Существует много различных представлений о механизме процесса растворения одних веществ в других. Однако в связи с рассмотрением растворителей лакокрасочных материалов наибольший интерес представляют диффузионная и сольватная теория растворов.

Напомним, что молекулы веществ являются полярными, если положительные и отрицательные заряды у них расположены несимметрично. Упрощенно это выглядит следующим образом.

При соединении разных атомов в молекулу некоторые электроны,  вращающиеся по внешним орбитам, становятся общими. В зависимости от геометрии взаимного расположения, размеров атомов и т. д. Время пребывания электронов за один облет молекулы может оказаться на одном ее конце большим, чем на другом. Внешне это проявляется в том, что на одном конце образуется избыток отрицательного заряда, на другом — положительного.

Полярность молекул количественно характеризуется величиной дипольного момента — произведением избытков отрицательного и положительного зарядов на разных концах молекулы на расстояние между геометрическими центрами расположения этих избытков, зависящее от степени вытянутости молекулы.

Замечено, что полярные вещества лучше растворяются в полярных жидкостях. Это объясняется тем, что к концу молекулы растворяемого вещества, заряженному положительно, притягиваются молекулы растворителя теми концами, которые заряжены отрицательно, а к концу, заряженному отрицательно, притягиваются молекулы растворителя положительным концом. В результате у молекулы растворяемого вещества образуется так называемая сольватная оболочка. При этом молекулы растворяемого вещества разъединяются и равномерно распределяются в объеме растворителя. Собственно по такому же признаку располагаются молекулы внутри каждой из полярных жидкостей, а именно положительные концы молекул притянуты отрицательными концами соседних молекул, и наоборот (электростатическое взаимодействие).

Когда неполярное вещество вводят в полярную жидкость, электростатическое притяжение молекул полярной жидкости препятствует внедрению между ними молекул неполярного вещества. Поэтому такие вещества не смешиваются.

Следовательно, чтобы растворение стало возможным, силы сцепления связывающие  молекулы  растворяемого вещества и растворителя должны быть больше силы взаимного притяжения молекул растворяемого вещества. В последнем случае растворение происходит в результате диффузии, т. е. медленного проникновения молекул одного вещества в другое. При этом основное значение приобретают вязкости смешивающихся веществ.

Полярная вода не смешивается с неполярными уайт-спиритом, бензином, но смешивается с полярными спиртами, ацетоном. Неполярные жидкости легко смешиваются друг с другом.

Неполярные растворители (уайт-спирит, бензин) хорошо растворяют неполярные минеральные масла, битумы, канифоль и другие естественные смолы.

Полярные кислородсодержащие растворители (спирты, сложные эфиры, кетоны) являются лучшими растворителями для полярных пленкообразующих материалов, таких как мочевино- и меламино-формальдегидные, виниловые смолы и другие, а также эфиры целлюлозы.

Применение несоответствующих растворителей может привести к выпадению некоторых компонентов в осадок, другим нежелательным последствиям и к браку покрытия (побелению, шагрени, поматованию и т. п.).

Физические свойства сухой пленки в значительной степени зависят от свойств растворителя, использованного для разведения пленко-образователя. Если растворитель испаряется очень быстро, то поверхностный слой пленки, подсыхая, затрудняет испарение растворителя из нижележащих слоев, что приводит к образованию пузырей, а при нанесении такого материала распылением — шагрени, гусиной кожи или апельсиновой корки. Быстрое испарение растворителя из пленки затрудняет ее растушевку кистью, ухудшает розлив и может создать внутренние напряжения, которые снижают прочность высохшей пленки.

При быстром испарении растворитель поглощает большое количество тепла из пленки, что приводит к переохлаждению пленки и вследствие этого к конденсации на ее поверхности атмосферной влаги и других загрязнений, в результате чего пленка белеет, матовеет, тускнеет. Медленное испарение растворителя удлиняет время сушки.

При покрытии поверхности несколькими слоями лака или эмали качество покрытия зависит от способности растворителя, входящего в лак, эмаль, вызывать набухание нижележащего слоя. От этого зависит прочность сцепления слоев. Для масляных лаков, красок и эмалей одним из лучших растворителей является скипидар.

Углеводороды являются хорошими растворителями для канифоли, продуктов ее переработки и естественных смол.

К растворителям предъявляются следующие общие требования:

-растворять все нелетучие составные части лака, краски, эмали; смешиваться с другими, применяемыми в данной композиции летучими компонентами;

-быть бесцветным;

-испаряться без сохранения запаха в пленках;

-быть недорогим и доступным;

-отличаться малой токсичностью, не иметь сильного и раздражающего запаха, оказывающего физиологическое воздействие на рабочих;

-быть нейтральным и не вызывать коррозии металлов;

-иметь достаточно высокую температуру вспышки и воспламенения;

-быть стабильным при хранении.

Важнейшими свойствами растворителей являются скорость их улетучивания из пленки и температура кипения. Скорость улетучивания растворителей должна быть от 7 до 15 по отношению к скорости улетучивания эфира, принятого за единицу. Температура кипения применяемых растворителей составляет от 50 до 200° С.

В качестве основных растворителей для лакокрасочных материалов применяют углеводороды: уайт-спирит, толуол, ксилол, сольвент, дихлорэтан; спирты—этиловый, изопропиловый, бутиловый; простые эфиры — метилгликоль, этилгликоль, бутилгликоль; сложные эфиры — этилацетат, бутилацетат, амилацетат; альдегиды и кетоны — формальдегид, ацетон, метилэтилкетон, изобутилкетон, циклогекса-нон, целлозольв, целлозольвацетат.

Похожие записи: