Вопрос 1. Хлорированный каучук и покрытия на его основе

Хлорированный каучук. В лакокрасочной промышленности часто используют хлорированный полиизопреновый каучук. На его основе получают термопластичные покрытия с высокой химической и атмосферостойкостью, хорошей адгезией к субстратам. Внешний вид этих покрытий лучше, чем у покрытий на основе сополимеров винилхлорида и перхлорвинила.

Хлорированию подвергают каучук, растворенный в органическом растворителе (ССl₄, бензол). При проведении процесса в четыреххлористом углероде протекают различные реакции.

1. З амещение на хлор водородных атомов -метиленовых групп:

2. В нутримолекулярная циклизация (после связывания 34-35% хлора) с образованием звеньев следующей структуры:

3. П рисоединение хлора по двойной связи циклизованной макромолекулы и замещение атома водорода в оставшейся после циклизации -метиленовой группе:

4. З амещение атомов водорода в соединяющих циклы боковых метиленовых группах:

Конечный продукт [C₁₀H₁₁Cl₇]_n содержит 65% хлора. Хлорирование в бензольном растворе не сопровождается циклизацией.

В качестве пленкообразующего используют хлоркаучук с молекулярной массой от 5000 до 15000. Растворители: ксилол, кетоны (кроме ацетона – в нем он не растворяется). Для получения покрытий с высокими механическими и физико-химическими показателями в хлоркаучук добавляют пластификаторы – хлорированные парафины или эфиры фталевой кислоты – до 60% от массы каучука. Кроме того, в состав лакокрасочных материалов на основе хлоркаучука вводят стабилизаторы (эпоксидированные масла), предотвращающие отщепление НСl.

На основе хлорированного каучука получают лакокрасочные материалы с более высоким сухим остатком (50%), чем на основе других хлорированных олефинов.

Хлорированный каучук хорошо совмещается с алкидными (особенно высокой жирности), феноло- и карбамидоформальдегидными эпоксидными олигомерами и полиуретанами. Введение этих олигомеров повышает твердость и износостойкость покрытий на основе хлорированного каучука.

Покрытия на основе хлорированного каучука широко используются для защиты стальных изделий и конструкций, а также бетона, асбоцемента и других строительных материалов.

Вопрос 2. Нитраты целлюлозы

Сложные эфиры целлюлозы, например нитраты целлюлозы, – основа для производства бездымного пороха. Нитратцеллюлозные лакокрасочные материалы применяются для окраски изделий из металла и древесины.

С ырье – коротковолокнистый хлопок, который обрабатывают нитрующей смесью, состоящей из концентрированных серной и азотной кислот:

Теоретическое (максимальное) содержание азота в нитрате целлюлозы – 14,14%. Это соответствует полной этерификации всех трех гидроксильных групп пиранозного кольца и образованию тринитрата целлюлозы. Но при ее получении с помощью нитрующей смеси содержание азота не превышает 13,4%, что соответствует средней степени замещения 2,7.

Технические нитраты целлюлозы: пироксилины (12,5–13,4%N); пироколлодиет (12,012,5%N); коллоксилины (10,712,0%N).

Как пленкообразователь используется лаковый коллоксилин. Его достоинство – высокий глянец, хорошие физико-механические характеристики, прозрачность и водостойкость покрытий. Недостатки – горючесть, низкая термостойкость, заметная проницаемость пленок.

Различают пять классов лакового коллоксилина. Основа классификации – вязкость 2%-ных ацетоновых растворов коллоксилинов, измеренная на вискозиметре Энглера. Чем ниже вязкость раствора нитрата целлюлозы, тем более концентрированные лаки можно приготовить на его основе. Это позволяет наносить меньшее число слоев для достижения требуемой толщины покрытий.

Низковязкие коллоксилины легче и быстрее растворяются (к тому же – в более дешевых растворителях), с другой стороны, пленки более высокого качества (по прочности, гибкости, сопротивлению старению и пр.) получаются из высоковязкого коллоксилина.

На основе нитрата целлюлозы изготовляют лаки, эмали, грунтовки и шпатлевки. Это системы, состоящие из раствора нитрата целлюлозы в смеси органических растворителей, пластифицирующих, модифицирующих и других добавок. Применяют и водные дисперсии нитрата целлюлозы.

Нитратцеллюлозные лаки используются для получения защитно-декоративных покрытий по металлам, древесине, тканям, пластмассам, резине, коже и другим подложкам. Чаще они содержат до 2050% (мас.) алкидов, феноло- и мочевиноальдегидов и прочих пленкообразующих веществ, которые играют роль модификаторов и одновременно пластификаторов. Лаки для кожи, древесины и некоторых других подложек содержат в качестве пластификатора дибутилфталат или касторовое масло.

Нитратцеллюлозные лаки без модификатора называют цапонлаками. В их состав входят только нитрат целлюлозы и растворитель. Иногда – краситель или низкомолекулярный пластификатор. Нитратцеллюлозные лаки образуют покрытия с высоким блеском. Для получения матовых покрытий в состав лаков вводят скипидар или другие плохо совмещающиеся с нитратом целлюлозы добавки. Нитратцеллюлозные лаки обладают удовлетворительной адгезией к черным металлам (особенно к алюминию и его сплавам).

Лаки для дерева (мебель, музыкальные инструменты, карандаши и пр.) почти всегда применяются в модифицированном виде, причем модификатора вводят в 23 раза больше, чем нитрата целлюлозы (алкидные, мочевино- и меламиноальдегидные олигомеры). Лаки для дерева быстро сохнут при комнатной температуре, поддаются шлифовке и полировке. Недостаток – значительная водопроницаемость.