Лако-красочные материалы — производство

(Реология – наука, изучающая законы течения жидкостей, высоковязких паст и жестких тел под воздействием механического воздействия. Микрореология изучает законы течения дисперсных систем, течение которых зависит не только лишь от параметров составляющих компонент, да и от их взаимодействия меж собой на молекулярном уровне.)

Образование структур в смесях вызывает не только лишь резкое возрастание действенной вязкости, да и изменяет нрав течения этих систем под действием прилагаемых сил. При низких концентрациях до начала ассоциации молекул имеет место ньютоновское течение. В этой области концентраций скорость течения (деформации) пропорциональна приложенному напряжению. Коэффициентом пропорциональности является величина, именуемая текучестью. (Текучесть — величина оборотная вязкости.)

Вязкость дисперсий зависит как от вязкости воды, так и от количества и параметров жесткой фазы, наполняющей систему. Эти величины связаны уравнением:

Это уравнение справедливо если: 1) частички жесткой фазы имеют сферическую форму, 2) суспензии разбавленные, 3) в системах нет взаимодействия меж фазами. Для лакокрасочных систем, все эти условия не соблюдаются. Все же, в несколько переделанном виде это уравнение дает возможность удовлетворительно определять вязкость дисперсий:

Вязкость дисперсий резко растет при достижении jкр, когда появляются контакты меж жесткими частичками и они образуют свою объемную структурную сетку.

Структурирование в смесях полимеров, усложненное пигментированием системы, приводит к тому, что для начала течения ярких систем нужно приложить определенное напряжение для разрушения образовавшейся структуры. Это напряжение носит заглавие предела текучести либо предельного напряжения сдвига t0. Начавшееся течение отличается от ньютоновского, потому что скорость деформации сдвига g не пропорциональна приложенному напряжению t. Течение таких систем описывается уравнением:

Течение систем, имеющих хорошее от нуля значение предельного напряжения сдвига (t0) и n<1, именуют пластическим. Если t0 близко к нулю и n<. 1, течение именуют псевдопластическим, f при n > 1 — дилатантным.

У жидкостей и дисперсий с пластическим и псевдопластическим течением при увеличении скорости сдвига до некого критичного значения происходит разрушение внутренней структуры. Как следует вязкость понижается до некого неизменного значения и дальше такие системы ведут себя как ньютоновские неструктурированные воды, более применимые для диспергирования.

В умеренном состоянии (без механического воздействия) в системе образуются новые связи и структуры, подобные разрушенным, и вязкость вновь растет, система загустевает. Этот обратимый процесс, именуемый тиксотропией,
имеет очень огромное значение как в технологии производства лакокрасочных материалов, гак и в технологии расцветки. Тиксотропия характеризуется периодом релаксации — временем, нужным для самопроизвольного восстановления структуры.

В высоконаполненных дисперсиях из-за недочета воды при огромных скоростях сдвига вязкость резко растет. Такие системы именуют дилатантными. Для диспергирования они неприменимы. На рис. 3.14 приведены кривые течения жидкостей различных реологических типов.

Различают тиксотропию вязкостную,
обусловленную структурированием олигомеров и полимеров в смесях и расплавах, и прочностную, обусловленную образованием коагуляционной сетки из жестких частиц при j > jкр, т. е. при недочете связывающего. Может быть образование и смешанных взаимно пронизывающих друг дружку пигментных и полимерных структур, образующих более крепкие тиксотропные системы.

На рисунке показана обычная зависимость предельного напряжения сдвига пигментных паст от концентрации смесей олигомеров. Предельное напряжение сдвига t0 при смачивании пигмента веществом пленкообразователя резко падает до точки А.
Потом крепкость пасты опять несколько растет за счет флокуляции и коагуляции до точки Б. При предстоящем увеличении содержания пленкообразователя частички пигмента покрываются адсорбционными оболочками (точка В) и скользят в излишке воды, которая сейчас и определяет крепкость. Эта концентрация соответствует переходу из области структурирования II в III  и обычно составляет 20—25% (масс.). Эта концентрация пленкообразователя и является хорошей для диспергирования пигментов.

Реологическая черта пигментных паст определяет выбор рационального соотношения меж пигментами, пленкообразователями и растворителями; тип диспергирующего оборудования и гидродинамический режим, требующий меньших энергетических издержек.