Воду как растворитель для красок использовали сотни лет назад. Еще в XIII-XIV вв. многие художники применяли водорастворимые клеевые краски на основе яичных желтков, и произведения, написанные ими, живут и по сей день.
Теперь, конечно, обходятся без яичных желтков. Химики создали лакокрасочные материалы, в которых вода служит растворителем или разбавителем, и назвали их соответственно водорастворимыми и водо-дисперсионными лакокрасочными материалами.
В водорастворимых лакокрасочных материалах пленкообразующее находится в растворе в молекулярно-дисперсном состоянии. Поскольку многие пленкообразующие плохо растворяются в воде, в их состав вводят гидрофильные группы. Например, при взаимодействии льняного масла с малеиновым ангидридом получается малеинизированное льняное масло, которое затем нейтрализуют аммиаком и получают водорастворимое пленкообразующее. Из эпоксидных смол, которые не растворяются в воде, путем химической модификации получают эфир, взаимодействующий с малеиновым ангидридом с образованием водорастворимого эпоксиэфира.
В процессе образования покрытий из водных растворов полимеров происходит испарение воды, что приводит к повышению концентрации пленкообразующего, разрушению гидратных оболочек вокруг полярных групп полимера и образованию сплошной пленки. В дальнейшем в зависимости от состава полимера могут протекать окисление, полимеризация и поликонденсация, завершающие пленкообразование.
Вододисперсионные лакокрасочные материалы представляют собой эмульсию полимеров в воде, т.е. жидкий полимер в виде мельчайших капель диаметром 0,1-0,2 мкм, распределенных во всем объеме воды. Поверхность этих капель очень велика; например, суммарная поверхность 1 г. поливинилацетатной эмульсии составляет 4-104см2, а акриловой эмульсии еще больше - 2-105 см2. Если учесть, что в эмульсии находятся сотни миллионов таких капель, то станет понятно, как трудно предотвратить их слипание. Для этого требуется вещество (эмульгатор), обволакивающее капли полимера и защищающее их от слипания (коагуляции).
Смешайте льняное масло с водой. Пока вы их энергично перемешиваете, масло дробится на мелкие шарики и получается эмульсия. Но стоит только прекратить перемешивание, как капли масла всплывут на поверхность и образуют сплошной слой. Добавьте немного мыла, и эмульсия станет более устойчивой. В этом случае мыло является эмульгатором.
Молекулы эмульгатора содержат гидрофильную группу («голова» молекулы), например СООН, NH2, ОН, и гидрофобный углеводородный радикал («хвост» молекулы). Они располагаются на поверхности капель полимера и ориентируются так, что «голова» молекулы обращена к воде, а «хвост» - к эмульгируемому веществу. В качестве эмульгаторов применяют натриевые соли жирных кислот, триэтаноламин и др. С их помощью на основе нерастворимых в воде жидких полимеров удалось получить водоэмульсионные лакокрасочные материалы.
Водоэмульсионные краски широко применяются для окраски пористых материалов: штукатурки, древесины, бумаги, а также стальных деталей. Они водостойки, обладают хорошей адгезией, а главное, как сказано выше, не содержат органических растворителей.
Не менее важная задача, стоящая перед производителями лакокрасочных покрытий - увеличение долговечности (срока службы) покрытия. Здесь имеются огромные резервы экономии лакокрасочных материалов, трудовых затрат, электроэнергии и сокращения сроков простоя изделий.
Например, железнодорожный, вагон, окрашенный алкидной эмалью, через 2-3 года эксплуатации делается неприглядным, матовым, грязным и его приходится перекрашивать. Такие же вагоны, окрашенные полиуретановыми эмалями, через 6 лет эксплуатации имеют отличный вид. Вот и посчитайте: вагоны, покрытые алкидными эмалями, за 20 лет эксплуатации перекрашивают 8-10 раз, вагоны, окрашенные полиуретановой эмалью - только 3 раза. Сколько материала и труда может быть сэкономлено за счет улучшения качества лакокрасочного материала! Краски в Ростове соответствуют всем необходимым требованиям технологов.
Полиуретановые лакокрасочные материалы представляют собой двухкомпонентную систему, состоящую из раствора насыщенного полиэфира в органических растворителях и отвердителя -полиизоцианата. Количество отвердителя, которое вступает в химическую реакцию с полиэфиром, должно быть строго рассчитано, исходя из содержания гидроксильных групп в полиэфире и изоцианатных групп в отвердителе.
Реакция начинает протекать, как только компоненты смешаны, поэтому лак должен быть израсходован в течение нескольких часов. Реакция завершается в покрытии при температуре 20-25 °С только через 6-7 сут. Но зато качество таких покрытий отличное-высокий глянец, сохраняющийся в течение примерно 6 лет, и гладкость поверхности покрытия облегчают уход за изделием.
Ученые, желая облегчить работу технологов, разработали однокомпонентные составы, которые содержат одновременно полиэфиры и так называемые «блокированные» изоцианаты и могут храниться в таком виде длительное время и не взаимодействуют друг с другом, пока им «не развяжут руки» путем нагревания до 140 °С. При этой температуре изоцианат превращается в активное соединение и реагирует с полиэфиром. Полиуретановые покрытия обладают исключительной химической стойкостью, особенно к действию органических растворителей, синтетических масел и гидравлических жидкостей, применяемых в авиационной технике и других областях народного хозяйства.
В.В. Чеботаревский «Лаки и краски - что это такое?» 1983 г.
|
|
|
