Диссертация (1090114), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Для критерия растворимости (μ) в работе [16]приведена расчетная формула.Для выбранных растворителей (ХЛ, ЭЦ) и полимеров (ПММА и ПК) былипроведены термодинамические расчеты согласно формулам, предложенным в198[16], и по полученным значениям были установлены параметры растворимости.Расчётами показано, что ПММА должен растворяться в ЭЦ, что подтверждаетсяэкспериментальными данными.Выбранные растворители ХЛ и ЭЦ растворяют ПММА, а для ПК – ЭЦ неявляется растворителем, что подтверждается данными по кинетике растворенияИзменение массы, %(рис. 3.15 и 3.16).Т=25°С0,20,10,0-0,1-0,2-0,3-0,4-0,5-0,6-0,7-0,8-0,9-1,0321010203040Время, с5060Рис. 3.15 - Кривые набухание - растворение ПММА в ХЛ (1), ЭЦ (3) и их смеси50%ХЛ + 50%ЭЦ (2)Из рис.
3.15 видно, что ПММА хорошо растворяется в ХЛ и уже через 10 спогружения образца в раствор ХЛ начинается его растворение. В ЭЦ процессрастворения идет значительно медленнее (кривая 3) поскольку параметрырастворимости ПММА и ЭЦ различаются.Для выбора оптимального соотношение растворителей в их смеси,вследствие контакта раствора ПММА с поверхностью ПК, необходимо былоопределить зависимость набухания и растворения ПК (рис. 3.16).1991изменение массы, %12Т=25°С1086242300 10 20 30 40 50 60 70 80 14045150160время, мин.Рис. 3.16 - Кривые набухание - растворение ПК в ХЛ (1), ЭЦ (5) и их смесяхразного состава: 70% ХЛ + 30% ЭЦ (2), 50%ХЛ + 50% ЭЦ (3) и 70% ЭЦ + 30% ХЛ(4)ПК практически не набухает в ЭЦ (кривая 5), а в ХЛ процесс набухания ирастворения идет с достаточно большой скоростью (кривая 1).
С увеличениемсодержания ЭЦ в смеси растворителей поглощение ХЛ поликарбонатомснижается, что позволяет регулировать скорость набухания и растворения ПК.Показано, что раствор ПММА в смеси растворителей оптимального составахорошо смачивает поверхность ПК.Введение в раствор ПММА + ХЛ высококипящего ЭЦ позволяетрегулировать скорость десорбции (сушки) и управлять качеством покрытия изПММА на поверхности ПК. Установлено, что при нанесении на поверхность ПК5%-ного раствора ПММА в смеси (50%ХЛ+50%ЭЦ), формируется ровное иоптически прозрачное покрытие со стабильными свойствами.На рис. 3.17 представлена микрофотография границы раздела фаз ПКПММА.200ГРФПКПММАРис. 3.17 – Микрофотография структуры границы раздела фаз в системеПК+ПММАНа границе раздела фаз ПК-ПММА формируется достаточно однороднаяструктура граничного слоя толщиной ≈ 150-200 нм, что определяет высокуюадгезионную прочность (адгезия – «0» баллов, σадг = 5,7 МПа) и оптическуюпрозрачность системы (К = 91%).3.5.3 Определение оптимальной вязкости раствора полиметилметакрилатаи толщины слоя праймера на поверхности поликарбонатаВязкость раствора ПММА при формировании праймера определяеткачество (внешний вид) и толщину промежуточного слоя.
По совокупностипараметров растворимости, десорбции растворителей из раствора полимера,возможности применения различных способов нанесения праймера былоустановлено, что наиболее целесообразно использовать раствор ПММА в смесирастворителей 50%ХЛ + 50%ЭЦ, при нанесении которого формируется ровное иоптически прозрачное покрытие со стабильными свойствами.
Толщина слояпраймера на поверхности ПК зависит от вязкости раствора, которая определяетсяконцентрацией ПММА в смеси растворителей 50%ХЛ + 50%ЭЦ.Вязкость раствора ПММА определяли на визкозиметре Брукфильда.Результаты испытаний приведены в табл. 3.21 -3.22.201Таблица 3.21 - Вязкость раствора ПММА в зависимости от его концентрации приразличных температурахДинамическая вязкость в растворе, мПа*сКонцентрацияПММА, масс. %хлороформ25810Т=25°С4,07,320,232,450%ХЛ+50%ЭЦТ=25°С3,686,0010,218,5Т=50°С2,763,817,7412,2Таблица 3.22 - Влияние вязкости раствора ПММА на характеристики подслояКонцентрацияраствораПММА, масс.
%225588РастворительХЛ50%ХЛ+50%ЭЦХЛ50%ХЛ+50%ЭЦХЛ50%ХЛ+50%ЭЦ10ХЛ1050%ХЛ+50%ЭЦ*покрытие наносили с помощью валикаВязкостьраствора ()мПа*с(Т=25°С)Толщинаподслоя(hПММА),мкмВнешнийвид подслояТвердостьподслоя покарандашу4,03,687,36,020,210,22,50,552127гладкийгладкийшагреньгладкийшагреньгладкийFHBHF2H2H32,418,52012шагреньгладкий4H2HКак видно из данных табл. 3.21 и 3.22 при концентрациях менее 5 масс. %ПММА в хлороформе и в смеси (50%ХЛ + 50%ЭЦ) вязкость имеет близкиезначения, при этом на качество получаемого подслоя ПММА влияет не тольковязкость раствора, но и скорость десорбция растворителя. При концентрацииПММА более 8 % вязкость раствора как в ХЛ, так и в смеси (50%ХЛ + 50%ЭЦ)значительно возрастает, что приводит увеличению толщины подслоя праймера ирасхода полимера.На рис.
3.18 - 3.19 показано влияние концентрации ПММА в растворе(50%ХЛ + 50%ЭЦ) на вязкость и представлена зависимость толщины пленкиПММА от вязкости раствора.20220118вязкость, мПа*с1614212108642234567891011концентрация ПММА, масс. %Рис. 3.18 – Зависимость вязкости раствора ПММА в растворе (50%ХЛ+50%ЭЦ)от концентрации ПММА при 25ºС (1) и 50ºС (2)Увеличение концентрации ПММА в смеси растворителей приводит квозрастанию вязкости раствора и толщины подслоя праймера из ПММА.
Каквидно из рис. 3.18 увеличение концентрации раствора ПММА в смеси (50%ХЛ +50% ЭЦ) более 8% приводит к резкому нарастанию вязкости, что затрудняетпроцесс десорбции растворителя. При этом увеличение толщины подслоя изПММА более 12 мкм приводит к появлению ряби на его поверхности, вследствиеувеличения вязкости и снижения скорости удаления растворителя из болеетолстых пленок.14толщина слоя, мкм1210α8tgα642005101520вязкость, мПа*с (Т=25°С)Рис. 3.19 - Зависимость толщины покрытия ПММА от вязкости раствора ПММА всмеси (50%ХЛ + 50%ЭЦ)203Как видно из рис. 3.19 зависимость толщины подслоя от вязкостираствораПММАвсмесирастворителей(50%ХЛ+50%ЭЦ)имеетпрямолинейный характер и описывается уравнением: hпмма = К*, где К = tgα.С увеличением концентрации ПММА в растворе, а, следовательно, и сувеличением толщины плёнки, происходит повышение её твёрдости покарандашу.
Наилучшие результаты по твердости пленки праймера и качествупокрытия были достигнуты при толщине слоя 7 мкм. По полученным даннымзависимости вязкости раствора от концентрации ПММА и толщины слояпраймера на поверхности ПК от вязкости раствора предложена номограмма дляполучения слоя праймера требуемой толщины из раствора ПММА заданнойконцентрации и вязкости (рис. 3.20)., мПа*сРис. 3.20 – Зависимость толщины слоя ПММА (hпмма) от вязкости раствора () иконцентрации ПММА в смеси растворителей 50%ХЛ + 50%ЭЦНа номограмме, представленной на рис. 3.20, отмечены границы получениясплошного оптически прозрачного посдлоя праймера толщиной от 2 мкм до 12мкм.
При толщине более 12 мкм получение ровного оптически прозрачногоподслоя ПММА затруднено в силу высокой вязкости раствора, а при толщинеменее 2 мкм – возможен разрыв сплошности подслоя.204Кинетика3.5.4десорбции(сушки)растворителяизпокрытиясодержатьостаточногополиметилметакрилатаОчевидно,чтослойпраймеранедолженрастворителя, так как на него наноситься ТСК и образец подвергаетсядополнительной сушке и термической обработке для отверждения защитногопокрытия.
Если в подслое праймера остаётся растворитель, то при термическойобработке происходит его выделение и в массе покрытия образуются мелкиепузырьки, что существенно ухудшает его оптические характеристики.Для определения времени полного удаления растворителей и обоснованиятемпературно-временных параметров сушки раствора праймера исследовалидесорбцию растворителей. На рис. 3.21 представлена десорбция растворителей из8% раствора ПММА в смеси 50%ХЛ + 50%ЭЦ, при этом формируется подслой1009080706050403020100содержание растворителя, %Содержание растворителя, %толщиной ~7 мкм с твердостью по карандашу - 2Н.1230501009080706050403020100100время, мин21050100150время, мин.а)б)Рис. 3.21 - Кинетика десорбции растворителей:а) из 8% раствора ПММА в смеси 50%ХЛ+50%ЭЦ при 25°С (1), 50°С (2) и120°С (3)б) из: 1 – 5 масс.
% ПММА в 50%ХЛ + 50%ЭЦ (hпмма = 2 мкм), 2 – 8 масс.%ПММА в 50%ХЛ + 50%ЭЦ (hпмма=7 мкм) при 25°СС повышением температуры время полной десорбции растворителей изподслояПММА снижается. Помимотемпературына времядесорбциирастворителей влияет и толщина подслоя, которая определяется концентрацией205ПММА и вязкостью раствора. С уменьшением толщины подслоя время десорбциисокращается (рис. 3.21 б).Исследовали влияние толщины подслоя праймера на поверхности ПК натвердость по карандашу получаемого образца с ТСП.
В табл. 3.23 приведеныданные по твёрдости систем ПК + ПММА и ПК + ПММА + ТСП от толщиныподслоя ПММА.Таблица 3.23 - Твердость образцов ПК + ПММА и ПК + ПММА + ТСП-1 (2) взависимости от толщины подслоя ПММА(hПММА)Вязкость раствора, мПа*с, (Т=25°С)hПММА, мкм1,053,687,310,218,50,525712Твёрдость по карандашуПК+ПММАПК+ПММА+ТСП-1(2)HB2HF4НН4Н2Н4Н2Н4НДля системы ПК+ПММА+ТСП толщина слоя праймера в исследованномдиапазоне от 2 до 12 мкм практически не влияет на твердость по карандашуповерхности образцов с ТСП. Только при толщине менее 2,0 мкм наблюдаетсяснижение твердости по карандашу до 2Н.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
