Связующие, растворители и разбавители

Тема 17: ЛАКОКРАСОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Лакокрасочные материалы — вязкие жидкости (реже порошки), которые после нанесения превращаются в твердую пленку на поверх­ности окрашиваемого материала. Эту пленку называют лакокрасоч­ным покрытием, а окрашиваемый материал — подложкой.

Использование человеком красок известно с древнейших времен: это и раскрашивание наскальных рисунков, и покрытие красками ут­вари, лица и тела. Основная цель этих действий — создание декора­тивного эффекта.

Современные лакокрасочные материалы используют не только в декоративных целях, но и в защитных. В некоторых случаях эта функ­ция становится основной; например, покрытие паркета лаком или окраска кровли из листовой жести, металлоконструкций и т. п.

Лакокрасочные покрытия могут преследовать и другие цели: пси­хологические (создание настроения, оповещение о возможной опас­ности и т. п.), санитарно-гигиенические (облегчение уборки, дезак­тивации), маскировочные и др.

Лакокрасочное покрытие строительных (и не только строитель­ных) конструкций — сложная многослойная система (рис. 18.1). Как правило, окрашиваемая поверхность покрывается грунтовкой (огрунтовывается) для улучшения сцепления других слоев с основанием. По огрунтованной поверхности наносится выравнивающий слой: крупные неровности (раковины, трещины) выравниваются подмаз­кой, мелкие — шпатлевкой. По подготовленной таким образом по­верхности наносится краска и/или лак.

В последние годы лакокрасочные материалы используют очень широко, а их производство превратилось в крупную отрасль промышленности.

Выпускаются краски, лаки, грунтовки и шпатлевки самых разнообразных видов и для самых разных целей. Однако всех их объединяет общность в составе и свойствах в рабочем состоянии и общность в строении и свойствах образуемого ими покрытия, т. е. в эксплуатационном состоянии.

Обязательный компонент в составе всех лакокрасочных материа­лов — пленкообразующее (связующее) вещество.

Для получения покрытия с необходимыми эксплуатационными показателями материал в рабочем состоянии должен обладать опре­деленными реологическими свойствами:

• легко наноситься на отделываемую поверхность в виде тонкой пленки с помощью того или иного инструмента (кисть, валик, распы­литель);

• сразу же после нанесения пленка должна хорошо удерживаться, не стекая, на любых поверхностях.

Для этого подготовленные к нанесению лакокрасочные материа­лы должны представлять из себя структурированные жидкости, обла­дающие тиксотропными свойствами. Это значит, что при механиче­ских воздействиях, например, при движении кисти или валика, они должны разжижаться и, растекаясь по поверхности тонким слоем, сразу же после прекращения механического воздействия переходить в вязко-пластичное состояние. Такой лакокрасочный материал не бу­дет стекать под действием силы тяжести. Эти свойства у лакокрасоч­ных материалов достигаются путем подбора правильного соотноше­ния компонентов: твердых (пигментов и наполнителей) и жидких (растворителей и разжижителей), а также с помощью специальных добавок.

Сформировавшееся лакокрасочное покрытие представляет собой тонкую (0,05... 1 мм) пленку, имеющую достаточно хорошее сцепле­ние с окрашиваемой поверхностью.

У большинства материалов лакокрасочная пленка формируется в основном за счет испарения жидкого компонента и (или) полимери­зации связующего, что сопровождается усадкой пленки. Во время экс­плуатации при изменении влажности пленка может испытывать де­формации набухания и усадки. Под действием кислорода, воздуха и солнечного излучения (в особенности УФ его части) в пленке возни­кают напряжения от структурных изменений в связующем. Все эти процессы вызывают растрескивание пленки и ослабляют ее сцепле­ние с основанием, и тем больше, чем толще красочный слой. Поэтому, как это ни парадоксально, более надежными и долговечными ока­зываются тонкие лакокрасочные пленки. При необходимости получения толстой пленки целесообразно производить окраску в не­сколько слоев.

Основными видами лакокрасочных материалов до середины XX века были лаки и краски на натуральных смолах и олифах, а также из­вестковые и клеевые краски. Во второй половине XX в. все шире на­чинают применяться краски и лаки на полимерных связующих.

В большинстве водостойких красок используют органические растворители — токсичные и пожароопасные. При этом растворите­ли нужны только на стадии нанесения краски, для придания ей необ­ходимых реологических свойств. Поэтому все шире начинают приме­няться вододисперсионные (водоэмульсионные) краски, в которых разбавителем служит вода. Это коснулось в особенности красок стро­ительного назначения. Другой вариант высококачественных красок вовсе без растворителя — порошковые краски, в которых рабочая кон­систенция достигается их разогревом до плавления в момент нанесе­ния.

Вододисперсионные и порошковые краски с экологической точ­ки зрения — один из лучших видов лакокрасочных материалов. Доля этих красок в общем производстве лакокрасочных материалов растет. В настоящее время в европейских странах доля вододисперсионных красок составляет 20...30 %, а порошковых — 3...7 % от общего выпу­ска лакокрасочных материалов.

Надо отметить, что в последние годы снова возрастает интерес к старым традиционным, дешевым и самым безопасным с экологиче­ской точки зрения клеевым и известковым краскам.

Лакокрасочные материалы (краски, грунтовки и шпатлев­ки) — сложные многокомпонентные системы. Обязательный компо­нент любого из перечисленных материалов — пленкообразующее (свя­зующее) вещество; в красках обязателен и другой компонент — пигмент, а в грунтовках и шпатлевках — наполнители. До рабочей консистенции лакокрасочные материалы доводятся растворителями или разбавителями. Кроме перечисленных компонентов в лакокра­сочные материалы вводят различные добавки, обеспечивающие не­обходимые технологические и эксплуатационные свойства: отвердители и ускорители, загустители, поверхностно активные добавки, стабилизирующие вещества и т. п.

СВЯЗУЮЩИЕ, РАСТВОРИТЕЛИ И РАЗБАВИТЕЛИ

Пленкообразующие (связующие) вещества. В качестве пленкообра­зующих веществ применяют самые разнообразные материалы. Это могут быть как неорганические вяжущие (известь, цемент, жидкое стекло), так и органические вещества (природные смолы, битум, пек, животные клеи, эфиры целлюлозы, олифы, синтетические смолы в виде олигомеров и полимеров). Ниже рассмотрены основные виды связующих.

Минеральные вяжущие — известь, жидкое стекло, цемент; их опи­сание дано в гл. 8.

Растительные клеи — среди них раньше других стали применять крахмал. Перед использованием крахмал обрабатывают 1 %-ным раствором NaOH и вводят в полученную смесь 5...7 % (от массы крах­мала) канифольного масла и 0,5... 1 % антисептика. Так как крахмаль­ные пленки не устойчивы к трению и легко размываются водой, они не получили широкого распространения. Чаще используют близкие по составу водорастворимые эфиры целлюлозы.

Животные клеи — растворимые в воде высокомолекулярные ве­щества белковой природы, образующие из водных растворов пленки с хорошей адгезией к подложке. К этим видам клеев относятся:

глютиновые клеи (костный, желатиновый и т. п.), получаемые вы­вариванием отходов от переработки животных и рыб; эти клеи не во­достойки и склонны к загниванию;

казеиновый клей получают из снятого молока, обработанного кис­лотами; его обычно используют в сочетании с гашеной известью или другими щелочными реагентами, так как растворяется он только в щелочных средах. Краски на казеиновом клее имеют довольно вы­сокую атмосферостойкость (срок службы окраски фасадов 4...5 лет) и хорошую адгезию к силикатным материалам (бетону, штукатурке и т. п.).

Смолы природные — твердые слабоокрашенные прозрачные про­дукты растительного происхождения (за исключением шеллака), плавящиеся при нагревании до 110...200 °С и растворяющиеся в соот­ветствующих растворителях. Их использовали для получения лаков, а также для модификации других пленкообразующих веществ. Глав­нейшие смолы, применяемые в лакокрасочных материалах: кани­фоль, копалы, шеллак.

Канифоль — остаток от отгонки скипидара из смолистого сока хвойных деревьев (живицы); растворяется почти во всех органиче­ских растворителях, хорошо совмещается с растительными маслами.

Канифоль в основном применяют для модификации других пленко­образующих веществ с целью повышения адгезионных свойств.

Копалы, янтарь — ископаемые смолы, использовавшиеся для по­лучения высококачественных лаков; в настоящее время их применя­ют ограниченно.

Шеллак — продукт в виде тонких чешуек, получаемых очисткой смолистых выделений мелких тропических насекомых. Шеллак хо­рошо растворим в спирте; такие растворы используют как мебельный лак и политура.

Битумы и пеки описаны в п. 9.2.

Водорастворимые эфиры целлюлозы (метилцеллюлоза — МЦ; кар-боксиметилцеллюлоза — КМЦ и др.) используют в красках для внут­ренних работ, так как атмосферостойкость их невысока. Они образу­ют вязкие растворы, а после высыхания — пленку, обладающую не очень высокой адгезией.

Нитроцеллюлоза — сложный эфир целлюлозы (см. 3.2), получае­мый при обработке ее азотной кислотой. В лакокрасочной про­мышленности используют продукт неполной этерификации цел­люлозы — коллоксилин с молекулярной массой 40... 150 тыс. Нитроцел­люлоза хорошо растворяется в ацетоне и других полярных раствори­телях и не растворима в углеводородных растворителях. Стойкость нитроцеллюлозы в кислых и щелочных средах невысокая. Тепло­стойкость 50...60 °С; при более высоких температурах возгорается. Для улучшения свойств нитроцеллюлозу совмещают с алкидными смолами.

Олифы (от греч. aleipha — масло) — традиционные пленкообразу­ющие вещества на основе жидких растительных масел или алкидных (глифталевых или пентафталевых) полимеров (часто неправильно называемых смолами), модифицированных растительными маслами. Все олифы — олигомерные продукты. Для олиф используют ненасы­щенные масла, т. е. имеющие двойные связи в углеводородной цепи. Благодаря двойным связям олифы могут отвердевать (а не высыхать!) за счет окислительной полимеризации, т. е. сшивки кислородом воз­духа. Образующиеся эластичные пленки со временем, особенно под действием УФ-излучения, становятся хрупкими и растрескиваются вследствие усадки. Процесс отвердевания необратимый, т. е. «высох­шая» масляная краска не растворяется повторно.

По составу и технологии приготовления олифы могут быть: нату­ральные, олифы-оксоль и алкидные (табл. 18.1).

Таблица 18.1. Составы и области применения олиф

Тип олифы	Содержание масла, %	Область применения
Натуральная   Полунатуральная (оли-фа-оксоль) Алкидная	50...55	Приготовление грунтовок, шпатлевок, густотертых и готовых к употреблению красок, пропитка пористых поверхно­стей Разбавление масляных красок   Приготовление густотертых и готовых к употреблению масляных красок и грун­товок

 

Примечание. Под названием «олифа» выпускаются и другие пленкообразу­ющие жидкие продукты, отличающиеся, однако, худшими свойствами.

Олифу натуральную получают из ненасыщенных растительных масел (льняного и конопляного) двумя способами: «окислени­ем» — продувкой воздуха через подогретое до 150... 160 °С масло или «полимеризацией» — нагревом масла до температуры 270...280 °С. При этом происходит частичная полимеризация молекул масел бла­годаря наличию в них двойных связей, т. е. натуральная оли­фа — олигомерный продукт. Как уже говорилось, олифы или краски на ее основе, нанесенные тонким слоем, способны под действием ки­слорода воздуха отвердевать. Для ускорения отвердевания олифы в нее вводят сиккативы (лат. siccativus — высушивающий) — соли жир­ных кислот РЬ, Мп, Со, катализирующие окислительную полимери­зацию ненасыщенных масел. Количество вводимого сиккатива 0,01...0,1 % (по сухому веществу) от массы масел, При отсутствии ки­слорода процесс полимеризации практически не идет. Например, краска, залитая водой, не отвердевает. На этом основано хранение кистей при перерывах в работе в воде.

В настоящее время натуральную олифу применяют редко, в ос­новном, для красок, используемых в живописи.

Олифу-оксоль (полунатуральную олифу) получают более глубокой окислительной полимеризацией растительных масел до получения вязкой жидкости. Ее растворяют уайт-спиритом в соотношении 1:1. Олифу-оксоль получают как из льняного или конопляного масла (марка В), так и из подсолнечного, соевого (марки ПВ и СМ) и др.

Краски на олифе марки «В» используют как для наружных, так и для внутренних работ; краски на олифе марки «ПВ» годятся только для внутренних работ. Краски на олифе-оксоль менее долговечны и дают более хрупкую пленку, чем краски на натуральной олифе.

Алкидные олифы представляют собой растворы низковязких жир­ных алкидных смол (60...65 % масла) в уайт-спирите. Их выпускают двух типов: глифталевая (ГФ) и пентафталевая (ПФ). Получают их путем олигомеризации глицерина (или пентаэритрита), фталевого ангидрида и ненасыщенных растительных масел. Последние являют­ся внутренними пластификаторами, придающими пленке, получае­мой из этих олиф, эластичность.

По атмосферостойкости алкидная олифа почти не уступает нату­ральной, а по физико-механическим показателям пленки во многом превосходит ее. При этом расход пищевых масел в таких олифах ми­нимальный.

Из рассмотренных олиф в строительстве в основном используют алкидные, на базе которых выпускают широкий ассортимент красок.

Синтетические полимерные связующие. Эпоксидные, полиэфир­ные и полиуретановые связующие описаны в п. 9.4. Лучшие краски и лаки с самыми разнообразными свойствами получают на полиуретановых связующих путем регулирования их состава при синтезе.

Перхлорвиниловые полимеры (их часто называют смолами) — при­нятое в России название продукта ограниченного хлорирования поливинилхлорида — ПВХ (см. п. 9.3). Перхлорвинил содержит 62,5...64,5 % связанного хлора. В отличие от ПВХ перхлорвинил хо­рошо растворяется во многих органических растворителях (хлорсодержащих, ароматических, ацетоне). Пленки, получаемые из раство­ра перхлорвинила, атмосферостойкие, теплостойкие (до 100 ° С) и морозостойкие (до — 45 °С). Перхлорвинил широко используют для получения фасадных красок.

Полиакрилаты — группа полимеров сложных эфиров акриловой кислоты. В зависимости от состава полиакрилаты могут иметь вид от клейких каучукоподобных продуктов до твердых стеклообразных по­лимеров. В последние годы полиакрилаты все чаще начинают ис­пользовать в производстве лакокрасочных материалов высокого ка­чества.

Водные дисперсии полимеров — одна из возможных форм синтеза самых различных полимеров, позволяющая получать вододисперсионные краски. Водные дисперсии полимеров представляют собой мельчайшие частицы полимера (1...100 мкм), взвешенные в воде. Концентрация полимера 40...50 %. От агломерации (слипания) час­тицы полимера защищены тонкой пленкой эмульгатора (стабилизи­рующего поверхностно-активного вещества) ПАВ. Схему действия ПАВ см. на рис. 18.2.

Первыми в строительстве стали использовать дисперсию поливинилацетата — ПВА (см, п. 9.3) и латексы каучуков. В принципе любой полимер может быть получен в виде водной дисперсии. Основ­ную долю современных вододисперсионных красок получают на основе полиакрилатных дисперсий.

 

 

Высушенные с помощью распылительной сушки водные диспер­сии превращаются в сухие порошки, которые могут быть редиспергироввны в воде, т. е. из них вновь может быть получена дисперсия.

Растворители и разбавители. Растворители — летучие жидкости, образующие со связующими (полимерными, масляными) истинные растворы, стабильные во времени. Разбавители — хорошо совмеща­ющиеся с красочным составом жидкости, образующие с ним устой­чивые смеси (суспензии или эмульсии).

Способность растворителя растворять связующее (растворяющая способность) зависит от его молекулярного строения и определяется в основном соотношением полярностей растворителя и связующего. Здесь действует закономерность «подобное растворяется в подоб­ном». Так, алкидные связующие, имеющие в своих молекулах бензо­льные кольца, хорошо растворимы в ароматических растворителях (бензоле, толуоле) и не растворяются в кислородсодержащих раство­рителях (спирте, ацетоне); краски на олифе, молекулы которой име­ют длинные углеводородные цепи, хорошо растворяются в алифати­ческих углеводородах.

При выборе растворителей помимо их растворяющей способно­сти необходимо руководствоваться и другими свойствами. Главней­шее из них — скорость испарения. Ее можно характеризовать относи­тельной летучестью, показывающей, во сколько раз медленнее испаряется наш растворитель по сравнению с эталоном.

этилацетат — 1,4 бензол — 1,4 бензин «галоша» — 1,7

дихлорэтан — 2,0 толуол — 2,9 этиловый спирт — 4,0

ксилол —6,5 уайт-спирит — 20... 30 скипидар — 30...40

Если скорость испарения велика и выше скорости миграции рас­творителя в объеме красочного слоя, то возможно формирование твердой пленки на поверхности незатвердевшего покрытия с образо­ванием поверхностных дефектов, в частности, типа «шагрень» (усы­хающая кожа).

Если скорость испарения мала, то замедляется формирование твердого лакокрасочного покрытия, возрастает вероятность дефек­тов; особенно нежелательно это в случае «твердеющих» (термореак­тивных) связующих, так как в этом случае растворитель частично ос­тается в покрытии, ухудшая его свойства.

Как правило, от растворителей и разбавителей требуется химиче­ская инертность к связующему и другим компонентам лакокрасочно­го материала. Однако в некоторых случаях, наоборот, растворителем выбирают вещество, входящее при твердении в состав лаковой плен­ки (например, стирол в лаках на основе ненасыщенных полиэфиров).

Органические растворители токсичны, поэтому при работе с ни­ми необходимо соблюдать меры безопасности: проветривать поме­щение, где ведутся работы, и применять защитные приспособления: перчатки, респираторы и даже противогазы. По степени повышения токсичности растворители располагаются в такой последовательно­сти: скипидар, уайт-спирит, этилацетат, ацетон, бензол, толуол, кси­лол, дихлорэтан.

\ Очень серьезный недостаток органических растворителей — го­рючесть. Их пары при определенных концентрациях с воздухом обра­зуют взрывоопасные смеси. В помещениях, где хранятся материалы с растворителями или работают с ними, необходимо строго соблюдать противопожарные правила: нельзя разводить открытый огонь; под­соединения электроприборов должны исключать искрообразование; при открывании металлических емкостей с растворителями следует использовать инструмент, не вызывающий искрообразование.

В зависимости от химического состава органические растворите­ли делятся на углеводородные (алифатические, ароматические, неф­тяные и терпеновые), кислородсодержащие (кетоны, спирты, эфиры) и галогеносодержащие углеводороды.

Алифатические углеводороды С_пН_2л+2 (пентан, гексан и др.) — лег­колетучие бесцветные жидкости со слабым запахом. Они обладают низкой растворяющей способностью и относительно дороги. В чис­том виде применяют редко.

Ароматические углеводороды (бензол, ксилол, толуол и др.) — бес­цветные жидкости с характерным запахом. Они обладают значитель­но большей, чем алифатические углеводороды, растворяющей спо­собностью, однако их применение ограничивает высокая токсичность. Ароматические углеводороды хорошо смешиваются с другими углеводородными растворителями. Их обычно применяют в смесях. Например, часто используемый сольвент нефтяной или ка­менноугольный представляет собой смесь ксилола с другими аромати­ческими и алифатическими углеводородами.

Нефтяные растворители — один из самых дешевых и доступных видов растворителей, получаемый при фракционировании нефти. Состоят они из смеси алифатических углеводородов с некоторой примесью ароматических. В зависимости от температуры кипения различают следующие виды нефтяных растворителей:

Вид растворителя Температура кипения, °С

Петролейный эфир................. 36...70

Бензин-растворитель «галоша» 80... 120

Бензин-растворитель — уайт-спирит... 165...200

Терпеновые растворители содержат ненасыщенные углеводороды состава (С₅Н₈)„. Из них в основном применяют скипидар (терпеновое масло); он хорошо растворяет масляные и глифталевые краски.

Кетоны — кислородсодержащие растворители, из которых наи­более широко используют ацетон — легкокипящая жидкость с тем­пературой кипения 56 "С. Он хорошо растворяет многие полимеры и олигомерные смолы (эпоксидные, полиэфирные). Обычно его при­меняют в смеси с другими растворителями. Недостаток ацето­на — гигроскопичность, так как при поглощении воды его растворя­ющая способность падает.

Спирты — кислородсодержащие растворители. Используются низшие одноатомные спирты: бутиловый, этиловый и метиловый (метанол). Из-за высокой токсичности применение последнего огра­ничено.

Сложные и простые эфиры — кислородсодержащие растворите­ли. Чаще всего используют эфиры низших спиртов и уксусной ки­слоты (ацетаты): этилацетат (T^j, = 75 °С) и бутилацетат (Т^п = 125 °С) — прозрачные жидкости с фруктовым запахом. Они хорошо растворяют большинство синтетических эмалей.

Правильный выбор вида и количества растворителя — серьезная задача, во многом определяющая качество лакокрасочного покры­тия. Как правило, для конкретных лакокрасочных материалов при­меняют не один растворитель, а специально подобранную смесь раство­рителей.

Пожароопасность и токсичность органических растворителей, присутствие которых в лакокрасочном материале необходимо только на стадии нанесения, делает использование материалов с такими рас­творителями крайне нерациональным. Лучший растворитель с точки зрения минимальной токсичности и пожаробезопасности — вода. Но и у нее есть недостатки: с ней нельзя работать при температуре ниже О °С и она не способна растворять большинство масляных красок и эмалей. Последний недостаток преодолим путем замены растворов полимеров на их водные дисперсии, в которых вода является не раство­рителем, а разбавителем.

Современные тенденции развития лакокрасочной промышлен­ности связаны именно с разработкой материалов, не содержащих ор­ганических растворителей, например, водоразбавляемых или порош­ковых.

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 (я_пиг) и пленкообразующего вещества (п_т). Чем она больше, тем более укрывист пигмент. Поскольку у органических пленкообразующих (олиф, полимеров) п < 1,5...1,6, то укрывистыми будут пигменты с я > 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 высокоукрывистый 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. Грубодисперс-ные 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, СО₂ 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 в красках, наносимых на бетонные и ошту­катуренные стены, и пигментам, используемым 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 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:

• по химическому составу: неорганические и органические;

• по происхождению: природные и синтетические;

• по цвету: ахроматические (белые, серые, черные) и хроматиче­
ские (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 — жел­то-красно-коричневая, вызванная присутствием в составе глин окси­дов железа различного состава. К таким пигментам относятся: охра (желтый 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 (МпО₂) — 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 (СаСО₃) 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 при­родными пигментами; однако в некоторых случаях долговечность (свето- и атмосферостойкость) их ниже, чем у природных.

Белые пигменты. Белила титановые (TiO₂) — диоксид титана ру-тильной модификации — самый распространенный в настоящее вре­мя белый пигмент высокого качества (я = 2,72; укрыви-стость — 15...25 г/м²); свето- и атмосферостоек; применяется для всех видов красок.

Белила цинковые (ZnO) — светостойкость высокая; атмосферо­стойкость — средняя; п = 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).

Литопоновые белила (смесь ZnS и BaSO₄) (красящая способ­ность — средняя (я = 1,8...2,0; укрывистость — 120...140 г/м²)) — пигмент обладает низкой атмосферостойкостью, желтеет от УФ-из-лучения и рекомендуется только для внутренних работ; применяется в грунтовках.

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

Более яркую и насыщенную окраску имеют свинцовые и цинко­вые пигменты: крон свинцовый (лимонный, желтый и оранжевый), крон цинковый (лимонный и желтый) и сурик свинцовый (оранже­во-красный). Эти пигменты (кроме сурика) менее стойки, чемжелез-ноокисные, 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 щелочесто-ек.

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 (Сг₂О₃), оливково-зеленого цвета, обладающий высокой свето- и атмосферо-стойкостью, 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, с 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 • Fe₂O₃).

Металлические пигменты представляют собой тонкодисперсные 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-, атмосфере- и химической стойко­стью. Наибольшее распространение получили азопигменты, фтало-цианиновые 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 (и = 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: 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 пок

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: