Лакокрасочные материалы и покрытия. Принципы составления рецептур

Материалы на основе эпоксиэфиров

Эпоксиэфиры - продукты взаимодействия эпоксидных смол с ненасыщен­ными жирными кислотами (рис. 2.8).

Наиболее часто эпоксиэфиры получают на основе диановых эпоксидных смол. Для этерификации используют преимущественно кислоты высыхающих и полувысыхающих растительных масел (льняного, соевого, де­гидратированного касторового), а также кис­лоты таллового масла и канифоли. В зависи­мости от степени этерификации (соответ­ственно от содержания жирных кислот) они могут быть жирными, средними и тощими.

Отверждение жирных и средних эпокси­полиэфиров, как и алкидных смол, протекает по механизму окислительной полимеризации с участием кислорода воздуха. При этом не­обходимо иметь в виду, что в качестве сикка­тивов для эпоксиэфиров используют исклю­чительно кобальтовые мыла. Благодаря вы­сокой стойкости к гидролизу эпоксиэфиры образуют покрытия с лучшей влаго - и хим - стойкостью по сравнению с алкидными смола­ми. Покрытия имеют отличную адгезию к ме­таллам и хорошо защищают их от коррозии.

На основе эпоксиэфиров изготавливают одноупаковочные лаки, эмали и грун­товки по металлу и древесине. В последнее время широко применяют грунтовки, содержащие в качестве пигмента порошок цинка (zinc rich primers). Этот тип ма­териалов значительно отличается от других противокоррозионных составов сте­пенью пигментирования, поэтому на его описании остановимся подробнее.

Цинковый порошок является активным в коррозионном отношении пигмен­том. Его получают двумя способами:

• дистилляцией и конденсацией цинка (Тпл = 419°С, Ткип = 907°С);

• распылением расплава цинка.

В обоих случаях получают порошок с частицами различных размеров, бо­лее или менее сферической формы, часто с широким распределением частиц по размеру (рис. 2.9, табл. 2.13).

Важнейшим требованием к по­крытиям на основе цинкового порош­ка является высокая степень напол­нения. Она должна превышать крити­ческую объемную концентрацию пиг­мента (КОКП). Частицы цинкового пигмента должны соприкасаться друг с другом и быть в контакте с подлож­кой (металлом). Это обеспечивает ка­тодную защиту железа, так как цинк по сравнению с ним имеет более низ­кий электродный потенциал и поэто­му разрушается в первую очередь.

Массовое соотношение цинковый порошок : пленкообразователь в таких лакокрасочных покрытиях чаще всего составляет 90 : 10 — 95 : 5, что соответ­ствует степени пигментирования П / Пл 9 : 1 — 19:1. Таким образом, расчет­ное значение ОКП находится в пределах 60 — 76%, что соответствует области наиболее плотной гексагональной упаковки шаров равного размера, составля­ющей 74% (по объему). Как правило, механические свойства цинкнаполненных покрытий невысокие.

Противокоррозионные защитные свойства таких покрытий в целом опреде­ляются тремя факторами:

• электрохимическим (катодным) воздействием на защищаемый металл;

• экранирующим (барьерным) действием. С течением времени образую­щиеся труднорастворимые продукты взаимодействия цинка с электроли­том — основной карбонат [гпС03 • х7п(ОН)2] и другие - усиливают поли­мерную пленку и заполняют поры («цементирующий эффект»). За счет этого вначале пористая пленка уплотняется и становится сплошной;

• химическим защитным действием. Продукты коррозии цинка, такие, как гпО и 2п(ОН)2, являются активными антикоррозионными пигментами. Они могут образовывать с электролитом труднорастворимые соедине­ния, препятствующие развитию коррозии, например с ионами хлора - ос­новной хлорид цинка [2пС12 • 4 гп(ОН)2].

Цинкнаполненные лакокрасочные материалы применяют прежде всего для длительной антикоррозионной защиты металлов, например для окрашивания металлических конструкций, стальных емкостей для воды, в судостроении.

Их можно дополнительно перекрашивать, нанося слой наружного лакокрасоч­ного покрытия. Следует иметь в виду, что состав верхнего слоя покрытия дол­жен хорошо сочетаться с находящимся под ним цинковым покрытием [11].

Для анализа рецептуры одноупаковочного лакокрасочного состава, содер­жащего цинковый порошок, используем данные табл. 2.13.

Таблица 2.13

Свойства цинкового порошка как пигмента

Степень пигментирования (П / Пл): П / Пл = 75 : 7,8 = 91 : 9.

Объемная концентрация пигмента (ОКП):

75 / 7,1

ОКП = ----------------------- • 100% = 62%

75/7,1 +7,8/1,2

Из-за большого размера частиц и высокой плотности цинкового порошка (табл. 2.13) в цинксодержащие лакокрасочные составы необходимо обязательно добавлять стабилизатор дисперсии (табл. 2.14). Для этой цели особенно подходит гидрофобная пирогенная кремниевая кислота [12]. В процессе хранения цинко­вый пигмент способен реагировать со следами воды с выделением водорода [Ип + Н20 -> 2п(ОН)2 + Н2]. Поэтому в эти системы рекомендуется добавлять осу­шитель, чтобы связать следы влаги [13]. Цинковый пигмент, осушитель и пироген - ную кремниевую кислоту диспергируют с эпоксиэфиром только в диссольвере.

Таблица 2.14

Состав одноупаковочной цинкнаполненной грунтовки на основе эпоксиэфира

Например Aerosil R 972; № 4 - осушитель для удаления следов влаги, например молекулярные си­та Sylosiv.

Цинксодержащие лакокрасочные покрытия по своей природе имеют серый цвет, но их можно подкрашивать, например красным железооксидным пигмен­том, чтобы облегчать нанесение на серые стальные подложки.

Для получения цинксодержащих лакокрасочных покрытий часто применя­ют также двухупаковочные композиции на основе эпоксидных смол.