Лакокрасочные материалы и покрытия. Принципы составления рецептур
Краски на основе полиакриловых дисперсий
Ниже описаны три типа водно-дисперсионных красок на основе полиакриловых дисперсий с разной степенью наполнения пигментами. Две из них предназначены для использования внутри помещений, третья - для наружных работ (окрашивания фасадов зданий).
Краска для внутренних работ, образующая покрытия с повышенным блеском
В табл. 3.4 приведена рецептура низконаполненной краски белого цвета (так называемого «лака») [4], образующей глянцевые покрытия, подобные покрытиям из органорастворимых лаков.
Таблица 3.4
Рецептура низконаполненной белой краски для глянцевых покрытий
|
№ |
Вещество |
Массовая доля, % |
Сухая масса, % |
Плотность, г/см3 |
|
1 |
Вода |
12,8 |
||
|
2 |
Диспергатор |
0,8 |
||
|
3 |
Пеногаситель |
0,2 |
||
|
4 |
Консервирующий агент |
0,2 |
||
|
5 |
АМР-90 |
0,2 |
||
|
6 |
Пропиленгликоль |
4,0 |
||
|
7 |
Загуститель HEUR |
2,5 |
||
|
8 |
Аммиак |
0,3 |
||
|
9 |
Диоксид титана (рутил) |
21,0 |
21,0 |
4,1 |
|
Диспергирование в диссольвере |
||||
|
10 |
Дисперсия (47%-ная) |
53,0 |
24,9 |
»1,2 |
|
11 |
Бутилгликоль |
2,0 |
||
|
12 |
Метоксибутанол |
2,0 |
||
|
13 |
Загуститель HASE |
1,0 |
||
|
Итого: |
100,0 |
45,9 |
|
Примечание. 2 - диспергатор на основе полиакрилата натрия, например 1_ороп 890 (45%-ный раствор в воде); 3 - антивспенивающий агент на основе углеводородов и гидрофобной пирогенной кремниевой кислоты, например Адйап 295 (100%-ный); 5 и 8 - АМР-90 (2-амино-2-метил-1 - пропанол) и аммиак, амины для регулирования pH; 6 - средство для удержания воды; 7 - гидрофобно-модифицированный этиленоксидуретан, ассоциативно действующая реологическая добавка, например ВогсЫде! УР 97105 - N140 (40%-ный раствор в воде); 10 - стирол-акриловая дисперсия, 47%-ная, размер частиц ~ 0,12 мкм, Тпл ~ 11°С, например МомМИ ЮМ 7450; 11 и 12 - вспомогательное пленкообразующее средство или растворитель; 13 - гидрофобно-модифицированная анионорастворимая (набухаемая) эмульсия, ассоциативно действующая реологическая добавка, например Мом1№1 ЮМ 7000,30%-ная, pH = 3,0. |
Как известно, большинство водно-дисперсионных составов образует матовые или полуматовые покрытия. Это связано с дисперсионным состоянием материала и в некоторой степени с проявлением тиксотропных свойств. В настоящее время задача получения глянцевых покрытий во многом. решена.
Блеск покрытий на основе водно-дисперсионных составов определяется главным образом тремя факторами:
• содержание пигмента (оно должно быть минимальным, ОКП < 20%);
• размер частиц полимерной дисперсии (чаще всего акриловой) < 0,1 мкм;
• использование специальных реологических добавок (загустителей), например гидрофобно-модифицированных этиленоксидуретанов (HEUR) [2, 3], не ухудшающих растекание и не вызывающих структурообразование композиций, как это наблюдается в случае силикатов.
При получении таких составов сначала проводят диспергирование пигментов, а затем в пигментную пасту вводят полимерную дисперсию; в противном случае существует риск коагуляции композиции за счет больших усилий сдвига при диспергировании.
Рецептура краски, приведенная в табл. 3.4, характеризуется соотношением пигмент : пленкообразователь = 21 : 24,9 = 0,84 :1, а ОКП составляет ОКП = [(21/4,1) : (21/4,1 + 24,9/1,2)] • 100% = 19,8%.
Степень пигментирования рассчитывали без учета используемых добавок. Так как гидрофобно-модифицированные этиленоксидуретаны (HEUR) являются олигомерами, в расчетах их можно также отнести к пленкообразователю.
Краска (типовая) для внутренних работ
Относительно дешевые водно-дисперсионные краски для отделки внутренних помещений имеют ОКП > КОКП, что дает возможность получать пористые («дышащие») покрытия. Капиллярное водопоглощение в данном случае может быть относительно высоким, но для внутренних помещений это не играет большой роли.
При составлении рецептур этих красок важным фактором является выбор состава пигментной части.
Наряду с диоксидом титана в качестве белого пигмента краски могут содержать большое количество дешевых наполнителей, что существенно влияет на их цену. Это обычно бесцветные неорганические вещества с показателем преломления 1,7 (табл. 3.5).
Таблица 3.5
Показатели преломления компонентов лакокрасочных материалов
|
Вещество |
Показатель преломления |
|
Пленкообразователи (в сухом виде) |
1,47-1,68 |
|
Наполнители |
1,55-1,64 |
|
Белые пигменты |
|
|
Оксид цинка |
2,00 |
|
Сульфид цинка |
2,34 |
|
Оксид циркония |
2,40 |
|
Алмаз (для сравнения) |
2,42 |
|
Диоксид титана (анатаз) |
2,55 |
|
Диоксид титана (рутил) |
2,70 |
|
Прочие |
|
|
Вакуум |
1,0000 |
|
Воздух |
1,0003 |
|
Вода |
1,3300 |
|
Примечание. Показатель преломления |
= Скорость света в вакууме / Скорость света в среде. |
Как правило, соотношение диоксид титана: наполнитель составляет 10:90 для водно-дисперсионных красок для внутренних работ (выше КОКП) и 40 : 60 для высококачественных водно-дисперсионных красок для наружных работ.
В табл. 3.6 приведена типовая рецептура высоконаполненной водно-дисперсионной краски для внутренних работ [4]. Важной особенностью таких красок является различие в размерах частиц белого пигмента (0,25 - 0,3 мкм) и наполнителя (1 мкм) (табл. 3.6), что обеспечивает более высокую плотность укладки частиц в пленке.
Таблица 3.6
Рецептура высоконаполненной дисперсионной краски для внутренних работ
|
№ |
Вещество |
Массовое содержание, % |
Массовая доля сухого вещества, % |
Плотность, Г/см3 |
|
1 |
Вода обессоленная |
26,9 |
||
|
2 |
Диспергатор |
0,7 |
||
|
3 |
Загуститель HEUR |
0,2 |
||
|
4 |
Загуститель целлюлозный |
0,3 |
||
|
5 |
Пеногаситель |
0,1 |
||
|
6 |
NaOH (25%-ный раствор) |
0,1 |
||
|
7 |
Н-Бутиловый эфир пропиленгликоля |
0,5 |
||
|
8 |
Консервирующий агент |
0,2 |
||
|
9 |
Диоксид титана (рутил) |
5,7 |
5,7 |
4,1 |
|
10 |
Кальцит |
29,7 |
29,7 |
2,7 |
|
11 |
Мел |
12,5 |
12,5 |
2,7 |
|
12 |
Карбонат кальция |
8,0 |
8,0 |
2,7 |
|
13 |
Тальк |
9,1 |
9,1 |
2,8 |
|
14 |
Дисперсия (53%-ная) |
6,0 |
3,2 |
1.2 |
|
Итого: |
100 |
68,2 |
|
Примечание. 2 - возможно применение двух типов, например полифосфата и поликарбоксилата; 3 - гидрофобно-модифицированный этиленоксидуретан, реологическая добавка, например ВогсЫде! Л/Ы 50 в (50%- ный раствор в воде); 4 - метилгидроксиэтилцеллюлоза, реологическая добавка, например Naoce ХМ 30000 РУ; 5 - например, Ыорсо 8034 Е; 6 - для регулирования pH; 7 - вспомогательный пленкообразователь, число испарения 900; 10 - кристаллический карбонат кальция, например ОтуасагЬ 5 011, средний диаметр частиц 5 мкм; 11 - карбонат кальция, например ОтуаМе 90, средний диаметр частиц 1 мкм; 12 - карбонат кальция, осажденный, например 8оса1 Р2, средний диаметр частиц 0,28 мкм; 13 - силикатгидрат магния, ламеллярный; 14 - сополимер этилена с винилацетатом, 53%-ная дисперсия, температура размягчения « 0°С, Тд «12°С, размер частиц 0,1 - 0,45 мкм, например Мол/НШ1 ШМ 1871. |
Характеристики краски рассчитаны без учета введенных добавок. Пигмент : пленкообразователь = (5,7 + 29,7 + 12,5 + 8 + 9,1): 3,2 = 65 : 3,2 = 20 : 1
5,7 / 4,1 + 29,7 / 2,7 + 12,5 / 2,7 + 8,0 / 2,7 + 9,1 / 2,8
ОКП ------------------------------------------------------------------------------------- • 100% = 89,7%.
5,7 / 4,1 + 29,7 / 2,7 + 12,5 / 2,7 + 8,0 / 2,7 + 9,1 / 2,8 +3,2/1,2
Соотношение диоксид титана : наполнитель 57 : 59,3 = 8,8 : 91,23.
Столь низкая доля диоксида титана характерна для большинства дешевых воднодисперсионных красок, применяемых для внутренних работ.
