8.3. Краски, лаки, покрытия

Водные дисперсии ПВА являются наиболее широко распростра­ненными пленкообразователями, применяемыми для изготовления воднодисперсионных красок. Выпуск красок на основе ПВА в большинстве стран мира составляет 75—95% рт производства всех воднодисперсионных лакокрасочных материалов. Они про­сты в обращении, не имеют запаха, очень быстро сохнут. Кра-' сочные пленки можно мыть водой, они стойки на открытом воз­духе, способны «дышать», так как обладают высокой паропрони-цаемостью [73].

Воднодисперсионные поливинилацетатные краски широко применяются для отделочных работ по штукатурке, бетону, де­реву, картону и другим пористым поверхностям. После нанесе­ния грунтовок ими можно окрашивать металлические поверхно­сти. Краски используются как для внутренних, так и для наруж­ных работ, включая окраску фасадов зданий. Наносятся краски кистью, краскораспылителем и т. п.

Воднодисперсионные краски представляют собой довольно сложные композиции [147, с. 138]. Ниже приведена их ориенти­ровочная рецептура, % (масс):

ПВАД пластифицированная, 50%-ная 43,9

Пигменты н наполнители ■ 38,1

' Эмульгаторы, стабилизаторы, морозостойкие до- 2,1 бавкн

Ннтрнт натрия, 40%-ный раствор 0,5

Вода 15,4

Обычно в качестве пигментов применяют двуокись титана (анастазную и рутильную формы), реже окись цинка (литопон), а в качестве наполнителей — каолин, кремнезем, мел, тальк, до­ломит и др.

Добавляемые в краску .ПАВ и эмульгаторы выполняют роль диспергаторов и смачивателей пигментов и наполнителей, обеспечивают коллоидно-химическую устойчивость смешанной суспензии. В случае использования пенообразующих ПАВ допол- нительно вводят антивспенивателй. Кроме того, применяется ряд других добавок, которые улучшают слипание (коалесценцию) полимерных частиц в процессе формирования покрытий, предот- вращают биологическое разрушение краски (биоциды и фунги- циды), повышают огнезащитные свойства покрытий, придают воднодисперсионным краскам морозостойкость (антифризы) и т. п. -

Технология производства воднодисперсионных красок заклю­чается в получении пигментной пасты путем диспергирования пигментов в вОдной фазе в присутствии добавок различного на­значения и совмещении пигментной пасты с пленкообразующей дисперсией. В работе [148, с. 77] описан технологический процесс получения наиболее распространенной поливинилацетатной крас­ки Э-ВА-27, выпускаемой отечественной промышленностью. Ис­пользуя хроматические пигменты, получают воднодисперсионные краски ярких цветов, например Э-ВА-27Т [149].

Состав красок определяется их назначением. Для защиты теп­лоизоляционных блоков из известково-кремнеземистого материа­ла, асбоцементной и асбозуритовой штукатурки применяется кра­ска Э-ВА-29, содержащая алюминиевую пудру [150, с. 11]. В грунтовки Э-ВА-0112, Э-ВА-01 ГИСИ, применяемые для под­готовки к окраеке металлических поверхностей, вводятся преоб­разователи ржавчины [148, с. 95].

До сих пор для получения воднодисперсионных красок ис­пользуются гомополимеры ВА, пластифицированные чаще всего ДБФ. Однако в последние годы ПВА начинает вытесняться со­полимерами ВА. Применение сополимеров в качестве пленкооб-разователей позволяет избавиться от основного недостатка по­ливинйлацетатных красок — старения покрытий вследствие миг­рации и улетучивания низкомолекулярного пластификатора. Одновременно улучшаются и другие свойства покрытий; диспер­сии некоторых сополимеров ВА лучше совместимы с пигментами, чем ПВАД.

Эффективность действия сомономеров оценивается значением минимальной температуры пленкообразования. При одинаковом массовом содержании различных сомономеров в сополимерах с ВА этот показатель уменьшается в ряду:

Виниловые эфиры Veova > бутилакрнлат > дибутилмалеинат > 2-этилгексилак-рилат > ди(2-этилгексил)малеинат > этилен

В таком, же ряду уменьшается температура стеклования со­полимеров (см. рис. 3.2). Таким образом, наиболее эффективным сомономером является этилен.

Лакокрасочные покрытия на основе сополимеров ВА с эти­леном обладают высокой .эластичностью, светостойкостью, адге­зией к различным поверхностям, отличаются хорошей щелоче-стойкостью. При их омылении образуется водонерастворимый со­полимер ВС с этиленом, поэтому водостойкость пленок не сни­жается.

На основе дисперсий сополимеров ВА с ДБМ выпускается краска Э-ВС-17, предназначенная для внутренних и наружных работ. Краска Э-ВС-511, содержащая репеллент и фунгициды, применяется для защиты деревьев от солнечных ожогов, повреж­дений грызунами, для замазки ран [150, с .11]. Дисперсии трой­ных сополимеров ВА, бутилакрилата и акриловой кислоты обла­дают высокими адгезионными свойствами и могут применяться для получения бензостойких покрытий [151].

Ассортимент воднодисперсионных красок постоянно расширя­ется, как и области их применения. Однако краски на основе ПВАД имеют и существенный недостаток—малую водостойкость. Она объясняется присутствием в дисперсии водорастворимого за­щитного коллоида (ПВС). Повышение водостойкости покрытий может быть достигнуто в результате придания ПВС нераствори­мости путем введения в красочную композицию сшивающих аген­тов (диальдегидов, тетраэтоксисилана, мочевино-, меламино-, фенолоформальдегидных, эпоксидных смол и Др.), а также окис­лением ПВС перекисью воДорода. В последнем случае удается одновременно увеличить концентрацию .красок. Замена ПВС эмульгатором С-10 при изготовлении дисперсий (см. гл. 2) по­зволяет не только значительно увеличить водостойкость покрытий и улучшить их качество (гладкость, глянцевитость), но и снизить стоимость воднодисперсионных красок.

Применение в качестве пленкообразователя сухого редиспер-гируемого ПВА (см. раздел 2.2.4) исключает необходимость тран­спортировки водных лакокрасочных продуктов, что особенно важ­но для северных районов страны. Композиция разбавляется во­дой непосредственно перед ее использованием.

Сухие водоразбавляемые краски и шпатлевочные композиции изготавливаются также на основе ПВС, окисленного солями Cr(VI) или хромовым ангидридом, возможно применение и дру- гих окислителей. Продукты окислительной деструкции ПВС, со- держащие альдегидные и карбоксильные группы, образуют в кислой среде сшитые структуры. Комплексные соединения ионов хрома с участием гидроксильных и альдегидных групп ПВС обе- спечивают дополнительное сшивание, увеличивая водостойкость покрытий [147, с. 182]. ПВС используется в качестве пленкооб- разующего и при изготовлении высококачественных художествен- ных красок. . *

Ацетали ПВС используются для приготовления лаков, эмалей, порошковых красок. Поливинилформалевый и поливинилформаль-этилалевый лаки кроме соответствующего поливинилацеталя включают резольную фенолоформальдегидную смолу. .Растворите­лями при получении лака на основе ПВФ, полученного ацетали­рованием ПВС в гетерогенных условиях, служат фенол, ди- или трикрезол, разбавителями — сольвент, ксилол. Содержание плен­кообразующих в лаке «метальвин» (ВЛ-941) составляет 15—16%

(масс), соотношение ПВФ: фенолоформальдегидная смола — = 2:1 (по массе). В лаках на основе ПВФ, полученного го­могенным ацеталированием ПВС, могут применяться и другие растворители, в том числе фурфурол.

Поливинилформальэтилалевый лак ВЛ-931 содержит в каче­стве растворителя этилцеллозольв, а разбавителя — хлорбензол, ксилол. Содержание пленкообразующих в этом лаке составляет 21—25% (масс), а соотношение растворитель: разбавитель = = 1:1. Оба лака применяются главным образом в кабельной промышленности для электроизоляции (так называемого эмали­рования) проводов. Растворители удаляются при нагревании про­волоки, прошедшей через лаковую ванну. В процессе спекания в печи при 300—500 °С происходит отверждение покрытия в ре­зультате взаимодействия гидроксильных групп поливинилаце-таля с метилольными группами фенолоформальдегидной смолы [152, с. 171].

Поливинилацеталевая изоляция отличается высокой механиче­ской и электрической прочностью, стойкостью к действию масел и жиров, эластичностью. Предельно допустимая температура длительной эксплуатации проводов Г05°С. Введение в поливинил-формалевые лаки изоцианатов, эпоксидных смол придает обра­зующимся из них покрытиям стойкость к действию хладонов (фреонов), что позволяет использовать их при изоляции прово­дов для холодильных устройств.

На основе ПВБ, термореактивных смол и пластификаторов приготовляют лаки и эмали, используемые для получения по­крытий на металлах, древесине и других материалах. Раствори­телями служат смеси спиртов, кетонов, сложных эфиров. Лак, включающий ПВБ, крезолоформальдегидную смолу и моноглице-рид льняного масла применяют для защиты металлических де­талей от коррозии. Эмаль на основе ПВБ и крезолоформальде-гидной смолы, содержащую красный железоокисный пигмент и тальк, используют для защиты металлов от действия бензина, смазочных масел и воды. Если в лаки ввести добавку, снижаю­щую адгезию ПВБ к металлам, ими можно покрывать различ­ное оборудование, подлежащее длительной транспортировке или хранению на открытом воздухе. Покрытие предотвращает кор­розию металла. Перед использованием оборудования пленка от­дирается.

ПВБ является важным компонентом фосфатирующих грунто­вок, которые при нанесении на поверхность металла вступают с ней в химическое взаимодействие и обеспечивают прочное сцеп­ление покрытия с металлом..Двухкомпонентные грунтовки состоят из смеси поливинилбутирального лака с цинковым кроном (пер­вая упаковка) и раствора фосфорной кислоты в спирте (вторая упаковка). Оба компонента смешиваются перед употреблением. Однокомпонентные грунтовки содержат в качестве пигментов свинцовый крон или фосфат хрома.

Порошковые краски на основе ПВБ не содержат растворите­лей, при их использовании увеличивается производительность и улучшаются условия труда, устраняется загрязнение окружающей среды. Покрытия наносят на защищаемые поверхности метода' ми напыления, электростатического осаждения с последующим оплавлением полимера [134, с. 11]. В состав порошковых красок кроме ПВБ входит 5—6% (об.) пигментов и наполнителей; мо­гут добавляться отвердители (фенолоальдегидные смолы, много­основные неорганические кислоты, кислые алкиды, полиизоциа-наты), нелетучие пластификаторы, в том числе твердые (фтали-мид, дифенилфталат, окси- и ацетоксиароматические кислоты.) [134, с. 15]. Порошковые краски из ПВБ применяют как защит­но-декоративные при отделке приборов, деталей машин и меха­низмов, они обладают хорошей масло- и бензостойкостью.