Лакокрасочные материалы и покрытия. Принципы составления рецептур

Гидроксилсодержащие пленкообразователи

Изоцианат-аддукты можно комбинировать со многими типами гидроксилсо­держащих пленкообразователей [1 -3, 14, 15]:

• насыщенными полиэфирами;

• алкидными смолами;

• полиакрилатами;

• эпоксидными смолами и эпоксиэфирами;

• сополимерами винилхлорида;

• поливинилацетатом.

Насыщенные полиэфиры для двухупаковочных полиуретановых лакокра­сочных материалов получают в основном из двухосновных кислот (изофтале- вой, фталевой, тетрагидрофталевой, гексагидрофталевой), диолов и триолов (триметилолпропан и др.). Эластичные полиэфиры содержат также адипино - вую кислоту или другие длинноцепные поликарбоновые кислоты. Полиэфиры, как правило, имеют относительно высокое гидроксильное число, низкое кис­лотное число и низкую среднюю молекулярную массу (800 - 3000). Их приме­няют в виде растворов в ароматических углеводородах, сложных эфирах или других растворителях, не содержащих гидроксильных групп.

Вследствие высокой реакционной способности гидроксильных групп поли­эфиров и разнообразия их строения (жесткие и эластичные звенья, различные молекулярная масса, гидроксильное число и степень разветвления) при соче­тании с полиизоцианат-аддуктами можно получать покрытия, отвечающие ши - рокому диапазону требований. Прежде всего удается достичь оптимального сочетания твердости и эластичности. При использовании алифатических и цик­лоалифатических полиизоцианат-аддуктов в пигментированных составах полу­чают покрытия с хорошей атмосферостойкостью. Для непигментированных покрытий этого можно достичь, применяя полиэфиры с небольшим содержани­ем ароматических звеньев.

Материалы, содержащие насыщенные полиэфиры, наиболее предпочти­тельны для окрашивания и лакирования древесины, пластмасс, получения ав­торемонтных покрытий (грунтовок и шпатлевок) и покрытий по металлу для на­ружных работ. Из специальных полиэфиров для получения двухупаковочных полиуретановых материалов с высоким сухим остатком можно назвать аддук - ты из полиолов и е-капролактама.

Другая разновидность полиэфиров - смолы, получаемые путем присоеди­нения этилен - и/или пропиленоксида к полиолам. Они дешевы и разнообразны, различаются по молекулярной массе и степени разветвления; при взаимодей­ствии с полиизоцианат-аддуктами образуют крайне эластичные пленки. Имеет­ся возможность получать системы с высоким сухим остатком. Однако покры­тия на основе этих композиций неатмосферостойки. Материалы этого типа применяют прежде всего для окрашивания пластмасс.

Алкидные смолы. В качестве гидроксилсодержащих компонентов исполь­зуют смолы, получаемые в основном из фталевой кислоты, триолов, тетролов, синтетических насыщенных жирных кислот, а также кислот растительных ма­сел (линолевая, рицинолевая и др.). Лучшие результаты можно достичь при применении смол низкой и средней жирности с относительно высоким гидрок­сильным и низким кислотным числом. По сравнению с насыщенными полиэфи­рами алкидные смолы сшиваются полиизоцианатами не так эффективно, од­нако они более пигментоемки, лучше смачивают подложку и образуют покры­тия с более высоким блеском. Их используют для получения высококачествен­ных пигментированных антикоррозионных покрытий, эксплуатируемых в ат­мосферных условиях (транспорт, другие промышленные изделия и объекты, ремонтное окрашивание).

Полиакрилаты как основа полиуретановых лакокрасочных материалов представляют собой олигоэфиры акриловой и метакриловой кислот или их со­полимеры с другими мономерами. При наличии в их составе значительного ко­личества звеньев гидроксиалкил(мет)акрилатов они имеют сравнительно вы­сокое гидроксильное число (120 - 140), а при малом количестве звеньев (мет)акриловой кислоты - относительно низкое кислотное число. Предпочти­тельно применяют олигоакрилаты с молекулярной массой 2000 - 4000, что обеспечивает получение материалов с максимально высоким сухим остатком. Полиакрилаты сшиваются полиизоцианат-аддуктами не так эффективно, как полиэфиры, однако при соответствующем составе можно получить материалы с высокой скоростью отверждения. Они образуют покрытия, стойкие к раство­рителям и химикатам.

При введении в цепь полиакрилатов небольшого количества ароматиче­ских звеньев можно получать полиуретановые покрытия с высокой атмосфе - ростойкостью. Слабой стороной полиакрилатов является плохое смачивание поверхности. Этот недостаток частично можно компенсировать, особенно при применении полиизоцианат-аддуктов, за счет использования акрилатов, моди­фицированных глицидиловым эфиром версатиковой кислоты (Cardura Е фир­мы Shell-Resolution). За счет такой модификации продукты по смачивающей способности приобретают сходный с алкидами характер.

Благодаря широкому спектру положительных свойств полиакрилаты предпоч­тительно применять при изготовлении полиуретановых материалов (лаков и эма­лей) для наружных работ, а также для окрашивания пластмасс, авторемонта и по­лучения защитных прозрачных покрытий в автомобильной промышленности. При окрашивании автомобилей в промышленных условиях двухупаковочный матери­ал наносят электростатическим распылением в автоматическом режиме и от­верждают для ускорения процесса при нагревании (20 - 30 мин при 130 - 140°С).

Ассортимент двухупаковочных полиуретановых материалов не исчерпыва­ется перечисленными пленкообразователями. Возможны комбинации поли­изоцианат-аддуктов с эпоксидными смолами, эпоксиэфирами, сополимерами винилхпорида, поливинилацетатом.

Гидроксилсодержащие пленкообразователи, предназначенные для от­верждения полиизоцианатами, наряду с другими параметрами характеризуют­ся гидроксильным числом и содержанием ОН-групп в %.

Гидроксильное число (г. ч.) показывает, сколько мг КОН эквивалентно ОН-группам, содержащимся в 1 г пленкообразователя. Содержание ОН-групп, вы­раженное в процентах, характеризует массу ОН-групп в 100 г пленкообразователя.

Для их расчетов служат следующие уравнения:

П0н * Мкон * 1000 Г. ч. =

Тон

Пон * Мон • 100

ОН - % =---------------------------------

Тон

Где пон - число ОН-групп, моль;

Мон - молекулярная масса ОН-группы, г/моль (17,0);

Мкон - молекулярная масса КОН, г/моль (56,1);

Тон - масса ОН - пленкообразователя, г.

Если оба уравнения разделить на число ОН-групп, а затем на соотношение г. ч. к процентному содержанию ОН-групп (ОН-, %), то получим:

Тон • ОН- % тон • г. ч. 56100

Мкон • 100 Мкон • 1000 170

Таким образом, г. ч. = ОН-%• 33,0.