<<
>>

Основные компоненты лакокрасочных материалов

Основным компонентом лакокрасочного материала, представляющего собой многокомпонентную систему, является пленкообразующее вещество, которое после нанесения на поверхность способно в результате химических или физических превращений образовывать прочное лакокрасочное покрытие и обусловливать его адгезию к подложке.

В качестве таких веществ используют синтетические или природные олигомеры или высокомолекулярные соединения.

В состав основных компонентов входят также пигменты и наполнители.

В зависимости от состава и назначения лакокрасочные материалы подразделяют на лаки, эмали, грунтовки и шпатлевки. Лаками называют растворы пленкообразующих веществ в органических растворителях, не содержащих пигментов и наполнителей. Эмали, грунтовки и шпатлевки представляют собой высококонцентрированные суспензии пигментов и наполнителей в растворах олигомеров и полимеров.

В состав лакокрасочных материалов могут также входить пластификаторы, растворители, сиккативы и ряд специальных добавок.

В данном, разделе будут освещены свойства пленкообразующих, пигментов и наполнителей, применяющихся в антикоррозионных лакокрасочных материалах.

Пленкообразующие

Пленкообразующие вещества должны растворяться в органических растворителях, смачивать и прочно удерживать частицы пигментов и наполнителей, входящих в состав лакокрасочных материалов, и образовывать при нанесении на подложку равномерные покрытия, обладающие необходимыми физико-химическими свойствами.

Большинство синтетических пленкообразующих веществ — реакционноспособные олигомеры разветвленного или линейного строения, способные вступать в реакции поликонденсации или полимеризации [20—23].

Поликонденсационные пленкообразующие представляют собой продукты взаимодействия ди- или полифункциональных соединений. Поликонденсация сопровождается обычно выделением низкомолекулярных побочных продуктов (воды, спирта и т.

п.). К числу поликонденсационных пленкообразующих относятся алкидные, фенолоформальдегидные и кремнийоргани- ческие смолы. К этому классу пленкообразующих обычно относят эпоксидные и полиуретановые смолы.

Полимеризационные пленкообразующие представляют собой продукты аддитивной гомо- или сополимеризации мономеров ре- акциоиноспособными двойными углерод-углеродными связями олефинового типа. К наиболее широко применяемым для изготовления лакокрасочных материалов полимеризационным'плен- кообразующим относятся виниловые полимеры, полиакрилаты, фторопласты, эластомеры и некоторые другие.

Алкидные смолы. Несмотря на систематическое расширение ассортимента синтетических лаковых смол, алкидные смолы сохраняют ведущую роль как в отечественной, так и в зарубежной лакокрасочной промышленности.

Алкидными смолами называют полиэфиры разветвленного строения, представляющие собой продукты неполной переэтери- фикации многоосновных спиртов, многоосновных кислот и одноосновных жирных кислот.

В зависимости от спирта, использованного при изготовлении, ¦различают глифталевые (на основе глицерина), пентафталевые (на основе пентаэритрита), этрифталевые (иа основе этриола) и ксифталевые (на основе ксилита) смолы.

Для придания алкидным смолам растворимости, а покрытиям на их основе водостойкости и эластичности их модифицируют растительными маслами или жирными кислотами. В зависимости от типа использовапных для изготовления смолы растительных масел или жирных кислот различают высыхающие и невысыхающие смолы. По содержанию масла алкидные смолы разделяются на сверхтощие, тощие, средней жирности и жирные, содержащие соответственно до 34, 35—45,              46—55 и

56—70% (масс.) масла. Для глифталевых смол наименьшая водопроницаемость и наибольшая атмосферостойкость лаковых пленок наблюдаются при содержании масла около 50%; для пентафталевых —при 60—65%-ном содержании масла. Установлено также, что скорость высыхания и водостойкость смол данной жирности зависят от типа масла по следующему убывающему ряду:              тунговое—юйтисиковое—gt;-льняное—gt;-дегидрати-

рованное касторовое—хюевое—^-подсолнечное.

По показателю светостойкости масла располагаются в обратном порядке. Грунтовочные покрытия не подвергаются ультрафиолетовому облучению, и в этом случае наибольшее применение нашли смолы на основе льняного и тунгового масел.

Алкидные смолы широко применяются также в различных сочетаниях с другими поликонденсационными и полимеризацч- онными смолами, а также с нитратами целлюлозы. В зависимо-, сти от модифицирующего компонента смолы подразделяют на алкидно-карбамидные, алкидно-меламиновые, алкидно-эпоксид- ные, алкидно-полиорганосилоксановые, алкидно-стирольные, ал- кидно-акриловые, уралкидные. Эти смолы сочетают в себе свойства алкидной смолы и модифицирующего компонента.

По способности к растворению алкидные смолы делятся на растворимые в органических растворителях и разбавляемые ими, на нерастворимые в воде и на водоразбавляемые.

Водоразбавляемые лакокрасочные материалы в последнее время находят все большее применение в связи с их преимуществами в санитарно-техническом и пожарном отношении по сравнению с материалами на основе органических растворителей.

. Пленкообразование водоразбавляемых смол обычно происходит за счет взаимодействия с отверждающими агентами — водорастворимыми фенолоформальдегидными или чаще с амино- формальдегидными смолами.

Высыхающие алкидные смолы, растворимые в органических растворителях, применяют для изготовления алкидных олиф и лаков, грунтовок, шпатлевок и эмалей холодной и горячей сушки. Глифталевые смолы используют для грунтовок, шпатлевок и эмалей для покрытий внутри помещения; пентафталевые смолы— для лаков и эмалей, применяемых в покрытиях, эксплуатируемых на открытом воздухе в умеренном климате. Алкидные смолы, разбавляемые водой, применяют для изготовления водоразбавляемых грунтовок и эмалей.

Промышленностью выпускаются немодифицированные алкидные смолы и лаки следующих марок: лаки ГФ-01, ГФ-019, ГФ-046, ГФ-072, ПФ-060В и ПФ-060Н,              ПФ-053В и ПФ-053Н,

В-ЭП-0179; смолы ФК-42, 135, ПГФ-СИН-34, ВПФЛ-50.

В последнее время возникла потребность в быстросохнущих лакокрасочных материалах естественной сушки. Большой скорости высыхания достигают подбором жирных кислот с высоким содержанием сопряженного изомера (45%), отличающихся высокой активностью при окислительной полимеризации, или жирных кислот с большим содержанием ненасыщенных двойных связей. Ускорить высыхание можно также снижением жирности смол до 25—40%. Получение таких тощих смол возможно только при использовании монофункционального модификатора (например, бензойной кислоты и ее гомологов), при введении которого снижается функциональность реакционной смеси. Получаемые при этом смолы отличаются от немоди ицированных ускоренным высыханием, повышенными твердостью и водостойкостью. Отечественной промышленностью выпускаются быстросохнущая смола ЭФП-40 на основе пентаэритрита, эт- риола и фталевого ангидрида. В качестве модификатора для этой смолы применяются жирные кислоты таллового масла и бензойная кислота. Смола ЭФП-40 предназначается для изготовления грунтовки ПФ-0142.

Для получения быстросохнущих алкидных покрытий успешно используют также продукты взаимодействия алкидных смол со стиролом или другими ненасыщенными мономерами — винил- толуолом, акрилатами, метакрилатами и т. п.

К алкидно-стирольным смолам относится лак МС-25, на основе которого изготовляется грунтовка МС-067, и лак МС-080, применяющийся для изготовления эмалей MC-17. В качестве растворителя для этих лаков применяется стирол.

При изменении технологии были получены алкидно-стироль- ные смолы, растворимые в уайт-спирите; покрытия на их основе имели хорошие физико-механические характеристики. Так, на основе лака MC-0154 были получены антикоррозионные грунтовки и ингибированные покрытия с высокими защитными свойствами.

Алкидно-акриловые смолы — продукты сополимеризации высыхающих алкидных смол с эфирами акриловой и метакриловой кислот в среде инертного растворителя (ксилол), в присутствии инициатора — пероксида бензоила.

Повышенная водостойкость и высокая атмосферостойкость алкидно-акриловых смол позволяют создавать покрытия для эксплуатации в условиях тропического климата, быстро высыхающее при пониженной температуре сушки (80—90 °С).

Из алкидно-акриловых лаков более широкое применение получил лак АС-0133 — раствор сополимера алкидной смолы ГФ-091 с бутил- и метилметакрилатом. На основе этого лака изготавливают эмаль AC-182, применяемую для окраски сельскохозяйственных машин и тракторов.

Аминоформальдегидные смолы — продукты ' незавершенной поликонденсации карбамида или меламина с формальдегидом. Они представляют собой бесцветные прозрачные твердые вещества, отличающиеся высокой стойкостью к воде, бензину, минеральным маслам, однако покрытия на их основе уступают ал- кидным смолам по адгезионной способности и прочности при изгибе. Поэтому аминоформальдегидные смолы обычно применяют в сочетании с алкидными, а также с эпоксидными, акриловыми и другими смолами. При этом в результате взаимодействия функциональных групп аминоформальдегидной смолы (мети- лольных групп) и пластифицирующих пленкообразующих (гидроксильных групп) происходит образование полимера сетчатой структуры.

Аминоформальдегидные смолы делятся в зависимости от растворимости на водорастворимые и растворимые в органических растворителях.

Смолы, растворимые в органических растворителях, являются продуктами частичной зтерификации бутанолом метилоль- ных производных, образующихся на начальной стадии поликонденсации карбамида или меламина с формальдегидом.

Водорастворимые смолы представляют собой метилольные производные начальной стадии поликонденсации карбамида или меламина с формальдегидом. Для повышения стабильности водных растворов их часто этерифицируют метанолом или цел- лозольвом.

Промышленностью выпускаются аминоформальдегидные смолы и лаки следующих марок: К-411-02, К-412-02, К-421-04, В МЛ-2, К-421-05, ВМЛ-3, ВМЧ-4, ГМ-3, ВАМС.

Фенолоальдегидные смолы представляют собой продукты поликонденсации фенолов с альдегидами. В качестве фенолов для синтеза смол чаще всего применяют фенол, трикрезол, л-грег-бутилфенол, а также смесь этих фенолов; из альдегидов— преимущественно формальдегид.

Фенолоальдегидные смолы разделяют на термопластичные (новолачные) и термореактивные (резольные).

По растворимости фенолоальдегидные смолы подразделяют на спирторастворимые, маслорастворимые и водорастворимые.

Новолачные смолы получаются взаимодействием в кислой среде формальдегида и фенола при соотношении (0,8—0,9) : I.

Резольные смолы получают при взаимодействии фенола с избыточным количеством формальдегида в щелочной среде. Образующиеся в начальной стадии поликонденсации фенолоспир- ты взаимодействуют между собой с образованием метилольных производных диоксидифенилметана.. Присутствующие в составе резольной смолы свободные метилольные группы обеспечивают смоле возможность к самоотверждению в кислой среде или при нагреве, а также взаимодействие при повышенных температурах с различными гидроксилсодержащими соединениями (алкидные и эпоксидные смолы, полиэфиры и т. п.). Для предотвращения преждевременного сшивания смолы процесс поликонденсации прерывают в начальной стадии при достижении смолой молекулярной массы 700—1000.

Фенолоальдегидные смолы, растворимые в углеводородных растворителях, относятся к одному из старейших классов синтетических смол, широко используемых для грунтовочных покрытий. Темный цвет, свойственный этим смолам, и хрупкость получаемых покрытий несколько ограничивают область их применения, но способность к модифицированию различными соединениями дает возможность использования их в сочетании с другими пленкообразующими материалами.

Для уменьшения хрупкости и увеличения адгезии к подложке фенолоальдегидные смолы пластифицируют маслами или алкидными смолами. Одним из таких продуктов является смола 326, модифицированная канифолью и этерифицирован- ная глицерином.

Фенольные смолы, растворимые в углеводородах и совместимые с маслами, можно получать, применяя при поликонденсации с формальдегидом вместо обычных фенолов алкил- или арилзамещенные фенолы. Алкильные или арильные группы значительно снижают полярность смол, в результате чего они утрачивают способность растворяться в спирте и растворяются только в углеводородных растворителях. Эти продукты называют «100%-ными фенольными смолами», так как они не содержат модифицирующих добавок. Адгезионная способность их выше, чем обычных фенолоальдегидных смол. Смолы на основе замещенных фенолов совмещаются с большинством пленкообразующих, применяемых в лакокрасочной промышленности, особенно с маслами и алкидными смолами, при этом алкилфенольные смолы сообщают покрытиям твердость, стойкость к воде и растворителям, а масла и алкидные смолы придают покрытиям эластичность и способность высыхать без нагревания. К числу наиболее распространенных алкилфенольных смол относится смола 101. На основе этой смолы и фенолоформальдегидиой смолы 326 изготовляется лак ФЛ-032, используемый для антикоррозионных грунтовок ФЛ-ОЗК и ФЛ-03Ж-

Водорастворимые фенолоальдегидные смолы получают путем взаимодействия фенолкарбоновых кислот с формальдегидом. В качестве фенолокислоты можно использовать продукт этери- фикации дифенилолпропана салициловой кислотой. Получаемые при этом смолы в исходном состоянии могут, и не обладать водорастворимостью, но приобретают ее после обработки аммиаком, азотистыми основаниями и другими щелочными агентами.

Водоразбавляемые фенолоальдегидны смолы образуют при отверждении хрупкие покрытия, поэтому их пластифицируют водоразбавляемыми алкидными смолами. Смесь нейтрализуют аммиаком или аминами до требуемого значения pH, разбавляют обессоленной водой и получают водоразбавляемые лаки с содержанием нелетучих веществ 35—40% (масс.). Для водорастворимых эмалей и грунтовок, наносимых методами окунания и электроосаждения, применяется смола ВБФС-4, которая полностью растворяется в воде при разбавлении в пределах от I : I до I : 10.

Основные промышленные марки фенолоальдегидных смол и лаков: ЛБС-1, ЛБС-2, ЛБС-3, 101, 101Л, 106,              241,              ФЛ-326,

ФПФ-1, ФЛ-032 и др.

Полиуретановые смолы. Полиуретаны представляют собой продукты взаимодействия ди- или полиизоцианатов с двух- или многоатомными спиртами, содержащие в макромолекулах уре- тановые группы.

Образование полиуретанов происходит в процессе пленкооб- разования на холоду, при нагревании, под действием влаги воздуха с применением катализаторов или без них.

В качестве изоцианатов используется 2,4-толуилендиизоциа- нат — продукт 102Т. Вместо него можно применять диэтилен- гликольуретан — ДГУ, получаемый при взаимодействии диэти- ленгликоля с толуилендиизоцианатом. Этот продукт обладает пониженной токсичностью по сравнению с продуктом 102Т.

Покрытия на основ'е полиуретанов обладают очень высокой устойчивостью к истиранию, термо- и морозостойкостью, блес- ком, хорошими диэлектрическими свойствами. По стойкости к различным агрессивным воздействиям (газы, кислоты, щелочи, ароматические углеводороды) они превосходят большинства известных покрытий.

К недостаткам полиуретановых материалов следует отнести повышенную токсичность, сравнительную дороговизну, а также пожелтение покрытий при эксплуатации в атмосферных условиях.

Особую-группу полиуретанов составляют уралкиды — модифицированные изоцианатом алкидные смолы.

Уралкидные смолы выгодно отличаются от обычных полиуретановых систем отсутствием свободных изоцианатных групп, технологичностью, меньшей токсичностью, легкостью пигментирования. Они хорошо растворимы в углеводородных растворителях, спиртах, кетонах, совместимы с нитратами целлюлозы, циклокаучуком, а также с жирными алкидными смолами. Уралкиды высыхают быстрее обычных алкидных смол такой же жирности.

Водорастворимые уралкидные смолы получаются на основе алкидных смол с повышенным содержанием карбоксильных групп, которые растворяют в кислородсодержащих растворителях, хорошо смешивающихся с водой. При нейтрализации карбоксильных групп аминами смолы приобретают неограниченную растворимость в воде.

Ниже приводятся промышленные марки полиуретановых лаков и смол.

Лак УР-231 двухкомпонентный, предназначается для окраски металлических изделий, эксплуатируемых в странах тропического климата.

Уралкиды УПЛТ-60, УПСТ-56, У Э Ф К Т-47 — полу-, фабрикатные смолы, используемые для изготовления эмалей и грунтовок.

Смолы ВУПФ С-35 и В У П Ф С-35А — растворы водорастворимых уралкидов в бутилцеллозольве. Предназначаются для изготовления эмалей и грунтовок, наносимых методом электроосаждения из водных растворов.              ^

Эпоксидные смолы. Под названием «эпоксидные смолы» объединяют соединения, в составе которых имеется одна или несколько эпоксидных (этиленоксидных) групп.

Эпоксидные смолы обладают хорошей адгезией, эластичностью, твердостью, химической стойкостью и другими ценными свойствами. Они могут быть модифицированы другими пленкообразующими или совмещены с ними, что еще более расширяет возможности их применения.

Эпоксидные смолы, полученные на основе дифенилолпропа- на, называются диановыми.

Эпоксидные диановые смолы подразделяются по молекулярной массе на низкомолекулярные (300—900), среднемолекулярные (900—2000) и высокомолекулярные (2000—4300).

Отечественной промышленностью в основном выпускаются диановые смолы следующих марок, используемые для производства эпоксидных лакокрасочных материалов: ЭД-16, ЭД-20, Э-40, Э-41, Э-233Р, Э-44,'3-49, Э-205. В последние годы стали использовать для изготовления лакокрасочных материалов смолы Э-23, ЭА, Э-45, Э-04 и ЭМ-34.

Сами по себе диановые смолы при нанесении на поверхность образуют термопластичные мягкие непрочные покрытия. Для придания эпоксидным смолам пространственной (сетчатой) структуры их необходимо отверждать. В качестве отвердителей применяют амины и их аддукты с эпоксидной смолой, полиамиды, многоосновные кислоты и их ангидриды, изоцианаты, низкомолекулярные фенолы- и аминоформальдегидные смолы.

С целью улучшения условий труда вместо токсичных аминов для отверждения эпоксидных смол рекомендуется использовать менее токсичные аддукты аминов с эпоксидной смолой. Наиболее широкое применение получил аддукт гексаметилен- диамина со смолой Э-40, выпускаемый под маркой АЭ-4.

Широкое применение в качестве отвердителей находят низкомолекулярные полиамидные смолы (ПО-200,              Г10-201 и

ПО-ЗОО). Преимущества полиамидных отвердителей по сравнению с аминами —¦ возможность более широкого варьирования соотношений компонентов, меньшая склонность к кратерообра- зованию, большая жизнеспособность композиций и сравнительно низкая токсичность.

При отверждении эпоксидных смол полиизоцианатами происходит взаимодействие изоцианатных и гидроксильных групп смолы с образованием полиуретановой связи. Поэтому применение изоцианатов целесообразно для отверждения твердых эпоксидных смол с молекулярной массой более 1000, содержащих большое число гидроксильных групп.

Применение изоцианатных отвердителей обеспечивает эпоксидным покрытиям хороший блеск, высокую влагостойкость, кислотостойкость, хорошую адгезию. К воздействию щелочей эти покрытия имеют пониженную стойкость.

Большое значение для лакокрасочной промышленности имеют продукты модификации эпоксидных смол — эпоксиэфиры.

Эпоксидные смолы содержат эпоксидные и гидроксильные группы, которые способны взаимодействовать с кислотами, образуя сложные эфиры. Уфиры жирных кислот высыхающих масел применяют как пленкообразующее вещество для грунтовок горячего и холодного отверждения, а эфиры невысыхающих масел — как пластификаторы.

Для получения эпоксиэфиров применяют эпоксидные смолы с молекулярной массой 800—1100.

К преимуществам эпоксиэфиров можно отнести их длительную жизнеспособность и способность высыхать на воздухе без добавления отвердителей.

Эпоксиэфиры образуют эластичные покрытия с достаточно высокой термостойкостью. По щелочестойкости эпоксиэфирные покрытия уступают эпоксидным, но превосходят алкидные покрытия. Эпоксиэфиры используют также в водоразбавляемых лакокрасочных материалах.

Кремнийорганические смолы. В лакокрасочной промышленности наибольшее применение из кремнийорганических смол находят полиорганосилоксаны. Их получают гидролизом алкил- или арилхлорсиланов или их смесей. Во избежание преждевременного образования продуктов сетчатой структуры гидролиз проводят в присутствии бутанола, который этерифицирует часть реакционноспособных силанольных групп. Получаемые в- результате гидролиза полиорганосилоксаны имеют разветвленное строение и сравнительно небольшую молекулярную массу. Они хорошо растворяются в ароматических и хлорированных углеводородах, сложных эфирах, кетонах.

Полиорганосилоксаны отличаются высокими термо-, свето- и химической стойкостью. К их недостаткам можно отнести более низкие по сравнению с алкидными покрытиями механическую прочность и адгезию.

Промышленностью выпускаются кремнийорганические лаки марок КО-08, КО-85, КО-815, КО-921, применяемые для изготовления термостойких эмалей.

Смолы на основе виниловых полимеров. К наиболее широко применяемым для изготовления лаков и красок полимеризаци- онным пленкообразующим относятся виниловые полимеры. К этой группе относятся полимеры и сополимеры винилхлори- да, винилацетата, поливиниловый спирт и поливинилацетали. В качестве пленкообразующего для лакокрасочных материалов применяются хлорированные поливинилхлоридные смолы.

Нарушение регулярности структуры макромолекул перхлор- виниловой смолы при введении хлора сообщает этим смолам растворимость в таких растворителях, как сложные эфиры и кетоны.

В настоящее время в Советском Союзе изготавливаются поливинилхлоридные лаковые смолы средней вязкости ПСХ-ЛС и низкой вязкости Г1СХ-ЛН. Перхлорвиниловые лакокрасочные покрытия практически высыхают при комнатной температуре в течение 2—3 ч, но полное высыхание покрытий происходит только через 7 сут вследствие удержания ими остаточного рас- творнтеля. При горячей сушке процесс высыхания покрытия ускоряется, но во избежание деструкции пленкообразующего температура сушки не должна превышать 80 °С.

Основным недостатком перхлорвиниловых покрытий является склонность к деструкции под влиянием температуры и ультрафиолетового излучения. Первичная деструкция заключается в отщеплении хлористого водорода с образованием ненасыщенных соединений, подвергающихся окислению.

В дальнейшем появляются поперечные связи между цепями, и происходит окислительная деструкция полимера, вследствие чего он полностью утрачивает пластичность и растворимость. Уже при нагревании до 140—1600C происходит заметное разрушение покрытий, сопровождающееся изменением цвета пленок вплоть до черного.

Для увеличения адгезии в состав перхлорвиниловых лаков добавляют алкидную смолу, а для повышения эластичности вводят пластификаторы (дибутилфталат, трикрезилфосфат, по- лихлордифенил, хлорпарафин). Хлорсодержащие пластификаторы повышают негорючесть и химическую стойкость покрытий. В качестве термостабилизаторов используют эпоксидированные масла (соевое, подсолнечное) и кизкомолекулярные эпоксидные смолы (Э-40). Термостабилизаторы вводят преимущественно в атмосферостойкие материалы, эксплуатирующиеся при повышенной температуре. Их содержание в пересчете на перхлорви- ниловую смолу составляет от 0,01 до 0,05 масс. ч.

При сополимеризации винилхлорида с другими мономерами, комбинируя состав и - соотношение исходных мономеров и используя различные технологические режимы сополимеризации, можно получить сополимеры, покрытия на основе которых будут обладать новыми свойствами.

Для получения грунтовочных покрытий часто применяют сополимеры с содержанием 30—50% винилиденхлорида, обладающих хорошей растворимостью в лаковых растворителях.

В отечественной промышленности применяют сополимер марки BXBД-40, содержащий 40%) винилиденхлорида. По внешнему виду сополимер представляет собой порошок светло-желтого цвета, пленки сополимера бесцветны и прозрачны. Благодаря его хорошей эластичности к сополимеру не надо добавлять пластификаторы, а сравнительно высокое содержание сухого остатка в растворе и улучшенная адгезия к металлу по сравнению с перхлорвиниловыми смолами исключают необходимость добавления в лакокрасочные материалы алкидной смолы. Покрытия на основе сополимера ВХВД-40 обладают хорошей морозостойкостью (до температуры —40 °С) и в связи с отсутствием в их составе омыляемых алкидных пластификаторов превосходят перхлорвиниловые покрытия по химической стон-' кости.

Большое -значение среди винилхлоридных сополимеров приобрели сополимеры винилхлорида с винилацетатом, обладающие даже при не олыном содержании винилацетатиых групп хорошей растворимостью во многих органических растворителях.

Наиболее удачное сочетание атмосферостойкости, химической стойкости и водостойкости с растворимостью и высокой прочностью достигается при сополимеризации 85—87% винилхлорида с 13—15% винилацетата. К их числу относится выпускаемый отечественной промышленностью сополимер А-15. Для улучшения адгезии покрытий и увеличения содержания сухого остатка при рабочей вязкости в состав лакокрасочных материалов на основе этих сополимеров добавляют алкидную или алкидно-акриловую смолу.

Для повышения химической стойкости вместо алкидной добавляют эпоксидную смолу Э-40. При омылении ацетатных звеньев сополимера А-15 получают частично омыленный сополимер А-15-0, обладающий вследствие наличия гидроксильных групп хорошей совместимостью с другими пленкообразующими. Сополимер способен в процессе горячей сушки покрытий взаимодействовать с изоцианатами и алкидными смолами, в результате чего получаются покрытия с разветвленной структурой, с повышенными стойкостью к нагреванию и действию растворителей, твердостью и адгезией.

На основе указанных выше винилхлоридных смол разработан ряд антикоррозионных грунтовок; эмалей и ингибированных лакокрасочных материалов.

К смолам на основе виниловых полимеров относятся поливинил ацетали, являющиеся продуктами взаимодействия поливинилового спирта с альдегидами. Основное применение получил поливинилбутираль (бутвар), получающийся при взаимодействии поливинилового спирта с масляным альдегидом.

На основе поливинилбутираля изготавливают фосфатирую- щие грунтовки.

Акриловые смолы представляют собой продукты сополимеризации эфиров акриловой и метакриловой кислот или сополимеры этих эфиров с акриловой й метакриловой кислотами, их амидами, нитрилами и другими мономерами.

К ценным свойствам акриловых материалов относится возможность получения бесцветных лаковых покрытий, а также стойкость к атмосферному воздействию и воздействию высоких и низких температур. Путем соответствующего выбора исходных мономеров можно регулировать в широких пределах такие свойства акриловых покрытий, как твердость, эластичность, адгезию, светостойкость и т. п.

Полиакрилаты и полиметилакрилаты хорошо растворяются в ароматических и хлорированных углеводородах, кетонах, сложных эфирах уксусной кислоты; нерастворимы в спиртах, простых эфирах и алифатических углеводородах.

Они хррошо совмещаются с пластификаторами типа сложных эфиров фталевой и адипиновой кислот. Покрытие можно также пластифицировать сополимеризацией акриловой и мет- акриловои кислот в разных соотношениях с исходным мономером.

Сополимеризация акрилатов и метакрилатов с определенными мономерами позволяет придать покрытиям повышенные адгезию, прочность и бензостойкость.

К числу сополимеров, широко применяемых для грунтовочных покрытий, относится сополимер бутил метакрилата и мет- акриловой кислоты — смола БМК-5.

Лакокрасочные материалы на основе смолы БМК-5 быстро высыхают на воздухе, в чем имеют преимущество перед алкидными смолами.

Смолы на основе хлорсульфированного полиэтилена — каучукообразного полимера, получаемого при одновременном воздействии на полиэтилен хлора и диоксида серы. Наибольшее практической применение имеет продукт с молекулярной массой 000—25 000, содержащий 1,3—1,7% серы и 26—29% хлора.

Хлорсульфированный полиэтилен растворим в ароматических и алифатических хлорированных углеводородах, образует эластичные покрытия, имеющие остаточную липкость. Его обычно отверждают в присутствии оксидов металлов (РЬО, MgO), солей металлов и диаминов.

Отвержденные покрытия обладают высокими химической стойкостью, прочностью и эластичностью, сохраняющейся при низких температурах, и термостойкостью покрытий (до 140 °С). Эти смолы применяются для приготовления химически стойких покрытий.

Смолы на основе водных дисперсий полимеров. За последние годы широкое развитие получили так называемые воднодисперсионные лакокрасочные материалы на основе синтетических латексов или водных дисперсий полимеров.

Под синтетическими латексами обычно подразумевают дисперсии полимеров в воде, образующиеся при эмульсионной полимеризации или сополимеризации. К синтетическим латексам относятся сополимеры стирола с бутадиеном, сополимеры производных акриловой и метакриловой кислот, полимеры и сополимеры винилхлорида и винилиденхлорида.

Основным преимуществом водно-дисперсионных лакокрасочных материалов является отсутствие органических растворителей в их рецептурах, дисперсной средой является вода. Воднодисперсионные материалы легко наносятся на защищаемые поверхности различными методами: пневматическим распылением, кистью, наливом, валиком и т. п. В результате испарения воды покрытия довольно быстро отверждаются на воздухе.

К недостаткам этих материалов можно отнести низкую стойкость к действию грибковых микроорганизмов и низкую термостойкость.

Битумы. Наряду с синтетическими пленкообразователями, получаемыми при поликонденсации и полимеризации, до сих пор еще находят применение природные пленкообразующие — битумы.

Природные и искусственные битумы представляют собой смолообразные вещества черного цвета, состоящие из смесей .асфальтитов, углеводородных смол и продуктов их окисления и полимеризации.

К природным битумам относятся ископаемые продукты — асфальтиты, асфальты, асфальтовые породы. Из искусственных gt;битумов наиболее распространенные нефтяные битумы и в меньшей степени — сланцевые битумы.

Наибольшее применение в лакокрасочной промышленности нашли окисленные битумы, обладающие повышенной температурой размягчения и хорошей совместимостью с другими пленкообразующими.

Битумы хорошо растворимы в растительных маслах и в ря- .де органических растворителей. К важнейшим положительным свойствам природных и искусственных битумов относятся высокая температура размягчения, стойкость к воздействию климатических факторов, воды и химических реагентов. Основными недостатками их являются термопластичность, приводящая к размягчению покрытий, и черный цвет, не позволяющий получать покрытия светлых тонов.

На основе битумов в лакокрасочной промышленности выпускают битумные лаки, эмали, мастики, компаунды.

Особую группу искусственных битумов составляют пеки: каменноугольные, буроугольные, торфяные, древесные и жировые. Пеки получают переработкой различных органических веществ методами пиролиза, крекинга или сухой перегонкой.

Пеки представляют собой твердые или полутвердые продукты от темно-коричневого до черного цвета.

Каменноугольный пек — продукт переработки каменноугольной смолы — не совмещается с растительными маслами, практически не растворяется в спирте и эфире, частично растворим в уайт-спирите, хорошо растворяется в ксилоле и сольвенте. На основе пека вырабатывают быстросохнущие безмасляные лаки.

В последнее время быстро расширяется использование битумов и пеков в сочетании с синтетическим пленкообразующим, особенно эпоксидным и полиуретановыми смолами. При этом битумы придают покрытиям .высокую водо- и атмосферостой- кость при сохранении присущих этим пленкообразующим высоких физико-механических адгезионных свойств.

Выпускаются также высококачественные лаки на основе каменноугольного пека, модифицированного эпоксидными и полиуретановыми смолами. Покрытия этим лаком отличаются износостойкостью и повышенной масло- и термостойкостью.

Смолы на основе эфиров целлюлозы. Эфиры целлюлозы представляют собой твердые аморфные пленкообразующие, способные при обычной температуре образовывать из растворов в органических растворителях лакокрасочные покрытия. Высокая прочность образующихся покрытий обусловлена большой молекулярной массой эфиров целлюлозы и сравнительно высокой температурой их размягчения.

Эфиры целлюлозы подразделяются на простые и сложные. К простым эфирам относятся этилцеллюлоза, бензилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза; к сложным эфирам — нитрат целлюлозы, ацетат целлюлозы и ацетобутират целлюлозы.

В лакокрасочной промышленности наиболее широко применяют нитрат целлюлозы, выпускаемый под названием «лаковый коллоксилин». Лаковый коллоксилин растворим в ацетоне, сложных эфирах, этаноле. Он хорошо совмещается с растительными маслами, канифолью, синтетическими пленкообразующими. Основными недостатками лакового коллоксилина являются горючесть, низкая термостойкость и недостаточная светостойкость. Однако способность образовывать быстро высыхающие покрытия с хорошими физико-механическими и декоративными свойствами, а также высокая водостойкость обусловливают его широкое применение в лакокрасочной промышленности.

Атетат целлюлозы по сравнению с нитратом целлю лозы имеет лучшие термостойкость и светостойкость, менее горюч, но покрытия имеют более низкую водостойкость, слабую адгезию к металлическим подложкам, ограниченную совместимость с другими пленкообразующими.

Ацетобутират целлюлозы по сравнению с нитратом целлюлозы менее горюч, характеризуется большей термо-, свето-, водо- и химической стойкостью. По сравнению с ацетатом целлюлозы лучше совмещается с пластификаторами и обладает более высокой атмосферостойкостью.

Этилцеллюлоза отличается малой горючестью, высокими термо-, морозо-, водо-, свето- и химической стойкостью. Совмещается с маслами и некоторыми полимерными пленкообразующими. He совмещается с ацетилцеллюлозой, ацетобутира- том целлюлозы, сополимером вииилхлорида, акриловыми смолами. Этилцеллюлоза образует эластичные прочные покрытия с высокими диэлектрическими свойствами.

<< | >>
Источник: Розенфельд И. Jl., Рубинштейн Ф. И., Жигалова К. А.. Защита металлов от коррозии лакокрасочными покрытиями.. 1987

Еще по теме Основные компоненты лакокрасочных материалов:

  1. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
  2. Основные компоненты лакокрасочных материалов
  3. Пигменты
  4. Наполнители
  5. Эпоксидные лакокрасочные материалы
  6. Протекторные грунтовки
  7. Влияние концентрации пигмента на защитные свойства грунтовочных покрытий
  8. Модификаторы ржавчины
  9. Глава 10 ПРИМЕНЕНИЕ ИНГИБИРОВАННЫХ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ
  10. ПРИЛОЖЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЯ ОКРАШИВАНИЯ МЕТАЛЛОВ*
  11. СТРУКТУРА И ТЕРРИТОРИАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ХОЗЯЙСТВА
  12. § 7. Инженерные методы очистки выбросных газов
  13. § 5. Воздух жилой среды