Акриловые материалы

Объемная концентрация пигментов и методы ее определения

Наиболее важным параметром, характеризующим рецептуру крас­ки, является объемная концентрация пигментов (ОКП). Эта велич и - па представляет собой отношение объема пигментов и наполнителей к общему объему отвержденного (сухого) покрытия, выраженное в %:

Объем пигментов и наполнителей х 100

Окп= ---------------------------------------------

Объем пленкообразователя + объем пигментов и наполнителей

Чем больше величина ОКП, тем меньше пленкообразователя содер­жит краска. Величиной ОКП принято характеризовать только краски, со­держащие мелкодисперсные наполнители. Для штукатурок и шпатлевок, в состав которых входят наполнители с большим размером частиц, ОКП не рассматривают, так как эта величина в данном случае не отражает ре - ішьного соотношения жидких и твердых компонентов в рецешуре.

Критическая объемная концентрация пигментов (КОКП) — это кон­центрация пигментов, при которой пленкообразователь в покрытии еще полностью смачивает частицы пигментов и наполнителей и заполняет все промежутки между ними [44—50], что обеспечивает получение гладкого ровного покрытия. При превышении КОКП в рецептуре краски на по­верхности покрытия появляются открытые поры (пустоты), так как плен­кообразователь способен образовывать только отдельные мостики и точ­ки соприкосновения между частицами пигмента и наполнителя.

Чем выше КОКП, достигаемая при использовании определенного типа пленкообразователя, тем меньшее его количество требуется для до­стижения нужных свойств покрытия. Следовательно, КОКП определя­ет экономичность применения пленкообразователя. Способность плен­кообразователя к «связыванию» пигментов и наполнителей с получени­ем покрытия, обладающего определенными свойствами, часто называ­ют пигментной емкостью пленкообразователя.

К сожалению, не существует абсолютного метода определения пиг­ментной емкости пленкообразователя из-за относительности данного понятия. Во многих случаях это свойство оценивают по числу циклов влажного истирания (DIN 53 778) для покрытия, полученного на осно­ве краски, содержащей определенное количество пленкообразователя. Более объективный метод оценки пигментной емкости пленкообразо­вателя — определение КОКП.

Величина КОКП обусловлена, с одной стороны, химической природой пленкообразователя, с дру гой—размером частиц пигментов и наполнителей.

Как правило, при использовании сгиролакриловых дисперсий с не­большим размером частиц значение КОКП в рецептурах красок дости­гается при более высоких объемных концентрациях пигментов, чем при использовании дисперсий с более крупными частицами [49, 50] или дисперсий других сополимеров.

Количество пленкообразователя, требующегося для наилучшего смачивания конкретных пигментов и наполнителей, обусловлено их маслоемкостью, увеличивающейся при уменьшении размера частиц и зависящей также от химической природы и кристаллической структуры пигмента. КОКП акриловых дисперсий для стандартных наполнителей обычно составляет 45—60%.

Многие свойства покрытий значительно ухудшаются при превышении КОКП в рецептуре краски. Например, резко возрастают водопоглощение, проницаемость водных паров и диоксида углерода, укрывистость и хруп­кость, снижаются блеск и устойчивость покрытий к влажному истиранию. В табл. 13 приведены свойства покрытий в зависимости от ОКП краски.

Необходимо отметить, что значение ОКП косвенно определяет блеск и области использования красок. На рис. 17 приведены типичные области применения акриловых красок и блеск покрытий в зависимости от ОКП [51]. Основной областью применения стиролакриловых дисперсий являют­ся высоконаполненные краски с ОКП > 40%. При ОКП ниже 30%, т. е. в ре­цептурах красок для глянцевых и полуматовых покрытий, предпочтительно использовать чисто акриловые дисперсии из-за более высокой стойкости к УФ-излучению. Чисто акриловые дисперсии целесообразно применять в рецептурах материалов с ОКП 0—45%, используемых для окрашивания дре-

Весины, получения глянцевых покрытий, отделки фасадов, а также в соста­вах пигментных паст.

КОКП в рецептуре красок можно оценить по определенным свойствам лакокрасочных пленок, например поверхностному натяжению, пористости, паропроницаемости, устойчивости покрытия к влажному истиранию, блеску, укрывистости как функции ОКП.

80 %

Чисто акриловые I

Рис. 17. Значения ОКП для различных красок

І -

КОКП определяют, исходя из общих изменений измеряемой перемен - I юй или по изменению свойств при увеличении ОКП [45,47,49]. Этот метод имеет хорошую воспроизводимость. Серии образцов для оценки ОКП гото­вят смешением определенного количества пигментных паст с разным (уве­личивающимся) содержанием пленкообразователя. Свойства лакокрасоч­ных пленок и покрытий определяют как функцию от ОКП. В подготовитель­ных тестах для получения предварительного значения КОКП используют большие интервалы ОКП. Затем, уменьшая интервалы ОКП, более точно оценивают значение КОКП.

Наиболее простыми методами оценки КОКП являются метод опреде­ления поверхностного натяжения пленки, разработанный компанией «КРОНОС», и GILSONITE-тест [52]. Они позволяют достаточно быстро получать хорошо воспроизводимые значения КОКП.

Поверхностное натяжение пленки определяется по частичному скручиванию специальных бумажных окрашенных полос и имеет мак­симальное значение при КОКП.

GILSONITE-тест фиксирует резкое увеличение пористости пленки при достижении КОКП. Для проведения этого теста всдно-дисперсионную крас­ку наносят на паливинилхлоридную пленку толщиной мокрой пленки 300 мкм. Высушенное покрытие на7секпоіружают на 1/2 высогыв 10%-ный ко­ричневый или черный раствор натурального асфальта в уайт-спирите, затем быстро промывают уайт-спиритом, до того как промывная жидкость не ста­нет бесцветной. После высушивания покрытия методом колориметрии опре­деляют различия в цвете (AL) погруженной и непогруженной частей покры­тия. Резкое увеличение различия в цвете сввдетельствует о достижении КОКП, так как в этом случае пористость покрытия сильно возрастает и по­глощение цветною раствора становится максимальным.