Лакокрасочные материалы

    Однако эти же процессы, протекают достаточно глубоко, вызывают потемнение, появление внутренних напряжений и растрескивание пленки. Такое старение сравнительно быстро происходит в атмосферных условиях, особенно под воздействием прямого солнечного света. В естественных условиях эксплуатации, даже в присутствии антиоксидантов типа неозона Д  (фенил-β-нафтиламина) или П-23 (1-окси-2,4,6-триизобутилбензола), покрытие на основе этих латексов сравнительно быстро стареют, темнеют и разрушаются. Окислы металлов (гидроокись кальция, окись цинка) увеличивает эффект структурирования, но и вызывают повышенное старение. Поэтому первоначально такие латексы использовали лишь доля получения красок для внутренних работ.

    Отсутствие органического растворителя и быстрое высыхание латексных красок делает их весьма удобными для получения покрытий по деревянным полам.

    Краски на основе поливинилацетата и сополимеров винилацетата

    Распространенность поливинилацетатных (ПВА) красок обусловлена легкостью изготовления водной дисперсии полимера и относительной дешевизной мономера, а также пригодностью поливинилацетатных красок как для внутренних, так и для наружных покрытий. Известны краски ПВА по строительным подложкам, древесине и металлу. В отличие от стирол-бутадиеновых латексов, дисперсии ПВА можно выпускать и на лакокрасочных заводах.

    Краски на основе ПВА достаточно светостойки и атмосферостойки. Их потемнение заметно через несколько лет эксплуатации покрытия в том случае, если основой пигментной смеси является литопон. Основными недостатками красок IIВА являются их малая водостойкость и необходимость применения низкомолекулярного пластификатора (как правило, дибутилфталата), который улетучивается из пленки в процессе эксплуатации покрытия. Сополимеризацией винилацетата (ВА) с придающими водостойкость и пластифицирующими мономерами эти недостатки удается исключить.

    Структуру молекулярной цепи ПВА и сополимеров ВА можно представить следующим образом:

                                                          и т.д.; и т.д.

    Дисперсии ПВА  получают обычно эмульсионно-суспензионной полимеризацией в присутствии до 6% от веса ВА водорастворимого полимера типа ПВС. Размер частиц в дисперсиях IIВА относительно велик (0,5-- 10 мк), однако его можно регулировать в значительных пределах соответствующим  подбором   эмульгирующей  системы  в  процессе полимеризации. В частности, при использовании вместо ПВС анионных эмульгаторов можно получить частицы размером не более 0,2-- 0,3 мк. Так, весьма  тонкие дисперсии ПВА с частицами латексных   размеров  (до 0,1 мк) могут быть получены с применением в качестве эмульгаторов  оксиэтилированных  алкилфенолов или проксанола с молекулярным весом 11000.

    Для выпуска различных марок дисперсий ПВА, отличающихся степенью полимеризации и размером частиц, можно использовать смесь ПВС с различными количествами ионного эмульгатора, например алкилсульфата натрия. Полимеризация ВА с малыми количествами ПВС (0,2--0,5%) приводит к получению дисперсий с размером частиц до 50 мк; такие дисперсии обычно образуются и при бисерной полимеризации (в отсутствие эмульгатора).

Применяемый чаще всего для пластификации дисперсии ПВА дибутилфталат заметно гидрофилен (растворимость его в воде при 25° С составляет 0,04%) и потому не улучшает водостойкости поливинилацетатных пленок. По-видимому, наиболее перспективными следует считать три пути повышения качества дисперсий ПВА как связующих воднодисперсионных красок: 1) получение тонкодисперсных систем;   2)   использование   сополимеров   ВА с   пластифициющими мономерами; 3) исключение из состава дисперсий ПВС или использование сшивающих ПВС добавок (диметилолмочивины в присутствии  хлорида аммония как катализатора, альдегидов и диальдегидов в кислой среде и т. п.).

    Винилацетат сравнительно легко сополимерияуется с другими виниловыми мономерами. Эффект пластификации может быть достигнут применением сомономеров,  имеющих достаточно большие углеводородные   радикалы:   дибутилмалеината,   дибутилфумарата, эфиров акриловой кислоты (например, 2-этилгексилакрллата), винилпионата и др. Количество пластифицирующего мономера должно быть 15--25% или более. Сополимеры ВА с 2-этилгексилакрилатом представляют собой, по-видимому, наиболее перспективный тип сополимерного пленкообразователя на основе ВА, благодаря повышенной водостойкости, хорошей эластичности, а также водо-, термо- и атмосферостойкости покрытий.

    Предложено также использовать для нодподисперсионных красок сополимеры ВА с 30% бутилакрилата. Водные дисперсии таких сополимеров достаточно устойчивы лишь при использовании смеси ионных и неионных эмульгаторов. Кроме того, состав стабилизирующей системы во многом определяет степень превращения мономера, водостойкость и физико-механические свойства пленок.

    Эти краски предназначены для окраски фасадов и внутренних помещений по бетону, штукатурке, кирпичу и древесине. Их применяют только при положительных температурах.

    Краски на основе ПВА не уступают сополимерным и акрилатным практически только по одному показателю - устойчивости к растрескиванию. По остальным показателям стойкость ПВА-покрытий значительно ниже.

    Акрилатные краски

    Пленкообразователи этих красок включают мономеры акрилового и метакрилового рядов -- производные (главным образом эфиры) акриловой и метакриловой кислот. Акрилатные полимеры и сополимеры находят широкое применение в технологии пластических масс, синтетических волокон и лакокрасочных покрытий благодаря высокой атмосферостойкости, устойчивости к действию УФ-облучения, водо-, масло-, солестойкости и термостабильности.

    Обычно акрилатные пленкообразователи, используемые для получения воднодисперсионных красок, включают несколько мономеров, причем сомономеры могут быть не обязательно акрилового ряда. Известны сополимеры акрилатов с бутадиеном, стиролом и его производными.

    На  примере  таких   сополимеров   удобно   наблюдать  влияние состава на свойства пленок и огромные возможности сополимеризационного  метода   получения   пленкообразователей.   Схематически состав акрилатного  сополимера  можно  изобразить в форме:

     и т.д. 
 
 

    Акрилатные звенья в составе сополимера придают пленке эластичность, причем этот эффект усиливается с увеличением длины алкильного радикала. Метакриловые звенья, напротив, придают сополимеру твердость и жесткость; по мере увеличения длины и разветвленности R от С₁ до С₄ алкилакрилат превращается в пластифицирующий сомономер. Неакриловые компоненты также изменяют в широких пределах свойства пленкообразователя: так, стирол придает ему жесткость, бутадиен -- эластичность. Наконец, в состав цепи могут быть введены ионогенные или неионогенные полярные мономеры (акриловая и метакриловая кислоты, акриламид и др.), в больших количествах приводящие к водорастворимости, а в малых (до 5%) -  к повышению адгезии и способности сополимера межмолекулярно сшиваться.

    Латексы полимеров  и сополимеров акрилового ряда широко применяются в технологии водноднодисперсионных красок, в текстильной и бумажной промышленности, в покрытиях по древесине и в производстве заменителей кожи. В настоящее время краски на основе акрилатных латексов признаны наилучшими среди всех известных красок воднодисперсионного типа, однако до сих пор они остаются и самыми дорогими. Это связано с высокой стоимостью и ограниченностью сырьевой базы мономеров акрилового ряда.

    При усложнении полимерной цепи акрилатных воднодисперсионных пленкообразователей стремятся достигнуть оптимума в отношении атмосферостойкости покрытия и пленкообразующих свойств дисперсии. Известно, что все акрилаты достаточно устойчивы к световому и окислительному старению. В тоже время латексы, обладающие хорошей пленкообразующей способностью, формируют недостаточно твердые пленки, поэтому предпочитают использовать более жесткоцепные сополимеры в сочетании с коалесцирующими добавками.

    В строительстве для наружных и внутренних работ наиболее широко применяются акрилатные воднодисперсионные краски на основе простейшего полиакрилата - полиметилакрилата.  Для стабилизации пигментной суспензии и регулирования вязкости краски используется 12-15% полным раствор полиакрилата натрия.

    Краска используется в покрытиях по кирпичу, штукатурке и бетону. Покрытия хорошо моются с применением моющих средств, достаточно паропротицаемы и потому могут быть использованы для окраски помещений с высокой влажностью. Срок службы покрытий на основе полиметилакрилатного латекса в 1,5 раза превышает срок службы из красок ПВА и алкидных и достигает 8-10 лет. Они хорошо сохраняют глянец, выдерживают мытье водой, но имеет и некоторые недостатки: пониженное по сравнению с другими воднодисперсионными красками содержание сухого вещества, малое удлинение (и потому склонность к растрескиванию на деревянных подложках), пониженную адгезию к масляным краскам.

    Включение в состав полимерной цепи ненасыщенных эфиров акриловой или метакриловой кислот, например аллилметакрилата, позволяет получать пленкообразователи, способные сшиваться на подложке в процессе термообработки. Водные дисперсии таких сополимеров используют для изготовления грунтовок горячей сушки и эмалей для поверхностных слоев покрытий по металлам.

3. Полимерцементные краски

   Полимерцементные краски изготовляют на основе водной дисперсии полимера и белого портландцемента, в них обычно вводят пигмент и наполнитель (известковую муку, тальк и т. п. ). Для получения полимерцементных красок нередко используют поливинилацетатную дисперсию. Полимерцементные составы применяют для заводской отделки крупных панелей и блоков, а также для окраски фасадов зданий (по бетону, штукатурке, кирпичу).

§ 3. ЛАКИ И ЭМАЛЕВЫЕ КРАСКИ

1. Лаки

   Лаками называют красочные составы в виде дисперсии пленкообразующего вещества (природной или синтетической смолы, битума, олифы) в летучем растворителе. Кроме двух главных компонентов лак обычно содержит пластификатор, отвердитель и другие специальные добавки, улучшающие качество лакового покрытия.

   Битумный (асфальтовый) лак -- коллоидный раствор битума в летучем растворителе. Битумные лаки образуют водостойкие пленки черного цвета, применяют их для антикоррозионного покрытия металлических деталей санитарно-технического оборудования, канализационных и газовых труб. Ими же покрывают «черные» скобяные изделия -- петли, дверные ручки и т. п.

   Битумно-масляные лаки используют для окраски металлических конструкций и деталей (перил, оград и т. п. ). Вводимые в состав лака растительные масла улучшают свойства покрытия -- сохраняют эластичность на морозе и не так быстро стареют, как покрытие из безмасляного битумного лака.

   Спиртовые лаки и политуры -- растворы синтетических или природных смол в спирте, имеющие коричневый, желтый или другой цвет. Их используют для полировки деревянных деталей, мебели, для покрытия изделий из стекла и металла.

   Нитролаки -- растворы производных целлюлозы в органических растворителях, обычно содержащие пластификатор. Нитролак быстро высыхает, дает блестящую пленку коричневого или желтого цвета, его широко применяют для окраски мебели и деревянных деталей. Этилцеллюлозный лак бесцветен, им лакируют неокрашенные и окрашенные изделия и детали из дерева. Нитролаки огнеопасны; высыхая, выделяют вредные для здоровья пары растворителя, поэтому при их использовании необходима осторожность и соблюдение установленных правил охраны труда.

   Смоляные лаки находят широкое применение сообразно свойствам синтетической смолы, диспергированной в органическом растворителе. Лаки на основе мочевино-формальдегидной и полиэфирной смол используют для окраски паркетных полов, для отделки фанеры, столярных изделий, древесно-стружечных плит. Окраска перхлорвиниловым лаком защищает материал строительных конструкций от коррозии. Для лакировки деталей из цветных металлов и дерева применяют алкидный лак.

   Масляно-смоляные лаки выпускают разного назначения. Одни из них используют для лакировки мебели и деревянных полов, другие -- для наружных малярных работ. Лакировка масляной окраски усиливает антикоррозионные свойства покрытия.

2. Эмалевые краски

   Эмалевой краской (или сокращенно эмалью) называют композицию из лака и пигмента. Пленкообразующими веществами в эмалевых красках являются полимеры -- глифталевые, перхлорвиниловые, алкидно-стирольные, синтетические смолы, эфиры, целлюлозы. Строительные эмали из глифталевых смол чаще всего используют для внутренних отделочных работ по штукатурке и дереву, а также для заводской отделки асбестоцементых листов, древесно-волокнистых плит. Нитроглифталевые и пентафталевые эмали применяют для внутренних и наружных малярных работ.

   Перхлорвиниловые эмалевые краски водостойки: их применяют преимущественно для наружной отделки.