ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы ФОРМИРОВАНИЕ ПОКРЫТИИ НА ОСНОВЕ ВОДОРАСТВОРИМЫХ ПЛЕНКООБРАЗОВАТЕЛЕЙ Особенности формирования покрытий из водных растворов из "Водорастворимые пленкообразователи и лакокрасочные материалы на их основе" Диспергирующее и вспомогательное оборудование, технологические схемы процессов приготовления пигментированных материалов рассматриваются в [4, 146], методы контроля и регулирования процессов диспергирования — в [165, 166]. [c.92] Характеристики и назначение промышленных лакокрасочных материалов на основе водорастворимых пленкообразователей приведены в табл. 2.1. [c.93] Основная часть водоразбавляемых пигментированных материалов предназначена для грунтования. Среди грунтовок следует выделить материалы, предназначенные для нанесения на металлические поверхности методом электроосаждения. К ним относятся грунтовки ФЛ-093, ВКЧ-0207, В-АУ-0150 иВ-ЭП-0117 на основе полианионных пленкообразователей. Режимы их нанесения приведены в табл. 2.2. Основным назначением первых трех материалов является грунтование кузовов легковых автомобилей, кабин грузовых автомобилей, деталей и узлов сельскохозяйственных машин. Грунтовки ВКЧ-0207 и В-АУ-0150 отличаются повышенной рассеивающей способностью и хорошими защитными свойствами. Наличие в составе грунтовки В-АУ-0150 пассивирующего пигмента (силикохромата свинца) и высокие пленкообразующие характеристики уралкидной смолы ВУПФС-35, модифицированной блокированными аллиловым спиртом изоцианатами, позволяют использовать ее для получения однослойных покрытий. [c.93] Из грунтовок, предназначенных для нанесения методами распыления и окунания, следует отметить грунтовку В-МА-0220, разработанную для электротехнической промышленности. Введение в состав грунтовки органического ингибитора коррозии вместе с ингибирующим пигментом — хроматом стронция — значительно повышает защитные характеристики покрытий. Грунтовку В-МА-0220 можно применять для получения однослойных покрытий, эксплуатирующихся в умеренном климате. Грунтовка при нанесении практически не образует пены, что исключает необходимость использования пеногасящих добавок и дает ей дополнительные преимущества перед грунтовками В-МЛ-0143 и В-МЛ-0160. [c.98] В состав водорастворимых материалов для окраски легковых автомобилей входит грунтовка В-ЭФ-0153 [2, 4], которую наносят по электрофорезному грунту взамен грунтовок ЭФ-083 и ЭП-0228. [c.99] Эмали В-ФЛ-1199 и В-ФЛ-1199 Э применяют взамен эмалей ФЛ-149 и ФЛ-149 Э [144], Их отличительной особенностью является высокая стабильность растворов. Покрытия на основе этих эм.алей обладают высокими физико-механическими и защитными характеристиками. В качестве связующего для этих эмалей используют малеинизированный аддукт льняного масла и фенолоформальдегидного олигомера [172, 173]. [c.100] Эмали В-АК-5208 белого и красно-коричневого цвета отличаются высокой стабильностью и могут быть нанесены на поверхность окрашиваемых изделий наливом, окунанием и распылением, в том числе в электрическом поле [71]. Белая эмаль предназначена для окраски светильников, покрытия имеют коэффициент отражения на 5 % выше, чем у серийных эмалей на органических растворителях, и характеризуются улучшенными защитными свойствами. Красно-коричневая эмаль дает покрытия с повышенной стойкостью к воде, маслу, бензину и рекомендуется для окраски емкостей, предназначенных для хранения бензина. Физико-механические показатели покрытий стабильны и не изменяются в процессе эксплуатации изделий. [c.100] Свойства растворителя определяют и такие параметры пленкообразующей системы, как вязкость, поверхностное натяжение, смачивание подложки, которые существенно влияют на свойства образующегося при пленкообразовании покрытия. Эти параметры. часто взаимозависимы, и изменение одного из них приводит к изменению других. Поверхностное натяжение лакокрасочных материалов определяется поверхностной активностью входящих в их состав жидких компонентов чем ниже поверхностное натяжение, тем лучше смачивание различных поверхностей. С уменьшением содержания нелетучей части поверхностное натяжение лаков и красок, как правило, уменьшается, причем тем значительнее, чем меньше поверхностное натяжение растворителей. При пленкообразовании в процессе испарения растворителя происходит увеличение поверхностного натяжения, уменьшение объема пленки, снижение ее температуры. [c.101] Особенности формирования покрытий из водных растворов определяются свойствами воды как растворителя и структурой водных растворов. Вода характеризуется высоким поверхностным натяжением, способностью гидратировать как низкомолекулярные, так и полимерные соединения, сильной гидролизующей способностью, достаточно выраженной амфотерностью и т. д. [7]. В зависимости от сродства воды к пленкообразо-вателю (т. е. в зависимости от гидрофильности пленкообразователя и его молекулярной массы) их взаимодействие приводит к образованию либо мицеллярных растворов, либо лио-фильных дисперсий. В зависимости от этого вода может быть термодинамически хорошим или плохим растворителем. Для снижения поверхностного натяжения и улучщения термодинамического качества растворителя в водную пленкообразующую систему вводят спирты — низкомолекулярные типа изопропилового и высококипящие, такие как целлозольвы. Введение высококипящего спирта обеспечивает неограниченное смещение в процессе пленкообразоваиия, особенно при термоотверждении, и создает такие условия испарения растворителя, при которых сводится к минимуму изменение конформации и взаимного расположения макромолекул пленкообразователя при прохождении раствором всего концентрационного интервала от исходного состояния до пленкообразователя, свободного от растворителя [7, 164]. [c.102] В лакокрасочной технологии для перехода пленкообразователя в твердое состояние часто одного лишь испарения растворителя бывает недостаточно, так как пленкообразователь после испарения растворителя может оставаться в вязкотекучем состоянии. Еще в большей степени это характерно для многих водорастворимых пленкообразователей, поскольку большинство из них имеет низкую молекулярную массу (менее 2 тыс.). Поэтому при пленкообразовании водорастворимых материалов необходимо химическое отверждение. Однако это не единственная причина того, что предпочтение отдается химическому отверждению. Это нужно еще и для того, чтобы в сформированной из водного раствора пленке полимер из гидрофильного стал гидрофобным за счет частичного или полного связывания функциональных групп. Процесс отверждения водорастворимых пленкообразователей за счет химических превращений существенно не отличается от отверждения обычных органорастворимых материалов и протекает путем взаимодействия функциональных групп и связей, входящих в состав молекул пленкообразующего вещества. Однако в силу некоторых специфических особенностей водорастворимых пленкообразователей (более низкая молекулярная масса, большее содержание функциональных групп, особенно полярных, наличие групп, способных к термической диссоциации, и др.) процесс отверждения и структура формирующегося при отверждении сшитого полимера имеют ряд особенностей. [c.102] Для пленкообразователей полиэлектролитного типа солевые группы, способствующие диссоциации в водном растворе, должны быть переведены в кислотную (для полианионных материалов) или основную (для поликатионных) форму. В качестве солеобразующих агентов используют азотсодержащие основания или органические кислоты и ортофосфорную кислоту, которые обладают меньщей коррозионной активностью по сравнению с минеральными кислотами. Основные характеристики нейтрализующих агентов приведены в приложении (табл. 5). Если при нанесении покрытия методом электроосаждения регенерация ионогенных групп достигается непосредственно при осаждении пленки из раствора на поверхности, то при нанесении такими методами, как распыление, окунание и другие, разрущение солевых групп с удалением солеобразующего соединения может эффективно происходить только при нагревании. Этим определяется в большинстве случаев нижний температурный предел отверждения водорастворимых материалов. [c.103] Использование при нанесении традиционными методами пленкообразователей полианионного типа, нейтрализованных гидроксидами щелочных металлов, невозможно, так как термическая диссоциация образованных ими солей происходит при температурах, превышающих температуру деструкции полимеров. Практически невозможно также использование поликатионных пленкообразователей для нанесения покрытий любыми методами, кроме электроосаждеиия, так как используемые для нейтрализации кислоты не только образуют более прочные солевые связи, но и обладают более низкой летучестью, чем органические азотсодержащие основания. Кроме того, кислоты могут вызывать интенсивную коррозию оборудования и ухудшать санитарно-гигиенические и экологические условия производства. Поэтому в настоящее время единственным методом нанесения поликатионных пленкообразователей пока остается электроосаждение. [c.103] Эти закономерности характерны и для пленкообразования всех других полианионных материалов [30, 51, 78, 97]. Наличие в пленкообразователе типа ВБФС-4 свободного формальдегида, образующего с аммиаком гексаметилентетрамин, при формировании покрытия может приводить к увеличению реакционной способности при нагревании системы и образованию дополнительных связей между молекулами олигомера [51]. Азотсодержащие основания могут ускорять гидролиз сложноэфирных связей, катализируя этот процесс, а первичные и вторичные амины — участвовать в реакции аминолиза. Гидролиз и аминолиз эфирных связей приводят к изменению свойств растворов и структуры пленкообразователя и потере стабильности растворов при хранении [30]. [c.105] Необходимость разложения солей и регенерации ионогенных групп пленкообразователя является серьезной преградой для разработки водорастворимых полиэлектролитных материалов естественной сушки, которая преодолима, по-видимому, только для электроосаждаемых материалов. [c.105] Вследствие невысокой молекулярной массы водорастворимых пленкообразователей и наличия в их составе большого числа полярных групп требуется большая глубина превращения этих групп. Так, кислотное число обычных алкидных олигомеров не превышает 5—20 мг КОН/г, и одна карбоксильная группа приходится на 3000—10 000 единиц молекулярной массы, у водорастворимых алкидов при кислотном числе 50— 150 мг КОН/г одна карбоксильная группа приходится на 350—1000 единиц, т. е. число групп увеличивается в 5—10 раз. Поэтому необходимо не только достижение достаточно высокой степени сшивания, но и блокирование полярных групп для снижения гидрофильности покрытия. Глубина превращения функциональных групп и скорость этих реакций определяются температурным режимом отверждения. Даже в присутствии катализаторов, отверждающих и модифицирующих добавок химическое структурирование эффективно протекает лишь при достаточно высоких температурах и в течение длительного времени. Эти факторы определяют верхний температурный предел отверждения водорастворимых пленкообразователей, который не должен, безусловно, превышать температуру деструкции. [c.105] Вернуться к основной статье