Огляд водних дисперсій полімерів. Технологічна схема одержання воднодисперсійних фарб із застосуванням краскотерних машин і кульових млинів, страница 11

Якщо потрібно ввести максимальну кількість пігменту й отримати гарну латексну плівку, що вкриває, зі звичайним комплексом міцносних характеристик (що в технології покриттів потрібно частіше), то варто застосовувати гідрофільний пігмент, адсорбційно насичений латекс і добре стабілізовану водну дисперсію пігменту (пасту).

У вододисперсійній фарбі поверхня полімерної глобули й пігментів перебувають у контакті з водною фазою, що містить розчинені ПАР (емульгатори, диспергатори, і частково захисні колоїди й загущувачі); крім того, роль ПАР грають і деякі електроліти. Кожний із цих компонентів буде вибірково сорбуватися на міжфазній межі глобула — вода й пігмент — вода відповідно до правила Гиббса. Тому на міжфазній межі буде переважно сорбуватися той компонент із рідкого середовища, що забезпечує найбільше зниження вільної міжфазної енергії, вираженої через . Однак після встановлення рівноваги у фарбі 13 й 23 (індекс 1 відноситься до води, 2 — до полімеру й 3 — до пігменту) будуть залишатися різними по величині.

Присутність пігменту (нової твердої фази) дуже впливає на закономірності плівкоутворення з дисперсій взагалі й з водних дисперсій зокрема. Залишаючи осторонь питання можливого хімічного впливу пігменту на плівкоутворювач, зупинимося лише на деяких моментах закономірностей коалесценції латексних часток у присутності часток пігменту.

Характер контакту полімер - пігмент може бути двояким: полімер або «змочує», або «не змочує» пігментну поверхню. Термін «змочування» тут цілком доречний, оскільки в процесі плівкоутворення полімерна глобула деформується об частку пігменту, так що відбувається реальна взаємодія силових полів полімерних молекул і пігментної поверхні. Якщо припустити при даному схематичному викладі, що плівка формується із системи, що складається з однакової кількості рівновеликих часток (пігмент - частка 1, полімер - частка 2), то при однаковому енергетичному ефекті контактів 1 - 1, 1-2 й 2-2 математичне очікування відповідних контактів буде:

m {1-1} =m {1-2} =m {2-2}                                           (1)

приймемо Еm = 1.

Коли всі контакти рівноможливі, плівка буде мати так називану нормальну неоднорідність. [1]

1.9 Методи отримання ВДФ

Основу технології вододисперсійних фарб становлять два процеси: одержання пігментної пасти шляхом диспергування пігментів у водній фазі в присутності цільових добавок і сполучення пігментної пасти із плівкоутворювальною дисперсією.

Ці процеси можуть бути здійснені в різних варіантах технологічної схеми залежно від типу диспергуючого встаткування. У цей час найпоширеніша технології виготовлення воднодисперсійних фарб із застосуванням бісерних млинів. По цьому варіанту технологічної схеми в нашій країні виготовляють, зокрема, широко розповсюджені фарби Э-ВЛ-27 (мал. 1.3). Процес складається з наступних стадій.

Готування водної фази для диспергування пігментів здійснюється в змішувачі, що обігрівається паром, 1 із пропелерною мішалкою, куди заливають воду, завантажують натрієву сіль карбоксиметилцелюлои й при перемішуванні нагрівають до 50-60 ºС. Після відбувається розчинення. Потім завантажують: відмірену кількість цільових добавок(змочувач, диспергатор, антисептик) і перемішують ще 1-2 год., після чого перекачують у приймач 2.

Готування пігментних паст здійснюють у швидкісному змішувачі (процес преддиспергування) 4 із фрезерною мішалкою. Із приймача 2 насосом 3 у змішувач перекачують розчин цільових добавок (водну фазу), включають мішалку й з бункерів (на схемі для простоти не показані) засипають пігменти й наповнювачі. Після завантаження суспензію перемішують якийсь час і перекачують у проміжну ємність 5. Із проміжної ємності 5 насосом 6 преддисперговану суспензію з постійною швидкістю закачують у бісерну машину 7, після якої готова пігментна паста збирається в приймачі 8.

Рис. 1.3 - Технологічна схема одержання воднодисперсионных фарб із застосуванням бісерних машин:

1, 12 - змішувачі; 2-приймач;  3, 6, 9 - насоси; 4-швидкісний змішувач, 6- проміжна ємність; 7 - бісерна машина; 8 - приймач для пігментної пасти; 10 - мірник для полівінілацетатної дисперсії; 11 - мерник для дибутилфталата; 13 - приймач для фарби.