Лакокрасочные материалы и покрытия. Принципы составления рецептур

Состав, получение и применение нитроцеллюлозных материалов [6]

На основе нитрата целлюлозы изготавливают многие лаки, краски, эмали, грунтовки и шпатлевки. Одним из известных и хорошо зарекомендовавших се­бя лаков, не содержащих пластификатора, для тонкослойного окрашивания металлов является цапонлак. Все еще значительным спросом из-за высокой скорости сушки пользуются лаки, грунтовки и покрывные эмали для окраски древесины, специальные эмали для декоративных покрытий («молотковые», «трескающиеся»), печатные краски, материалы для окраски кожи и тканей. Нитрат целлюлозы используют также как компонент клеевых составов.

Нитроцеллюлозные материалы сыграли большую роль в автомобильной промышленности. С начала организации производства автомобилей в течение многих десятилетий их окрашивали в основном этими материалами. Применя­ли не только эмали для наружных покрытий различных цветов, но и шпатлев­ки, и частично грунтовки. До настоящего времени нитроцеллюлозные эмали используют в некотором количестве при промышленной, особенно ремонтной, окраске автомобилей и других металлоизделий (станки, бытовая техника).

Основным недостатком наружных покрытий на основе нитрата целлюлозы является пониженная атмосферостойкость, которая проявляется в матирова­нии и мелении пленки. Этот недостаток частично исправляют путем комбина­ции нитрата целлюлозы с другими пленкообразователями, улучшающими ат­мосферостойкость. Однако эти материалы не могут конкурировать с современ­ными лакокрасочными композициями, например полиакриловыми и даже ме - ламиноалкидными.

Нитрат целлюлозы за счет хорошей совместимости можно вводить в состав других лакокрасочных материалов, например алкидных, карбамидных, для ускорения их высыхания.

В табл. 2.5 приведен состав красной покрывной эмали (для наружных глян­цевых покрытий) на основе нитрата целлюлозы как пример «классической» ре­цептуры нитроцеллюлозного материала.

Таблица 2.5

Состав покрывной эмали красного цвета на основе нитрата целлюлозы

Пленкообразователь состоит из средневязкого растворимого в сложных эфирах нитрата целлюлозы, апкидной смолы на основе арахисового масла и небольшого количества пластификаторов фтапатного типа (массовое соотно­шение по сухому веществу 1,0 :1,5 : 0,2). В качестве пигмента использован хи - накродиновый красный при объемной концентрации 15%. В пигментный состав следует ввести 0,4% (в пересчете на конечный продукт) октоата кальция как агента смачивания. Массовая доля нелетучих веществ в конечном продукте должна составлять 40%. Растворитель состоит из смеси бутилацетата, бутано - ла и ксилола в соотношении 5 : 4 : 2. На заключительной стадии изготовления в краску вводят 4,6% (в расчете на конечный продукт) бутилгликольацетата в качестве добавки для улучшения растекания.

Пример расчета

Исходные данные: 15 ч. (по объему) пигмента (ОКП) хинакродиновый крас­ный с плотностью 1,6 соответствуют 24 ч. (по массе), 85 ч. (по объему) пленкооб - разователя и пластификатора с плотностью 1,2 соответствуют 102 ч. (по массе). Общее содержание компонентов составляет, таким образом, 126 ч. (по массе).

При заданной массовой доле нелетучих веществ в конечном продукте 40% доля пигмента составит 6,7%, а пленкообразователя - 32,4%. Таким образом, отношение пигмента к пленкообразователю равно 0,28 :1,00. Исходя из этого, получаем состав пленкообразующей основы: 12,0% нитрата целлюлозы, 18,0% алкидной смолы, 2,4% пластификатора.

Так как нитрат целлюлозы увлажнен бутанолом в соотношении 2:1, полу­чаем 18,2% увлажненной массы.

Алкидная смола представляет собой 70%-ный раствор в ксилоле, получаем 25,7% в товарной форме.

55,0% свободного растворителя состоит из 25,0% бутилацетата, 20,0% кси­лола и 10,0% бутанола. Следует учесть, что 7,7% ксилола уже содержится в растворе алкидной смолы; таким образом, остается 12,3%. Аналогично 6,2% бутанола уже содержится в нитрате целлюлозы, т. е. остается 3,8%. Для приготовления 30%-ного раствора нитрата целлюлозы потребуется 13,8% бу­тилацетата и 8,0% ксилола. Таким образом, в качестве свободного раствори­теля остается 11,2% бутилацетата, 3,8% бутанола, 4,3% ксилола и 4,6% бутил - гликольацетата. Из этого количества 6,0% бутилацетата и 4,3% ксилола вводят в дисперсию пигментов.

Получение эмали

Раствор алкидной смолы, пластификатор, пигмент, агент смачивания, часть бутилацетата и ксилола (табл. 2.5) предварительно смешивают, а затем диспергируют на краскотерочной машине до требуемого размера частиц. Дис­персия пигментов содержит 16,4% пигмента и 44% пленкообразователя и плас­тификатора.

Параллельно из компонентов № 7 - 9 готовят 30%-ный раствор нитрата целлюлозы. Для этого увлажненный бутанолом нитрат целлюлозы предвари­тельно смешивают с плохим растворителем - ксилолом (№ 8) до получения дисперсии, после чего добавляют хороший растворитель - бутилацетат (№ 9). Благодаря этому можно избежать образования комков нитрата целлюлозы. Растворение проводят при интенсивном перемешивании до получения проз­рачного раствора.

Полученный раствор смешивают с пигментной пастой до образования го­могенной массы, добавляют свободный растворитель (№ 10 - 12) и снова пе­ремешивают.

Полученную эмаль с помощью смеси бутилацетата и ксилола (2:1) дово­дят до требуемой для распыления вязкости (20 с по ВЗ-4 при 23°С).

Готовую эмаль наносят на предварительно загрунтованную поверхность в два слоя. После непродолжительной сушки покрытие можно шлифовать и по­лировать.

Несмотря на многие положительные качества нитроцеллюлозных лакокра­сочных материалов, их производство сокращается главным образом из-за большого расхода относительно дорогих растворителей, низкого содержания нелетучих компонентов, повышенной пожаро - и взрывоопасности.