III  беспористые покрытия

Если механическая пористость отсутствует, то степень изоляции покрытий определяют их молекулярной или структурной проницаемостью.

Механизм проникновения вещества через пленку (газов, паров и низкомолекулярных жидкостей) состоит из:

1. сорбции;

2. диффузии;

3. десорбции с другой стороны пленки.

Сорбционное равновесие (при отсутствии сильного взаимодействия между сорбентом и сорбатом) устанавливается быстро и скорость суммарного процесса в основном определяется скоростью диффузии и описывается уравнением Фика:

(6.23)

где Q  количество диффундирующего вещества;

D  коэффициент диффузии;

 градиент концентрации;

S  площадь;

 время.

Коэффициент проницаемости Р определяют:

, (6.24)

где  коэффициент сорбции.

В неполярных и слабополярных полимерах растворимость полярных жидкостей (вода, электролиты) и газов мала и их сорбция подчиняется закону Генри:

(6.25)

где  перепад давления.

И коэффициент проницаемости может быть вычислен по уравнению:

(6.26)

В случае контакта полярных полимеров с полярными веществами процессы сорбции усложняются: концентрация сорбированного вещества растет не пропорционально давлению, как это вытекает из закона Генри.

В результате взаимодействия полярных групп поглощение может достигать больших значений, а соответственно растет диффузия и проницаемость покрытий.

Как видно из приведенных ниже данных по равновесной сорбции G_равн (при W=100%), диффузии D и проницаемости Р воды непигментированными пленками при 20С:

G_равн, кг/м³ D10⁸, см²/с Р10¹⁴, м²/чПа

Поливинилацетатная 100 25 10,0

Полиамидная 85 3,5 4,7

Масляная (из олифы) 250 3,1 3,6

Алкидная 23 0,95 1,3

Полиуретановая 43 1,34 0,9

Эпоксидная 16 0,84 0,5

Хлоркаучуковая 1 0,5 0,2

Полиэтиленовая 0,1 0,1 0,06

Наибольшей проницаемостью обладают поливинилацетатные пленки. Водопоглощение же покрытий на основе неполярного полиэтилена минимально.

Водопоглощение покрытий с полярными группами существенно возрастает с повышением влажности окружающего воздуха, не изменяясь у покрытий на основе неполярных полимеров и олигомеров (рис. 6.15).

Рис. 6.15. Зависимость сорбции воды покрытиями от влажности окружающего воздуха при 20С: