Электрические, физические и механические свойства лаков изучаются на пленках. Для этой цели пользуются как свободными пленками, так и пленками на металле или на тонкой бумаге. Свободную пленку легко получить, если она обладает хорошей механической прочностью. Например легко получить свободные пленки эфироцеллюлозных лаков, покрыв ими металлические или стеклянные пластинки. При высыхании такие пленки (не сильно пластифицированные) легко снимаются и часто сами отскакивают от пластинки.
Масляные свободные пленки можно получить, покрывая лаком амальгамированные жестяные пластинки. Шеллачные и бакелитовые пленки можно получить, налив осторожно лак на свежую поверхность ртути.
Электрические свойства
При определении электрических свойств лаковых пленок удобно получать эти пленки непосредственно на металлической пластинке. Одним из электродов служит сама пластина, а вторым электродом при испытании на пробой — цилиндр диаметром 25 мм и высотой 30 мм из латуни, при определении же прочих электрических свойств — станиолевый притертый к лаку электрод с охранным кольцом.
Наивысшую пробивную напряженность при нормальной температуре показывают плотные однородные пленки без признаков каких-либо включений и трещин. Нагрев до 90° понижает пробивное напряжение и особенно сильно понижает длительный нагрев, ведущий для некоторых лаков к появлению трещиноватости.
Табл.1. Электрические свойства лаковых пленок.
Удельное сопротивление является наиболее высоким для мало полярных материалов, как то: стирола, бензинцеллголозы и др. Для этих же материалов мы имеем и самые малые диэлектрические потери. Как уд. сопротивление, так и угол потерь зависят от присутствия в лаковой пленке следов влаги.
Также электрические свойства сильно зависят от наличия свободных кислот и щелочей. Хорошие лаки должны давать нейтральную реакцию.
Влагопроницаемость и гигроскопичность лаков
Для оценки достоинства лаков важное значение имеют также влагопроницаемость и гигроскопичность лаковых пленок. Эти обе характеристики связаны со структурой и химической природой компонентов пленок. В состав лаковой пленки могут входить разнообразные вещества — твердые и полужидкие, однако основу ее составляет одно или смесь нескольких высокомолекулярных веществ, находящихся в аморфном состоянии.
Вследствие большой величины молекул лакового тела и их беспорядочного расположения между ними образуется система ходов и капилляров, обусловливающих в пленке наличие молекулярной, или межмицеллярнон, пористости. Наряду с этим в пленке могут быть и более крупные поры, а именно: капилляры, остающиеся после ухода растворителя, трещины, образующиеся при высыхании пленки, и т. п.
Влагопроницаемость и гигроскопичность пленок по-видимому преимущественно обусловливаются молекулярной пористостью, а не капиллярной, остающейся от ухода растворителя. Например шеллачная пленка, полученная из растворителя, и пленка, полученная путем расплавления шеллака, не показывают существенного расхождения в величине гигроскопичности и влагопроницаемости, между тем как во втором случае появления капилляров трудно ожидать в связи с отсутствием растворителя.
Большая или меньшая гигроскопичность пленки обусловливается не только величиной внутренней пористости, но и полярностью молекул. Если пленка состоит из мало полярных веществ, то эти междумолекулярные ходы заполнены воздухом и в незначительной степени влагой. На молекулах мало полярных веществ отсутствует большое количество реакционных мест, притягивающих влагу. Наоборот, если молекулы, составляющие основу лаковой пленки, сильно полярны (ацетилцеллюлоза), то они притягивают влагу в эти междумолекулярные ходы, причем вода стремится раздвинуть молекулы; происходит некоторое набухание пленок.
Введение пластификатора
Введение пластификатора— вещества с значительно меньшей величиной молекул, могущего отчасти заполнить эти молекулярные или межмицеллярные ходы, — может снизить гигроскопичность лаковой пленки. Поскольку эти же ходы, обусловливающие гигроскопичность лаковой пленки, могут объяснять и влагопроницаемость пленки, должна быть взаимная связь между этими обеими характеристиками, однако поскольку влагопроницаемость может обусловливаться также трещинами и более крупными капиллярами, не играющими существенной роли в гигроскопичности, полного параллелизма между этими характеристиками может и не быть.
Определение влагопроницаемости пленок можно производить следующим образом. Небольшой стеклянный стаканчик длиной 30 мм, диаметром 15 мм, имеющий вверху отверстие в 1 см3, заклеивается пленкой испытуемого лака. По краю пленка заливается толстым слоем влагонепроницаемой замазки. Предварительно стаканчик просушивается, и в него засыпается сухая пятиокись фосфора в количестве 1 г для поглощения влаги.
Табл. 2. Данные о коэффициенте D
После просушки стаканчик помещается в сосуд с 100 %-ной относительной влажностью и измеряется прибыль в его весе, в функции от времени. Влагопроницаемость лаковой пленки оценивается коэффициентом D, который определяется из формулы, связывающей количество Q влаги и r , протекающей за время t час. через пленку площадью S см2 и толщиной dμ при разности давления водяных паров p1 — p2 в мм Hg:
Q = D • St /d • (p1 —р2).
В табл. 2 приведены данные для D для некоторых лаков. Здесь же приведены данные о гигроскопичности этих пленок, определенной как прибыль веса в процентах для сухой пленки за 48 ч. пребывания в 100%-ной влажности. Цифры имеют сравнительный интерес. Вязкость лаков может быть измерена любым вискозиметром, приспособленным для измерения густых жидкостей.
Табл.3. Применение лаков
Простым и удобным способом измерения является так называемая воронка НИ ЛК. Воронка имеет следующие размеры: высота конуса 142 мм, верхний диаметром 64 мм, диаметр выпускного отверстия 7 мм, длина выпускной трубки 43 мм. Измерение состоит в наблюдении времени в секундах, потребного для вытекания 100 мл лака. Время высыхания лака по методу ASTM определяется следующим образом. Берется шесть металлических пластинок 4 см ширины и 20 см длины, пластинки имеют гладкую полированную поверхность. Эти пластинки покрываются испытуемым лаком и для лаков печной сушки помещаются в электрическую печь при 105— 110°. Через каждые 30 мин. вынимается одна пластинка и производится определение ее сухости, для чего, после того как лак остыл, на его поверхность накладывается лента толщиной 0,06 мм и прижимается к поверхности грузом в 400 г. Если бумага не прилипает, лак считается высохнувшим. Определение остальных свойств лаков, как то: точки вспышки, удельный вес кислотности, не отличается от методики испытания обычных лаков. В заключение приведем табл. 3 с указанием важнейших применений лаков в изоляционной технике.
