Изменение проницаемости лакокрасочных покрытий при наполнении, происходит за счет увеличения пути молекул коррозионно-активных агентов при их диффузии. Сильнейшее влияние на проницаемость покрытий, оказывают наполнители и пигменты с чешуйчатой формой частиц – алюминиевая пудра, чешуйки нержавеющей стали и других металлов, железная слюдка (95% Fe₂O3, 3,7% SiO₂, 0.47% Аl₂0₃, 0.18% CaO, 0,19% MgO), чешуйки стекла (диаметр 3-4 мм, толщина 3-5 мкм), графит, анодированный алюминий, слюда.

Большую роль на изменение проницаемости покрытия при его наполнении играет характер и вид изменения структуры пленкообразователя на поверхности пигментных частиц (разрыхление или уплотнение), т. е. межфазная адгезионная прочность и изменение структуры пленкообразователя.

Рис. Увеличение пути диффузии в наполненных покрытиях

При эксплуатации покрытии в различных условиях, именно вода, является самым распространенным коррозионно-активным агентом и большинство исследований проводились для определения изменений водопроницаемости и водопоглощения покрытий в зависимости от содержания и природы пигментов и наполнителей. Межфазные слои пленкообразователя вблизи поверхности пигмента (вследствие рыхлой упаковки макромолекул) характеризуются большим свободным объемом, чем у немодифицированных пленкообразователей, поэтому в процессе диффузии воды они способны удерживать (аккумулировать) значительное количество воды. Это подтверждается для алкидных, эпоксидных и карбамидных пленкообразователей, наполненных диоксидом титана и другими пигментами.

Объем аккумулированной воды, межфазной границей, существенно зависит от межфазной адгезионной прочности. При достаточно высоком значении этого показателя, т. е при условии, что силы адгезии выше сил когезии, объем аккумулированной стремится к нулю и межфазная граница никоем образом не влияет на проницаемость покрытия. В этом случае водопоглощение можно уменьшить путем увеличения ОКП. Покрытия на основе алкидного пленкообразователя, наполненного техническим углеродом или мочевино-формальдегидного пленкообразователя, наполненного цинковыми белилами и техническим углеродом (диаметр частиц 0,013 мкм) обладают такими свойствами. В случае, если адгезия = когезии, водопоглощение не зависит от роста OKП, так ведут себя пигментированные диоксидом титана (диаметр частиц 0,18 мкм) системы на основе эпоксидно-полиамидного и мочевино-формальдегидного пленкообразователей.

Когда адгезия меньше когезии, количество аккумулированной воды может быть достаточно большим, что существенно изменяет проницаемость покрытия. При достижении определенной ОКП, немного меньшей КОКП происходит слияние гидрофилизированных оболочек пленкообразователя с последующим образованием разветвленной системы капилляров, что приводит к возрастанию водопроницаемости и потере защитно-изолирующих свойств покрытия. Так ведут себя пигментированные покрытия на основе алкидного и эпоксидно-полиамидного пленкообразователей (цинковые белила в сочетании с фталоцианиновым голубым) полибутилметакрилат, пигментированный диоксидом титана и азопигментами, поливинилхлорид, наполненный стеклянными чешуйками (содержание 2,5-5%).

Рис. Проникновение воды через пигментированное покрытие в случае аккумулирования воды межфазным слоем

Так как механизм водопроницаемости пигментированных покрытий является капиллярным, существенное значение имеет дисперсность, форма частиц пигмента и степень флокуляции. Уменьшение степени дисперсности, как видно с рисунка, должно приводить к повышению водопроницаемости, но, агломерации пигментов способствуют увеличению прослоек пленкообразователя вокруг флокулянтов и уменьшают опасность образования системы капилляров. В данном случае «опасной» формой частиц является игольчатая, при условии беспорядочной ориентации частиц в покрытии.

Большинство научных работ, которые проверяли влияние дисперсности на защитные и изолирующие свойства покрытий, отмечают, что увеличение дисперсности частиц приводит к улучшению защитно-изолирующих свойств покрытий.

Не стоит забывать так же о том, что роль пигментов как модификаторов структуры и проницаемости имеет колоссальное значение в случае покрытий, имеющих низкую адгезию к подложке (стекло). В случае активных подложек (сталь), где адгезия будет максимальной, различия в поведении наполненных и ненаполненных покрытий невелики. Скорее всего это происходит за счет более сильного влияния подложки на структурообразование.