Лакокрасочные материалы

Традиционными пленкообразователями являются олифы, с использованием которых  получают масляные краски и эмали. Исходными  материалами для приготовления  натуральных олиф служат растительные масла. Растительные масла (льняное, конопляное, подсолнечное, тунговое, соевое, хлопковое, рыжиковое) и другие высыхающие или полувысыхающие масла служат основным сырьем для получения олиф, масляных лаков и масляных красок.

Пластификаторы в ЛКМ  вводят главным образом для того, чтобы повысить эластичность и морозостойкость готовых покрытий. Пластификаторами служат дибутилфталат, диоктилфталат, алкидные смолы.

Отвердители используют в  тех рецептурах, где пленкообразователь — термореактивная смола. Они  способствуют образованию прочного неплавкого покрытия.

Традиционными красками являются масляные краски, они изготавливаются  с использованием олиф. Исходными  материалами для приготовления  олиф служат растительные масла.

Растительные масла —  льняное, конопляное, подсолнечное, тунговое, соевое, хлопковое и другие высыхающие или частично высыхающие масла служат основным сырьем для получения олиф, масляных лаков и масляных красок. Эти масла высыхают с образованием пленки очень долго (от 6 до 40 суток). Поэтому в качестве пленкообразователей  их используют только предварительно переработав в олифу, подвергая  масло длительной термообработке с  добавлением сиккативов. Сиккативы  — это кобальтовые или марганцевые  соли жирных кислот, которые хорошо растворяются в маслах и олифах и ускоряют процесс высыхания пленки до 6—10 ч.

Природные смолы, такие как  канифоль, шеллак, даммара, сандарак, янтарь являются «старыми», традиционными  пленкообразователями. В настоящее  время в лаках они практически  не применяются (за исключением канифоли и ее производных), поскольку заменены синтетическими материалами.

Искусственные пленкообразователи — эфиры целлюлозы: нитрат, ацетобутират и этилцеллюлоза. Их главный недостаток — невысокая термостойкость.

Синтетические пленкообразователи - это полимерные смолы: чаще всего  поликонденсационные — полиэфирные, алкидные, эпоксидные, полиуретановые, кремнийорганические, а также полимеризационные  смолы — полиакрилаты, виниловые  полимеры.

К пленкообразователям предъявляют  следующие требования: они должны смачивать поверхность и равномерно по ней распределяться; не должны содержать  водорастворимых веществ; должны растворяться в доступных органических растворителях  и давать бесцветные, прозрачные пленки.

Пластификаторы в ЛKM вводят главным образом для того, чтобы  повысить эластичность и морозостойкость  покрытий. Пластификаторами служат дибутилфталат, диоктилфталат, алкидные смолы и  ряд других веществ.

Отвердители используются там, где пленкообразователь — термореактивная  смола. Они способствуют образованию  прочного неплавкого покрытия. Этот компонент  вводится или непосредственно в  ЛКМ и проявляет свои свойства только при сушке при высокой  температуре, (например, полиуретановый лак); или смешивается с пленкообразователем  непосредственно перед нанесением покрытия — эпоксидные лаки. Количество отвердителя должно быть точно рассчитано, так как избыток или недостаток снижает качество покрытия.

Растворители и разбавители. Растворители переводят пленкообразователи в текучее состояние, удобное  для нанесения покрытия. Выбор  растворителя определяется его растворяющей способностью, скоростью испарения, токсичностью, огнеопасностью. Разбавители  служат для разбавления готового раствора до нужной вязкости, а кроме  того удешевляют ЛКМ. Растворителями и  разбавителями являются органические соединения - ацетон, этилацетат, уайт-спирит, скипидар, бутилацетат и др. Вода используется при изготовлении воднодисперсионных и клеевых красок. Растворителями и разбавителями являются органические соединения — уайт-спирит, ацетон, этилацетат, бутилацетат, ксилол, скипидар, растворители марок 645, 646, 649 для лакокрасочных  материалов (ГОСТ 18188—72). Воду используют при изготовлении водно-дисперсионных  и клеевых красок.

Пигменты — это тонкоизмельченные, высокодисперсные минералье или органические вещества, нерастворимые в пленкообразователях и растворителях, обладающие определенным цветом и укрывистостью - то есть способностью давать окрашенные непрозрачные покрытия. Красители, наоборот, растворимы в пленкообразователях и дают прозрачные окрашенные покрытия.

Минеральные пигменты бывают естественные (например, охра, сурик, умбра), их получают переработкой горных пород  и окрашиванием глин; искусственные (например, белила, кроны), их получают промышленным способом, что дает возможность  получить разнообразные по цвету  пигменты. По своему химическому составу  минеральные пигменты представляют собой сложные химические соединения, содержащие железо (охра, сурик), оксиды цинка, титана (цинковые и титановые  белила), или порошкообразный алюминий (металлик) и т.п. Пигменты бывают различными по цвету: ахроматические — белый, черный, серый; хроматические — желтые, красные, синие и зеленые.

Минеральные пигменты являются атмосферостойкими, и композиции с  ними чаще всего применяются для наружных работ. Органические пигменты менее светостойки, химически и атмосферостойки чем минеральные, но у них более высокая красящая способность. Применяются они для внутренних и декоративных работ.

Чаще всего пигменты используют в смеси с наполнителями, которые  удешевляют лакокрасочные композиции.

Олифы. Олифами обычно называют переработанные растительные масла. Ассортимент  олиф подразделяют по природе пленкообразователя — натуральные, полунатуральные  и искусственные; по составу олифы  бывают без растворителей (натуральные) и с растворителями.

Используют олифы для  пропитки древесины и других пористых поверхностей перед их окраской, изготовления и разведения масляных красок, изготовления лаков, грунтовок, шпатлевок и замазок. Наиболее высокими потребительскими свойствами обладают натуральные олифы, выработанные исключительно из высыхающих растительных масел — льняного и конопляного. Иногда к этим маслам добавляют полувысыхающее подсолнечное масло. В настоящее  время ассортимент олиф чаще всего представлен олифами на основе подсолнечного масла, реже — льняного. Натуральные олифы бывают оксидированными (прогреты при 150-160 °С при продувании воздуха с добавлением сиккатива). Полимеризованная натуральная олифа получается при нагревании масла до 260-280 °С без доступа воздуха, она более темная, но дает более прочную пленку.

Полунатуральная олифа получается при термической переработке растительных масел, жиров, нефтепродуктов, содержит сиккативы и растворители. Такие олифы называют уплотненными (они имеют более высокую молекулярную массу), или полимеризованными; их получают при более длительном нагревании до температуры около 300 °С. Оксидированные уплотненные олифы выпускают под названием олифа-оксоль или оксоль-смесь. Содержание растворителей составляет до 45 %. Олифы имеют темный цвет.

Качество олиф определяют по цвету, прозрачности, вязкости, содержанию нелетучих веществ, времени высыхания, кислотному числу.

Олифа натуральная и олифа-оксоль должны иметь сертификат соответствия по обязательной системе сертификации.

Комбинированные олифы - это  либо смесь природных масел (льняное  и подсолнечное), либо смесь окисленной и полимеризованной олиф. Они содержат 30% растворителя. Комбинированные олифы  главным образом применяются  как полуфабрикат для изготовления масляных красок. Они обозначаются в маркировке К-3, К-4, К-5 и т.д.

Композиционные олифы  содержат до 45% растворителя. Для их получения используют низкокачественные  растительные масла. Эти олифы характеризуются  темным цветом получаемых покрытий, замедленным  высыханием. Для улучшения свойств  этих олиф и удешевления в них  вводят канифоль, низкомолекулярные  каучуки и другие добавки.

Синтетические и искусственные  олифы — это различные побочные продукты нефтехимических производств, способные при высыхании образовывать пленки. Как правило, это низкокачественные  материалы, которые, однако, можно использовать для неответственных работ, пропитки, временной защиты и т.д.

Классификация и характеристика ассортимента лаков. Лаки — растворы пленкообразующих веществ в органических растворителях или в воде. При  высыхании или отверждении они  образуют прозрачное однородное покрытие. Выпускаются следующие группы лаков: масляно-смоляные (масляные, алкидные), смоляные, эфироцеллюлозные, асфальтобитумные.

Масляные лаки представляют собой, как правило, смеси растительных масел с природными смолами, растворенные в органических растворителях. Обычно в состав масляных лаков вводят канифоль, ее эфиры, битумы и некоторые ископаемые смолы. Масляные лаки делят по содержанию масла на жирные (55%), средние (35%), тощие (15%). Масляные лаки применяют для лакирования деревянных поверхностей и в качестве пропиточных электроизоляционных составов.

Алкидные лаки — это  растворы алкидных смол (продуктов  взаимодействия многоатомных спиртов — полиолов, многоосновных карбоновых кислот и одноосновных высших жирных кислот) в нефтяных растворителях — уайт-спирите, сольвентнафте или других растворителях. Они предназначены для покрытия металлических и деревянных изделий и конструкций. В зависимости от вида алкидной смолы алкидные лаки бывают глифталевые - ГФ (смола на основе фталевого ангидрида и трехосновного спирта - глицерина); пентафталевые ПФ (смола на основе пятиосновного спирта - пентаэритрита и фталевого ангидрида); алкидно-акриловые (АС); алкидно-уретановые (АУ) и другие. Пленкообразование в таких лаках происходит за счет реакций полимеризации или поликонденсации. Покрытия на основе алкидных смол обладают высокой атмосферостойкостью, эластичностью и хорошей адгезией к окрашиваемой поверхности.

Смоляные лаки можно условно  подразделить на три группы: лаки на основе природных смол; лаки на основе термопластичных синтетических  смол; лаки на основе термореактивных  синтетических смол. В настоящее  время выпуск смоляных лаков ограничен.

Алкидно-карбамидные лаки, в их состав входят глифталевая, пентафталевая  смолы, карбамид. Перед использованием в эти лаки вводят отвердитель (органические кислоты). Они используются для отделки древесины, как паркетный и как мебельный лак. Покрытия высокопрочны, тверды, имеют блеск, водо- и термостойки. Лаки на основе полиэфирных смол — полиэфирные лаки, не содержат летучих растворителей, компонентами этих лаков являются инициирующие добавки - перекиси или гидроперекиси, при добавлении к лаковой основе которых происходит отверждение лака — сополимеризация ненасыщенной полиэфирной смолы со стиролом и другими сшивающими агентами с образованием нерастворимой сшитой полимерной сетки. Применяют лаки для отделки мебели, они образуют твердые, прозрачные, термостойкие, химически стойкие к воде, спиртам и моющим средствам покрытия.

Эфироцеллюлозные лаки представляют собой растворы нитрата целлюлозы  с некоторыми смолами, пластификаторами в летучих органических растворителях. Они быстро высыхают (20—60 мин), дают водостойкие, прочные и твердые  пленки, легко полируются. Применяются  для отделки мебели, музыкальных инструментов, карандашей и т.п.

Для защиты от коррозии металлических  покрытий выпускают кузбасс-лак  — раствор в углеводородных растворителя высокотемпературной фракции каменноугольного пека (или битумов). Выпускается под маркой БТ.

В современном ассортименте лаков широкое распространение  нашли окрашенные лаки-антисептики  для защиты и тонирования древесины.

Пигментированные ЛKM. Пигментированных ЛKM содержат в своем составе пигменты. К ним относятся грунтовки, шпатлевки, краски, эмали.

Грунтовки предназначаются  для нанесения первого слоя лакокрасочного покрытия. Они должны обеспечивать хорошую адгезию (сродство поверхностей) — то есть соединение с окрашиваемой поверхностью и с другими слоями покрытия.

Грунтовки — это подгруппа  материалов, представляющих собой суспензии  пигментов или их смесей с наполнителями  в пленкообразующем веществе. После  высыхания образуется непрозрачная однородная пленка. Существуют несколько  разновидностей грунтовок: изолирующие  грунтовки - обеспечивают низкую проницаемость  пленки, препятствуя проникновению  влаги; пассивирующие и фосфатирующие  грунтовки — содержат в составе  пигменты, способные пассивировать  металл и предохранить от коррозии (фосфаты); протекторные грунтовки содержат в своем составе до 90% металлических  пигментов; грунтовки — преобразователи ржавчины наносят непосредственно на поверхность, с которой не удалены продукты коррозии металла. Эти грунтовки одновременно с преобразованием ржавчины создают на поверхности полимерную пленку, придающую коррозионную стойкость всему покрытию.

Шпатлевки представляют собой  вязкую пастообразную массу, состоящую  из смеси пленкообразующего вещества, пигментов и наполнителей с высоким  их содержанием в смеси. Шпатлевки  предназначены для заполнения неровностей  и углублений, сглаживания окрашиваемой поверхности. Шпатлевку наносят  на предварительно загрунтованную поверхность. Для бытовых целей применяют  алкидные, нитроцеллюлозные, эпоксидные шпатлевки. Для строительных работ, выравнивания больших поверхностей используют шпатлевки на основе водных дисперсий полимеров.

Краски и эмали. Краска - это суспензия пигментов или  их смеси с наполнителями в  масле, олифе, эмульсии, латексе или  другом пленкообразующем веществе, образующая после высыхания непрозрачную окрашенную однородную пленку. Краски по природе  пленкообразователя подразделяют на масляные, эмали, водно-дисперсионные, клеевые.