Пластификаторы
Пластификаторы либо мягчители должны, как показывает само их наименование, смягчать лаковую пленку и поддерживать ее в таком состоянии.
Механизм действия пластификатора возможно представить себе двояко.
По одним представлениям пленкообразователь, в этом случае производное целлюлозы, «растворяется» в пластификаторе равно как и в растворителе. Такое представление подтверждается тем, что большая часть пластификаторов при комнатной температуре представляют собой жидкости с большим числом испарения, т. е. с низкой упругостью паров. Между растворителями с пластификаторами и высоким числом испарения существует постоянный переход, т. е. существуют растворители, каковые благодаря небольшой их летучести ведут себя уже как пластификаторы.
По вторым представлениям воздействие пластификатора содержится в том, что молекулы пластификатора внедряются в структуру молекулы пленки, в следствии чего образуются как бы «шарнирные соединения», в которых молекулы пленкообразова-теля владеют большей подвижностью. По этим взорам в пленках из производных целлюлозы молекулы пластификатора внедряются в пучок нитевидных цепных молекул, благодаря чего пленка делается эластичной.
Это явление возможно разглядывать как собственного рода смазку. Наряду с этим пластификатор не вступает в химическое сотрудничество с пленкообразователем: он не растворяет пленкообразователя и не присоединяет к себе его молекул.
Оба эти представления соответствуют принятому с химической точки зрения делению пластификаторов на желатинирующие и нежелатинирующие.
Желатинирующие пластификаторы владеют растворяющим действием, а нежелатинирующие вольно внедряются в образующуюся пленку.
Очевидно строго разграничить эти две группы пластификаторов запрещено а также существуют пластификаторы, занимающие промежуточные положения. Имеется пластификаторы, каковые в некоей степени владеют желатинирующим действием, но по большей части являются нежелатинирующими, и напротив. Помимо этого, имеется пластификаторы, каковые при повышенных температурах действуют желатинирующе, а на холоду желатинирующим действием не владеют.
Растворяющее воздействие пластификаторов проявляется в различных пленкообразователях неодинаково. Так, к примеру, имеется пластификаторы, каковые желатинируют нитроцеллюлозу, а этил-целлюлозу не желатинируют. Такие же соотношения существуют между смолами и пластификаторами.
Желатинирующее воздействие пластификатора зависит кроме этого от содержания азота в нитроцеллюлозе. Нитроцеллюлозы, которые содержат мало азота, желатинируются хуже, че м которые содержат большое количество азота. Величина желатинирующего действия зависит кроме этого и от природы пластификатора.
Необходимо заметить, что свойство пластификатора желатинировать производные целлюлозы совсем не связана с его качеством. Запрещено утверждать, что уровень качества желатинирующего пластификатора неизменно выше, чем нежелатинирующего. Наряду с этим направляться иметь в виду, что понятие о высоком и низком качестве пластификатора без указания на его определенные особенности по большому счету не имеет смысла.
Преимущества, которыми владеют желатинирующие пластификаторы, заключаются в том, что пластификатор как бы вступает во сотрудничество с производным целлюлозы и смолой и образует химически однородный комплекс. В следствии этого пленка получает эластичность резины. При введении большого количества пластификатора либо при больших температурах эластичность пленки может перейти в липкость.
В этом случае пластификатор при увеличении температуры не выделяется. Такая эластичность, очевидно, зависит от свойств и пленкообразователя и пластификатора.
Лаки с нежелатинирующими пластификаторами образуют пленки, владеющие как правило совсем вторыми особенностями. В этом случае, как уже было указано, химические соединения между молекулами пленкообразователя и пластификатора не образуются, а исходя из этого не образуются и химически однородные и достаточно прочные комплексы. Это проявляется в склонности пластификатора при определенных условиях выделяться из пленки.
При нагревании таких пленок происходит так именуемое «выпотевание», которое содержится в том, что пластификатор выделяется из пленки и находится на ее поверхности в виде микроскопических капелек. Интенсивность этого явления зависит не только от типа пластификатора, вместе с тем и от других условий и типа пленкообразователя.
Пленка, содержащая нежелатинирующий пластификатор, получается в основном вязкой. В противоположность пленкам с желатинирующим пластификатором эти пленки сохраняют собственную твердость при повышении количества пластификатора и при умеренном увеличении температуры. При большем увеличении температуры наступает упомянутое выше выпотевание.
При последующем охлаждении выделившийся пластификатор обратно в пленку не впитывается, а остается на ее поверхности. В следствии этого пленка теряет гибкость.
Из этих кратких данных видно, что как желатинирующие, так и нежелатинирующие пластификаторы имеют недостатки и свои преимущества. Разнообразные требования, предъявляемые к качеству пленки, заставляют как правило использовать комбинации желатинирующих и нежелатинирующих пластификаторов. Таковой прием довольно часто позволяет взять пленки с гибкостью и высокой эластичностью; при увеличении температуры такая пленка мало размягчается, а при более сильном нагревании теряет благодаря выпотевания лишь маленькое количество пластификатора.
Разнообразие особенностей пластификаторов разрешает обе главные группы подразделить дополнительно на последовательность групп, различающихся значительными показателями.
О пластифицирующем действии—фундаментальном свойстве пластификаторов—направляться заявить, что повышение количества разных пластификаторов в пленке приводит к неодинаковому действию. Кое-какие пластификаторы при введении их в лаки уже в маленьких количествах существенно увеличивают эластичность пленки. При предстоящем повышении количества для того чтобы пластификатора заметного дополнительного повышения эластичности пленки не происходит.
Поведение вторых пластификаторов прямо противоположно: введение в лак маленьких количеств этих пластификаторов не вызывает сильного повышения эластичности пленки; эластичность таких пленок возрастает лишь по окончании введения относительно громадных количеств пластификатора и после этого по мере повышения количества пластификатора скоро растет.
При графическом изображении этих зависимостей получаются кривые, характеризующие изменение эластичности в зависимости от повышения количества пластификатора. От количества и природы пластификатора зависят кроме этого напряжения, появляющиеся при усадке пленки, и образование в лаковой пленке трещин.
О разном действии отдельных пластификаторов возможно делать выводы по различному увеличению вязкости растворов. При добавке однообразных количеств различных пластификаторов вязкость растворов увеличивается неодинаково. Из этого возможно сделать вывод, что пластификаторы вступают в химическое сотрудничество с компонентами раствора.
К качеству пластификатора предъявляют очень много самых разнообразных требований. Так, пластификатор обязан владеть: хорошим пластифицирующим действием, ярким цветом, светостойкостью, химической стойкостью, малым летучестью, нерастворимостью в воде, стойкостью к действию холода, стойкостью к действию тепла, безвредностью, совместимостью с растворителями и пленкообразователем и не иметь запаха.
Очевидно, что любой пластификатор может удовлетворять лишь части этих требований, и не смотря на то, что количество химических соединений, используемых на данный момент в качестве пластификаторов, исчисляется тысячами, среди них нет ни одного, что удовлетворял бы веем требованиям. Из очень солидного числа этих соединений большая часть не может быть использовано в качестве пластификаторов по соображениям экономическим: они либо через чур дороги либо дефицитны, исходя из этого из изученных соединений тольк© часть используется в качестве простых типов пластификаторов.
Но и это маленькое число пластификаторов все же велико, дабы возможно было выбрать для любых целей соответствующий пластификатор либо по крайней мере комбинацию нескольких пластификаторов. В этом случае комбинацию пластификаторов, которая удовлетворяла бы предъявляемым требованиям, направляться подбирать методом особых опытов. Такие опыты нужны хотя бы вследствие того что любой пластификатор оказывает на пленку своеобразное воздействие, зависящее от количественных соотношений и природы компонентов лака.
Так, верный выбор пластификатора не есть неразрешимым вопросом; все же в ответе данной неприятности существуют особенного рода трудности, каковые устранить до сих пор не удалось. Эти трудности, приводящие к нежелательным явлениям, заключаются в миграции пластификатора.
Миграция пластификатора содержится в переходе пластификатора из одного слоя пленки в второй, соседний. Предпосылкой Для этого явления помогает притяжение пластификатора средой этого соседнего слоя. Между этим пластификатором и соседним слоем существует химическое сродство большее, чем между слоем и пластификатором, из которого он уходит.
Миграция пластификатора происходит кроме этого и благодаря его рвения Распространиться равномерно по всей пленке.
Опасность миграции пластификатора существует, следовательно, втом случае, в то время, когда соседний слой способен вобрать в себя пластификатор, и эта опасность особенно громадна, в то время, когда соседний слой пленки владеет громадным сродством к пластификатору. Способ определения миграции пластификатора обрисован в проекте норм DIN 53405. Научные базы этого явления не узнаны.
Очень возможно, что такое сродство существует в тех случаях, в то время, когда химическое строение и, первым делом, ди-польный момент пластификатора и соседнего слоя, в который пластификатор переходит, сходны. Так, к примеру, неполярный пластификатор предпочтительно мигрирует в слой пленки, состоящий преимущественно из неполярных компонентов. Новейшие изучения в данной области принадлежат К. Тиниусу и Е. Карутцу и американским исследователям.
Пластификатор может мигрировать из пленки на базе поли-винилацетата в соседний слой пленки, складывающийся из нитроцеллюлозы. На практике это имеет место,в то время, когда при лакировке используют грунт из эмульсии поливинилацетата с громадным ‘содержанием пластификатора (мовилит D 05), а поверх него наносят слой нитроцеллюлозного лака. В таковой пленке пластификатор уже через маленькое время мигрирует в верхний слой пленки, складывающийся из нитролака, благодаря чего пленка делается липкой.
Универсального средства для противодействия миграциипластификаторов не существует. Борьба с миграцией пластификаторов сводится к выбору таковой комбинации лаковых слоев, при которой пластификатор благодаря незначительного химического сродства не проникал бы в выше- и нижележащие слои. В некоторых случаях для предотвращения миграции полезно применить промежуточный слой.
Подразделение пластификаторов по их химической природе говорит о том, что используемые пластификаторы воображают фактически все типы химических соединений, как-то: сложные эфиры, кетоны, спирты, простые эфиры, хлорированные углеводороды и многие другие.
Громадное значение для изготовления определенных типов лаков имеют кроме этого так именуемые мягкие смолы.
Резкой границы между мягкими смолами и пластификаторами совершить запрещено. Но в соответствии с данными практики и с химико-технической точки зрения возможно все же совершить следующее разделение.
Пластификаторы являются большей частью низкомолекулярные соединения, к примеру несложные сложные эфиры фосфорной, фталевой и других кислот. Мягкие Ьмолы являются высокомолекулярные соединения, к примеру полиэфиры кислот и спиртов, подобные алкидным смолам и др.
Пластифицирующее воздействие проявляется уже при введении малых количеств пластификаторов и, по существу, сохраняется и при старении пленки.
Мягкие смолы по большому счету додают к остальным пленкообразователям много; в следствии старения пленки они смогут привести к появлению у нее хрупкости. У некоторых из-этих смол происходит внутреннее превращение, из-за которого пластифицирующее их воздействие в большей либо меньшей степени исчезает. Исходя из этого необходимо при введении в целлюлоз^ ные лаки мягких смол практически в любое время в один момент вводить в качестве добавки и пластификаторы для того, чтобы сохранить эластичность пленки.
