Технология производства ВД-АК

Такие непленкообразующие полимеры обычно получают методом 
двухстадийной эмульсионной полимеризации, протекающей с образованием 
частиц типа ядро—оболочка. Ядро содержит полимер, насыщенный карбоксильными группами, а оболочка - твердый полимер с высоким содержанием стирола и высокой температурой стеклования, практически не содержащий карбоксильных групп. После завершения полимеризации и добавления аммиака вещество ядра сильно набухает в воде. В процессе сушки покрытия вода и аммиак испаряются и в ядре образуются пустоты, заполненные воздухом, или поры.

    Органические белые пигменты в настоящее время используют для частичной замены дорогого диоксида титана в рецептурах латексных красок.  Применение их в рецептурах отделочных материалов ограничено из-за неявного преимущества в цене и невозможности получать глянцевые покрытия.

      Диоксид титана: встречается в природе в трех кристаллических структурах: брукит, анатаз и рутил. Брукит технического значения не имеет.  Модификации отличаются формой кристаллических решеток и имеют 
разные коэффициенты преломления: рутил — 2,70, анатаз — 2,55. Более высокий коэффициент преломления обеспечивает пигменту рутильной модификации большую укрывистость, что является его основным преимуществом по сравнению с анатазом. Кроме того, более высокая фотохимическая активность пигмента анатазной формы приводит к тому, что покрытия с его применением менее устойчивы к действию УФ-излучения и мелению. Таким образом, диоксид титана анатазной модификации может быть использован только в рецептурах красок для внутренних работ.  Применение более дорогой рутильной модификации позволяет повысить укрывистость красок и стойкость покрытий к действию УФ-излучения, т.е. в рецептурах ЛКМ для наружных работ необходимо использовать только рутильную форму диоксида титана

     Цветные пигменты: применяемые в рецептурах ВД-ЛКМ, могут быть неорганическими (оксиды или сульфиды железа, кадмия, хрома, свинца,  молибдат свинца, кобальт синий, газовая сажа) и органическими  (фталоцианиновые азопигменты, хинокридоксы, перилены, карбазолы). Более дешевые неорганические пигменты обеспечивают высокую устойчивость покрытий к УФ-излучению, но не позволяют получать краски ярких цветов.  Для наружных покрытий целесообразно применять только оксиды металлов.  Во многих случаях это способствует повышению устойчивости покрытий к действию щелочей. По экологическим причинам в настоящее время оксиды железа являются основными используемыми цветными неорганическими пигментами. Токсичные соединения свинца и кадмия в некоторых случаях можно заменить ванадатом висмута. 
 

                                              2.3. Наполнители 
          Наполнители - неорганические соединения, имеющие более низкий коэффициент преломления, чем пигменты (согласно din 55943, 55945 значение коэффициента преломления для наполнителей менее 1,7). Перечень стандартных пигментов и наполнителей различных кристаллических форм и значения их коэффициентов преломления приведены в табл. /2,1/

                                                                                                                                                                  Таблица /2.1 /

     Перечень стандартных пигментов и наполнителей различных кристаллических форм и значения их коэффициентов преломления.

    Большинство наполнителей — это природные минералы: кальцит, мел,  доломит, каолин, тальк, слюда, диатомитовая земля, барит, кварц. Но некоторые из них получены реакцией осаждения (карбонат кальция или сульфат бария, пирогенный диоксид кремния). Плотность обычных наполнителей составляет 2,5—2,8, барита — 4 г/см³.

     Наиболее часто применяемым наполнителем является карбонат кальция. В Западной Европе карбонат кальция в форме кристаллического кальцита и аморфного мела составляет 80—90% всех используемых наполнителей. В рецептурах многих ЛКМ в качестве наполнителя применяют только кальцит.

     Однако в рецептурах матовых красок может быть использовано до шести видов различных наполнителей, отличающихся по размеру частиц,  кристаллической форме и активности.

     Как правило, наполнители используют для снижения стоимости материалов,  но иногда они могут применяться и для модификации свойств красок. При использовании наполнителей можно достигать значений ОКП > КОКП. При которых, заполненные воздухом поры обеспечивают укрывистость высушенной пленки, позволяя таким образом экономить дорогой диоксид титана.

     Наполнители повышают твердость покрытий, укрывистость и удельный вес краски, снижают ее себестоимость. Кроме того, тип наполнитетеля влияет на атмосферостойкость, устойчивость к истиранию, блеск покрытий, их устойчивость к загрязнению и газопроницаемость, а также на реологические свойства красок.

     Основными свойствами наполнителей являются размер частиц, яркость и белизна. Чем мельче частицы, тем светлее наполнитель, но тем выше его впитывающая способность, характеризуемая маслоемкостью.

       Кристаллическая форма наполнителя существенно влияет на его способность к диспергированию и реологическую активность в жидких ЛКМ и физико-механические свойства покрытий.

     В отличие от пластинчатых (каолин, тальк и слюда) или волокнистых наполнителей (воластонит), наполнители кубической или ромбоэдрической структуры (кальцит или доломит) легче диспергируются и обладают меньшей маслоемкостью. Пластинчатые и волокнистые наполнители улучшают физико-механические свойства покрытий и предотвращают образование трещин, действуя как армирующие агенты.

       Твердость и размер частиц наполнителя влияют на его абразивную способность, определяемую методом Айнлехнера. Для этого пасту наполнителя перемешивают в специальном аппарате с металлическим ситом в течение 1 ч. Затем оценивают истирание металлического сита.

       Абразивность определяется отношением удельной площади поверхности металлического сита до, и после испытания. Следует отметить, что высокая абразивность является недостатком наполнителя, так как вызывает повреждение диспергирующего оборудования при производстве ЛКМ и распылителей — при нанесении материалов пневмораспылением.

     2.4. Функциональные добавки

     Функциональные добавки - это вспомогательные вещества, применяемые для улучшения процессов пленкообразования и нанесения ЛКМ, повышения стабильности и долговечности красок и покрытий, а также для придания им каких-либо специальных свойств. Основные используемые в настоящее время добавки можно разделить по их назначению на следующие группы:

• коалесценты (пленкообразующие добавки);
• загустители;
• пеногасители;
• смачивающие или диспергирующие агенты;
• нейтрализующие агенты;

•биоциды (консерванты).

     Помимо перечисленных, для модификации поверхностных свойств плёнки используют матирующие агенты, воски, агенты, регулирующие розлив, и другие. Для повышения атмосферостойкости применяют УФ-абсорберы и вещества-акцепторы свободных радикалов .

     Коалесценты: как известно, позволяют снижать температуру пленкообразования водных дисперсий. Так как МТП наиболее широко распространенных дисперсий составляет 13—18°С, а нанесение ВД-ЛКМ должно происходить при температуре, по крайней мере 5'С. практически во всех рецептурах необходимо использовать добавки, понижающие МТП.

     Подходящими для этих целей являются растворители, которые в течение времени их испарения пластифицируют полимер. Кроме снижения МТП,  пленкообразующие добавки влияют на время высыхания и твердость покрытия. Использование растворителей с высокой температурой кипения,  из-за их высокой пластифицирующей активности может приводить к повышению грязеудержания покрытия. Пленкообразующие добавки также влияют на вязкость и смачиваемость ЛКМ и на устойчивость покрытия к мокрому истиранию.

     В практической работе следует помнить, что чаше всего при добавлении коалесцентов дисперсии и краски теряют коллоидную стабильность. При быстром добавлении этих веществ могут образовываться микрогели или произойти полная коагуляция. Это явление (гак называемый «шок от действия растворителя») можно предотвратить путем медленного введения коалесцента или предварительного разбавления его водой и/или растворителем, смешиваемым с водой.

Высококипящие смешиваемые с водой растворители, например пропиленгликоль. замедляют испарение воды и поэтому обеспечивают хорошие технологические свойства ЛКМ при их нанесении.

     Загустители: специфические реологические добавки, которые применяют для достижения реологических свойств ВД-ЛКМ оптимальных для их получения, хранения и нанесения. Загущающие системы могут быть как органической, так и неорганической природы. Соединения,  используемые в качестве загустителей, приведены в табл. / 2.2 /. 
 

Таблица/2.2/

     Соединения,  используемые в качестве загустителей.