Лакокрасочные материалы и покрытия. Принципы составления рецептур

Полиэфирные краски

Основой полиэфирных красок, как и гибридных, являются карбоксилсодержащие полиэфиры. В качестве отвердителя для них в течение длительного времени применя­ют триглицидилизоцианурат (рис. 4.26) [6 - 10].

Триглицидилизоцианурат (ТГИЦ) отличается от эпоксидной смолы на основе бис - фенола А более высокой реакционной способностью. Торговая марка ТГИЦ имеет эп. экв. = 100-108, температуру плавления 88 - 98°С. Для отверждения 90 ч. полиэфира с к. ч. = 50 мг КОН/г требуется 10 ч. (по массе) ТГИЦ.

Покрытия, полученные из такого состава, атмосферостойки и не склонны к пожел­тению. Они имеют высокую твердость и относительно хорошо противостоят воздей­ствию химических сред, поэтому такие составы широко используют для окрашивания изделий наружного применения.

В последнее время отвердитель ТГИЦ вошел в число токсичных веществ и запре­щен для применения в современных материалах [10,11]. Вместо него разработаны альтернативные, менее токсичные продукты. К ним относятся преж­де всего глицидиловые эфиры ароматических по - ликарбоновых кислот, например глицидиловые эфиры терефталевой и тримеллитовой кислот (рис. 4.27) [12].

Несмотря на то что эти соединения менее актив - Рис. 4.26. Триглицидилизоцианурат ны, чем ТГИЦ, с их применением образуются покры-

Тия, близкие по свойствам покрытиям, отвержденным ТГИЦ.

В качестве отвердителей использу­ют и другие классы соединений. Напри­мер, эффективно реагируют с карбок­сильными группами р-гидроксиламиды алифатических дикарбоновых кислот.

Эти продукты малотоксичны, характе­ризуются относительно высокими тем­пературами плавления (=120°С) и не пригодны для низкотемпературного формирования покрытий. Технически доступным отвердителем является тет - ракис-2-гидроксиалкиладипинамид (рис. 4.28) [13].

Взаимодействие Р-гидроксилами - дов с карбоксильными группами проте­кает по реакции поликонденсации с вы - Рис-4-27- Отвердители для порошковых полиэфирных кра-

Делением воды. Реакционная вода должна испаряться без нарушения покрытий, что ограничивает толщину плен­ки. Покрытия с их применени­ем отверждаются в течение 8-40 мин при 150 - 200°С.

Они обладают столь же высо­кой атмосферной стойкостью, как и покрытия с ТГИЦ.

В качестве примера при­ведем рецептуру типовой полиэфирной краски для окрашивания металлических изде­лий.

Белая полиэфирная краска для наружных работ [14]

Основа краски - стабилизированная насыщенная полиэфирная смола (к. ч. = 32) и отвердитель - тетракис-2-гидроксиалкиладипинамид, взятые примерно в стехиометри­ческом соотношении. В качестве пигмента применяется диоксид титана. Агентом розли­ва служит полиакриловая смола; в небольшом количестве вводится бензоин. Рецепту­ра краски представлена в табл. 4.9.

Схема расчета

Рассчитывают соотношение исходных компонентов отвердителя - гидроксиалкил - амида (тГАА) по числу гидроксильных групп (пон) и полиэфира (тПолИзф1фа) по числу карбок­сильных групп (псоон):

Пон / Псоон= (|"гаа I ОН-экв.): (тП0ЛИЭфИр • к. ч. / 56 100) = (32,5 /100): (557,5 32 / 56 100) = 1,02:1

Берут незначительный избыток отвердителя.

Степень пигментирования и значение ОКП рассчитывают следующим образом: пигмент / пленкообразователь = 40,0 : (55,75 + 3,25) = 0,68 :1

40,0/4,1

ОКП = -------------------------------------------- • 100% = 20%

40,0 / 4,1 + (55,75 + 3,25) /1,2

Компоненты предварительно смешивают и экструдируют на оборудовании Buss-Ko - Kneter при 100°С. Полученный плав порошковой краски охлаждают, измельчают и про­сеивают.

Свойства краски приведены ниже:

• стабильность при хранении: более 28 сут при 40°С (DIN 55 990);

• время гелеобразования при 200°С (DIN 55 990-8) = 90 с;

• нанесение электростатическим распылением на металлическую пластину слоем толщиной 0,8 мм;

• отверждение: 8 мин при 200°С или 40 мин при 150°С;

• толщина слоя = 60 мкм;

• блеск (60°) - 93%;

• твердость: по Бухгольцу - 91, по карандашу - Н;

• адгезия (по DIN 53151,1 мм): GT 0;

• изгиб по Дорну (DIN 53152) 2 мм.

Другой группой полиэфирных материалов являются краски на основе гидроксилсо­держащих полиэфиров, отверждаемые блокированными полиизоцианатами. Эти поли­эфиры имеют относительно низкие значения гидроксильного числа (25 - 60 мг КОН/г)

И, как правило, высокую температуру размягчения. В качестве блокированных полиизо­цианатов особенно распространено применение аддуктов изофорондиизоцианата. Есть два метода блокирования таких полиизоцианатов: е-капролактамом или получением по - лиуретдионов (рис. 4.29).

Блокированые е-капролактамом по - лиизоцианат-аддукты реагируют с гид­роксильными группами полиэфира при 160 - 180°С с образованием полимеров трехмерного строения. е-Капролактам в значительной части остается в пленке, играя роль желатинирующего пласти­фикатора, улучшающего растекание расплава. Другая часть его испаряется.

Для увеличения эффективности полиизоцианатов как отвердителей применяют катали­заторы отверждения, например соли олова.

Получаемые покрытия эластичны и обладают высокой химической и атмосферо - стойкостью. Их применяют для получения высококачественных однослойных покрытий.

Полиуретдионы не содержат блокирующих агентов (рис. 4.29). Под влиянием уже упомянутых катализаторов при температуре выше 170°С они расщепляются на диизо­цианаты, которые реагируют с гидроксильными группами полиэфира. При этом практи­чески отсутствуют продукты распада, что исключает загазованность атмосферы и опас­ность образования дефектов в пленке. Свойства получаемых покрытий аналогичны, как и при использовании блокирующих систем.

Ниже в качестве примера приведена рецептура одной из красок этого типа.