Строительные материалы и изделия

ПИГМЕНТЫ И НАПОЛНИТЕЛИ

Пигменты. Качество пигментов характеризуется комплексом тех­нологических и эксплуатационных свойств, вытекающих из требова­ний, предъявляемых к ним.

Технологические свойства

Красящая способность (интенсивность) пигмента — способность пе­редавать свой цвет при смешивании с белым пигментом. Чем больше красящая способность, тем меньше требуется пигмента для получения окраски нужного тона, и он может быть частично заменен наполни­телем.

Кроющая способность (укрывистость) — способность пигмента,

диспергированного в связующем, перекрывать цвет подложки, т. е. делать его невидимым. Это свойство обусловлено рассеянием света частицами пигмента и зависит от разности показателей светопрелом­ления пигмента (пШГ) и пленкообразующего вещества (пт). Чем она больше, тем более укрывист пигмент. Поскольку у органических пленкообразующих (олиф, полимеров) п< 1,5...1,6, то укрывистыми будут пигменты с п > 1,6. Укрывистость зависит также от дисперсности пигмента.

Оценивается укрывистость расходом пигмента (г) на 1 м2 окраши­ваемой поверхности, необходимым для закрытия контрастной окраски (например, черных и белых полос) этой поверхности.

Укрывистость и красящая способность не всегда связаны друг с другом. Так, высокоинтенсивный синий пигмент — лазурь обладает невысокой кроющей способностью, а высокоукрывиетый красный пигмент — свинцовый сурик характеризуется малой красящей способ­ностью.

Дисперсность (тонкость измельчения) пигмента существенно влияет как на его красящую способность, так и на укрывистость. Чем мельче частицы пигмента, тем выше эти показатели. Грубодисперсные пиг­менты дают шероховатую поверхность и провоцируют быстрое разру­шение покрытия. Природные пигменты, получаемые измельчением горных пород, состоят из частиц размером 0,5...40 мкм; у искусственных дисперсность выше — 0,1...2 мкм.

Маслоемкость пигмента характеризуется количеством (в %) связу­ющего (олифы), необходимым для образования пасты пигмента путем его перетира с олифой. Чем меньше олифы требует пигмент, тем дешевле краска и тем более стойким будет покрытие, так как в красочном слое в первую очередь деградирует пленка связующего. Маслоемкость зависит от дисперсности частиц, их формы и смачива­емости.

Для поддержания высокой дисперсности пигмента и предотвраще­ния его агрегирования в лакокрасочных материалах используют добав­ки ПАВ (механизм их действия показан на рис. 18.2).

Эксплуатационные свойства

Светостойкость — способность пигментов сохранять свой цвет под действием солнечного света (в основном, УФ-компонента). Некоторые пигменты (в основном органические) на свету «выцветают».

Атмосферостойкость — комплексное свойство —- способность пиг­ментов выдерживать без разрушения и изменения цвета воздействие внешней среды: кислорода, С02 и других газов, содержащихся в воздухе, воды, замораживания и оттаивания. Это свойство является важнейшим для пигментов фасадных красок.

Химическая стойкость — способность пигментов противостоять действию кислот и щелочей. В частности, щелочестойкость абсолютно необходима пигментам красок, наносимых на бетонные и оштукату­ренные стены, и пигментам, используемых в известковых и силикатных красках.

Теплостойкость — способность пигмента выдерживать действие высоких температур без изменения цвета и разложения. Теплостой­кость пигментов следует учитывать при окраске систем отопления и тепловых установок.

Безвредность пигментов. Эта проблема связана с тем, что некоторые пигменты содержат ядовитые вещества: соединения свинца, хрома и 340

других тяжелых металлов; это необходимо учитывать при окраске интерьеров.

Специальные свойства пигментов необходимы в тех случаях, когда лакокрасочное покрытие выполняет специальные функции. Так, если основная задача окрашивания — защита от коррозии, что важно для металлоконструкций, желательно, чтобы пигмент обладал пассивиру­ющими свойствами (алюминиевая пудра, свинцовый сурик). Другим примером может служить электропроводность пигмента, необходимая в тех случаях, когда покрытие не должно накапливать статическое электричество.

Существуют пигменты, меняющие свой цвет при изменении тем­пературы в определенных пределах. Краски с такими пигментами могут служить индикаторами температуры.

Главнейшие виды пигментов

Пигменты принято делить по следующим признакам: f • по химическому составу: неорганические и органические;

• по происхождению: природные и синтетические;

• по цвету: ахроматические (белые, серые, черные) и хроматические (цветные).

Природные минеральные пигменты (старинное название «земляные пигменты» или «земли») — известный с глубокой древности, но все еще широко применяемый в строительстве вид пигментов. Их получают механическим обогащением, помолом или отмучиванием окрашенных горных пород (главным образом, глин). Эти пигменты имеют приглу­шенную окраску, но свето - и атмосферостойкость их очень высока.

Преобладающая гамма оттенков природных пигментов — желто­красно-коричневая, вызванная присутствием в составе глин оксидов ^келеза-разлішнего-еое-тават-^таким-нирмеїграм-е-тііееятеяге^а-^ж&лтьіщ цвет), сурик железный (кирпично-красный цвет), мумия (коричневато - красный), умбра (коричневый, после прокаливания — красно-корич­невый), сиена (темно-желтый, после прокаливания — каштановый).

Черные природные пигменты — перекись марганца (Мп02) — мар­ганцевая руда пиролюзит и графит — модификация чистого углерода — дают красивую гамму тонов от серебристо-серого до черного; иск­лючительно термо-, химически - и атмосферостойкий пигмент.

Белый природный пигмент — мел (СаС03) используется ограничен­но (в основном в водных красках); применяется как наполнитель в шпатлевках.

Искусственные неорганические пигменты получают химической обработкой минерального сырья. Они имеют более яркую и разнооб­разную окраску и большую стабильность цвета по сравнению с при-

родными пигментами; однако в некоторых случаях долговечность (свето - и атмосферостойкость) их ниже, чем у природных.

Белые пигменты. Белила титановые (ТЮ2) — диоксид титана ру - тильной модификации — самый распространенный в настоящее время белый пигмент высокого качества ( п — 2,72; укрывистость — 15...25 г/м2); свето - и атмосферостоек; применяется для всех видов красок.

Белила цинковые (ZnO) — светостойкость высокая; атмосферостой­кость—средняя; « = 2,02, укрывистость — 100... 120 г/м2; хорошо со­вмещается с другими пигментами, не стоек в кислых и щелочных средах (т. е. не рекомендуется для красок на минеральных связующих).

Литопоновыебелила (смесь ZnS и BaS04) (красящая способность — средняя (и = 1,8...2,0; укрывистость — 120...140 г/м2)) — пигмент обла­дает низкой атмосферостойкостью, желтеет от УФ-излучения и реко­мендуется только д ля внутренних работ; применяется в грунтовках.

Желтые и красные пигменты. Как и у природных, в этой гамме преобладают пигменты на основе оксидов железа: желтый окисный, красный железноокисный (редоксайд) и марсы (группа пигмен­тов различных оттенков). Они отличаются высокой укрывистостью, атмосферо- и светостойкостью.

Более яркую и насыщенную окраску имеют свинцовые и цинковые пигменты: крон свинцовый (лимонный, желтый и оранжевый), цинковый (лимонный и желтый) и сурик свинцовый (оранжево-красный). Эти пигменты (кроме сурика) менее стойки, чем железноокисные, и ядовиты (в особенности свинцовые).

Синие и зеленые пигменты. К синим пигментам, получившим широкое распространение, относится железная лазурь и ультрамарин.

Железная лазурь (милори) — ферроцианид железа и калия — пигмент интенсивного синего цвета, применяется в смеси с белыми и желтыми (для получения зеленого цвета) пигментами; не щелочестоек.

Ультрамарин — алюмосиликат натрия, содержащий серу; щелоче - и светостоек; в кислых средах обесцвечивается (в быту используется для подсинивания белья).

. Кобальт синий — пигмент очень высокого качества; из-за высокой стоимости применяется редко, в основном как краска для керамики.

Среди зеленых пигментов один из лучших — оксид хрома (Сг203), оливково-зеленого цвета, обладающий высокой свето - и атмосферо­стойкостью, благодаря высокой укрывистости применяют обычно в смеси с наполнителями; используется для приготовления всех видов красок и эмалей; особенно часто применяют окись хрома в масляных красках для крыш.

Медянка (основная уксуснокислая медь) — интенсивно окрашен­ный зеленый пигмент; применяется обычно в смеси с титановыми белилами для получения светло-зеленых красок. Недопустимо смеше­ние с пигментами, содержащими цинк или сернистые соли (например, 342 .

цинковыми белилами и литопоном). Светостойкость медянки ниже, чем у оксида хрома.

Зеленые пигменты можно получить смешиванием синих пигментов с желтыми; например, зелень цинковую — смесь цинкового крона с лазурью, применяют в основном в красках для деревянных поверхно­стей; из-за низкой щелочестойкости не рекомендуется для окраски бетонных и. оштукатуренных поверхностей и полностью не пригодна для известковых и силикатных красок.

Черные пигменты. Среди черных пигментов главнейшие — сажи, получаемые по различным технологиям. Для красок используют газо­вую сажу, имеющую минимальное количество примесей. Высокодис­персная сажа образует со связующим коллоидные растворы. Сажа абсолютно свето - и химически стойка. Кроме сажи, особенно для цветных штукатурок, применяется щелочестойкий пигмент железная черная (закись — окись железа — FeO • Fe203).

Металлические пигменты представляют собой тонкодисперсиые

металлические порошки ( алюминиевая, бронзовая пудра) с защитным покрытием; используются для защитных окрасок металлоконструкций и как второй пигмент в красках типа — металлик. В водных красках не применяется.

Органические пигменты — это, как правило, органические краси­тели, переведенные в нерастворимую форму. От неорганических они отличаются большей интенсивностью окраски, разнообразием и чис­тотой тонов, но меньшей свето-, атмосферо - и химической стойкостью. Наибольшее распространение получили азопигменты, фталоцианино - вые и полициклические пигменты.

Азопигменты имеют непрерывную гамму цветов от зеленовато-жел­того до бордо. Они устойчивы к действию щелочей.

Фталоцианиновые пигменты имеют синий, голубой и зеленый цвета. Это одна из самых устойчивых к УФ-излучению, нагреву и химическим воздействиям группа органических пигментов, используемых для стро­ительных целей уже более 50 лет.

Полициклические пигменты — перспективный вид пигментов, име­ющих широкую цветовую гамму, высокую красящую способность и удовлетворительную свето - и термостойкость.

Наполнители. Наполнители, как и пигменты,— минеральные по­рошки, нерастворимые в связующем. В отличие от пигментов они имеют низкий показатель преломления 1,45...1,65), близкий к показателю преломления олиф и лаков. Из-за этого наполнители зрительно исчезают в пленке связующего и, как результат, имеют очень низкую укрывистость. В других средах с меньшим показателем пре­ломления наполнители могут играть роль пигментов (например, мел в клеевых красках).

Наполнители — более дешевые и доступные вещества, чем пигмен­ты. Их используют для экономии дорогостоящих пигментов, а также для улучшения малярно-технических и эксплуатационных свойств покрытий. В большом количестве их используют в шпатлевках.

В зависимости от способа получения различают наполнители:

• природно-дисперсные наполнители: каолин, мел, бентонит, диато­мит;

• механически диспергированные: асбест хризотиловый пылеватый, барит, тальк, слюда, мусковит, гипс;

• синтетические: аэросил; белая сажа; бланфикс — синтетический барит; окись и гидроокись алюминия и др.

Наполнители в лакокрасочных материалах не только заменяют часть пигментов, но и выполняют специальные функции. Так, тонко­дисперсные наполнители, склонные к образованию коагуляционных структур (например, бентонит, аэросил), «загущают» краски, предотв­ращая седиментацию пигментов и обеспечивая необходимые реологи­ческие свойства. Наполнители с низкой маслоемкостью (барит, слюда) «разжижают» краски.

Наполнители волокнистой (асбест) или пластинчатой (слюда) фор­мы армируют красочную пленку и снижают вероятность растрескива­ния покрытий.

Совместное применение пигментов и наполнителей с частицами разной формы и размера позволяет получить более плотную упаковку, благодаря чему уменьшается расход связующего (аналогичная идея используется в бетоне при подборе заполнителей по зерновому составу) и, как следствие, повышается атмосферостойкость и твердость пленки. Так, у красок на титановых белилах (ТЮ2) атмосферостойкость покры­тия резко возрастает при введении 25 % слюды или 35...50 % талька (от массы Ті02).

Наполнители с высокой маслоемкостью (аэросил, каолин, мел и т. п.) снижают блеск эмалей, делая поверхность матовой. С помощью подбора наполнителей могут быть решены и другие задачи.