Основные характеристики пленкообразователей, определяющие их взаимодействие с растворителями
Роль молекулярной массы пленкообразователей при взаимодействии их с растворителями проявляется не только в вязкости растворов, но отражается и на других технологических свойствах лакокрасочных материалов, например на технологичности нанесения их методами распыления. При распылении лакокрасочных материалов на основе полимеров с высокой молекулярной массой может возникнуть нитеобразование, затрудняющее процесс нанесения и ухудшающее качество покрытий.
Молекулярная масса оказывает значительное влияние на удерживание остаточных растворителей в покрытиях.
Полимеры, в отличие от низкомолекулярных веществ, не имеют определенного значения молекулярной массы, поскольку их макромолекулы имеют различную длину. Для характеристики молекулярной массы полимеров используют среднее ее значение. Усреднение проводят по количеству (числу) молекул с определенной массой (среднечисловая молекулярная масса) или по массовой доле молекул с определенной массой (среднемассовая молекулярная масса). Та или иная величина получается в зависимости от способа определения. Осмометрическим, эбулиоскопическим, криоскопическим и химическим методами находят среднечисловую молекулярную массу, а методом светорассеяния — среднемассовую молекулярную массу. Наиболее точной характеристикой молекулярной массы служат дифференциальные кривые молекулярно-массового распределения, представляющие собой пики, ширина которых свидетельствует о полидисперсности полимера.
Растворимость полимеров зависит и от их строения (структуры). Это понятие включает в себя как химическое строение макромолекул и их геометрические параметры, так и их взаимное расположение в массе — надмолекулярную структуру.
Основными характеристиками химического строения макромолекул является строение основной цепи и строение боковых заместителей. Если основная цепь составлена из углеродных атомов, то такие полимеры называются карбоцепными (полиэтилен, полистирол, поливииилхлорид, акрилаты и т. д.). При включении в основную цепь атомов других элементов (кислорода, азота, фосфора и т. д.) полимеры называются гетероцепнымн (полиэфиры, карбамидные смолы, полиуретаны и т. д.). Если основная цепь не содержит атомов углерода, то такие полимеры относятся к классу элементорганических (например, кремнийорганические).
Большое влияние на все свойства полимеров, в том числе на их растворимость и свойства растворов, оказывают боковые заместители, их размеры, строение и, главное, полярность. Боковые заместители могут быть неполярными углеводородными радикалами, а могут быть полярными группами — гидроксильными, карбоксильными, аминными н т. д.
Как боковые заместители, так и основная цепь вносят свой вклад во внутри- и межмолекулярное взаимодействие и, следовательно, в подвижность макромолекул, физико-механические свойства полимеров и их взаимодействие с растворителями.
Примером этого может служить полибутилметакрилат, который имеет температуру стеклования около 10°С, весьма эластичен при нормальной температуре и растворяется в алифатических углеводородах с небольшой добавкой ароматических. Сополимеризацией бутилметакрилата с 5 % метакриловой кислоты получают жесткий полимер, растворимый только в полярных растворителях. Таким образом, введение даже незначительного количества карбоксильных групп в качестве боковых заместителей увеличивает внутри- и межмолекулярное взаимодействие и существенно изменяет свойства полимера.