Лакокрасочные материалы и покрытия. Принципы составления рецептур
Силикатные двухупаковочные краски
Силикатные краски, как правило, готовят на месте применения смешением водного раствора жидкого стекла (фиксатив) и порошкообразных пигментов и наполнителей (или других добавок). Перед нанесением смесь выдерживают в течение нескольких часов.
Эти лакокрасочные материалы были впервые разработаны в конце Х1Х века и сохранили свое значение до сих пор.
Жидкое стекло (алкалисиликаты) получают обжигом смеси кварцевого песка (ЭЮ2) и карбонатов щелочных металлов (Ме2С03) при 1400 - 1500°С с последующим растворением силикат-глыбы в воде:
Ме2С03 + х Э02 -> [Ме20 • х 8Ю2] + С02
Значение pH таких растворов в зависимости от типа жидкого стекла составляет
10,5-13,5.
Алкалисиликаты характеризуются следующими показателями:
• соотношение 8Ю2: Ме20 (силикатный модуль) обычно 2,0 - 3,5;
• тип щелочного металла (Ы, №, К);
• вязкость водного раствора (чем больше 8Ю2, тем больше молекулярная масса и выше вязкость раствора).
|
Оъ он ®0—81—О—81—0—81—0® I I I ОН ОН ОН |
Для получения силикатных красок чаще всего используют водные растворы силиката калия, в которых трисиликат калия упрощенно можно представить формулой [К20 • ЗЭЮг» ЗН20] (рис. 3.4). Однако следует иметь в виду, что в водных растворах возникает динамическое равновесие между ионами силикатов и коллоидальной кремниевой кислотой [8].
|
2 К |
Готовые (жидкие) силикатные краски нестабильны при хранении. Поэтому их выпускают в двух упаковках или в сухом виде (в форме порошка).
|
Рис. 3.4. Упрощенная структура трисиликата калия |
краски"/>Покрытия отверждаются в результате испарения воды (физический процесс) и последующего взаимодействия силиката калия с оксидами металлов - компонентами красок или с содержащей их подложкой (химический процесс).
Химическая реакция с минеральными подложками (силиконизация) обеспечивает высокую адгезию покрытий.
Возможен комплекс нескольких реакций отверждения жидкого стекла:
А) с углекислым газом (воздух) - поликонденсация
П[К20 • ЗЗЮ2 • ЗН20] + пС02 -> [К2СОэ • ЗвЮ2]п + ЗпН20;
Б) со свежим бетоном (силиконизация)
Са(ОН)2 + [К20 • ЗвЮ2 • ЗН20] + С02 -> [СаО + К2С03 • за02] + 4Н20;
В) с минеральными строительными материалами или неорганическими пигментами и наполнителями (силиконизация), например с кварцем
Ао2 + [К20 • ЗвЮ2 • ЗН20] + С02 -> [К2С03 • 4вЮ2] + зн2о.
Реакции поликонденсации жидкого стекла ускоряются под влиянием кислот (например, фосфорной).
Жидкое стекло - неорганическое связующее и не является в полной мере пленкооб - разователем. Покрытия, полученные на его основе, достаточно пористые и склонны к капиллярному водопоглощению. Для снижения водопоглощения часто проводят гидрофо - бизацию силикатных покрытий, обрабатывая их гидрофобизирующими средствами.
Достоинства силикатных красок и покрытий:
• высокая адгезия;
• атмосферо - и светостойкость;
• химическая стойкость;
• относительно высокая воздухо- и паропроницаемость;
• негорючесть;
• отсутствие растворителей в составах.
Недостатки:
• сложность равномерного нанесения (возможно образование полос и пятен);
• для двухупаковочных композиций необходимо учитывать их жизнеспособность;
• высокое водопоглощение покрытий (требуется дополнительная операция по гид - ророфобизации);
• низкая эластичность.
Двухупаковочные силикатные краски нашли применение при окрашивании фасадов зданий и защите памятников архитектуры.
Обеспечение стабильности красок на основе силикатов возможно путем введения в них полимерной дисперсии (например, стирол-акриловой) в сочетании с соединениями четвертичного аммония. Такие водно-дисперсионные краски принято называть поли - мерсиликатными. Они представляют собой одноупаковочные составы и формируют покрытия по смешанному механизму водно-дисперсионных и растворных силикатных красок. Не исключается и протекание химических реакций отверждения, характерных для силикатов, но с меньшей скоростью.
Для гидрофобизации покрытий в состав полимерсиликатных красок нередко вводят гид - рофобизирующие агенты, например эмульсии силиконовых смол или парафиновые воски.
В табл. 3.9 представлена рецептура водно-дисперсионной полимерсиликатной краски [3]. Сырьевые компоненты вводят в указанном порядке.
Таблица 3.9
Примерная рецептура полимерсиликатной краски
|
№ |
Вещество |
Массовое |
Массовая доля |
Плотность, |
|
Содержание, % |
Сухого вещества, % |
Г/см3 |
||
|
1 |
Вода |
15,8 |
||
|
2 |
Диспергатор |
0,2 |
|
Таблица 3.9 (продолжение)
|
|
Примечание. 2 - сочетание тетракалийдифосфата (например, Calgon ТК) и аммонийполиакрилата (например, Lopon 886); 3 - реологическая добавка, например Bentone LT; 4 - полисахарид, полимерная реологическая добавка, например Rhodopol 50 MD; 5 и 13 - стабилизированный 29%-ный водный раствор силиката калия, например Betolin Р 35; 11 - например Acronal 290 D, Mowilith DM 765 или Acronal DS 6105; 13 - 17,5%-ный водный раствор, например Betolin Quart 15. |
Расчет степени пигментирования и ОКП приведен ниже. Пленкообразователь состоит из неорганического силиката и органической стирол-акриловой дисперсии.
Степень пигментирования = (10 + 7,5 + 22,5) : (0,15 + 3,25 + 8) = 40 :11,4 = 3,5 :1;
Соотношение диоксид титана : наполнитель = 10:30 = 25:754
10/4,1+7,5/2,7 + 22,5/2,7
ОКП = -------------------------------------------------------------------------------------- • 100% = 67%
10 / 4,1 + 7,5 / 2,7 + 22,5 /2,7 + 8,15 / 2 + 3,25 /1,2
Полимерсиликатные краски применяют для наружных работ, главным образом для окрашивания фасадов зданий. Более подробная информация об этих и других фасадных красках приведена в [8].
