Свободная диффузия воды и ионов через покрытия

О паропроницаемости, водопроницаемости, водона- бухании, и диффузии хлорид-ионов через покрытия, полученные на основе алкидной смолы, модифицированной касторовым маслом, алкидной смолы с добавкой толуилендиизоцианата и эпоксидной смолы, можно судить по данным, представленным на рис.

При добавлении к эпоксидной смоле толуилендиизоцианата паропроницаемость и особенно водопроницаемость покрытий значительно снижаются. Это объясняется тем, что при реакции

толуилендиизоцианата с гидроксильными группами гидро иль- ность пленки уменьшается. Образование при этом полиуретанового полимера трехмерной структуры также способствует снижению проницаемости. Минимальной проницаемостью обладают покрытия на эпоксидно-меламиноформальдегидной основе; водопроницаемость их также ниже.

Такая же закономерность была установлена при изучении водонабухания (см. рис. 7.3); больше всех абсорбируют воду покрытия на основе полиэфирной смолы. С введением в покрытие толуилендиизоцианата абсорбция воды уменьшается, что также связано с уменьшением числа гидроксильных групп. Эпоксидные меламиноформальдегидные покрытия обладают наименьшим водонабуханием. С введением пигментов паропро- ницаемость, водопроницаемость, набухание и солепроницаемость меняются. Однако эти параметры сильно зависят как от пленкообразующего, так и от пигмента. При применении смешанного

Рис. 7.2. Паропроиицаемость (о—в) и водопроницаемость (г—е) лакокрасочных покрытий на основе смол с добавкой пигмента:

а, г —• непигментированные; б, д ~ смешанный хромат бария-калия; в, е — хромат цинка; I — алкидная смола, модифицированная касторовым маслом; 2 — алкидная смола с добавкой толуилендиизоцианата; S эпоксидная смола

хромата бария-калия паропроницаемость всех изученных пленок увеличивается, а при использовании хромата цинка паропроницаемость возрастает лишь у покрытия, полученного на основе алкидной смолы с добавкой толуилендиизоцианата.

По водонабухаемости лаковые пленки располагаются в такой же последовательности, как и ло паропроницаемости; сильнее всех набухают пленки на основе алкидной смолы, модифицированной касторовым маслом, слабее всего — пленки на основе эпоксидной смолы, модифицированной меламиноформаль- дегидной смолой. С введением смешанного хромата бария-калия в качестве пигмента водонабухаемость алкидного покрытия сильно возрастает, для других двух покрытий она остается примерно такой же. Хромат цинка уменьшает адсорбцию воды всеми изученными покрытиями.

По проницаемости хлорид-ионов покрытия несколько отличаются: труднее всего хлорид-ионы проникают через лаковые, а также пигментированные покрытия, полученные на основе алкидной смолы с добавкой толуилендиизоцианата; легче всего — через покрытия, полученные на основе алкидной смолы, модифицированной касторовым маслом. При введении хроматных пигментов проницаемость хлорид-ионов усиливается у алкидного покрытия в присутствии смешанного хромата бария-

Рис. 7.4. Солепроницаемость лакокрасочных покрытий на основе различных смол с добавкой пигментов:

(? — а .т;кидн а я модифицированная маслом смола; \1\1 — алкидная смола с добавкой то- луилендиизоцианата; |^г|—эпоксидная смола);

I — иепнгментнрованные; 2 — смешанный хромат бария-калия; 3 — хромат цннка

калия и снижается у двух других покрытий. Хромат цинка уменьшает проникновение хлорид-ионов через все три изученные покрытия (см.

Такое сильное отличие во влиянии смешанного хромата бария-калия по сравнению с хроматом цинка объясняется, с одной стороны, большей его растворимостью, что способствует ослаблению пленки, а с другой ¦— его сильным пассивирующим действием. Более высокая растворимость смешанного хромата является ценным свойством пигмента, поскольку способствует сильной пассивации.

При пигментировании диффузионные процессы и электроос- мотический перенос следует ослабить: это достигается тем, что грунтовочный слой перекрывается одним или несколькими слоями водо- и паронепроницаемого покрытия.

Проникновение хлорид-ионов через полимерные пленки было изучено нами на свободных пленках, разделяющих 0,5 н. раствор хлорида натрия и дистиллированную воду. Количество проникающих ионов хлора определялось аналитически.

Исследованиями было установлено, что легче всего хлорид- ионы проникают через пленки из нитрата целлюлозы и алкид- ной смолы. Проникновение через пленки из сополимера винил- хлорида с винилиденхлоридом с пластификатором и без пластификаторов происходит почти с равными скоростями. Введение пластификатора (совола) в пленки на основе полихлорвинила способствует уменьшению скорости проникновения хлорид- ионов.

Приведенные на рис. 7.5 экспериментальные данные показывают, что при проникновении хлорид-ионов через пленку глифталевой смолы в первый период наблюдается отклонение от прямолинейной зависимости. Иными словами, для пленок, имеющих более отрицательный заряд, характерно более сильное взаимодействие диффундирующих ионов с ионами двойного слоя, а значит, и большее отклонение от закона свободной диффузии. Для пленок с очень малым зарядом характерна прямолинейная зависимость количества прошедших хлорид-ионов от времени, т. е. практически проникновение ионов через такие пленки можно рассматривать как чисто диффузионный процесс.

Данные, приведенные на рис. 7.5, а, относятся к однослойным пленкам толщиной 10—13 мкм; если увеличить толщину