Характеристика основных компонентов лакокрасочных материалов
|
Основными компонентами лакокрасочных материалов являются связующие, пигменты, наполнители и растворители или разбавителе. Классификация материалов для приготовления малярных составов приведена на рис. 15.2. Связующие (пленкообразующие) вещества лакокрасочных материалов должны обладать способностью создавать пленки на отделываемой поверхности, с требуемыми свойствами. Лакокрасочные материалы можно получать на основе органических (масла, полимеры, каучуки) а также неорганических (известь, цементы, жидкое стекло) связующих (пленкообразующих) веществ.  Большинство органических связующих веществ - это олигомерные или высокомолекулярные соединения. Их разделяют на три основных группы: 1) полимеризационные, получаемые реакцией полимеризации; 2) поликонденсационные, получаемые реакцией поликонденсации; 3) природные, получаемые переработкой природных продуктов. К первой группе связующих принадлежат полимеры виниловых соединений (перхлорвиниловые, полиакриловые, поливинилацетатные, сополимеры винилхлорида, стирола), полиуретаны, ненасыщенные полиэфиры, производные полиэтилена, хлоркаучуковые полимеры, кумарон-инденовые смолы, дивинил-ацетиленовые полимеры и т.п. Вторая группа - поликонденсационные связующие - содержит фенолформальдегидные, мочевино- и меламиноформальдегидные, эпоксидные смолы, полисульфиды, полиамиды и т.п. К третьей группе принадлежат продукты переработки растительных масел и жиров, различных смол (канифоль, шеллак, копалы, битумы, асфальты), водорастворимые животные клеи, казеин и т.п. Свойства полимерных связующих существенным образом зависят от вида функциональных групп, входящих в состав их молекул. Пигменты (сухие краски) - цветные высокодисперсные минеральные или органические вещества (табл. 15.2) которые не растворяются в воде и связующих материалах, а образуют с ними стойкие суспензии. Наряду с сухими суспензиями для водных малярных смесей применяют пигментные пасты, которые содержат один или несколько пигментов, мел или известь и небольшое количество клея. Растворимые вещества в малярных смесях почти не используют. Показатель преломления пигментов находится в границах 1,68-3,1. Пигменты образуют со связующими защитно-декоративные непрозрачные покрытия лишь при значительном различии их показателей преломления. Так, мел (показатель преломления 1,6) в водных окрашивающих смесях (показатель преломления воды 1,0) имеет хорошую укрывистость и образует непрозрачные покрытия, а в масляных (показатель преломления олиф 1,5) практически не укрывает поверхность, образуя почти прозрачный слой.  Корпусными называются пигменты, которые имеют хорошую укрывистость. В масляных красках, например, это титановые, цинковые и свинцовые белила, железный сурик. Пигменты, характеризующиеся слабой укрывистостью и дающие в тонком слое полупрозрачные пленки, называют лессирующими (голубизна малярная, ультрамарин и др.). Пигменты классифицируют на минеральные и органические. Минеральные пигменты в свою очередь разделяют на природные (мел, каолин, охра, мумия, умбра, сурик и др.) и искусственные (белила, кроны, оксид хрома, и др.). Группа органических пигментов наряду с синтетическими красящими веществами органического происхождения содержит вещества, получаемые осаждением анилиновых красителей на белую основу (мел, каолин, тальк). В результате соле- или лакообразования анилиновые красители переводятся в нерастворимые соединения. Отдельную группу пигментов составляют металлические порошки, которые получают тонким измельчением цветных металлов: бронзы, алюминия, цинка, меди и др. По цвету пигменты разделяют на хроматические и ахроматические. Цвета пигментов хроматической группы - красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, фиолетовый. Ахроматические пигменты имеют белый, черный и серый цвета. Основной цветовой тон, яркость и насыщенность пигментов усиливаются при уменьшении размеров частичек. Для большинства пигментов размер частичек составляет 0,2-0,5 мкм. Дисперсность пигментов определяют микроскопическим, седиментационным и ситовым способами. В последнем случае дисперсность пигментов устанавливают по остатку на ситах с количеством отверстий от 900 до 16900 на 1 см2. Укрывистость пигментов, используемых в строительстве, составляет от 20 до 170 г/см2. Укрывистость возрастает при увеличении разности показателей преломления связующего и пигментов и уменьшении размера частичек пигментов до предельного размера, который равняется половине длины световой волны. Ниже этого размера пигменты теряют укрывистость. Смеси пигментов имеют укрывистость, которую можно рассчитать в соответствии с правилом адитивности. Укрывистость пигментов связана также с их маслоемкостью - количеством масла (олифы), которое необходимо добавить к 100 г пигмента, чтобы получить однородную пасту. С уменьшением маслоемкости укрывистость пигментов возрастает. Поскольку масляная пленка подвержена старению, уменьшение маслоемкости положительно влияет также на свойства красок, которые характеризуют их стойкость и долговечность. Количество пигмента, необходимое для получения красящей смеси заданных цвета и оттенка, зависит от его интенсивности. Пигменты с высокой укрывистостью вместе с тем могут иметь низкую интенсивность. Например, охра едва заметна уже при разбеле 1:15 при укрывистости 65-115 г/м2. Для уменьшения затрат пигментов, увеличения адгезии их к основаниям, прочности и стойкости покрытий, ускорения высыхания пленки в красящие смеси вводят наполнители. Обычные наполнители имеют частички размером 5-30 мкм, синтетические -0,5...5 мкм, показатель преломления их 1,45-1,70. Ho сравнению с пигментами они имеют худшую укрывистость в неводных соединениях и более слабые красящие свойства. Каолин придает лакокрасочным смесям жирность и легконаносимость, тальк повышает водо- и атмосферостойкость, механическую прочность, адгезию; слюду молотую используют для увеличения химической стойкости и светостойкости, она также необходимый компонент для огнезащитных красок; асбест придает краскам огнестойкость, прочность и является армирующим материалом; барит используют для экономии белил. Введение графита, асбеста, стекловолокна повышает термо- и радиационную стойкость лакокрасочных покрытий. Наполнители пигментов применяют для внутренних слоев покрытия, например в шпаклевках. Растворители применяют для снижения вязкости лакокрасочного материала и доведения его консистенции до необходимой при избранном способе нанесения материала. Введение растворителей замедляет процесс пленкообразования, их излишек может также вызвать снижение прочности и плотности материала, увеличение усадки и ползучести. В качестве растворителей используют обычно летучие жидкости с температурой кипения 50-200 °С. Растворители в зависимости от способности их растворять пленкообразующие вещества или лишь разбавлять смесь разделяют на активные растворители и разбавители. Для различных связующих веществ один и тот же растворитель может быть в одном случае активным растворителем, а в другом - разбавителем. В качестве разбавителей применяют также олифы, эмульсии, клеевые растворы, которые, в отличие от растворителей, являются одновременно пленкообразующими веществами и используются для разбавления густотертых или разведения сухих неорганических красок. В лакокрасочные материалы (кроме основных компонентов -связующих, пигментов, наполнителей, растворителей и разбавителей) могут быть введены специальные добавки для регулирования свойств: сиккативы, пластификаторы, гидрофобизаторы, инициаторы, активизаторы, отвердители, тиксотропные добавки и т.п. Сиккативы ускоряют высыхание масляных и эмалевых красок, лаков, олиф. Как сиккативы применяют растворы свинцовомарганцевых солей нафтеновых кислот или смеси нафтеновых кислот с высыхающими или полувысыхающими маслами в бензине или скипидаре. Пластификаторы придают лакокрасочным покрытиям эластичность и повышенную сопротивляемость ударным нагрузкам. К ним принадлежат углеводороды, их галогенопроизводные, простые, сложные и смешанные эфиры, кетоны, спирты, амины и т.п. Наиболее распространенными при получении лакокрасочных материалов являются следующие пластификаторы: невысыхающие растительные масла; разнообразные эфиры двуосновних кислот - фталаты, себацинаты, фосфаты; смолы алкидного типа, хлорированные парафины и дифенилы. С помощью пластификаторов можно повысить адгезию пленки покрытия к основанию, однако пластификация может уменьшить твердость и излишне повысить пластичность покрытия. Пластификаторы оцениваются испытанием пластифицированных полимеров на прочность, эластичность и, при необходимости, на другие свойства. Пластификатор должен быть бесцветным, без запаха, нетоксичным, стойким к действию ультрафиолетовых лучей. |
