Лакокрасочные материалы строительного назначения

Фасадные краски, содержащие органические растворители

Видеоролик производства фасадной краски, скачать 11Мб

Так как в рецептурах водно-дисперсионных фасадных красок используют широкий ассортимент дисперсий различного состава и Тст, они могут содержать значительное количество коалесцентов, являющихся органическими растворителями.

Были проведены сравнительные лабораторные испытания покрытий на основе фасадных красок с ОКП 15–55%, содержащих типичные коммерческие акриловые дисперсии: чисто акриловую (АК) и стиролакриловую (АК/С) [76]. Оба сополимера имеют сравнимое водопоглощение, но паропроницаемость покрытий на основе АК/С-дисперсии ниже, чем АК (рис. 31).

Механические свойства пленок в большей степени зависят от ОКП красок, кроме того, на прочность свободных пленок при разрыве существенно влияет циклическое испытание: выдержка в воде — сушка (рис. 32).

Исходные АК/С-пленки имеют меньшую прочность, чем АК, независимо от ОКП, причем прочность на разрыв исходных образцов проходит через минимум при ОКП 30 и 35% соответственно. Чтобы объяснить вид кривых, необходимо рассмотреть два противоположных эффекта. Во-первых, наличие эмульгаторов в дисперсии может оказывать пластифицирующее действие, которое уменьшается с ростом ОКП. Во-вторых, пигмент (наполнитель) усиливает полимерную матрицу и тем больше, чем выше ОКП. Таким образом, повышается жесткость пленки [77] и её прочность при разрыве. Погружение пленки в воду повышает её прочность в основном после первого цикла. Этот эффект более отчетливо выражен для АК/С покрытий, и процент увеличения прочности пленки зависит от ОКП [76].

Проведенные исследования показывают, что при вымывании водорастворимых компонентов механические свойства пленок изменяются: они становятся более хрупкими и практически теряют способность к растяжению. Водорастворимые компоненты дисперсий аккумулируются в образующихся пустотах на поверхности полимерных частиц [78]. И хотя пустоты очень малы по сравнению с общей площадью поверхности, они могут существенно влиять на прочность пленки. Это явление можно рассматривать с точки зрения пластифицирующего эффекта [79] Или его способности ухудшать процесс пленкообразования [80]. Кроме того, высушивание пленки при 50°С (выше Тст полимера) — позволяет Улучшить процесс пленкообразования, что приводит к получению более Прочных пленок. В принципе результаты, полученные для АК-красок, аналогичны АК/С, кроме того что воздействие воды повышает прочность при разрыве АК-пленок не так сильно, как АК/С, даже при более Низком содержании пигментов.

Относительное удлинение пленок обоих типов ухудшается при повышении содержания пигмента. Но и в этом случае есть разница: снижение относительного удлинения АК-пленок в большей степени не зависит от выдержки в воде, чем АК/С-пленок. Другой особенностью является скорость снижения относительного удлинения в зависимости от ОКП. Для АК-пленок до ОКП 25% удлинение снижается постепенно, а затем резко, что видно по изменению градиента кривых (рис. 33).

Прочность и относительное удлинение после воздействии воды выше для АК/С-пленок, что является преимуществом для фасадных покрытий, подвергающихся воздействию воды в виде дождя и росы.

При ускоренных климатических испытаниях для стиролакриловых покрытий наблюдается очень незначительное изменение цвета, в случае покрытий на основе чисто акриловых дисперсий она заметнее. Однако разница между ними не очень велика. Более того, не наблюдается существенных отличий в пожелтении для покрытий двух типов.

Степень пожелтения (b*) для стиролакриловых покрытий такая же, как для чисто акриловых и практически не зависит от ОКП краски. Эти результаты согласуются с данными, приведенными в [81], где указано, что при ОКП 20% количество стирола не влияет на тенденцию к пожелтению стиролакриловых красок.

Сильное изменение цвета (Е*), которое наблюдается в стиролакриловых покрытиях при ОКП 50% возникает в результате изменения значений яркости оттенка (L*) и цвета в красной или зеленой области (а*), а не в желтой (b*).

Стиролакриловые дисперсии быстро стали популярными в производстве фасадных красок взамен винилацетатных и чисто акриловых. Ускоренные и длительные натурные климатические испытания покрытий подтвердили их преимущества. Рынок требовал более дешевых дисперсий, обладающих преимуществами чистых акрилатов (низкое водопоглощение, высокая стойкость к действию щелочей, низкое грязеудержание покрытий). Эти требования привели к появлению новых дисперсий на основе бутилакрилата и стирола. Преимуществами этих анионных дисперсий с малыми размерами частиц являются их высокая пигментоемкость, низкое водопоглощение и высокая устойчивость к омылению. Таким образом, стало возможным производить высокопигментированные водно-дисперсионные краски для матовых наружных покрытий, характеризующихся высокой устойчивостью к влажному истиранию.

Есть здания, сохранившие исходное покрытие даже через 30 лет после окраски.

Конечно, краски для наружных работ можно изготавливать и на основе чисто акриловых дисперсий, стойких к воздействию атмосферы и УФ-излучения. Эти полимеры поглощают меньше влаги, чем виниловые эфиры. Однако чисто акриловые сополимеры из-за более высокой стоимости используют, как правило, для получения красок с низким содержанием пигментов (лаков, в том числе тонированных, для древесины и красок для глянцевых покрытий).

Лакокрасочные материалы строительного назначения

Введение

Е. Е. Казакова, к.т.н. О. Н. Скороходова
«Водно-дисперсионные акриловые лакокрасочные материалы строительного назначения»: М.: изд-во ООО «Пэйнт-Медиа». — с. 136: табл. 44, ил. 54.

Водно-дисперсионные пленкообразователи, их свойства и способы получения

Полимеры в воде могут существовать в виде раствора или дисперсии. Для растворения в воде макромолекулы полимера должны содержать ионные группы (карбоксильные, аммониевые) или значительное количество неионных гидрофильных групп либо сегментов (гидроксильные, карбонильные, аминнные, амидные группы и/или полиэфирные цепи). Если гидрофильность полимерной молекулы недостаточна для образования истинных растворов (гидрозолей), несколько полимерных макромолекул ассоциируются в крупные агрегаты и образуют вторичные коллоидные системы — гидрогели. Ещё более крупные агрегаты полимерных частиц образуют дисперсии (эмульсии). Основные свойства водных систем полимеров, используемых в технологических процессах, приведены в табл. 1.

Эмульсионная полимеризация

Наиболее важными типами пленкообразователей являются сополимеры, получаемые радикальной сополимеризацией, свойства которых могут быть заданы определенными сочетаниями различных мономеров (а, б-ненасыщенных органических соединений).

Полиакрилаты, акриловые и стиролакриловые сополимеры

Полимерные акриловые дисперсии делятся на акриловые и стиролакриловые. Акриловые — дисперсии полимеров, полученных из акриловых или метакриловых мономеров, стиролакриловые — при сополимеризации производных акриловой (метакриловой) кислоты со стиролом. В табл. 3 приведены характеристики мономеров, используемых для получения дисперсий обоих типов. Так как акриловую кислоту и её производные получают из пропана, метакриловую и её эфиры — из 2-гидрокси-2-метилпропилонитрила, изобутана или изобутиральдегида в результате многостадийных процессов, эти мономеры более дороги, чем стирол и винилацетат. Поэтому акриловые сополимеры дороже стиролакриловых и сополимеров винилацетата.

Свойства пленкообразователей, используемых для ЛКМ

Основными показателями водных дисперсий, предназначенных для изготовления ЛКМ, являются:

• содержание нелетучих веществ (полимера);
• наличие гелей и микрогелей (крупинок);
• размер частиц;
• вязкость;
• значение рН;
• коллоидная стабильность (к сдвигу, воздействию электролитов, циклам замораживание — оттаивание);
• МТП (или Тст);
• молекулярная масса сополимера;
• поверхностное натяжение;
• содержание остаточных мономеров и летучих веществ (запах);

Влияние технологических параметров получения пленкообразователей на их свойства

Рецептура акриловых пленкообразователей, получаемых методом эмульсионной полимеризации, столь же сложна, как и рецептура ЛКМ на их основе. Характеристики получаемого сополимера и возможность его использования в составе тех или иных ЛКМ зависят от мономерного состава, инициатора, эмульгаторов, буферной системы, агента передачи цепи, используемых при проведении эмульсионной полимеризации, а также от таких параметров процесса, как давление, температура и время.

Общие закономерности

Пленкообразование для дисперсий протекает значительно сложнее, чем для растворов полимеров, и рассматривается как процесс ликвидации межфазной границы полимер — среда на поверхности подложки при одновременном удалении дисперсионной среды. Внешними признаками этого процесса являются уменьшение объема и оптической плотности пленок (для непигментированных материалов) и увеличение их объемного электрического сопротивления. Различают три фазы пленкообразования водных дисперсий, схематично изображенные на рис. 6.

Пленкообразование дисперсий Acronal (BASF)

Типичной стиролакриловой дисперсией, выпускаемой фирмой BASF, является продукт Acronal 290 D. Эта дисперсия предназначена для изготовления ЛКМ строительного назначения, которыми можно окрашивать древесину, штукатурку, асбоцемент, бетон, образующих покрытия с различным блеском (от высокоглянцевых до матовых) и эксплуатирующихся как внутри помещений, так и в атмосферных условиях. Кроме того, на основе этой дисперсии можно выпускать клеевые составы различного назначения, нетканые материалы и текстильные пропиточные составы.

Пленкообразование дисперсий Primal (Rohm & Haas)

Из широкого ассортимента акриловых дисперсий, выпускаемых одним из крупнейших химических концернов Rohm & Haas, остановимся на продукте Primal E-822K — акриловой дисперсии, предназначенной для использования в составе лаков и красок для окрашивания бетонных, оштукатуренных, деревянных, шиферных поверхностей, эксплуатирующихся в промышленности и быту.

Пленкообразование дисперсий Rhodopas (Rhodia)

Одной из широко представленных на российском рынке стиролакриловых дисперсий является продукт Rhodopas DS 910, выпускаемый французской фирмой Rhodia. Это дисперсия анионного типа, устойчивая к пенообразованию, не содержащая алкилфенолэтоксильных ПАВ, с повышенной «пигментной емкостью» (более подробно это понятие рассматривается в гл. 3), позволяющая получать водо- и атмосферостойкие покрытия с хорошими деформационно-прочностными свойствами.