- •1. ЛАКОКРАСОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ: ПРИНЦИПЫ КЛАССИФИКАЦИИ, ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИАЛОВ, КОМПОНЕНТЫ СИСТЕМ
- •ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЛАКОКРАСОЧНЫХ МАТЕРИАЛАХ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ
- •• Лакокрасочное покрытие – покрытие, сформированное на поверхности изделия после нанесения на него
- ••Согласно ГОСТ 9.032 существуют система обозначений покрытий,
- •• По условиям эксплуатации покрытия из них подразделяются на 11
- •• Стандартный индекс лакокрасочного материала
- •• На практике принято также подразделять лакокрасочные покрытия на группы и по дополнительным
- •ПРИМЕРЫ ОБОЗНАЧЕНИЯ ЛАКОКРАСОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ПОКРЫТИЙ
- •• Олифа – пленкообразующая жидкость – продукт переработки растительных масел или жирных алкидных
- •ПИГМЕНТЫ И НАПОЛНИТЕЛИ
- •• У всех пигментов имеются свои особенности и характеристики. Они обладают уникальными свойствами,
- •НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ПИГМЕНТЫ КЛАССИФИЦИРУЮТСЯ:
- •РАСТВОРИТЕЛИ И РАЗБАВИТЕЛИ
- •• Пластификаторы — органические продукты, придающие лакокрасочным пленкам (покрытиям) необходимую эластичность, повышенную стойкость
- •• Для получения ЛКМ могут быть использованы различные виды пленкообразующих систем, в том
- •• Полимерные органодисперсии.
- •• Водные дисперсии полимеров.
- •• 100% -ные пленкообразующие системы.
- •• Поликонденсация- реакция синтеза полимеров из полифункциональных мономерных соединений, протекающая как типичная ступенчатая
- •ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ ПРОВЕДЕНИЯ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ
- •2. Полимеризация в растворе
- •3. Суспензионная полимеризация
- •4. Эмульсионная (латексная) полимеризация
- •5. Полимеризация в газовой фазе:
- •СПОСОБЫ ПРОВЕДЕНИЯ ПОЛИКОНДЕНСАЦИИ
- •Поликонденсация в растворе
- •Поликонденсация на границе раздела фаз
- •Поликонденсация в эмульсии
- •• Термореактивные полимеры при повышении температуры сначала становятся пластичными, но затем под влиянием
- •СЛОЖНЫЕ ПОЛИЭФИРЫ (ОЛИГОЭФИРЫ)
- •Олигоэфиры, полученные поликонденсацией двух- и полифункциональных спиртов и карбоновых кислот или их
- •АЛКИДНЫЕ ОЛИГОМЕРЫ
- •Синтез глифталевых смол, модифицированных растительными маслами, осуществляют методом
- •2) этерификация при 200—250 °С моно- и диглицеридов фталевым ангидридом:
- •• Разновидности алкидов:
- •ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ЛАКОКРАСОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ОЛИГОЭФИРОВ
- •Материалы на основе средней жирности отверждаются
- •ПОЛИАМИДЫ И ПОЛИИМИДЫ
- •Покрытия из полиамидных порошков характеризуются высокой механической прочностью и удовлетворительными диэлектрическими свойствами. По
- •Полиимиды – гетероцепные полимеры, содержащие в основной полимерной цепи повторяющиеся имидные циклы.
- •ФЕНОЛФОРМАЛЬДЕГИДНЫЕ ОЛИГОМЕРЫ
- •Фенольные
- •По целому ряду свойств пластмассы на основе фенолоформальдегидных смол и сейчас остаются непревзойдённым
- •КАРБАМИДО – И МЕЛАМИНОФОРМАЛЬДЕГИДНЫЕ
- •Поликонденсация карбамида с формальдегидом проходит в несколько
- •Поликонденсация меламина с формальдегидом состоит из серии последовательно-параллельных реакций: гидроксиметилирования меламина и последующей
- •ЛАКОКРАСОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ КАРБАМИДОИ
- •КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИЕ ОЛИГОМЕРЫ
- •ЛАКОКРАСОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НA ОСНОВЕ ОЛИГООРГАНОСИЛОКСАНОВ
- •На основе олигоорганосилоксанов получают лакокрасочныe материалы для термо-, водо-; свето- и атмосферостойких покрытий.
- •ЭПОКСИДНЫЕ ОЛИГОМЕРЫ
- •Эпоксидные пленкообразующие представляют собой реакционноспособные олигомеры, которые переходят в неплавкое и нерастворимое состояние
- •ЛАКОКРАСОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ЭПОКСИДНЫХ ОЛИГОМЕРОВ
- •Порошковые материалы
- •Водоразбавляемые и воднодисперсные материалы
Поликонденсация меламина с формальдегидом состоит из серии
последовательно-параллельных реакций: гидроксиметилирования меламина и последующей конденсации его метилольных
производных.
Тидроксиметилирование меламина происходит по аминогруппам. Присутствие трех реакционных в молекуле меламина дает возможность присоединять к нему до шести молекул формальдегида с образованием гексаметилолмеламина.
Меламиноформальдегидные олигомеры представляют собой термореактивные продукты разветвленной структуры, содержащие
. функциональные СН2ОН, (CH2OR) - и NН- группы. Степень
поликонденсации таких олигомеров обычно не превышает 3. Свойства олигомера могут варьироваться в широких пределах в
зависимости от вида модифицирующего спирта и его количества, введенного в состав олигомера. Принципы модификации и отверждения меламиноформальдегидных олигомеров такие же, как для карбамидоформальдегидных олигомеров.
ЛАКОКРАСОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ КАРБАМИДОИ
МЕЛАМИНОФОРМАЛЬДЕГИДНЫХ ОЛИГОМЕРОВ
Карбамидо- и меламиноформальдегидные олигомеры способны образовывать бесцветные прозрачные твердые покрытия, отличающиеся стабильностью глянца и цвета под воздействием ультрафиолетовых лучей и нагревания, стойкие к действию воды, бензина, минеральных масел, моющих слабощелочных растворов. Существенным достоинством этих олигомеров является их способность образовывать пленки уже при комнатной температуре. При прочих равных условиях свойства меламиноформальдегидных олигомеров несколько лучше, чем карбамидоформальдегидных, однако следует помнить, что меламиноформальдегидные олигомеры несколько дороже.
Вместе с тем карбамидо- и меламиноформальдегидные олигомеры имеют недостаточную эластичность и адгезию (например в сравнении с алкидами). Поэтому их используют обычно в сочетании с пленкообразующими других типов, в первую очередь с алкидами, а также с эпоксидами, немодифицированными олигоэфирами, ненасыщенными олигоэфирами, полиакрилатами, содержащими функциональные группы (например, ОН- или СООН-), способные относительно легко реагировать с метилольными или алкоксиметильными группами. Все эти олигомеры хорошо совмещаются с карбамидо- или меламиноформальдегидными олигомерами, причем содержание последних в смеси пленкообразующих не превышает 35%. Карбамидо- и
меламиноформальдегидные олигомеры в композициях выполняют роль модификатора и отвердителя.
КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИЕ ОЛИГОМЕРЫ
Кремнийорганические полимеры (олигомеры) - высокомолекулярные соединения,
содержащие атомы кремния и углерода в составе элементарного звена макромолекулы. В зависимости от строения главной цепи различают:
- полимеры (олигомеры) с неорганическими главными цепями:
-O-Si-O-Si-O-Si- - полиорганосилоксаны -O-Si-O-Me-O-Si- - полиметаллоорганосилоксаны -Si-N-Si-N- - полиорганосилазаны
-Si-Si-Si-Si- - полиорганосиланы
-полимеры с органонеорганическими главными цепями:
-полимеры с органическими главными цепями
Из всех перечисленных кремнийорганических полимеров (олигомеров) в лакокрасочной промышленности наибольшее применение находят полиорганосилоксаны.
Полиорганосилоксаны представляют собой кислородсодержащие кремнийорганические полимеры, молекулярная масса которых может изменяться в широких пределах от 1*102 до 3*106.
Полиорганосилоксаны можно получать двумя методами: гидролитической поликонденсацией хлор- или алкоксисиланов и полимеризацией циклических олигоорганосилоксанов.
Первым методом получают сравнительно низкомолекулярные полимеры с молекулярной массой от 100 до 50000; вторым - полимеры с молекулярной массой от
50000 и выше.
ЛАКОКРАСОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НA ОСНОВЕ ОЛИГООРГАНОСИЛОКСАНОВ
Важнейшим достоинством покрытий на основе олигоорганосилоксанов является их термостабильность. Они способны длительное время работать при 180-200 ОС. Предельная термическая стойкость отдельных видов полиорганосилоксанов может существенно различаться, поскольку она в значительной мере зависит от природы заместителей при атомах кремния.
Покрытия на основе олигоорганосилаксанов обладают высокими диэлектрическими характеристиками, которые при 200 0С на два порядка выше, чем те же показатели органических полимеров. Они негорючи, стойки к действию низких температур (вплоть до температуры -60 ОС). Покрытия хорошо сохраняют внешний вид и глянец после длительной выдержки при 200-250 ОС.
Такие покрытия сравнительно инертны по отношению к большинству химических реагентов, за исключением сильных оснований и концентрированных кислот, таких, как серная, соляная, фосфорная, азотная, ледяная уксусная. Разбавленные кислоты, щелочи, растворы солей металлов оказывают на них лишь незначительное воздействие.
Олигоорганосилоксаны обладают высокой радиационной стойкостью.
Покрытия обладают высокой света- и атмосферостойкостью.
На основе олигоорганосилоксанов получают лакокрасочныe материалы для
термо-, водо-; свето- и атмосферостойких покрытий. Их используют для покрытия проводов, пропитки обмотки электродвигателей, для получения защитных покрытий, работающих длительное время при температурах 300-500 ОС. Достаточно высокая химическая стойкость позволяет применять их для окраски
различных предметов домашнего обихода и промышленного оборудования. Однако покрытия на основе олигоорганосилоксанов имеют и ряд недостатков:
низкая адгезия (особенно к меди), недостаточная стойкость к действию минеральных масел и органических растворителей, относительно невысокие механические характеристики. С целью повышения этих показателей часто проводят модификацию олигоорганосилоксанов.
Модифицированные олигоорганосилоксаны обладают значительно более высокой механической прочностью, адгезией и улучшенной стойкостью к перепаду температур. Кроме того, они являются более дешевыми материалами. Вместе с тем при модифицировании несколько снижается термическая стабильность и диэлектрические показатели олигоорганосилоксанов. Лакокрасочные материалы на основе модифицированных олигоорганосилоксанов находят самое широкое применение в различных отрослях промышленности для получения термостойких покрытий с высокими физико-механическими
показателями, а также для защитно-декоративных покрытий, отличающихся высокой атмосферо-, морозо- и водостойкостью.
ЭПОКСИДНЫЕ ОЛИГОМЕРЫ
Под эпоксидными пленкообразующими обычно понимают полимеры, олигомеры и мономеры, содержащие в молекуле не менее двух эпоксидных или глицидных групп, за счет которых происходит образование пространственного (сетчатого) полимера.
Для получения пленкообразующих, содержащих эпоксидные группы, существует три основных метода, имеющих промышленное значение. В их основе лежат следующие химические реакции:
1)реакция протонодонорных соединений с эпихлоргидрином;
2)эпоксидированиение непредельных соединений;
3)поли- и сополимеризация непредельных мономеров, имеющих функциональную эпоксидную группу.
Общим методом получения эпоксидных производных на основе протонодонорных соединений является взаимодействие последних
сэпихлоргидрином с последующей регенерацией эпоксидной группы на стадии дегидрохлорирования.
Исходными протонодонорными соединениями служат двух- и
многоатомные фенолы, спирты, карбоновые кислоты, амины.
Эпоксидные пленкообразующие представляют собой реакционноспособные
олигомеры, которые переходят в неплавкое и нерастворимое состояние только под
действием отвердителей.
Несмотря на структурное разнообразие эпоксидных пленкообразующих, наличие в их молекулах эпоксидных групп обусловливает сходный характер процессов превращения их в полимеры трехмерного строения - отверждения. В ряде случаев в процессе отверждения принимают участие и другие функциональные группы, например гидроксильные.
Высокая активность эпоксидных групп по отношению к нуклеофильным и электрофильным реагентам позволила разработать различные отверждающие системы для эпоксидных олигомеров, эффективные в широком диапазоне температур - от О до 200 0С. По механизму действия все отвердители эпоксидных олигомеров принято классифицировать на две группы:
1)сшивающие отвердители, отверждающее действие которых связано с химическим взаимодействием функциональных групп отвердителя и эпоксидного олигомера;
2)каталитически действующие отвердители, под действием которых образование трехмерной структуры происходит за счет реакции полимеризации с раскрытием эпоксидного цикла.
Такие высокомолекулярные продукты конденсации дигидроксидифенилпропана
с эпихлоргидрином, как «фенокси-смолы» из-за высокой молекулярной массы (~60000) могут использоваться и в качестве термопластичных материалов.
ЛАКОКРАСОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ЭПОКСИДНЫХ ОЛИГОМЕРОВ
Разнообразие эпоксидных олигомеров и применяемых отвердителей позволило создать большое количество лакокрасочных материалов различного назначения. Все эти материалы можно классифицировать по таким признакам, как тип эпоксидного связующего и отвердителя, по температурным условиям отверждения, по признаку преимущественного назначения материала, и, наконец, по виду дисперсионной среды. В зависимости от температурных условий отверждения различают материалы холодного и горячего отверждения. К первым из них относятся эпоксидные композиции, отверждаемые алифатическими полиаминами, кислотами и основаниями Льюиса, изоцианаты, а также эпоксиэфиры. Ко вторым - композиции, отверждаемые ангидридами, феноло-, карбамидо- и меламиноформальдегидными олигомерами и др.
Поскольку лакокрасочные материалы на основе эпоксидных олигомеров обладают комплексом таких ценных свойств, как высокая адгезия к металлическим и неметаллическим поверхностям стойкость к действию воды, щелочей, кислот, ионизующих излучений, малая пористость, незначительная влагопоглощаемость и высокие диэлектрические показатели, их применяют для получения ответственных покрытий самого различного назначения, в том числе для получения химически стойких, водостойких, электроизоляционных и теплостойких покрытий.
Наиболее традиционными являются растворы эпоксидных олигомеров в органических растворителях. В качестве последних используют простые эфиры гликолей (обычно этилцеллозольв), ароматические углеводороды, кетоны, спирты. Выбор органических
растворителей специфичен для каждой конкретной системы эпоксидный олигомер-
отвердитель.
