Адгезия покрытия
… почему краска PaliPlast RP, ложась на ПВХ, имеет высокую адгезию, становиться одним целым с полимером? Интересует сама природа процесса адгезии, ведь в составе краски нет растворителей.
Ответ на вопрос о причине высокой адгезии водоразбавимых покрытий можно дать только через понимание природы и механизма возникновения сил взаимодействия лакокрасочного покрытия с окрашиваемой поверхностью, природы адгезии между полимерами лакокрасочного покрытия и профиля.
Сцепление декоративного покрытия с окрашиваемым полимером в первую очередь характеризуется адгезией.
Адгезия – это сила сопротивления против механического отделения полимера лакокрасочного покрытия от поверхности, которая последним окрашена.
Не смотря на, казалось бы, примитивное определение адгезии лакокрасочного покрытия, явление адгезии имеет довольно сложную природу и складывается из нескольких составляющих.
Основные модели, описывающие адгезию – механическая и специфическая, последнюю также часто называют химической.
Ни одна из моделей не даёт полного представления о явлении адгезии, и на практике (например, окраска ПВХ профиля или покраска стекла) мы сталкиваемся с сочетание сил, которые имеют и механическую и химическую природу.
Механическая составляющая адгезии
Основная концепция механической модели состоит в том, что при окраске лакокрасочный материал (ЛКМ) механически заполняет (затекает в) неровности и поры окрашиваемого полимера (ПВХ).
В процессе высыхания лакокрасочное покрытие, опять же механически, цепляется за неровности полимера.
Таким образом, чем более пористой будет поверхность полимера, или другими словами, чем больше эффективная (истинная, а не геометрическая) поверхность окрашиваемого материала, тем более высокой будет механическая адгезия.
Количественная оценка сил механической адгезии (силы механической адгезии – ориентационные, индукционные, дисперсионные и т.д.) – 2-20 kJ/mol.
Растворители, которые находятся в органоразбавимых ЛКМ, проникая вглубь пластика, может способствовать повышению значения эффективной поверхности. Но для повышения эффективной поверхности не нужно пропитывать "весь профиль", деформирование поверхности пластика происходит на толщине менее одного микрона.
Более того, избыточное пропитывание профиля органическим растворителем будет приводить к ухудшению адгезии, поскольку при испарении растворитель будет "выталкивать" ЛКМ из пор пластика. Наличие органических растворителей в краске не приводит к повышению адгезии.
Специальные промышленные водоразбавимые краски по пластикам, в том числе и краска для ПВХ, в своём составе содержат высоко эффективные химические материалы, основной задачей которых, является повышение значения эффективной поверхности пластика – повышение пористости поверхности полимера.
Притом эффективность (или, если угодно, агрессивность) таких добавок, как минимум не ниже, а то и существенно выше органических растворителей.
Механическая адгезия на ПВХ у специализированных водоразбавимых и органоразбавимых красок имеет одинаковую природу возникновения и их силы взаимодействия с поверхностью, как минимум, одинаковы.
Химическая составляющая адгезии красок
Вторая группа сил, составляющих адгезию, имеют химическую природу. Это межмолекулярное взаимодействие окрашиваемого полимера (подложки) и лакокрасочного полимера (покрытия).
Это прямое химическое взаимодействие (химическая реакция) функциональных групп лакокрасочного полимера с реакционно-активными группами полимера подложки.
Таким образом, на разделе фаз подложки и лакокрасочного покрытия формируется промежуточный молекулярный слой, который одновременно принадлежит и подложке и ЛКМ. Другими словами, – "краска и ПВХ профиль становятся единым целым", формируется промышленное покрытие.
Количественная оценка сил химического взаимодействия (химическая адгезия – ионные и ковалентные химические связи) – 6006000 kJ/mol.
Таким образом, химическая адгезия в десятки и сотни раз прочнее механической адгезии.
Из школьных учебников известно, что вероятность возникновения и скорость протекания химических реакций в полярных средах на несколько порядков выше, чем в неполярных.
Водоразбавимые и органоразбавимые краски являются полярной и неполярной средами соответственно.
И если в случае с физической адгезией органоразбавимые и водоразбавимые краски сравнимы, то по силе химической адгезии водоразбавимые лакокрасочные материалы в несколько раз превышают органоразбавимые ЛКМ.
