Строительные материалы .ру

Полимерные связующие в красках и лаках

Полимерные связующие в красках и лаках применяют как самостоятельное связующее, а также в композициях с олифами и неорганическими вяжущими. Прежде в качестве полимерного связующего использовались природные смолы: копаллы, даммар, канифоль. В настоящее время в качестве полимерных связующих используют синтетические смолы, синтетические каучуки и производные целлюлозы, растворяемые до требуемой консистенции в органических растворителях.
Образование лакокрасочной пленки при использовании полимерных связующих происходит вследствие испарения растворителя. Образующаяся пленка «обратима», т. е. она может быть вновь растворена тем же растворителем. Таким образом, высыхание полимерных пленок это чисто физический процесс, а так называемое высыхание олиф — это процесс химический. Высыхание полимерных связующих происходит, как правило, значительно быстрее, чем олифы, однако многие полимерные краски менее долговечны, чем масляные.
На основе полимеров изготовляют лаки, летуче-смоляные, эмульсионные и полимерцементные краски. Эти краски широко применяют в строительстве для наружной и внутренней отделки зданий.

Олифы искусственные(синтетические)

Олифы искусственные, или синтетические, в отличие от натуральной и полунатуральной не содержат растительных масел или содержат их не более 35 %. Они являются, по существу, одним из видов полимерных связующих. Из искусственных олиф в строительстве наибольшее распространение получили: олифа глифталевая, состоящая из раствора полимера глифталя в органических растворителях с некоторым содержанием растительных масел; олифа синтоловая — раствор продуктов окисления керосина в органических растворителях. Пленки искусственных олиф в большинстве случаев недостаточно атмосферостойки. Применяют искусственные олифы в основном для внутренней окраски в зданиях III класса.

Полунатуральные олифы

Полунатуральные олифы состоят наполовину из уплотненных растительных масел, разбавленных до требуемой вязкости легко испаряющимися растворителями. Уплотнения масел достигают их окислительной полимеризацией (оксидация) путем интенсивной продувки воздухом, подогретым до 130...150°С, масла с добавкой сиккативов   или   же   бескислородной   полимеризацией «варкой» масел в атмосфере нейтрального газа или в вакууме при температуре 280...300 °С). В зависимости от способа уплотнения получают оксидированные (оксо-ли) или полимеризованные олифы. Для производства таких олиф можно использовать не только высыхающие масла, но также и полувысыхающие (подсолнечное, касторовое).
Пленки из полунатуральных олиф отвердевают как вследствие испарения растворителя, так и в результате окисления кислородом воздуха. Такие пленки отличаются от пленок натуральной олифы меньшей толщиной, большей твердостью, менее сильным глянцем и большей водостойкостью. Однако долговечность пленок полунатуральных олиф значительно меньше, чем натуральных, так как они быстрее теряют эластичность вследствие испарения растворителей.
Полунатуральные олифы широко применяют в строительстве для всех видов малярных работ в зданиях и сооружениях I и II классов.

Натуральные олифы

Натуральные олифы получают путем обработки нагреванием до 150..,200°С («варки») растительных «высыхающих» масел (льняного, конопляного и др.) при непрерывном перемешивании. В масло добавляют небольшое количество (2...4%) сиккативов (ускорителей отвердевания) — веществ, богатых кислородом (соли и оксиды марганца, кобальта и других металлов). Благодаря такой обработке олифа (жидкий продукт) сравнительно быстро (за 12...24 ч) высыхает (отвердевает) в тонком слое на воздухе, образуя эластичную необратимую пленку, нерастворимую в воде и маслах. Отвердевание олифы в тонких слоях на воздухе происходит вследствие окисления ее кислородом, сопровождаемого полимеризацией, поэтому термин «высыхание» олифы является условным. Масса и объем пленки несколько увеличиваются, что иногда (в толстом слое) может привести к отслоению пленки от основания.
Пленки натуральной олифы обладают высокой прочностью, эластичностью и стойкостью против атмосферных воздействий. Однако применение натуральной олифы в строительстве ограничено вследствие высокой стоимости и дефицитности растительных масел. Ее используют лишь для окраски кровель из листовой стали и металлических переплетов в зданиях I класса, мостов, металлических ворот шлюзов, а также для грунтовок металлических конструкций в системах водоснабжения (баки, водоразборные колонки и т. п.) и для приготовления замазки.

Общие сведения о связующих веществах

Связующие (пленкообразующие) вещества в красочных составах «склеивают» частицы пигмента между собой и с окрашиваемой поверхностью, образуя тонкую пленку. Основные свойства красочных составов (удобо-наносимость, скорость отвердевания, прочность и долговечность пленки) зависят в значительной мере от особенностей применяемого связующего. Здесь наблюдается некоторая аналогия с выбором неорганических вяжущих веществ в бетонах и растворах, свойства которых (удобоукладываемость, скорость твердения, прочность и стойкость) существенно зависят от свойств вяжущих.
В качестве связующих веществ в красочных составах используют олифы (обработанные растительные масла), полимеры (синтетические смолы, синтетические каучуки, производные целлюлозы) клеи (животные, растительные, искусственные), неорганические вяжущие вещества (известь, цемент, жидкое стекло). Для придания краскам требуемой рабочей   (малярной)   консистенции   используют растворители и разбавители.
Образование лакокрасочной пленки («высыхание» связующего) происходит вследствие различных физико-химических процессов в зависимости от вида связующего.

Металлические и органические пигменты

Для окраски металлических конструкций часто применяют металлические порошки: пудру алюминиевую (тонкий порошок металлического алюминия) и пудру золотистую (тонкий порошок металлической бронзы), обладающие высокой света- и атмосферостойкостью и антикоррозионными свойствами.
Органические пигменты.
Эти пигменты представляют собой органические синтетические красящие вещества. Они обладают высокой красящей и кроющей способностью, чистым и ярким цветом. Органические пигменты свето- и атмосферостойки, однако щелочестойкость у них недостаточно высокая. Они пока дороги и дефицитны.
В строительстве применяют следующие органические пигменты: желтый светопрочный, красный, оранжевый, алый, голубой фталоцианитовый, зеленый фталоцианитовый и др.
Для экономии пигментов с высокой красящей способностью их разбавляют белыми наполнителями. На-полнители также повышают прочность, огнестойкость и другие свойства красочных составов. Для наружной окраски лучшими наполнителями являются тонкие порошки тяжелого шпата (BaS04) и талька. Для внутренней отделки применяют более дешевые наполнители — тонкомолотые мел, известняк, гипс.

Искусственные неорганические пигменты

Их получают из минерального сырья путем сложной химической переработки. Ниже описаны искусственные неорганические пигменты, наиболее часто применяемые в строительстве.
Белыми пигментами являются известь, белила цинковые, титановые, литопоновые, свинцовые.
Известь в красочных составах является одновременно связующим веществом и пигментом. Употребляется преимущественно для окраски фасадов.
Цинковые белила (ZnO) обладают невысокой атмосферостойкостью, растворимы в кислотах и щелочах. Применяют их в основном для внутренней окраски по дереву, металлу, штукатурке.
Титановые белила (ТiO2) в щелочах и кислотах нерастворимы, обладают высокой свето и атмосферостойкостью, совершенно нетоксичны. Их широко применяют как для внутренней, так и для наружной окраски.
Литопон растворим в кислотах, не обладает коррозионной стойкостью и атмосферостойкостью. Литопон применяют преимущественно для внутренней окраски.
Свинцовые белила  обладают большой укрывистостью, высокой свето- и атмосферостойкостью, а также высокими антикоррозионными свойствами. Недостатком их является высокая токсичность, в связи с чем их редко применяют в строительстве.
Желтые пигменты — это соли хромовой кислоты, обычно называемые «кронами» от искаженного слова «хром».
Крон цинковый желтый обладает большой свето- и антикоррозионной стойкостью. Применяют его в масляных красках для окраски металлических конструкций.
Кроны свинцовые желтые различных оттенков от лимонного до оранжевого обладают высокой укрывистостью и антикоррозионными свойствами. Под действием сероводорода темнеют, под действием щелочей краснеют, токсичны. Применяют редко для окрасок по дереву, металлу и штукатурке.
Синие пигменты — это ультрамарин и лазурь малярная.
Ультрамарин—синий пигмент, обладающий средней светостойкостью и хорошей щелочестойкостью. Его применяют в масляных и известковых красках и для подцветки белых красок.
Лазурь малярная — интенсивный синий пигмент, атмосфероустойчив, но не устойчив к действию щелочей и высоких температур (меняет цвет на коричневый). Применяют лазурь с масляными и полимерными связующими для окраски по дереву и металлу.
Зеленые пигменты, применяемые в строительстве, весьма многочисленны. Чаще других используют зелень свинцовую, хромовую и цинковую и оксид хрома.
Зелень свинцовая хромовая — механическая смесь желтых свинцовых кронов с лазурью и наполнителем. По техническим свойствам она аналогична свинцовым кронам, т. е. обладает высокой красящей способностью и укрывистостью, светостойка и стойка к коррозионным воздействиям, но не щелочестойка. Применяют ее для окрасок по металлу, дереву и штукатурке.
Зелень цинковая разнообразных оттенков от желтовато-зеленого до сине-зеленого представляет собой смесь цинкового желтого крона с лазурью и наполнителем. Обладает высокой атмосферостойкостью и антикоррозионными свойствами. Применяют цинковую зелень в масляных красках — по металлу и дереву, в клеевых — по штукатурке.
Оксид хрома (Сг203)—высококачественный пигмент, обладающий светостойкостью, щелоче- и кислотостойкостью, стойкостью к действию высоких температур. Его можно смешивать с любыми другими пигментами и применять со всеми видами связующих.
Красные пигменты многочисленны и разнообразны по свойствам. В строительстве наиболее часто применяют мумию искусственную, крон красный, сурик свинцовый, редоксайд.
Мумия искусственная — смесь обожженного сернокислого кальция и оксида железа. Она является светостойким пигментом с высокой красящей способностью и большой укрывистостью. Применяют мумию для окрасок по дереву и штукатурке.
Крон красный —пигмент ярко-красного цвета; обладает хорошей светостойкостью и высокими антикоррозионными свойствами; применяют для окрасок по металлу.
Сурик свинцовый -— пигмент от ярко-оранжевого до красного цвета; обладает высокой щелочестойкостью и пониженной кислостойкостью. Особенно высоки антикоррозионные свойства свинцового сурика, благодаря чему его применяют для красок по стали, подвергающейся длительному воздействию воды.
Редоксайд — железоокисный пигмент, устойчивый к действию щелочей. Применяют для окрасок по дереву, штукатурке.
В качестве черного пигмента в строительстве применяют различные сажи. Сажа—продукт неполного сгорания органических веществ, имеет высокую кроющую и красящую способность, устойчива к действию кислот и щелочей. Применяют сажу во всех красках, кроме красок по черному металлу, так как она стимулирует развитие коррозии.

Природные неорганические пигменты

Их получают механической переработкой (измельчением, отмучиванием и т. п.) горных пород, содержащих яркоокрашенные минералы. Производство их сравнительно несложно, а стойкость высокая (все они щелоче-стойки и почти все светостойки), поэтому их применяют для наружной окраски, а также для получения цветных бетонов. Однако по разнообразию и яркости для получения цвета природные пигменты значительно уступают искусственным неорганическим и особенно органическим пигментам.
К этой группе пигментов относят мел, железоокисные пигменты (охру, мумию природную, сурик железный), марганцовистые пигменты  (умбру, пиролюзит), графит,
Мел — самый дешевый пигмент белого цвета; широко применяется в клеевых красках.
Окраска железоокисных пигментов зависит от вида и количества содержащихся в них оксидов железа.
Охра состоит из глины, окрашенной в желтый цвет различных оттенков оксидами железа, содержание которых составляет 11...18 %. Охра является одним из самых распространенных и дешевых пигментов. Она широко применяется для наружных и внутренних окрасок.
Природная мумия представляет собой тонкодисперсный порошок глины, окрашенный в красный цвет разных оттенков оксидами железа, содержание которых составляет 20...70 %. Это один из самых дешевых пигментов. Ее применяют для окрасок по металлу, дереву и штукатурке.
Сурик железный — пигмент коричнево-красного цвета, содержащий 75...90 % оксида железа. Обладает высокой стойкостью ко всем воздействиям; один из самых дешевых пигментов. Сурик железный особенно широко применяют для окраски стальных кровель.
Умбра — пигмент коричневого цвета различных оттенков. Умбра состоит из глины, окрашенной оксидами железа (не менее 48%), и марганца (7...14%)- Ее широко применяют в строительстве, особенно в клеевых красках.
Перекись марганца (пиролюзит) Мп02 — пигмент черного цвета: получают из марганцовой руды. Перекись марганца широко используют как в клеевых, так и в масляных красках, особенно для окраски изделий из чугуна.
Графит — пигмент черного цвета с сероватым оттенком и характерным жирным металлическим блеском, содержащий 70...94 % углерода. Обладает высокой устойчивостью к действию различных химических реагентов. Графит используют в масляных красочных составах.

Свойства пигментов

Дисперсность пигмента влияет на все его основные свойства. Чем мельче частицы пигмента, тем выше его укрывистость и красящая способность (до достижения оптимальной степени дисперсности). Полифракционный состав пигмента позволяет получить плотное красочное покрытие при минимальном расходе связующего вещества. Природные пигменты, получаемые путем измельчения и отмучивания горных пород, состоят из частиц размером 0,5...40 мкм. Искусственные неорганические пигменты, получаемые в результате химических реакций, отличаются от природных большей дисперсностью и состоят из частиц размерами 0,1...2 мкм.
Красящая способность, или интенсивность, пигмента характеризуется его способностью передавать свой цветовой тон при смешивании с белым пигментом. Чем больше красящая способность пигмента, тем меньше его нужно для получения окраски яркого тона.
Укрывистость, или кроющая способность, пигмента характеризуется расходом (в г на 1 м2 окрашиваемой поверхности), необходимым для того, чтобы закрыть слой контрастных красок (например, черные и белые полосы), заранее нанесенных на стекло. Чем меньше расход пигмента, тем выше его укрывистость. Укрывистость зависит от разности показателей преломления света пигментом и связующим веществом. Чем больше эта разность, тем выше укрывистость краски. Различие в красящей способности разных пигментов не связано с их кроющей способностью. На-прймер, высокоинтенсивный пигмент — лазурь — обладает очень невысокой укрывистостью, а высокоукрывистый пигмент — свинцовый сурик — сравнительно невысокой красящей способностью.
Маслоемкость пигмента характеризуется количеством (в %) олифы, необходимым для превращения 100 г пигмента в однородную суспензию рабочей вязкости. Чем меньше олифы требует пигмент, тем дешевле краска и тем более стойким будет покрытие, так как окраска разрушается главным образом из-за неизбежного старения пленки.
Светостойкость пигментов — способность не менять цвет под действием ультрафиолетовых лучей. Большинство природных пигментов светостойки. Некоторые органические пигменты на свету быстро обесцвечиваются («выцветают») или изменяют свой цвет.
Атмосферостойкость пигментов — способность выдерживать, не разрушаясь и не изменяя цвета, многократные чередования увлажнения и высыхания, замерзания и оттаивания, а также воздействие кислорода, сернистых газов и других атмосферных реагентов. Это свойство особенно важно для пигментов, применяемых для окраски наружных конструкций.
Химическая стойкость пигментов — способность противостоять действию кислотной или щелочной среды без изменений цвета и видимых разрушений. В зависимости от условий эксплуатации подбирают щелоче- или кислотостойкие пигменты. Пигменты, не обладающие щелочестойкостью, нельзя применять при окраске свежей известковой штукатурки и свежего бетона, а также в красочных составах на основе известковых или силикатных вяжущих.
Антикоррозионные (пассивирующие) свойства пигмента) характеризуются его способностью давать (в сочетании с соответствующим связующим) покрытия, надежно защищающие стальные поверхности от окисления. Эти свойства очень важны для- пигментов, применяемых для окраски металлических конструкций.
Огнестойкость пигмента — способность выдерживать действие высоких температур без изменения цвета и разрушения. Огнестойкость пигментов следует учитывать при окраске отопительных систем и тепловых установок.
Безвредность пигмента. Некоторые пигменты ядовиты. Особая осторожность соблюдается при применении   пигментов, содержащих   соединения   свинца, меди.

Общие сведения о пигментах

Пигменты (их называют также сухими красками) — тонкодисперсные цветные порошки, нерастворимые в олифе, воде и органических растворителях. Цвет лакокрасочного покрытия зависит от пигментов. При тщательном перемешивании пигментов со связующими они дают нерасслаивающиеся суспензии, которые называют красочными составами (красками).
Окраска пигментов возникает благодаря избирательному поглощению кристаллической решеткой пигмента волн той или другой длины. В результате пигмент кажется окрашенным в цвет, который дополняет поглощенный. Вещества, присутствие которых обусловливает окраску пигментов, называют хромофорами («носителями цвета»).
От пигментов в известной мере зависит также и долговечность малярного покрытия, так как они, подобно заполнителям, в строительных растворах и бетонах уменьшают объемные деформации в красочной пленке в процессе ее твердения и при эксплуатации.
В строительстве применяют главным образом неорганические пигменты (природные и искусственные), которые в большинстве случаев состоят из солей или оксидов металлов, а также некоторые металлические и органические пигменты.



© 2018 Строительные материалы .ру