1.2.3. Функціональні добавки

Незважаючи на те, що в рецептурі лакофарбової композиції функціональні добавки присутні в дуже незначній кількості, вони здійснюють надзвичайно великий вплив на властивості ЛФМ.

Роль добавок для лакофарбових матеріалів настільки велика, що для досягнення необхідного комплексу властивостей покриття часто буває недоцільно синтезувати новий плівкоутворювач, для цього достатньо ввести в композицію невелику кількість спеціальних речовин – модифікаторів. [8]

Функціональні добавки є обов'язковими компонентами практично будь-якого ЛФМ, при цьому вони виконують різноманітні функції. Вони використовуються для інтенсифікації процесу одержання лакофарбових матеріалів (емульгатори, диспергатори, піногасники), оптимізації процесу нанесення (реологічні добавки, загусники, поверхнево-активні речовини, агенти розливу і т.д.). Вони ж відіграють роль модифікаторів покриттів, покращуючи їх глянець та стійкість до стирання, адгезію, стійкість до корозії, стійкість при зберіганні та ін. [9, 10]

Диспергатори. Процес диспергування пігменту складається із стадії введення в рідке середовище (змочування) і рівномірного колоїдного розподілу його частинок в цьому середовищі за рахунок тонкого подрібнення і стабілізації одержаної дисперсії. При цьому для забезпечення змочування, попередження флокуляції, розшарування і осідання пігменту, підвищення яскравості і блиску покриттів вводять диспергатори, змочуючі агенти і поверхнево-активні речовини.

Диспергуючі добавки, розподіляючись на поверхні частинок пігменту, утримують їх на певній відстані один від одного за рахунок сил електростатичного відштовхування, попереджуючи флокуляцію.

Диспергатори для водно-дисперсних лакофарбових матеріалів можуть бути аніонними, катіонними, амфотерними, біфункціональними та неіонними, а також простими і змішаними. Для ЛФМ з високим сухим залишком використовують амофтерні диспергатори. Оптимальні концентрації добавок складають 0,5 – 1,0% від маси пігменту для діоксиду титану і 10 – 20% – для сажі.

Піногасники використовуються для того, щоб уникнути утворення піни або швидко її видалити. В покриттях піна завжди небажана. Вона може з'явитися у фарбі безпосередньо в процесі виготовлення, що заважає оптимальному заповненню виробничих ємностей, але найбільше проблем виникає, коли піна утворюється під час нанесення фарби, що призводить до виникнення дефектів покриття.

Особливо гостро проблема піноутворення постає для водно-дисперсійних фарб, тому що їх стабілізація поверхнево-активними речовинами супроводжується одночасною стабілізацією повітряних бульбашок, і утворенням стійкої піни. Дія піногасників зазвичай базується на зниженні поверхневого натягу, що призводить до укрупнення бульбашок піни, які потім руйнуються.

Найпростіші піногасники – розчин однієї речовини, наприклад, мінерального масла. Вони призначені для ЛФМ, які утворюють напівматові покриття, і штукатурок. Для високоякісних покриттів використовують силіконові піногасники, рідини, які містять полісилоксани з виключно низьким поверхневим натягом. Третій тип піногасників працює за рахунок несумісності з плівкоутворювачем, внаслідок чого утворюються активні центри, з яких починається ланцюгова реакція руйнування бульбашок піни.

Загусники (модифікатори реології) використовують для надання фарбі певних реологічних властивостей. Завдяки введенню невеликої кількості (не більше 1%) реологічних добавок досягаються оптимальні значення в'язкості і тиксотропності, виключається осідання пігментів при зберіганні, забезпечується хороший розлив та покривна здатність при нанесенні, знижується утворення натіків, а також покращуються корозійна стійкість і декоративні властивості покриттів. Поняття «оптимальні» тиксотропні властивості ЛФМ означає відносно низьке значення в'язкості при нанесенні і її збільшення після нанесення, що попереджає утворення дефектів розтікання в покритті та осідання пігменту.

В якості реологічних добавок у водно-дисперсійних ЛФМ використовують целюлозу і полісахариди, акрилати, поліефірполіуретани. Сучасні модифікатори реології для водних систем – це асоціативні загусники. Вони асоціюються з частинками латексу у вологому лакофарбовому шарі так, що у ньому зберігається випадковий розподіл латексних та інших колоїдних частинок. Це дає набагато більше можливостей для контролю реологічних властивостей. Остіннім часом спостерігається активне використання органічних глин в якості асоціативних загусників для водних ЛФМ.

Консерванти (біоциди). В несприятливих умовах в більшості лакофарбових покриттів може відбуватися розвиток плісняви, яка викликає появу характерних плям в місцях з'єднання стін та стелі у вологих приміщеннях, а також на завнішній частині будівель. Розвиток мікроорганізмів у тарі при зберіганні може призвести до псування лакофарбового матеріалу.

Консерванти володіють широким спектром дії проти бактерій, плісняви та дріжджів, надають матеріалу стійкість до мікробіологічного зараження і застосовуються для захисту водно-дисперсних фарб під час виробництва та зберігання. Зазвичай їх вміст не перевищує 5%. Біоциди, які застосовуються для захисту покриттів, повинні бути практично нерозчинними у воді, на відміну від біоцидів, які використовуються в якості консервантів для захисту ЛФМ у тарі.

Коалісценти - функціональні добавки для водно-дисперсійних фарб і лаків, що сприяють плівкоутворенню. Коалісценти призначені для зниження мінімальної температури плівкоутворення (забезпечують проходження процесу полімеризації при температурі +5 °С), полегшуючи процес коалісценції: злипання або злиття крапель в'яжучого матеріалу.

У процесі плівкоутворення коалісценти повинні повністю залишити лакофарбову плівку після процесу сушіння, залишки коалісценту негативно позначаються на експлуатаційних властивостях лакофарбових покриттів. Оптимальний підбір природи та кількості коалісцентів багато в чому визначає якість формування лакофарбового покриття. В якості коалісцентів використовують уайт-спірит, бутилгліколь, бутилдигліколь, диізобутилові ефіри довголанцюгових дикарбонових кислот, ефіри пропіленгліколю та ін.

Крім описаних вище, у виробництві водно-дисперсних лакофарбових матеріалів використовується велика кількість інших добавок, які призначені для покращення якогось конкретного параметру ЛФМ або покриття. До них відносяться добавки, які забезпечують світло- та корозійну стійкість, дозволяють покращити рівність, стійкість до подряпин, попередити кратероутворення і розтікання, збільшити стійкість до стирання, промотори адгезії, матуючі, відбілюючі та багато інших. [11 – 13]