупким. Хрупкая плешка легко разрушается под влиянием даже небольшой деформации, вызванной уда­ ром, вибрацией или внутренними напряжениями, возник­ шими в пленке вследствие разности температурных коэффициентов липейнрго расширения пленки и подложки.

Вот пример, иллюстрирующий сказанное. При окраске подоконника глифталевой эмалью получилась ровная, глянцевая поверхность. Зимой окно часто приоткрывали, и морозный воздух попадал на подоконник. 11 вот через три года на глянцевой поверхности эмали, в том месте, ку­ да попадал холодный воздух, появились трещинки, и по­ крытие стало шелушиться. На остальной части подокон­ ника покрытие осталось без изменений.

Причина разного состояния покрытия заключалась в том, что при охлаждении пленкообразующее, находясь в стеклообразном состоянии, не смогло противостоять воз­ росшим внутренним напряжением и растрескалось. «Рас­ шатывание» пленки происходило многократно, так как окно открывали часто, а именно в момент перехода от по­ ложительной к отрицательной температуре в пленке воз­ никали напряжения. Эластичность же пленки при охлаж­ дении резко снизилась.

Коварным врагом лакокрасочных покрытий являются бактерии, грибки, насекомые и грызуны. Насекомые и гры­ зуны любят грызть лакокрасочное покрытие — это разру- j шепие механическое. Бактерии и грибки ассимилируют i (усваивают) углерод, входящий в состав макромолекулы |5 5

полимера; тем самым разрушая его. Это уже новый вид разрушения -- биологический.

Может быть Вы владели в темном сьиром месте на лако­ красочном покрытии черные, бурые, серые, зеленоватые пли другого цвета пятна — это грибки. Продукты жизне­ деятельности отдельных видов грибков содержат уксусную, щавелевую и даже азотную кислоты. Они-то и вызывают коррозию металла под пленкой лакокрасочного покрытия. Развитие грибков и бактерий возможно только при темпе­ ратуре выше 15° С в условиях высокой влажности. Если лакокрасочные пленки гигроскопичны, они делаются лег­ кой добычей грибков и бактерий.

ПОКРЫТИЯ

Одним из злейших врагов лакокрасочного покрытия яв­ ляются вода н растворы электролитов (солеи, кислот и др.). При их воздействии декоративные, физико-механи­ ческие и защитные свойства пленки претерпевают значи­ тельные изменения, причем чистая вода иногда оказывает большее влияние, чем растворы электролитов.

Гидросамолет, окрашенный перхлорвиниловой эмалью но глифталевой грунтовке, длительное, время эксплуатиро­ вался в морских условиях. Он часто находился на «плаву», и лакокрасочное покрытие оставалось без существенных изменений. Затем гидросамолет перелетел на пресновод­ ное озеро, и через несколько дней покрытие на подводной части лодки гидросамолета набухло и. покрылось мелкими пузырями.

Другой пример. Металлическая крыша дома была вы­ крашена масляной краской. Процесс полного высыхания покрытия еще не закончился, когда прошел дождь. Водо­ сточный желоб был засорен, и вода (заметьте,—■дождевая, т. е. почти дистиллированная) скопилась у желоба. Через некоторое время в местах, где была вода, пленка набухла, сморщилась и стала мягкой.

Уменьшение адгезии при увлажнении приносит много огорчений. На улице осталась детскаяколяска, ночью шел теплый дождь, а на утро, когда коляску вносили в дом, случайно задели твердым предметом по лакокрасочному покрытию, и оно отслоилось.

Наверное, Вы не раз видели, что на поверхности лако­ красочного покрытия после дождя, особенно при теплой погоде, остаются белесые пятна. Иногда они пропадают после высыхания покрытия, а иногда остаются.

Некоторые автолюбители, стараясь предохранить по­ верхность лакокрасочного покрытия машины от атмосфер­ ных воздействий, закрывают ее брезентом-. От влияния сол­ нечных лучей это защищает, но если пройдет дождь, то мокрый брезент будет действовать, как влажный комп­ ресс и увеличивать продолжительность действия влаги.

Чем дольше пленка находится в контакте с влагой, тем глубже молекулы воды проникают в ее тело и тем медленнее удаляются. Вода, поглощенная пленкой алкпдной эмали в течение одних суток, испаряется пэ нее (при 40—50%-ноп влажности окружающего воздуха) только через 5—8 суток. Это происходит потому, что молекулы воды удерживаются в полимере силами ассоциации.

Хотя влага и может полностью испариться из покры­

нения.

Описанные явления имеют чисто физический харак­ тер. Но влага может способствовать и разрушению плен­ ки, связанному с химической реакцией,— омылением пленкообразующего, приводящему к ухудшению физико-

62 химических' свойств пленки. На основании изучения

физико-механических и оптических свойств пленки раз­ личными способами можно представить механизм про­ никновения молекул воды через нее. Вначале происходит

десорбция молекул воды с противоположной стороны плен­ ки и поверхность металла увлажняется. Если молекулы воды «раздвигают» молекулы полимера па значительное расстояние, то нарушаются силы ассоциации (силы Ван- дер-Ваальса) и нарушается прочность пленки. Одновре­ менно молекулы воды, вклинившиеся между макромоле­ кулами полимера, играют роль пластификатора, облегчая взаимное скольжение макромолекул, что повышает элас­ тичность пленки при ее растяжении. Когда же молекулы воды проникают через пленку к поверхности окрашенно­ го предмета, за счет расклинивающего эффекта наруша­ ется адгезионная связь.

Ученые установили, что полимерные пленки нонопроницаемы, причем стенки капилляров имеют электри­ ческий заряд вследствие содержания в пленкообразую­

щем иопогенных групп.

Какие же силы заставляют влагу проникать под пленку и отрывать ее от поверхности металла или другого окрашенного материала. Важную роль в этом играет рас­ пространенное в природе явление осмоса, т. е. самопро­ извольный переход растворителя (в данном случае воды) в раствор с большей концентрацией через полупрони­ цаемую мембрану (полупроницаемой она называется потому, что не пропускает, или почти не пропускает, растворенных в воде веществ).

Лакокрасочная пленка тоже является полупроницае­ мой мембраной. Вода, проникая в пленку, частично рас­ творяет некоторые соли — примеси в пигментах (а ино­ гда и сами пигменты) или низкомолекулярные составные