Состав лакокрасочных материалов

Пленкообразующие вещества - основной компонент ЛКМ. Пленкообразователи могут отличаться по происхождению (природ­ные, искусственные (полусинтетические), синтетические); по экс­плуатационным свойствам или по назначению (атмосферостойкие, теплостойкие, морозостойкие, со специальными свойствами и др.); для наружных или внутренних работ; для окрашивания и защиты металлических, деревянных, бетонных и других поверхностей.

В настоящее время наиболее широкое распространение полу­чили ЛКМ на основе искусственных пленкообразователей: нитрата

Глава 11

Бытовые химические товары

целлюлозы (коллоксилин), бутирата целлюлозы и др., и синте­тических пленкообразователей - алкидных смол (пентафталевая и глифталевая), виниловых, акриловых, уретановых, эпоксидных смол. Природные смолы (канифоль, шеллак, янтарь и др.) находят ограниченное применение. Лаки на их основе применяют для рес­таврационных работ, для музыкальных инструментов. Канифоль используется как вспомогательная добавка в ЛКМ. Природная би­тумная смола, напротив, широко применяется для производства специальных стойких лаков, например, битумных (кузбасс-лак).

Традиционными пленкообразователями являются олифы, с ис­пользованием которых получают масляные краски и эмали. Исход­ными материалами для приготовления натуральных олиф служат растительные масла. Растительные .масла - льняное, конопляное, подсолнечное, тунговое, соевое, хлопковое, рыжиковое и другие высыхающие или полувысыхающие масла служат основным сы­рьем для получения олиф, масляных лаков и масляных красок. Эти масла высыхают с образованием пленки очень долго (от 6 до 40 суток). Поэтому в качестве пленкообразователей их используют только предварительно переработав в олифу - подвергая масло длительной термообработке, иногда с добавлением сиккативов. Сиккативы - это кобальтовые или марганцевые соли жирных кис­лот, которые хорошо растворяются в маслах и олифах и ускоряют процесс высыхания пленки до 6-10 ч.

К пленкообразователям предъявляют следующие требования: они должны смачивать поверхность и равномерно по ней распре­деляться; должны растворяться в доступных органических раство­рителях и давать бесцветные, прозрачные пленки.

Пластификаторы в ЛКМ вводят главным образом для того, чтобы повысить эластичность и морозостойкость готовых покры­тий. Пластификаторами служат дибутилфталат, диоктилфталат, алкидные смолы и ряд других веществ.

Отвердители используются в тех рецептурах, где пленкооб-разователь - термореактивная смола. Они способствуют образо­ванию прочного неплавкого покрытия. Отвердитель вводится или непосредственно в ЛКМ и проявляет свои свойства только при сушке при высокой температуре (например, полиуретановый лак),

или смешивается с пленкообразователем непосредственно перед нанесением покрытия (эпоксидные лаки). Количество отвердителя должно быть точно рассчитано, т. к. его избыток или недостаток снижает качество покрытия.

Растворители и разбавители. Растворители переводят пленкообразователи в текучее состояние, удобное для нанесения покрытия. Выбор растворителей определяется их растворяющей способностью (совместимостью со всеми компонентами), скоро­стью испарения, экономичностью. Они служат для разбавления готового раствора до нужной вязкости, а кроме того, удешевляют ЛКМ. Растворителями и разбавителями являются органические соединения - уайт-спирит (нефрас С4-150/200), ацетон, этилацетат, бутилацетат, ксилол, скипидар, растворители 645, 646, 649, 650 и др. Вода используется при изготовлении водно-дисперсионных и клеевых красок. Краски на водной основе - перспективное на­правление, поскольку в последнее время особое внимание уделяют безопасности ЛКМ и растворителей: низкой токсичности, пожа-робезопасности.

Пигменты - это тонкоизмельченные, высокодисперсные мине­ральные или органические вещества, нерастворимые в пленкооб-разователях и растворителях, обладающие определенным цветом и укрывистостью, т. е. способностью давать окрашенное непро­зрачное покрытие. Красители, наоборот, растворимы в пленкооб-разователях и дают прозрачные окрашенные покрытия.

Минеральные пигменты бывают естественные (например, охра, сурик, умбра) - их получают переработкой горных пород и окра­шиванием глин; и искусственные (например, белила, кроны) - их производят промышленным способом, что дает возможность по­лучить разнообразные по цвету пигменты. По своему химическо­му составу минеральные пигменты представляют собой сложные химические соединения, содержащие железо (охра, сурик), оксиды цинка, титана (цинковые и титановые белила), или порошкообраз­ный алюминий (металлик) и т. п. Пигменты различаются по цвету: ахроматические - белый, черный, серый; хроматические - желтые, красные, зеленые и др.

Глава 11

Бытовые химические товары

Минеральные пигменты являются атмосферостойкими, и ком­позиции с ними чаще всего применяются для наружных работ. Ор­ганические пигменты менее свето-, химически- и атмосфере стойки, чем минеральные, но у них более высокая красящая способность. Применяются они для внутренних и декоративных работ.

Чаще всего пигменты используют в смеси с наполнителями, которые значительно удешевляют лакокрасочные композиции.

Функциональные и технологические добавки. Помимо пере­численных компонентов, в состав ЛКМ вводят добавки специаль­ного назначения, которые позволяют улучшать качество смешения (диспергирования), изменить вязкость, обеспечить стабильность консистенции и неизменность основных свойств при хранении в более широком температурном диапазоне, а также улучшить свойства готового лакокрасочного покрытия. Это диспергаторы, эмульгаторы, загустители, антивспениватели, антифризы, анти-оксиданты и др.

Пленкообразование. Так же как и полимерные материалы, ЛКМ формируют пленку в результате двух процессов (или их комбинации):

- физического процесса испарения растворителя. При этом плен­ка может быть легко удалена с поверхности этими же раство­рителями;

-химического процесса отверждения (сшивания) полимерной смолы. При этом образуется неплавкая пленка и процесс от­верждения необратим. В результате химического процесса взаимодействия пленка становится нерастворимой, она мо­жет только ограниченно набухать при смывке специальными составами, содержащими сильные минеральные и (или) орга­нические кислоты, ПАВ и др.

Механизм пленкообразования в олифах и масляных красках на основе олиф заключается во взаимодействии остатков жирных кислот масла с кислородом воздуха, который под действием сик­кативов присоединяется по двойным связям с образованием пе-рекисных соединений. После их распада образуются свободные радикалы, которые обеспечивают завершение процесса полиме­ризации жирных кислот и образование твердой пленки.

Пленкообразование в водно-дисперсионных красках происхо­дит за счет астабилизации эмульсий в процессе испарения воды и дальнейшей коалесценции (слипания) и взаимопроникновения частиц, которое завершается формированием пленки. Такие пленки зачастую являются пористыми, "дышащими", т. е. способными к влагообмену.

Олифы

Олифами называют продукты переработки растительных ма­сел. Ассортимент олиф подразделяют по природе пленкообразова-теля-натуральные, полунатуральные и искусственные; по составу олифы бывают без растворителей (натуральные) и с растворителя­ми. Используют олифы для пропитки древесины и других порис­тых поверхностей перед их окраской, изготовления и разведения масляных красок, изготовления лаков, грунтовок, шпатлевок.

Наиболее высокими потребительскими свойствами обладают натуральные (масляные) олифы, выработанные исключительно из высыхающих растительных масел - льняного и конопляного. Иногда к этим маслам добавляют полувысыхающее подсолнечное масло. В настоящее время ассортимент олиф чаще всего представ­лен олифами на основе подсолнечного масла, реже - льняного. Натуральные олифы бывают оксидированными (прогреты при 150-160 °С при продувании воздуха с добавлением сиккатива). Полимеризованная натуральная олифа получается при нагревании масла до 260-280 °С без доступа воздуха, она более темная, но дает более прочную пленку.

Полунатуральная олифа получается при термической пере­работке растительных масел, жиров, нефтепродуктов, содержит сиккативы и растворители. Такие олифы называют уплотненными (они имеют более высокую молекулярную массу), или полимери-зованными. Их получают при более длительном нагревании до температуры около 300 °С. Оксидированные уплотненные олифы выпускают под названием олифа-оксоль или оксоль-смесь. Со­держание растворителей составляет до 45%. Эти олифы имеют темный цвет.

Глава 11

Бытовые химические товары

Синтетические олифы - растворы полимерных смол, например алкидных, содержащих ненасыщенные двойные связи. Олифа ал-кидная представляет собой раствор алкидной смолы в уайт-спирите (нефрасе С4-150/200) с добавлением сиккатива. Предназначена для изготовления и разведения красок, эмалей, шпатлевок. Синтети­ческие и искусственные олифы - это различные побочные про­дукты нефтехимических производств, способные при высыхании образовывать пленки. Как правило, это материалы, которые можно использовать для неответственных работ, пропитки, временной защиты.

Комбинированные олифы - это либо смесь природных масел (льняное и подсолнечное), либо смесь окисленной и полимеризо-ванной олиф. Они содержат около 30% растворителя. Комбиниро­ванные олифы главным образом применяются как полуфабрикат для изготовления масляных красок. Они обозначаются маркиров­ками К-3, К-4, К-5 и т. д.

Композиционные олифы содержат до 45% растворителя. Для их получения используют низкокачественные растительные масла. Эти олифы характеризуются темным цветом получаемых покры­тий, замедленным высыханием. Для улучшения свойств этих олиф и их удешевления в них вводят канифоль, низкомолекулярные ка-учуки и другие добавки.

Качество олиф определяют по цвету (по йодометрической шка­ле), прозрачности, условной вязкости, кислотному числу, содер­жанию нелетучих веществ, времени высыхания.