Лекции Современные технологии _общ_ _укр

Донбаська державна академія будівництва і архітектури

Кафедра технологій будівельних матеріалів, виробів та автомобільних доріг

КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ з дисципліни „Сучасні технології” із спеціальності 7.092104 „Технологія будівель-

них конструкцій, виробів і матеріалів”

Укладачі: д.т.н., професор В.І. Братчун, доценти: М.М. Зайченко, О.М. Єфремов,

В.Г. Вешневська

Макіївка, ДонДАБА – 2003 р.

2

Лекція 1. Сучасні лакофарбові матеріали

План лекції:

Передмова.

1.Сучасні лаки

2.Воднодисперсні лакофарбові матеріали

3.Фарби для будівництва

4.Порошкоподібна водорозбавлювальна фарба «АКВАМІКС»

Передмова На ринку України можна зустріти досить різноманітну барвисту продукцію. У 1999

році в Україні було реалізовано лакофарбових матеріалів на суму 300 мільйонів доларів,

що склало 150 тис. тонн, 15% загального обороту склали фасадні фарби.

Останнім часом спостерігається тенденція до збільшення використання барвистих складів на водній основі, що мають значні переваги в порівнянні з масляними і полімерни-

ми лакофарбовими складами. Вони є менш шкідливими для навколишнього середовища і людей, легко розбавляються водою. Для очищення інструмента також використовується вода.

Вартість водних барвистих складів коливається від 4 до 9 доларів за один кілограм.

Виділяють барвисті склади на латексній основі, на акрилатній і на основі силоксано-

вих смол.

Сучасні лакофарбові матеріали

Лакофарбовими матеріалами називають напіврідкі склади, які наносяться на поверх-

ню конструкції тонким шаром, що через якийсь час твердіє і утворює плівку, яка міцно зчі-

плюється з основою. Лакофарбові склади наносяться для декоративних цілей, захисту конструкцій від корозії (наприклад, фарбування металевих конструкцій). Лакофарбове по-

криття складається з декількох шарів: ґрунтовки, шпаклівки, шару барвистого складу, ша-

ру лаку (рис. 1).

Ґрунтовки і шпаклівки служать для підготовки поверхні до фарбування. Барвисті склади утворюють покриття потрібного кольору. Лаки створюють блискучу плівку.

До складу лакофарбових матеріалів входять сполучні (плівкоутворювальні) речовини,

пігменти, розчинники і розріджувачі.

3

1

2

3

4

5

Рис. 1. Схема лакофарбового покриття: 1- шар лаку; 2 – шар барвистого складу; 3 – шпаклівка; 4 – ґрунтовка; 5 – поверхня під фарбування

При всьому розходженні властивостей лакофарбових покрить їх зв'язує єдність техні-

чного рішення задачі ізоляції поверхні виробу від зовнішнього впливу без істотної зміни її профілю, додання поверхні визначеного зовнішнього вигляду і фактури, а також деяких спеціальних властивостей (електроізоляційні, теплопровідні, термоабо радіоіндикаторні та ін.). Ця задача вирішується нанесенням на поверхню виробу помірковано тонкої (20-200

мкм) адгезованої твердої плівки на основі органічних речовин, що складають її суцільну фазу. У свою чергу, суцільна (континуальна) органічна фаза може бути модифікована включенням дисперсних фаз, роль яких у більшості випадків виконують неорганічні напо-

внювачі і пігменти. Крім того, лакофарбове покриття може бути одно-, двох- і багатошаро-

вим. Основні різновиди лакофарбових покрить схематично зображені на рис. 2.

Плівкоутворювальною речовиною (плівкоутворювачем) служать полімери, олігомери,

мономери або композиції, здатні формувати адгезовану плівку (покриття) у результаті фі-

зико-хімічних або хімічних перетворень на підкладці.

Між вихідним станом плівкоутворювальної речовини і кінцевим станом має місце ряд перетворень (рис. 3).

4

Рис. 2. Схематичне зображення непігментованого (а), пігментованого (б) і багатошарового

(в) покриттів:

1 – підкладка; 2 – шар ґрунту; 3 – шар шпаклівки; 4 – верхній шар покриття.

Рис. 3. Ряд перетворень

Плівкоутворювальна система – це стан плівкоутворювальної речовини, що забезпечує можливість його змішання з іншими компонентами лакофарбових складів (пігментами, на-

повнювачами, пластифікаторами, отверджувачами і таке інше) і наступного плівкового розподілу всієї композиції на підкладці. Плівкоутворювальна система може бути однорід-

ною (100%-ний плівкоутворювач або його розчин - лак) або двофазний (дисперсія плівко-

утворювача у водній, органічній або газовій фазі – у випадку порошкових фарб).

Лаками називаються плівкоутворювальні системи або лакофарбові матеріали, що представляють собою розчин полімерної або олігомерної плівкоутворювальної речовини в летучій рідині.

Ґрунтовками називаються лакофарбові матеріали, призначені для одержання першо-

го від підкладки шару лакофарбового покриття. Основні функції ґрунтовки – забезпечення адгезії всього покриття до підкладки й антикорозійний захист (ґрунтовка по металах, як правило містить пігменти, інгібуючі електрохімічну корозію металу).

5

Шпаклівки призначені для виправлення дефектів (вирівнювання) поверхні, що офар-

блюється. Це високонаповнені матеріали (пігментами й особливо наповнювачами); шпак-

лювальні шари мають малу усадку і добре шліфуються.

Емалі призначені для одержання верхніх шарів покриття, від яких потрібна відповід-

на мікрофактура (глянсові, матові покриття), декоративність (колір, білизна), фізико-

механічні характеристики (твердість, гнучкість) і стійкість до зовнішніх впливів.

1.СУЧАСНІ ЛАКИ

Узалежності від виду вихідного полімеру сполучні лаки підрозділяються на акрилові,

стирольні, бітумні і т.д.

На відміну від лаків, що мають самостійне значення і відносяться до основних видів лакофарбових матеріалів, ці лаки – напівфабрикати для виробництва емалів, ґрунтовок і шпаклівок. У позначенні лаків після букв, що вказують на хімічну природу сполучного,

спочатку ставиться цифра «0», наприклад:

Лак ПФ-034 – напівфабрикатний лак, застосовується для готування ґрунтовок НФ-20,

НФ-046, НФ-061.

Лаки являють собою розчини смол або їхніх сумішей і містять різні добавки. Після висихання утворюють гладкі однорідні, без зморшок, патьоків і сторонніх включень, блис-

кучі або матові плівки.

Лаки повинні відповідати вимогам, приведеним у табл. 1

Марка лаку: АК-113 (акриловий) ДСТ 23832-79* (метали і неметали).

Уретановий: АУ-(ТУ 6-10-1552-76) – умовна в'язкість 60-90 с по ВЗ-4; масова частка нелетучих 23±2%; час висихання – 6 год; твердість плівки не менш 0,6; еластичність плів-

ки не більш 1 мм. (паркет і вироби з деревини).

Кремнійорганічний ДО-940 ТУ 6-10-719-74; колір безбарвний; умовна в'язкість 14-18

с; масова частка нелетучих 25-27%; час висихання не більш 12 г при t=80±5 С – захист по-

верхні труб.

Епоксидні: ЕП-79; ТУ 6-10-1145-77; умовна в'язкість 13-30 с. Одержання ізоляційних вологозахисних покриттів.

6

Таблиця 1

Основні властивості та область застосування лаків

7

Продовження таблиці 1

2. ВОДНОДИСПЕРСНІ ЛАКОФАРБОВІ МАТЕРІАЛИ

Одним з найважливіших шляхів створення технологічних процесів без шкідливого впливу на здоров'я людини і без шкідливих викидів є використання синтетичних полімер-

них плівкоутворювачів не в розчинному, а в колоїдно-дисперсному стані.

8

Використання колоїдно-дисперсного стану полімерного плівкоутворювача в лакофар-

бових матеріалах є новим етапом розвитку лакофарбової технології, оскільки виключає або значно скорочує споживання органічних розчинників і природної сировини (олій), інтен-

сифікує технологічні процеси, поліпшує їхню якість і розширює асортимент плівкоутво-

рювачів.

Плівкоутворювальною системою в цих матеріалах є агрегативно-стійкі водні диспер-

сії полімерів. Найбільше застосування знайшли дисперсії полівінілацетату. Для перекладу в нерозчинний стан у композицію водної фарби додають окислювач. Останній, викликає оки-

сну деструкцію ПВС, що супроводжується утворенням альдегідних і карбоксильних кінце-

вих груп. У присутності кислоти при висиханні покриття утворюються міжмолекулярні аце-

тальні і складноефірні групи.

Інший шлях перекладу ПВС у нерозчинний стан – це відверждення його моно- і діа-

льдегідами в кислому середовищі з утворенням просторових ацеталів (рис. 4) сополімерів вінілацетату з дибутілмалеінатом, вінілхлоридом, етиленом, сополімерів стиролу з бутаді-

єном і сополімерів акрилових ефірів (акрилатів).

9

Рис. 4.

Фарби на основі полівінілацетату і сополімерів вінілацетату одержують методом емульсійної полімеризації (виходить водна дисперсія ПВАД).

Для одержання ПВАД до складу фарби включають пластифікатори – звичайно дибу-

тілфталат у кількості 10% і більш до маси полімеру. Крім того, до складу фарби входять пігменти і наповнювачі (50-60% від маси полімеру), антисептики та антивспінювачі, стабі-

лізатори, загусники та ін. добавки. Такі фарби призначаються в основному для внутрішніх робіт на будівельних об'єктах. Недолік фарб на основі ПВАД є їх гідрофільність і низька лугостійкість.

Поліакрилатні фарби. Фарби, отримані на основі поліакрилатних водних дисперсій,

на відміну від двох попередніх забезпечують гарну стійкість до старіння і до дії лугів. Во-

ни успішно застосовуються для водостійких внутрішніх і атмосферостійких зовнішніх по-

крить.

Поліакрилати – під цією назвою поєднуються полімерні похідні акрилової СН2=СН

– СООН і метакрилової СН2 – С(СН3) – СООН кислот. У якості плівкоутворювачів засто-

совують полімери і сополімери на основі складних ефірів, амідів і нітрилів цих кислот:

10