Водорастворимые эфиры целлюлозы (метилцеллюлоза – МЦ; карбоксиметилцеллюлоза – КМЦ и др.) используют для внутренних работ, так как атмосферостойкость их невысока. Они образуют вязкие растворы, а после высыхания – пленку, обладающую не очень высокой адгезией.
Нитроцеллюлоза – сложный эфир целлюлозы, получаемый при обработке ее азотной кислотой. Нитроцеллюлоза хорошо растворяется в ацетоне и других полярных растворителях и не растворима в углеводородных растворителях. Стойкость нитроцеллюлозы в кислых и щелочных средах невысокая. Теплостойкость 50...60°С; при более высоких температурах возгорается. Для улучшения свойств нитроцеллюлозу совмещают с алкидными смолами.
Олифы – традиционные пленкообразующие вещества на основе жидких растительных масел или алкидных (глифталевых или пентафталевых полимеров), модифицированных растительными маслами. Для олиф используют ненасыщенные масла, т.е. имеющие двойные связи в углеводородной цепи. Благодаря двойным связям олифы могут отвердевать (а не высыхать!) за счет окислительной полимеризации, т. е. сшивки кислородом воздуха. Образующиеся эластичные пленки со временем, особенно под действием ультрафиолетового излучения, становятся хрупкими и растрескиваются.
По составу и технологии приготовления олифы могут быть: натуральные, олифы-оксоль и алкидные.
Олифу-оксолъ (полунатуральную олифу) получают более глубокой окислительной полимеризацией растительных масел до получения вязкой жидкости. Ее растворяют уайт-спиритом в соотношении 1:1. Олифу-оксоль получают как из льняного или конопляного масла (марка В), так и из подсолнечного, соевого (марки ПВ и СМ) и др.
Краски на олифе марки «В» используют как для наружных, так и для внутренних работ; краски на олифе марки «ПВ» применяют только для внутренних работ. Алкидные олифы представляют собой растворы низковязких жирных алкидных смол (60...65% масла) в уайт-спирите. Их выпускают двух типов: глифталевая (ГФ) и пентафталевая (ПФ). Получают их путем олигомеризации глицерина (или пентаэритрита), фталевого ангидрида и ненасыщенных растительных масел.
По атмосферостойкости алкидная олифа почти не уступает натуральной, а по физико-механическим показателям пленки во многом превосходит ее. Синтетические полимерные связующие – эпоксидные, полиэфирные, полиуретановые. Лучшие краски и лаки получают на полиуретановых связующих путем регулирования их состава.
Перхлорвиниловые полимеры, продукт ограниченного хлорирования поливинилхлорида – ПВХ. Перхлорвинил содержит 62,5...64,5% связанного хлора. В отличие от ПВХ перхлорвинил хорошо растворяется во многих органических растворителях (хлорсодержащих, ароматических, ацетоне). Пленки, получаемые из раствора перхлорвинила, атмосферостойкие, теплостойкие (до 100°С) и морозостойкие (до –45°С). Перхлорвинил широко используют для получения фасадных красок.
Полиакрилаты – группа полимеров сложных эфиров акриловой кислоты. В зависимости от состава полиакрилаты могут иметь вид от клейких каучукоподобных продуктов до твердых стеклообразных полимеров. Полиакрилаты используют в производстве лакокрасочных материалов высокого качества.
Водные дисперсии полимеров представляют собой мельчайшие частицы полимера (1...100мкм), взвешенные в воде. Концентрация полимера 40...50%. От слипания частицы полимера защищены тонкой пленкой эмульгатора (стабилизирующего поверхностно-активного вещества) ПАВ.
Растворители – летучие жидкости, образующие со связующими истинные растворы, стабильные во времени. Разбавители – хорошо совмещающиеся с красочным составом жидкости, образующие с ним устойчивые смеси (суспензии или эмульсии).
От растворителей и разбавителей требуется химическая инертность к связующему и другим компонентам лакокрасочного материала. В некоторых случаях, наоборот, растворителем выбирают вещество, входящее при твердении в состав лаковой пленки (например, стирол в лаках на основе ненасыщенных полиэфиров).
Органические растворители токсичны, поэтому при работе с ними необходимо соблюдать меры безопасности: проветривать помещение и одевать перчатки, респираторы и противогазы. По степени повышения токсичности растворители располагаются в такой последовательности:
скипидар → уайт-спирит → этилацетат → ацетон → бензол → толуол→ ксилол→ дихлорэтан.
Недостаток органических растворителей – горючесть. Их пары при определенных концентрациях с воздухом образуют взрывоопасные смеси. В помещениях, где хранят материалы с растворителями или работают с ними, необходимо строго соблюдать противопожарные правила.
Спирты – кислородсодержащие растворители. Используются низшие одноатомные спирты: бутиловый, этиловый и метиловый (метанол). Из-за высокой токсичности применение последнего ограничено.
Сложные и простые эфиры – кислородсодержащие растворители. Чаще всего используют эфиры низших спиртов и уксусной кислоты (ацетаты): этилацетат (Ткип = 75°С) и бутилацетат (Ткип = 125°С) – прозрачные жидкости с фруктовым запахом: Они хорошо растворяют большинство синтетических эмалей.
Правильный выбор вида и количества растворителя – во многом определяет качество лакокрасочного покрытия. Как правило, для конкретных материалов применяют не один растворитель, а специально подобранную смесь растворителей.
Пожароопасность и токсичность органических растворителей, присутствие которых в лакокрасочном материале необходимо только на стадии нанесения, делает использование материалов с такими растворителями крайне нерациональным. Лучший растворитель – вода. Но и у нее есть недостатки: с ней нельзя работать при температуре ниже 0°С и она не способна растворять большинство масляных красок и эмалей. Последний недостаток преодолим путем замены растворов полимеров на их водные дисперсии, в которых вода является не растворителем, а разбавителем.
Современные тенденции развития лакокрасочной промышленности связаны именно с разработкой материалов, не содержащих органических растворителей, например, водоразбавляемых или порошковых.
Растворители и разбавители. Для получения лаков или красок с определенной вязкостью применяют растворители и разбавители. Деление органических жидкостей на растворители и разбавители применимо лишь по отношению к определенному пленкообразующему веществу.
Растворители — это легколетучие органические жидкости, способные растворять пленкообразующие вещества (смолы, эфиры целлюлозы, масла и олифы) и другие составные части лаков и красок (кроме пигментов).
Разбавители — это, как правило, более дешевые летучие органические жидкости, неспособные самостоятельно растворять данное пленкообразующее вещество, но хорошо смешивающиеся с уже полученным концентрированным лакокрасочным раствором. Они могут снизить вязкость лака до требуемой степени.
Растворитель должен обладать высокой растворяющей способностью, определенной скоростью испарения и малой огнеопасностью, а пары его не быть токсичными. Скорость испарения должна быть не слишком малой, чтобы не задерживать высыхания пленок лака, но и не чрезмерно большой, иначе пленка загустеет до разравнивания ее кистью и будет иметь следы от нее.
При быстром испарении в пленке остаются следы от лопнувших пузырьков (механические повреждения), а кроме того, в результате чрезмерно быстрого испарения растворителя пленка может сильно охладиться и на ней конденсируется влага из воздуха, что может привести к помутнению лаковых пленок. Это явление особенно характерно для растворителей (и разбавителей), в молекулах которых имеются группы, способные образовывать с молекулами воды водородные связи. Для испарения таких растворителей (спиртов и др.) требуется значительная энергия в виде теплоты испарения (парообразования), и если улетучивание растворителя происходит за счет тепла окружающей среды, то конденсация паров влаги на поверхности лакокрасочной пленки вполне возможна.
При выборе разбавителя учитывают, чтобы он обладал большей упругостью пара и скоростью испарения, чем растворитель. В противном случае вследствие более быстрого испарения растворителя в нанесенном покрытии может произойти коагуляция пленкообразующего вещества. Это приводит к получению пористых пленок с малым защитным действием.
Растворителями различных смол, олиф, жиров и масел являются нефтяные и коксохимические углеводороды, спирты, эфиры простые и сложные, гоны, хлорпроизводные углеводородов и др. Все они, за исключением хлорпроизводных углеводородов, огнеопасны, а многие из них токсичны, особенно ароматические растворители и хлорпроизводные углеводороды. Это их существенный недостаток.
Выпускают специальные растворители, представляющие собой смесь нескольких растворителей.
Нитроцеллюлоза – сложный эфир целлюлозы, получаемый при обработке ее азотной кислотой. Нитроцеллюлоза хорошо растворяется в ацетоне и других полярных растворителях и не растворима в углеводородных растворителях. Стойкость нитроцеллюлозы в кислых и щелочных средах невысокая. Теплостойкость 50...60°С; при более высоких температурах возгорается. Для улучшения свойств нитроцеллюлозу совмещают с алкидными смолами.
Олифы – традиционные пленкообразующие вещества на основе жидких растительных масел или алкидных (глифталевых или пентафталевых полимеров), модифицированных растительными маслами. Для олиф используют ненасыщенные масла, т.е. имеющие двойные связи в углеводородной цепи. Благодаря двойным связям олифы могут отвердевать (а не высыхать!) за счет окислительной полимеризации, т. е. сшивки кислородом воздуха. Образующиеся эластичные пленки со временем, особенно под действием ультрафиолетового излучения, становятся хрупкими и растрескиваются.
По составу и технологии приготовления олифы могут быть: натуральные, олифы-оксоль и алкидные.
Олифу-оксолъ (полунатуральную олифу) получают более глубокой окислительной полимеризацией растительных масел до получения вязкой жидкости. Ее растворяют уайт-спиритом в соотношении 1:1. Олифу-оксоль получают как из льняного или конопляного масла (марка В), так и из подсолнечного, соевого (марки ПВ и СМ) и др.
Краски на олифе марки «В» используют как для наружных, так и для внутренних работ; краски на олифе марки «ПВ» применяют только для внутренних работ. Алкидные олифы представляют собой растворы низковязких жирных алкидных смол (60...65% масла) в уайт-спирите. Их выпускают двух типов: глифталевая (ГФ) и пентафталевая (ПФ). Получают их путем олигомеризации глицерина (или пентаэритрита), фталевого ангидрида и ненасыщенных растительных масел.
По атмосферостойкости алкидная олифа почти не уступает натуральной, а по физико-механическим показателям пленки во многом превосходит ее. Синтетические полимерные связующие – эпоксидные, полиэфирные, полиуретановые. Лучшие краски и лаки получают на полиуретановых связующих путем регулирования их состава.
Перхлорвиниловые полимеры, продукт ограниченного хлорирования поливинилхлорида – ПВХ. Перхлорвинил содержит 62,5...64,5% связанного хлора. В отличие от ПВХ перхлорвинил хорошо растворяется во многих органических растворителях (хлорсодержащих, ароматических, ацетоне). Пленки, получаемые из раствора перхлорвинила, атмосферостойкие, теплостойкие (до 100°С) и морозостойкие (до –45°С). Перхлорвинил широко используют для получения фасадных красок.
Полиакрилаты – группа полимеров сложных эфиров акриловой кислоты. В зависимости от состава полиакрилаты могут иметь вид от клейких каучукоподобных продуктов до твердых стеклообразных полимеров. Полиакрилаты используют в производстве лакокрасочных материалов высокого качества.
Водные дисперсии полимеров представляют собой мельчайшие частицы полимера (1...100мкм), взвешенные в воде. Концентрация полимера 40...50%. От слипания частицы полимера защищены тонкой пленкой эмульгатора (стабилизирующего поверхностно-активного вещества) ПАВ.
Растворители – летучие жидкости, образующие со связующими истинные растворы, стабильные во времени. Разбавители – хорошо совмещающиеся с красочным составом жидкости, образующие с ним устойчивые смеси (суспензии или эмульсии).
От растворителей и разбавителей требуется химическая инертность к связующему и другим компонентам лакокрасочного материала. В некоторых случаях, наоборот, растворителем выбирают вещество, входящее при твердении в состав лаковой пленки (например, стирол в лаках на основе ненасыщенных полиэфиров).
Органические растворители токсичны, поэтому при работе с ними необходимо соблюдать меры безопасности: проветривать помещение и одевать перчатки, респираторы и противогазы. По степени повышения токсичности растворители располагаются в такой последовательности:
скипидар → уайт-спирит → этилацетат → ацетон → бензол → толуол→ ксилол→ дихлорэтан.
Недостаток органических растворителей – горючесть. Их пары при определенных концентрациях с воздухом образуют взрывоопасные смеси. В помещениях, где хранят материалы с растворителями или работают с ними, необходимо строго соблюдать противопожарные правила.
Спирты – кислородсодержащие растворители. Используются низшие одноатомные спирты: бутиловый, этиловый и метиловый (метанол). Из-за высокой токсичности применение последнего ограничено.
Сложные и простые эфиры – кислородсодержащие растворители. Чаще всего используют эфиры низших спиртов и уксусной кислоты (ацетаты): этилацетат (Ткип = 75°С) и бутилацетат (Ткип = 125°С) – прозрачные жидкости с фруктовым запахом: Они хорошо растворяют большинство синтетических эмалей.
Правильный выбор вида и количества растворителя – во многом определяет качество лакокрасочного покрытия. Как правило, для конкретных материалов применяют не один растворитель, а специально подобранную смесь растворителей.
Пожароопасность и токсичность органических растворителей, присутствие которых в лакокрасочном материале необходимо только на стадии нанесения, делает использование материалов с такими растворителями крайне нерациональным. Лучший растворитель – вода. Но и у нее есть недостатки: с ней нельзя работать при температуре ниже 0°С и она не способна растворять большинство масляных красок и эмалей. Последний недостаток преодолим путем замены растворов полимеров на их водные дисперсии, в которых вода является не растворителем, а разбавителем.
Современные тенденции развития лакокрасочной промышленности связаны именно с разработкой материалов, не содержащих органических растворителей, например, водоразбавляемых или порошковых.
Растворители и разбавители. Для получения лаков или красок с определенной вязкостью применяют растворители и разбавители. Деление органических жидкостей на растворители и разбавители применимо лишь по отношению к определенному пленкообразующему веществу.
Растворители — это легколетучие органические жидкости, способные растворять пленкообразующие вещества (смолы, эфиры целлюлозы, масла и олифы) и другие составные части лаков и красок (кроме пигментов).
Разбавители — это, как правило, более дешевые летучие органические жидкости, неспособные самостоятельно растворять данное пленкообразующее вещество, но хорошо смешивающиеся с уже полученным концентрированным лакокрасочным раствором. Они могут снизить вязкость лака до требуемой степени.
Растворитель должен обладать высокой растворяющей способностью, определенной скоростью испарения и малой огнеопасностью, а пары его не быть токсичными. Скорость испарения должна быть не слишком малой, чтобы не задерживать высыхания пленок лака, но и не чрезмерно большой, иначе пленка загустеет до разравнивания ее кистью и будет иметь следы от нее.
При быстром испарении в пленке остаются следы от лопнувших пузырьков (механические повреждения), а кроме того, в результате чрезмерно быстрого испарения растворителя пленка может сильно охладиться и на ней конденсируется влага из воздуха, что может привести к помутнению лаковых пленок. Это явление особенно характерно для растворителей (и разбавителей), в молекулах которых имеются группы, способные образовывать с молекулами воды водородные связи. Для испарения таких растворителей (спиртов и др.) требуется значительная энергия в виде теплоты испарения (парообразования), и если улетучивание растворителя происходит за счет тепла окружающей среды, то конденсация паров влаги на поверхности лакокрасочной пленки вполне возможна.
При выборе разбавителя учитывают, чтобы он обладал большей упругостью пара и скоростью испарения, чем растворитель. В противном случае вследствие более быстрого испарения растворителя в нанесенном покрытии может произойти коагуляция пленкообразующего вещества. Это приводит к получению пористых пленок с малым защитным действием.
Растворителями различных смол, олиф, жиров и масел являются нефтяные и коксохимические углеводороды, спирты, эфиры простые и сложные, гоны, хлорпроизводные углеводородов и др. Все они, за исключением хлорпроизводных углеводородов, огнеопасны, а многие из них токсичны, особенно ароматические растворители и хлорпроизводные углеводороды. Это их существенный недостаток.
Выпускают специальные растворители, представляющие собой смесь нескольких растворителей.