Тема 2. Сведения о лакокрасочных материалах. Определение и классификация
 Скачать 144.98 Kb.
|
1 2 Лакокрасочные материалы ОПРЕДЕЛЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ Лакокрасочные материалы (ЛКМ) представляют собой композиционные составы, которые после нанесения на какую-либо поверхность превращаются в результате сложных физических или химических процессов в сплошную твердую пленку с определенным комплексом свойств и прочно сцепляющуюся с основанием. До нанесения на поверхность они могут находиться в жидком, пастообразном или порошкообразном состояниях. Совокупность компонентов жидкой фазы таких материалов называют лакокрасочной средой; пленку, полученную в результате нанесения одного или нескольких слоев, – лакокрасочным покрытием, а окрашиваемую поверхность – подложкой. Толщина пленки при этом составляет, как правило, от нескольких десятков до сотен микрон. Назначение такого лакокрасочного покрытия – придать обрабатываемой поверхности защитные (от влаги, паров, газов, коррозии, загнивания, возгорания), декоративные (вид, цвет, фактуру) или специальные технические (изоляционные, бактерицидные, фунгицидные, противообрастающие и др.) свойства. По структуре и составу лакокрасочное покрытие представляет собой достаточно сложную и многослойную систему (рис. 1).  Рис. 1. Структура лакокрасочного покрытия: 1 – внешний слой (лак); 2 – промежуточный слой (краска); 3 – первичный слой; 4 – шпатлевка; 5 – подмазка; 6 – грунтовка; 7 – основание (подложка) Оно состоит, как правило, из слоя грунтовки, выравнивающих слоев, одного или нескольких слоев шпатлевки с промежуточными слоями грунтовки, верхнего слоя грунтовки и одного–трех слоев окрасочного состава (первичного, промежуточного и внешнего). Каждый слой имеет соответствующее название и выполняет определенные функции: грунтовочный слой (грунт) считается фундаментом лакокрасочного покрытия. Он обеспечивает необходимую адгезию лакокрасочного покрытия к подложке, защищает ее от воздействия разрушающих факторов и последующие слои покрытия – от воздействия подложки. Например, от щелочей, выделяющихся из бетона, или пластификаторов из пластмасс; промежуточный (функциональный) слой усиливает защитные функции грунтовочного слоя, выравнивает неровности грунта и подложки, улучшает функциональные свойства покрытия (светоотражение, торможение диффузии и др.), повышает стойкость покрытия к механическим воздействиям; покрывной (внешний) слой принимает на себя все виды внешних воздействий и обеспечивает: основную защиту от действия атмосферы (ультрафиолетового излучения, осадков, влажности воздуха), химических агентов (кислоты, щелочи, агрессивные газы) и растворителей (жидкое моторное топливо); решение функциональных задач (декоративные, оптические, электрические и другие свойства). Общая толщина всех слоев может достигать 1000 мкм (1 мм) и более. Лакокрасочные материалы на практике чаще всего классифицируют по виду, типу пленкообразователя и условиям эксплуатации. Различают также ЛКМ по оптическим свойствам, назначению, составу и другим показателям. По виду ЛКМ подразделяют на лаки, краски (сухие или готовые к употреблению), эмали, грунтовки и шпатлевки. При этом различают материалы для внутренних и наружных работ, так называемые фасадные краски. В зависимости от вида растворителя ЛКМ подразделяются на две большие группы: содержащие и не содержащие органические растворители или на неводных (органорастворимых) и водных (водоразбавляемых) связующих. Водными связующими служат растительные крахмалы, животные белки (костный и мездровый клей), продукты обработки целлюлозы (карбоксиметилцеллюлозный клей), жидкое стекло, известь, цемент и др. Неводными связующими являются молекулярные растворы синтетических и природных смол в летучих органических растворителях, высыхающие растительные масла и смеси высыхающих растительных масел с растворами синтетических и природных смол. Они отверждаются, как правило, при комнатной температуре, но могут отверждаться и при более низких и даже отрицательных температурах. По оптическим свойствам лакокрасочные покрытия подразделяют на прозрачные (лаки) и непрозрачные (пигментированные составы). По степени зеркального блеска (способности направленно отражать световой поток): высокоглянцевые, глянцевые, полуглянцевые, полуматовые, матовые и глубоко (совершенно) матовые. Степень блеска, как правило, указывается на упаковке краски и обозначается по-разному, в том числе числовыми индексами (EURO-2…EURO-12). Чем выше значение индекса, тем больше глянца. При увеличении степени блеска цвет становится более глянцевым, насыщенным и интенсивным. Определяется с помощью блескометра. По характеру поверхности – гладкие и шероховатые (фактурные). По назначению все ЛКМ подразделяются: на материалы для подготовки поверхности к отделке (грунтовки, шпатлевки, порозаполнители, замазки и др.); материалы, создающие основной лакокрасочный слой (лаки, эмали, краски, отделочные пасты); материалы для облагораживания лакокрасочных покрытий (разравнивающие жидкости, пасты и политуры). Вместе с тем наблюдается постепенное слияние отдельных видов ЛКМ, когда один и тот же состав выполняет сразу несколько функций (системы типа «грунт–эмаль»). ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ЛАКОКРАСОЧНЫХ СОСТАВОВ В состав современного ЛКМ может входить большое количество компонентов: пленкообразующие вещества, пигменты, наполнители, пластификаторы, отвердители, ускорители, растворители, разбавители, сиккативы, антиоксиданты и другие целевые добавки (EN ISO 15528). Поэтому свойства ЛКМ определяются свойствами входящими в его состав компонентов. Следует отметить также, что отдельные из них могут содержать вредные для здоровья вещества. Например, в красках (пигментах) может содержаться свинец и другие токсичные вещества. Пленкообразующие (связующие) вещества по отечественной терминологии являются понятиями практически идентичными и представляют собой нелетучую часть лакокрасочной среды, образующую лакокрасочное покрытие. Предназначены они для связывания частиц пигмента и создания на поверхности окрашиваемого материала хорошо сцепляющейся с основанием и достаточно твердой пленки. Согласно же стандарту ДИН 55 945 связующим веществом является нелетучая часть ЛКМ за исключением пигментов и наполнителей, но включающая нелетучие добавки, такие как пластификаторы и сиккативы, а пленкообразователем называют полимерные или образующие полимеры вещества, ответственные за образование пленки. Качество пленкообразователя определяется рядом показателей, таких как вязкость, поверхностное натяжение, содержание летучих и нелетучих веществ (полимеров), остаточных мономеров, наличие гелей и микрогелей (крупинок), размер частиц, коллоидная стабильность и др. От их вида и состава зависит консистенция краски, прочность, твердость и долговечность образующейся пленки. К пленкообразующим веществам относятся неорганические вяжущие* (известь, цемент, жидкое стекло) и органические (растительные масла, природные и синтетические смолы, животные и растительные клеи, нитраты целлюлозы и др.). Растительные масла (высыхающие, полувысыхающие и невысыхающие) отверждаются в результате полимеризации за счет кислорода воздуха. Высыхающие масла содержат ненасыщенные жирные кислоты с двумя и более двойными связями (льняное, конопляное, тунговое, перилловое, ойтисиковое масла и рыбьи жиры). Эти масла самостоятельно, без модификации могут использоваться как пленкообразующие вещества. Полувысыхающие масла содержат меньшее количество ненасыщенных жирных кислот (подсолнечное, кукурузное, соевое, маковое, сафлоровое). При получении лакокрасочных материалов их обычно комбинируют с высыхающими маслами или подвергают термической обработке (полимеризации или оксидированию). Невысыхающие или медленно высыхающие масла содержат жирные кислоты в основном с одной двойной связью (рапсовое, оливковое, хлопковое, арахисовое) или преимущественно насыщенные жирные кислоты (кокосовое, пальмовое). Они не могут присоединять достаточное количество кислорода и резко замедляют отверждение (высыхание) других масел при смешивании с ними. Применяют их в лакокрасочных составах в качестве пластифицирующих добавок. К числу пленкообразующих на основе высыхающих или полувысыхающих растительных масел относят олифы: натуральную, полунатуральную (олифа-оксоль и сульфооксоль), комбинированные, искусственные (глифталевая, пентафталевая, сланцевая), синтетические модифицированные и др. (ГОСТ Р 51692). Все олифы – олигомерные продукты, т.е. способные к дальнейшим превращениям (полимеризации). В древние времена олифами называли растворы еловых смол в льняном масле (как растворителе), которые служили в качестве защитных слоев раскрашиваемых объектов. Натуральная олифа (вареное масло) представляет собой светлую прозрачную жидкость, получаемую путем специальной термической обработки (варки) при температуре 200…300 °С высыхающих растительных масел – льняного, реже конопляного, подсолнечного и некоторых других с добавлением в них 2…4% сиккативов. Полунатуральную олифу (оксоль) получают путем оксидации невысыхающих и полувысыхающих пищевых масел (хлопковое, подсолнечное, соевое, касторовое) в присутствии сиккативов и последующего растворения сильно уплотненных продуктов в летучих органических растворителях (ГОСТ 190). Выпускается марок «В» (из высыхающих масел) и «ПВ» (из полувысыхающих масел). Олифы применяют для изготовления и разведения масляных красок, грунтовочных составов и шпатлевок, пропитки деревянных поверхностей и штукатурки как во внутренних, так и наружных отделочных работах. Однако натуральные растительные масла достаточно дорогие и дефицитные. Поэтому взамен им выпускают искусственные и синтетические олифы и другие связующие, содержащие смолы (природные и синтетические) в органических растворителях с добавлением сиккативов. К природным смолам относят продукты древеснорастительного и биологического происхождения (канифоль, шеллак, копалы, нитраты целлюлозы и др.). Синтетические олифы не содержат растительных масел или содержат их не более 35%. Получают их из синтетических смол (полимеров) или различных масел путем термической и химической обработки. Наибольшее распространение из них получили алкидные связующие (пентафталевые, глифталевые), модифицированные алкидные связующие (алкидно-стирольные, уралкидные, уретановые, силиконалкидные, алкидно-эпоксидные, тиксотропные алкидные смолы), перхлорвиниловые, полиуретановые, полиэфирные, фенолоформальдегидные, эпоксидные, мочевино- и меламиноформальдегидные, полиакрилаты и другие полимеры. В лакокрасочной промышленности их часто называют смолами. Пигменты (от лат. pigmentum – краска), колоранты, представляют собой тонкоизмельченные (высокодисперсные) цветные порошки, практически не растворимые в дисперсионных средах (воде, пленкообразующих веществах и органических растворителях), но способные равномерно смешиваться с ними, образуя суспензии или пасты необходимого цвета. Всего насчитывается более 500 тыс. разновидностей пигментов. От вида пигмента зависят цвет (колер) лакокрасочного покрытия, его деформационно-прочностные характеристики, долговечность, устойчивость против атмосферных факторов и агрессивных сред и др. Например, алюминиевый пигмент замедляет коррозию стали, а малярная сажа ее ускоряет. По происхождению пигменты бывают природные или натуральные (мел, охра, сиена, сурик железный, умбра коричневая), синтетические и металлические (золотистая бронза, алюминиевая и цинковая пудра, медный порошок). Синтетические пигменты подразделяют на органические (красочные лаки, типа «фарблаков», пигменты алый и др.) и неорганические (белила, крон, литопон, ультрамарин). Неорганические классифицируют по химическому составу: соли (комплексные соли, алюмосиликаты, карбонаты, фосфаты и др.), элементы (алюминиевая пудра, технический углерод, цинковая пыль) и оксиды (оксиды цинка, свинца, титана и др.). Основными качественными характеристиками пигментов являются: дисперсность (тонкость помола) – определяется размерами входящих в него частиц. Как правило, они должны быть существенно меньше толщины пленки лакокрасочного покрытия и для большинства пигментов составляют 0,2…10 мкм. При больших размерах частиц поверхность пленки будет шероховатой и неровной. От дисперсности пигмента зависит также маслоемкость и укрывистость пигмента; укрывистость (кроющая способность) – способность пигмента, диспергированного в связующем, перекрывать цвет подложки. Характеризуется количеством пигмента (г) на 1 м2 окрашиваемой поверхности, необходимым для закрытия контрастной окраски (например, черных и белых полос). Чем выше укрывистость пигмента, тем меньше его требуется на 1 м2 окрашиваемой поверхности; красящая способность (интенсивность) – свойство пигмента передавать свой цвет в смеси с белыми, черными или синими пигментами. Чем больше интенсивность пигмента, тем меньше требуется его для получения окраски нужного тона и тем больше его можно заменить наполнителем; маслоемкость – способность пигмента удерживать на своей поверхности определенное количество масла (связующего). Зависит от удельной поверхности частиц и распределения их по размерам, а также смачиваемости пигмента. Выражается в относительных единицах (отношение массы связующего в граммах к 100 г пигмента) и составляет 40…100 ед. Чем меньше масла требует пигмент для получения красочной пасты, тем выше стойкость красочного покрытия и больше укрывистость пигмента; плотность пигментов определяется их кристаллической структурой. Одним из наиболее тяжелых пигментов является свинцовый сурик (8600 кг/м3 ), самым легким – лазурь (1800 кг/м3 ); светостойкость – способность пигмента сохранять постоянный состав и оптические свойства при воздействии света. Некоторые пигменты на свету темнеют, другие выцветают (обесцвечиваются). Чем меньше подобные изменения, тем выше светостойкость пигмента. Светостойкость зависит от химической природы пигмента, его концентрации и связующего вещества, в котором он находится; токсичность – большинство пигментов безвредно, однако некоторые являются ядовитыми и опасными для здоровья и окружающей среды (с соединениями свинца, меди, мышьяка и др.). Группируют пигменты обычно по цвету – белые, черные, красные, коричневые, желтые, синие и зеленые. Базовыми считаются три цвета – красный, синий и желтый. Общая же коллекция цветов, предлагаемая в настоящее время специализированными фирмами, может достигать 10 тыс. эталонных оттенков и более 300 тыс. готовых рецептур красок. Оттенки могут изготовляться по образцам заказчика и храниться в базе данных фирмы. Заказчик в любое время и в любом объеме может восстановить цветовые тест-образцы и состав краски с требуемыми характеристиками. Производители для получения цветных красочных составов используют в основном три типа базисной эмали («А», «В» и «С») и серии пигментных паст. Базис «А» имеет исключительно белый цвет и используется как индивидуально, так и для изготовления красок пастельных тонов с добавлением цветных пигментов. Базис «В» с незначительным содержанием в эмали белого пигмента используется для изготовления красок средней насыщенности. Базис «С» (без содержания белого пигмента) применяется для создания интенсивно окрашенных составов. Колеровка производится автоматически с помощью специальных установок. Разработаны также пигменты, которые позволяют имитировать золото, серебро, платину, сталь или бронзу. Однако выбор того или иного пигмента и красочного состава обусловлен, главным образом, назначением красочного покрытия, стоимостью, безвредностью и другими факторами. Металлические пигменты представляют собой тонкоизмельченные в специальных мельницах порошки меди, алюминия, сплавов никеля и цинка (мельхиор) и других цветных металлов. Укрывистость их составляет 3…4 г/м2. Применяются в основном для окраски металлов и декоративно-художественной отделки зданий. Красители в отличие от пигментов представляют собой чаще всего порошкообразные органические вещества, растворимые в воде, спирте и органических растворителях избирательно. Их отличительной особенностью является способность пропитывать окрашиваемый материал (древесину, бумагу, текстиль) и давать цвет по всему объему. По происхождению красители бывают природные и синтетические. Природные красители – это экстракты красящих веществ, выделяемые из корней и коры деревьев, цветов различных растений или животных организмов. Синтетические красители получают в основном из каменноугольной смолы. Наиболее известными в настоящее время красителями являются ярко-красный фуксин, красно-розовый и фиолетово-цветной ализарин, спирторастворимые и протравные красители. Их применяют при изготовлении прозрачных цветных лаков, морилок, бейцов и других красочных составов. Аддитивы (малые добавки) являются технологическими добавками, которые ускоряют и облегчают процессы диспергирования пигментов, смачивания подложки, устранения поверхностных дефектов, отверждения на стадиях изготовления, транспортирования, хранения красок и формирования покрытия. В зависимости от назначения содержание их составляет 0,02…3–5%. Колерные пасты (колоранты) представляют собой высокоинтенсивные колеровочные составы на основе пигментов, поверхностно-активных веществ, гликолей и других компонентов. Выпускаются с содержанием и без содержания связующего компонента. Предназначаются для колеровки водно-дисперсионных, алкидных, масляных красок, побелок, цементных растворов, затирок и лаков. Однако многие производители выпускают колоранты, совместимые только с красками собственного производства. Вводят колерные пасты в состав красок в зависимости от яркости цвета и тонирующей окраски 1…10%. Тонеры представляют собой цветные мелкодисперсные порошки, которые добавляют в краску, как правило, без предварительного смешивания с растворителем (водой) для получения необходимого цвета или эффекта, т.е. практически это пигменты неорганической природы. Выпускается много разновидностей тонеров, способных придать краске самые разнообразные цвета и визуальные эффекты. Могут имитировать люминесцентный, металлический, пасторальный (например, картинно-живописный) и другие эффекты, «состарить», «позолотить» или «посеребрить» окрашиваемую поверхность. Колер является добавкой, которая подмешивается в краску для получения нужного цвета. Перед употреблением добавку могут смешивать с водой. Растворители (ГОСТ 31089) представляют собой одноили многокомпонентные органические жидкости, состоящие из летучих ароматических углеводородов, кетонов, спиртов и эфиров, полностью растворяющие пленкообразующее вещество лакокрасочного материала и затем испаряющиеся при определенных условиях. Они не содержат в своем составе связующего, а предназначены для перевода пленкообразующего вещества в состояние, пригодное к нанесению на окрашиваемую поверхность, и для регулирования вязкости лакокрасочного состава. Растворители не должны вступать в химическое взаимодействие с лакокрасочными составами и с окрашиваемой поверхностью. Их применяют также для очистки рабочих инструментов и поверхностей. В основной массе органические растворители получают путем органического синтеза (ацетон, этилацетат, бутилацетат), перегонки нефти, каменноугольной смолы, конденсата природного газа (уайт-спирит, бензин, нефрас, ксилол, каменноугольный сольвент). Наиболее распространенными органическими растворителями в ЛКМ являются скипидар, уайт-спирит (очищенный керосин), ксилол, ацетон, этилацетат, многокомпонентные (645, 646, 647, 648, 650) и др. Названия растворяемых материалов приведены на этикетках растворителей. Большинство из них взрыво- и огнеопасны и в ряде случаев отличаются повышенной токсичностью, что предопределяет выполнение соответствующих требований при их использовании. Наименее опасным представителем группы органических растворителей считается уайт-спирит (ГОСТ 3134). Для водно-дисперсионных ЛКМ растворителем является вода или водорастворимые спирты. Разбавители (ГОСТ 31089) тоже представляют собой одноили многокомпонентные жидкости, которые, не являясь растворителями для пленкообразующих веществ, могут быть использованы в сочетании с ними для регулирования в значительных пределах вязкостных характеристик, не оказывая вредного воздействия на свойства лакокрасочного материала и покрытия. В отличие от растворителей они содержат в своем составе пленкообразователь. В густотертых масляных красках разбавителем может служить олифа, а в вододисперсионных растворителем и разбавителем – вода или эмульсия типа «вода в масле». Однако термином «разбавитель» в настоящее время пользуются крайне редко. Разжижители – одно или многокомпонентные жидкости, испаряющиеся при определенных условиях сушки и добавляемые в лакокрасочный состав для снижения его вязкости. Разжижителями лакокрасочных материалов на основе поливинилбутиральных смесей является состав Р-60 (смесь этилового спирта и этилцеллозольвы), эмалей и лаков на перхлорвиниловой смоле и сополимере хлорвинила и винилиденхлорида – Р-5 (смесь бутилацетата, ацетона и ксилола) и др. Отвердители вводятся в лакокрасочные составы, где пленкообразователем служат термореактивные смолы, для сшивания макромолекул пленкообразующего вещества и создания трехмерной структуры. Они переводят жидкие полимеры в твердое состояние, делая их неплавкими и нерастворимыми. Пластификаторы (от греч. plastos – пластичный и лат. facio – делаю) предназначены для снятия внутренних напряжений в пленке, повышения эластичности и долговечности лакокрасочного покрытия. Вводят их в состав ЛКМ в количестве 20…50% от массы пленкообразующего вещества. Наиболее распространенными из них являются сложные эфиры фосфорной кислоты (трикрезилфосфат, трифенилфосфат), касторовое масло, диоктилфталат, дибутилфталат и др. Сиккативы (от лат. siccativus – высушивающий) вводятся для ускорения процесса высыхания (отверждения) лакокрасочного покрытия, т.е. для сокращения продолжительности пленкообразования. При этом тип и количество сиккатива в определенной мере влияют на твердость и эластичность пленки, прочность при ударе и защитные свойства. Избыточное содержание сиккатива может замедлить высыхание покрытия, а если и ускоряет, то качественные характеристики такого покрытия ухудшаются (увеличивается хрупкость). Например, скорость высыхания пленок масляных красок пропорциональна количеству вводимого сиккатива лишь до определенного предела. Если сиккатива вводится больше оптимального, то скорость высыхания снова снижается. Причем действие сиккатива не прекращается и после высыхания пленки, что может привести к преждевременному старению покрытий. По химическому составу сиккативы представляют собой соединения металлов (в основном кобальта, марганца, кальция, железа, свинца) с органическими кислотами. Качество их оценивается по входящему в состав металлу. Лучшими свойствами обладают сиккативы на основе солей циркония, кобальтовые (НФ-4, НФ-5), марганцевые (НФ-3) и др. Выпускаются в виде растворов, порошков и паст. Наполнители, как и пигменты, представляют собой тонкодисперсные минеральные порошки (размером от 0,1 мкм), практически не растворимые в лакокрасочной среде. Они не обладают красящей способностью, но разбавляют тон красок. Их используют для экономии дорогостоящих пигментов и улучшения малярно-технических и эксплуатационных характеристик лакокрасочных покрытий. Они также повышают атмосферо-, водо-, огне-, кислото- и щелочестойкость лакокрасочных покрытий, улучшают их адгезионные свойства и прочностные характеристики, придают декоративным пленкам матовость или глянец и ускоряют их высыхание. При правильном выборе наполнителя и оптимальном соотношении размеров частиц пигмента и наполнителя можно заменить до 50% пигмента наполнителем без значительного снижения укрывистости. В качестве наполнителей используют природные (каолин, мел, химически осажденный мел, тальк, микротальк, молотую слюду, бентонит, диатомит, пылевидный кварц, микрокальциты, микромрамор и др.) и синтетические (аэросил, белую сажу, окись и гидроокись алюминия и др.) порошки. Вводят их в краски в количестве от 3…8% до 50%. Кроме рассмотренных выше в состав ЛКМ могут входить и другие компоненты функционального и многофункционального назначения: антиоксиданты, тиксотропные и реологические добавки, биоциды, диспергаторы, антивспениватели, противопленочные агенты, загустители, порообразователи, коалесценты и т.п. МЕХАНИЗМ ОТВЕРЖДЕНИЯ ЛАКОКРАСОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ Механизм отверждения ЛКМ достаточно сложный и состоит из нескольких процессов, протекающих последовательно или одновременно. Имеющие место в литературе термины «высыхание» или «сушка» лакокрасочных покрытий не совсем корректны и не в полной мере отражают физико-химический процесс формирования лакокрасочного покрытия. Образование такого покрытия может происходить в результате физического испарения растворителей, химической реакции с использованием сшивающих низкомолекулярных агентов, химической реакции окисления сопряженных двойных связей связующего кислородом воздуха и др. Зависит это прежде всего от видов пленкообразователя, которые в этой связи подразделяют на термопластичные и термореактивные. Термопластичные составы образуют пленочное покрытие с необходимыми свойствами после физического испарения («высыхания»). Их изготовляют на основе высокомолекулярных пленкообразователей, растворимых в органических растворителях (нитраты и другие эфиры целлюлозы, виниловые полимеры (хлорированный поливинилхлорид, сополимеры винилхлорида), полиакрилаты и полиметакрилаты, поливинилацетат и ацетали поливинилового спирта, углеводородные смолы, каучуки и их производные, высокомолекулярные эпоксидные смолы, полиамиды (в основном сополимеры), поликарбонаты и др.). Наряду с положительными свойствами таких покрытий (однокомпонентные, технологичные, быстроотверждаемые, с хорошими декоративными и физико-механическими свойствами) в большинстве своем они имеют невысокое содержание нелетучих веществ и небольшую толщину однослойного покрытия. У них неудовлетворительные защитные свойства и низкая атмосферостойкость. Для получения покрытия с хорошими эксплуатационными свойствами необходимо наносить несколько слоев. Часто полимеры этой группы применяют в сочетании с другими пленкообразователями – олигомерами, что позволяет увеличить массовую долю нелетучих компонентов и варьировать свойства покрытий. Срок службы термопластичных покрытий, как правило, невелик. Термореактивные составы отверждаются за счет протекания определенных химических реакций (полимеризации, поликонденсации, полиприсоединения). За счет реакции окислительной полимеризации отверждаются алкидные, уралкидные (алкидноуретановые), алкидно-акриловые, алкидно-стирольные олифы и др. Такие составы однокомпонентные, а в качестве разбавителя можно применять малотоксичный уайт-спирит. Покрытия отличаются хорошими декоративными и защитными свойствами. Имеют повышенную атмосферостойкость и срок службы. Однако скорость отверждения у них медленная, и для ее повышения применяется горячая сушка. Твердость и другие физико-механические характеристики таких покрытий тоже не вполне удовлетворительные. К составам, отверждаемым за счет реакции поликонденсации, относятся мочевиноформальдегидные, меламиноформальдегидные, эпоксиэфирные, карбаматные, частично акриловые и др. Это прежде всего материалы промышленного применения. Они удобны для использования в массовом и серийном производствах. Температура их отверждения в зависимости от состава смолы и композиции – от 100 °С и выше, а продолжительность – 1…45 мин. Покрытия на их основе имеют комплекс высоких эксплуатационных свойств и повышенный срок эксплуатации. За счет реакции полиприсоединения отверждаются полиуретановые и эпоксидные составы. Поставляют их в виде двух компонентов (полуфабрикат и отвердитель) и перед применением смешивают в нужном соотношении. У таких составов достаточно высокие эксплуатационные характеристики и срок службы. Поскольку термореактивные ЛКМ, как правило, содержат растворитель, то одновременно с химическими реакциями происходит и процесс физического высыхания. При этом отверждение может протекать как в естественных условиях при температуре окружающего воздуха, так и в искусственно созданных условиях при внешнем энергетическом воздействии (тепловом, световом, радиационном и др.). Существуют также ЛКМ, предусматривающие комбинированное отверждение, в составе которых содержатся термопластичные и термореактивные компоненты. Определенные особенности отверждения имеют водно-дисперсионные и порошковые ЛКМ. Отверждение водно-дисперсионных составов происходит в несколько стадий. Формирование пленки на поверхности окрашиваемого материала в водно-дисперсионных красках происходит преимущественно за счет физических процессов в результате ее обезвоживания. Вода частично впитывается пористой подложкой, а частично испаряется. При этом эмульсия распадается, глобулы (частицы) полимера сближаются, контактируют между собой и под влиянием сил поверхностного натяжения сильно деформируются. Слияние (коалисценция) частиц происходит благодаря диффузии полимерных цепей через границу соприкосновения. В результате образуется прочная, микропористая пленка, обладающая высокой паро- и воздухопроницаемостью. Полное высыхание краски в зависимости от ее вида, характера подложки и условий твердения происходит в течение 12…24 ч. После этого покрытие становится твердым и водостойким. Растворить его можно только соответствующим растворителем. Выпускаются также водно-дисперсионные краски, отверждение которых происходит в результате химических процессов – за счет реакции поликонденсации функциональных групп пленкообразователя между собой (карбоксильных, эпоксидных и др.) и образования трехмерной сетчатой структуры пленки. Такие лакокрасочные покрытия не плавятся при нагревании, не растворяются в органических растворителях и имеют более высокую прочность и твердость. У порошковых составов отсутствует стадия физического «высыхания», а образование пленки достигается сплавлением частиц при высокой температуре (до 200 °С). Такой механизм формирования пленки позволяет получать однородное плотное покрытие без сквозных пор, с хорошими эксплуатационными свойствами и длительным сроком эксплуатации. ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ ЛАКОКРАСОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ Требования к качеству ЛКМ устанавливаются стандартами или другими нормативными документами в зависимости от их назначения, учитывая ряд показателей: 1 2 |