Растворители разбавители и пластификаторы

Добавки в краску

Сегодня существует огромный выбор добавочных веществ, которые применяются при изготовлении лакокрасочных материалов. Добавки используются для изменения качеств лакокрасочных покрытий. В составе обычно используется несколько специализированных добавок, но их общее количество часто не превышает 5% от всего состава.

Технологи лакокрасочных компаний проводят различные исследования прежде, чем выбрать определенные добавки для изготовления лакокрасочных материалов. Специалисты при изучении добавок обращают свое внимание на их предназначение и характерные показатели, учитывают свойства процесса производства, оценивают рентабельность продукта, получаемого в итоге. Главным показателем для использования той или иной добавки является его экологичность.

Чаще всего предприятие закупает дополнительные компоненты для красок у нескольких поставщиков, иногда заказывают готовые композиции у одной компании. Предприятие не может функционировать, если необходимые для производства добавки отсутствуют. Поэтому предприятию приходиться обращаться к альтернативным компаниям.

В таких случаях производители вынуждены производить закупку ингредиентов у разных компаний, что не всегда положительно отражается на качестве товара. Бывает, что это приводит к проблемам при взаимодействии нескольких добавок. Чтобы этого не происходило технологу необходимо изменять рецептуру или подбирать ингредиенты таким образом, чтобы добавки разных компаний с аналогичными характеристиками удачно взаимодействовали друг с другом.

Виды добавок

Для улучшения свойств лакокрасочных материалов в составе используются различные добавки. Но большинство технологов знают необходимый минимум ингредиентов для получения качественного материала. Качество добавок может иногда оказать отрицательное воздействие на продукт, поэтому к их выбору следует отнестись особенно серьезно.

Промотор адгезии

Среди них можно отметить такую добавку, как промотор адгезии. Это вещество стоит на первом месте из списка основных добавок для усовершенствования качеств лакокрасочных материалов. Если поверхность непористая, то материалу необходим промотор адгезии, для увеличения сцепления, прилипания к основе. Такая добавка обеспечивает наиболее высокую степень адгезии пленки к плоскости.

Когда покрытие наносится на подложку с низкой энергией поверхности, тогда необходимо использование смачивающих агентов для увеличения прилипания высохшей пленки. Хлорированные полиолефины незаменимы в таких ситуациях, они хорошо себя проявляют при взаимодействии с пластиковыми материалами.

При отверждении лакокрасочных материалов происходит их значительная усадка, что негативно отражается на адгезии. Добавление малого количества акриловой кислоты повышает адгезию пленки на металлических поверхностях. В составе акрилового материала используется некоторое количество специальных агентов, которые применяются на поверхностях, относимым к реакционным гидроксильным группам. С течением времени химическая связь на поверхности усиливает адгезионные свойства.

В составе лакокрасочных материалов присутствуют добавки, которые:

• уменьшают стирание материала,
• повышают его устойчивость к механическим повреждениям.

Для улучшения стойкости в состав добавляются оксиды кремния. Но эти ингредиенты иногда отрицательно сказываются на материале, в нем появляется осадок, вязкость часто уменьшается. Но все меняется при использовании наноразмерных оксидов, тогда готовый продукт имеет более высокие абразивные свойства при небольшом количестве такой добавки. Малое количество наночастиц не допускают неприятностей с жидкими лакокрасочными материалами.

Для лучшей стойкости, для защиты от царапин в состав материала включаю:

• силикон;
• полипропилен с высокой степенью плотности;
• другие специальные вещества.

Высохшая поверхность, покрытая материалом становится гладкой и скользкой.

Поверхностно-активные вещества

Поверхностно-активные вещества, которые применяются при производстве лакокрасочных материалов, часто неонные. Но у них также имеются свои заменители, к ним можно отнести акриловые эмульсии с высокой степенью молекулярности. Они получили очень широкое распространение.

Полимерные частицы, стабилизированные: а) поверхностно-активными веществами; б) защитными коллоидами (полимерами); в) порошками.

Добавки для загущения

К одиночным добавкам можно отнести агенты со сгущающими свойствами. Они обеспечивают высокую вязкость материала, при производстве которого используется эмульсионный способ. При долгом хранение пигменты не оседают, материал не утрачивает свою вязкость.

Поглотители УФ-излучения

В составе лакокрасочных материалов можно встретить поглотитель УФ-излучения. УФ-излучение — это, тот процесс, который наносит сильный вред покрытию. Существуют абсорбенты, которые уменьшают эту негативную реакцию. Покрытие получает защиту, устойчивую к разрушению. Существуют органические и неорганические абсорбенты с наночастицами.

Пигменты

При изготовлении краски самым важным является используемый в ней пигмент.

Пигменты позволяют:

• увеличить защитные свойства, увеличивая стойкость к стиранию и разрушению;
• обеспечивают хорошее качество покрытия, контролирует блеск.

Однородное распределение пигмента в краске обеспечивает положительные качества материала.

Для каждого состава подбираются пигменты, с необходимым размером частиц, для получения желаемого результата. Если размеры данного вещества слишком маленькие, то в готовом продукте могут образоваться комки. Для исключения таких ситуаций производителю следует учитывать, что пигментные частицы необходимо использовать в их первоначальном размере, предотвращать их от реагломерации.

Диспергирование пигментов

При эффективном диспергировании пигмента качество покрытия заметно улучшается. Процесс диспергирования имеет несколько этапов. На первом этапе производится смачивание, заменяются воздух и вода на поверхности пигмента. Использование диспергатора обеспечивает защиту от реагломерации. Как диспергатор используются добавки на основе полимерных компонентов или поверхностно-активные вещества.

Если частицы защищены от агломерации, то в готовом продукте не будет происходить слипание частиц пигмента. Для того, чтобы слипания не происходило, необходимо создать ситуацию, при которой будет происходить электростатическое отталкивание. Этого добиваются при помощи использования низкомолекулярных поверхностно-активные веществ.

Свойства пигментов

Каждый пигмент имеет отличительный химический состав и свойства. Некоторые из них имеют способность сорбирования воды. Химические показатели пигмента служат важным показателем при выборе диспергатора. Если в рецептуре происходит замена пигмента, необходимо уделить внимание диспергатору, для проверки его состава. Когда диспергатор удачно подобран, материал отличается хорошей покрываемостью и устойчивостью цвета.

Коагуляция

При хранении также необходимо предупредить коагуляцию. При помощи правильно подобранного агента этот процесс можно предотвратить. Важно, чтобы дисперегующий агент был сочитаем с пигментами, хорошо взаимодействовал с предварительно обработанной плоскостью. При несовместимости происходит вытеснение агента при его добавлении в лакокрасочный материал.

Благодаря достижениям при работе с диспергаторами, работа специалиста значительно упрощена, обеспечивается оптимальное цветовое качество пигмента.

Модификаторы красок

Модификаторы являются неотъемлемой частью рынка лакокрасочной промышленности. С течением времени целлюлозные модификаторы реологии теряют свою популярность. Однако они имеют значительный спрос, не дают новым конкурентным продуктам полностью заместить рынок.

Появление и развитие новых модификаторов произошло за небольшой период времени. Но это, как ни странно, положительно повлияло на целлюлозные реологические модификаторы. Этот загуститель используется при производстве для того, чтобы придать лакокрасочному материалу необходимую густоту. Агенты, входящие в состав, помогают добиться такого результата.

Если материал достаточно вязкий, то процесс оседания пигментов значительно замедляется, что является несомненным плюсом при хранении. Когда материал имеет малую густоту, то количество материала для работы возрастает, что приводит к улучшению потребительских свойств.

В основе таких загустителей используется целлюлоза, имеющая многочисленные преимущества. Этот материал нетоксичен, относится к возобновляемым сырьевым материалам, со временем разлагается, не выделяя токсичных веществ. Сейчас эти качества имеют весомую роль на рынке продукции.

Водные полимеры служат основой для загустителей из целлюлозы. Ее применение в течение сорока лет служит главным доказательством спроса. Новые загустители на основе целлюлозы имеют улучшенную растворимость.

Заново введенные загустители:

• имеют защиту от повреждений;
• повышают пленкообразование;
• имеют возможность распыления.

На втором месте после загустителей из целлюлозы стоят неионные загустители. Они имеют хорошею текучесть, быстро образуют пленку. Но эти загустители имеют ряд недостатков, обладают плохой стойкостью, часто при применении образуют потеки.

Быстрое развитие лакокрасочной промышленности часто приводит к ухудшению качества продукции. Производителям необходимо быть более бдительными при выборе поставщиков ингредиентов. Следует отдавать предпочтение долговечному и безопасному сырью. Когда качество добавок соответствует заявленному уровню и все этапы производства соблюдаются, то производимый товар будет обладать высокой конкурентоспособностью, иметь высокийспрос.

Таблица. Традиционные загустители красок.

Класс соединений	Загуститель и его характеристика
Органические
Полисахариды	Ксантановые
Гуаровые
Производные целлюлозы	Карбоксиметилцеллюлоза (анионный)
Гидроксиэтил целлюлоза (неионный)
Этилгидроксиэтилцеллюлоза (неионный)
Метилцеллюлоза (неионный)
Гидроксипропилметилцеллюлоза (неионный)
Гидрофобизированные (неионный, ассоциативный)
Акриловые	Эмульсии или дисперсии, набухающие в щелочи (ЭНЩ, анионный)
Гидрофобизированные эмульсии или дисперсии, набухающие в щелочи (ГЭНЩ, анионный, ассоциативный)
Полиуретановые	Гидрофобизированный полиэфирполиуретан (неионный, ассоциативный)
Неорганические
Бентоны	Бентонит
Гекторит
Смектит
Металлорганические соединения (гелеобразователи)	Титанаты
Цирконаты

материалы по теме

Министерство охраны окружающей среды Канады предоставляет многофункциональной добавке AMP компании ANGUS статус изъятой из списка ЛОС

БУФФАЛО-ГРОУВ, Иллинойс — ANGUS Chemical Co. объявила, что AMP™ — многофункциональный химический продукт особого назначения, который широко используется в составах краски, жидкостях для обработки металлов и продуктах персонального ухода, больше не классифицируется Министерством охраны окружающей среды Канады (Environment Canada)как летучее органическое соединение.

Добавка, предназначенная для улучшения свойств лакокрасочных покрытий

Производитель наноматериалов из города Вантаа, Финляндия, Carbodeon, объявил о выпуске новой добавки для фторполимерных покрытий.

Дефекты покраски

Как и любая другая продукция, лакокрасочная может сопровождаться добавками. Но пигменты не всегда могут быть лучшими для дисперсии. Ведь нарушается связующее вещество. Поэтому жидкая фаза растворителя имеет ряд недостатков, что делает их применение не всегда приятным.

Источник

Растворители, разбавители и пластификаторы

Растворителями называют органические летучие жидкости, предназна­ченные для растворения пленкообразователей (смол, эфиров целлюлозы, масел) и пластификаторов и доведения их растворов до рабочей вязкости.

Растворители могут самостоятельно растворять пленкообразователь или служить только для разбавление готовых растворов.

Жидкости, самостоятельно не растворяющие пленкообразователь, называ­ют в отличие от растворителей разбавителями. Это название условное, так как одни и те же жидкости могут быть разбавителями для одних и растворителя­ми для других пленкообразователей.

После нанесения лакокрасочного материала растворители и разбавители должны испаряться, после чего на поверхности образуется твердая лакокра­сочная пленка.

В качестве растворителей для лаков и эмалей применяют продукты, принад­лежащие к следующим классам:

нефтяные углеводороды (бензин, керосин, уайт-спирит) хорошо растворяют масла и многие смолы;

ароматические углеводороды (бензол, толуол, ксилол, сольвент-нафта) хорошо растворяют многие масла, естественные и синтетические смолы;

спирты (этиловый, бутиловый) применяют для растворения шеллака, сандарака и некоторых других смол для приготовления спиртовых лаков, в качестве разбавителей коллоксилина в нитролаках и нитроэмалях;

сложные эфиры уксусной кислоты (этилацетат, бутилацетат, метилацетат) хорошие растворители коллоксилина; применяются во всех лакокрасочных материалах, в которых используется нитроцеллюлоза;

простые эфиры (этилцеллозольв) растворяют коллоксилин, глифттлевые и другие смолы;

кетоны (ацетон, циклоксанол) хорошо растворяют нитроцеллюлозу, многие смолы, масла и жиры;

хлорированные углеводороды (дихлорэтан, трихлорэтилен) хорошие растворители масел и многих смол. Сильно токсичны, но малогорючи.

Растворители для лакокрасочных материалов должны обладать высокой растворяющей способностью по отношению к пленкообразователям данного лакокрасочного состава; хорошей испаряемостью без сохранения запаха растворителя в пленке; возможно меньшей токсичностью и огнеопасностью; невысокой стоимостью.

Растворители разных классов обладают разной растворяющей способно­стью в отношении смол, нитроцеллюлозы, масел и пластификаторов.

Большинство растворителей огне- и взрывоопасны, вследствие чего с ними необходимо осторожно обращаться.

Значительная часть растворителей ядовита и оказывает влияние на человеческий организм при вдыхании их паров и попадании на кожу. Из спиртов наибольшей токсичностью обладает метиловый спирт.

При малом содержании паров растворителей в воздухе они не оказывают действия на организм. Поэтому в помещениях, где применяют материалы, содержащие органические растворители, должна быть хорошая приточно­-вытяжная вентиляция.

Растворитель 645 (ГОСТ 18188—72) применяется для разбавления нитролаков, нитроэмалей и нитрошпатлёвок общего назначения. Хранят разбавитель в сухом неотапливаемом помещении, предохраняя от действия прямых солнечных лучей.

Разбавитель РКБ-1 (ТУ 6—10—994—70) представляет собой смесь ксилола и бутанола в соотношении 1:1. Применяют его для разбавления эмалей и лаков горячей сушки, приготовленных на основе синтетических феноло-мочевино-форматьдегидных и меламино-формальдегидных смол.

Разбавитель РКБ-2 (ТУ 6-10-1037—70) — смесь ксилола и бутанола в соотношении 5:95. Применяется для приготовления кислотного отвердителя и для разбавления лака МЧ-52.

Разжижитель Р-5 используют для разбавления авиационных перхлорвиниловых лаков, эмалей, клея, шпатлевки.

Растворитель № 646 (ГОСТ 18188—72) предназначается для разбавления до рабочей вязкости нитролаков и нитроэмалей.

Растворитель № 647 (ГОСТ 18188—72) используется для разбавле­ния нитролаков и нитроэмалей.

Растворитель № 648 (ГОСТ I8188—72) применяют для сглаживания штрихов и царапин опрыскиванием нитроэмалевых покрытий после шлифова­ния.

Растворитель PMJl (TV 6-10-1349—73) служит для разведения нитроцеллюлозного лака НЦ-222 и нитрополитуры НЦ-314 и для доведения их до рабочей вязкости.

Пластификаторы вводят в состав полимеров и пленкообразователей для придания им эластичных свойств и понижения температуры, при которой дан­ный полимер приобретает хрупкость.

Введение пластификатора увеличивает прочность на удар и обеспечивает большее удлинение при разрыве. В то же время пластификатор снижает твердость и прочность на растяжение.

В качестве пластификаторов используют жидкости с температурой кипения от 200°С и выше. Применяются наиболее чаете в материалах на нитроцеллюлозной основе.

Пластификаторами являются многие невысыхающие или медленно высыхающие жидкости: спирты, эфиры, кетоны, масла и др.

Наиболее часто применяются следующие пластификаторы: дибутилфталат ДМФ (ГОСТ 8728—77), трикрезилфосфат ТКФ (ГОСТ 5728—76) и кастероль — касторовое масло (ТУ 6-10-1238—72).

Пленкообразующие вещества

Пленкообразующими называют вещества, способные при нанесении их на поверхность тонким жидким слоем (в виде раствора’ или расплава) образовывать при определенных условиях тонкую и прочную пленку, хорошо сцепляющуюся с материалами изделия.

К числу пленкообразующих веществ относятся олифы и смолы природные и синтетические.

Олифы

Олифы представляют собой продукты переработки растительных масел, жиров и органических продуктов. Применяются для изготовления и разведения красок и грунтования окрашиваемой поверхности.

Олифы разделяются на четыре подвида: натуральные, уплотненные, синтетические чистые и синтетические модифицированные.

Олифа натуральная (ГОСТ 7931—76) вырабатывается из льняного или конопляного масла с добавлением сиккативов. Применяется для изготовления и разведения густотертых красок, а также в качестве самостоятельного материала для малярных работ.

Олифы приготовляют путем нагревания высыхающих масел с окисями металлов (сиккативами) или путем оксидации, которая заключается в продува­нии воздуха через масло.

Натуральные олифы — высококачественный пленкообразующий материал, дающий атмосферостойкие покрытия.

Гарантийный срок хранения олифы 24 месяца.

Олифа оксоль (ГОСТ 190—78) представляет собой раствор оксидированного растительного масла и сиккативов в уайт-спирите.

В зависимости от используемого сырья олифа оксоль выпускается следующих марок:

В — изготовляется из льняного и конопляного масла и предназначается для приготовления масляных красок, применяемых для наружных и внутренних работ, за исключением окраски полов;

ПВ — изготовляется из подсолнечного, соевого, кукурузного, виноград­ного, рыжикового масел и предназначается для изготовления масляных кра­сок, применяемых для внутренних малярных работ, за исключением окраски полов.

Примерный состав олифы оксоль (в %): масло — 50, сиккатив — 3, уайт- спирит — 47.

Гарантийный срок хранения олифы 12 месяцев.

Олифа оксоль является пожаро-, взрывоопасным материалом.

Натуральные высыхающие растительные масла для приготовления олиф дефицитны, поэтому для этих целей выпускают искусственные олифы. Такими олифами являются глифталевая и пентафталевая, представляющие собой 50%-ные растворы глифталевой смолы средней жирности или жирной пентафталевой смолы в уайт-спирите с добавлением сиккатива. К искусственным олифам также относятся сланцевая, синтетическая модифицированная олифа и комбинированные олифы: К-2, К-3, К-4, К-5 и К-12.

Олифа К-4 (ТУ 6-10-1208—76) применяется для разбавления густотертых красок, предназначенных для внутренних работ. Расход олифы при разведении густотертых красок 20—30% от массы краски. Время высыхания при температуре 18—22°С 24 ч. Хранится в тщательно закрытой таре, огнеопасна.

Синтетические смолы

Взависимости от метода получения синтетические смолы разделяют на полимеризационные (полученные с помощью реакции полимеризации) и поликонденсационные (полученные с помощью реакции поликонденсации).

К полимеризационным смолам относятся: перхлорвиниловые, алкидно-стирольные, полиуретановые.

Перхлорвиниловая смола получается из поливинилхлорида, который подвергается дополнительному хлорированию, имеет хорошие свойства (растворимость, адгезию). Перхлорвиниловые смолы растворимы в ацетоне, ацетатных растворителях, ароматических и хлорированных углеводо­родах. Образуют вязкие растворы, поэтому приготовленные на них лаки и эмали имеют невысокую концентрацию смолы в лаках (обычно не более 20%). Покрытия на основе перхлорвиниловых смол, особенно эмали, атмосферостой­ки и стойки к ряду химических реагентов. Недостаток их — отсутствие блеска (у эмалей), невысокая термостойкость, слабая адгезия к металлам. На предприя­тиях перхлорвиниловые эмали применяются в качестве атмосферостойких покрытий для наружной окраски товарных вагонов, контейнеров, фургонов.

Алкидно-стирольные смолы растворяются в скипидаре, уайт-спирите. В зависимости от содержания стирола алкидно-стирольные смолы обладают разными свойствами. С увеличением содержания стирола увеличивается скорость высыхания и водостойкость их покрытий.

Смолы, содержащие 10% стирола, применяют для окраски внутри помещений, а также в качестве связующего в грунтовках. Смолы, содержащие свыше 30% стирола, используют для наружных покрытий. Приготовленные на них лаки и эмали при рабочей вязкости имеют высокий процент сухого остатка (до 40% в лаке), высыхают при температуре 18—20°С в течение нескольких ча­сов и образуют твердые и водостойкие покрытия.

Полиуретановые смолы. Покрытия, образованные лакокра­сочными материалами на основе полиуретановых смол, имеют высокую адгезию с древесиной, металлами и другими материалами, хорошо заполняют поры древесины, имеют высокую твердость и в то же время эластичны, стойки к истиранию, водо-, тепло- и атмосферостойки.

К поликонденсационным смолам относятся феноло-формальдегидные, мочевино-меламино-формальдегидные, полиэфирные, эпоксидные.

Феноло-формальдегидные смолы — продукты конденсации фенолов с формальдегидом. Фенольные смолы образуют прочные прозрачные, но несветостойкие пленки.

Мочевино-меламино-формальдегидные, или карбамидные, смолы получают из мочевины (карбамида) или меламина и формальде­гида. Для приготовления лаков используют растворимые в органических растворителях и совмещающиеся с маслами и пластификаторами модифициро­ванные бутанолом мочевино-формальдегидные смолы. На основе растворов этих и пластичных алкидных смол получают лаки и эмали, образующие очень свето-, тепло-, морозо- и водостойкие покрытия с хорошими механическими свойствами.

Полиэфирные смолы — продукты конденсации многоатомных спиртов (глицерин и др.) и многоосновных кислот (фталевая и др.). Полиэфир­ные смолы растворяются в стироле и используются для приготовления полиэфирных лаков, образующих покрытия с высокими физико-механическими свойствами.

Эпоксидные смолы термопластичны и растворимы в кетонах, гликолях и смесях спиртов с ароматическими углеводородами. Пленки эпоксидных смол обладают хорошими электроизоляционными свойствами, химической стойкостью и адгезией с многими материалами. На основе эпоксидных смол можно готовить лакокрасочные материалы холодного и горя­чего отверждения.

Нитроцеллюлоза, или коллоксилин, широко применяется для производства нитролаков и нитроэмалей. Лаковый коллоксилин хорошо растворяется в кетонах и сложных эфирах. Недостаток коллоксилина и лаков на его основе — высокая огнеопасность.

Источник



Пластификаторы, применяемые в нитролаках

В качестве пластификаторов в отечественных нитролаках чаще всего используют касторовое масло, дибутилфталат и трикрезил-фосфат. Количество пластификатора зависит от свойств смолы.

При добавлении твердых и хрупких смол количество пластификаторов может быть значительным. При добавлении мягких смол, обладающих собственными пластифицирующими свойствами, пластификаторов может быть очень мало или даже совсем не быть.

Летучая часть нитролаков обычно состоят из смеси истинных растворителей коллоксилина (низко- и среднекипящих эфиров уксусной кислоты — этилацетата, бутилацетата и др.), скрытых растворителей — спиртов (этилового, бутилового) и разбавителей — ароматических углеводородов (ксилола, толуола, бензола).

Введение в лак низкокипящих растворителей, например этилацетата, способствует быстрой сушке, но может вызвать помутнение и побеление пленки при высыхании; охлаждение пленки при испарении растворителя до температуры ниже точки росы приводит к конденсации влаги из воздуха и вызывает сворачивание коллоксилина. Замена части низкокипящего растворителя более высококипящим снижает скорость испарения и уменьшает степень охлаждения поверхности.

Введением спиртов, например этилового и бутилового, достигается несколько целей. Во-первых, в присутствии истинных растворителей спирты также растворяют коллоксилин, во-вторых, они часто являются хорошими растворителями находящихся в лаке смол. Введение в лак бутилового спирта способствует лучшему разливу и уменьшает возможность побеления пленки.

Источник

Пластификаторы для порошковых красок

Функции пластификаторов в порошковых красках шире, чем в жидких: ими регулируют не только физико-механические и другие свойства покрытий, но, что особенно важно, пленкообразование — снижают температуру и время формирования покрытий. Поскольку пленкообразователи для порошковых красок (в отличие от жидких) применяются исключительно в твердом (застеклованном или кристаллическом) состоянии, без пластификаторов трудно получить высокоэластичные покрытия. Пластификаторы облегчают получение покрытий из нетермостойких полимеров, таких как поливинилхлорид, поливинилфторид, сополимеры винилхлорида, полиформальдегид, эфиры целлюлозы.

Имеются некоторые особенности пластификации пленкообразователей, которые обусловлены требованиями к порошковым краскам:

1. пластификатор должен быть подобран и введен таким образом, чтобы не нарушить исходного агрегатного состояния полимера и не ухудшить технологических свойств краски, особенно сыпучести и гранулометрического состава;
2. учитывая относительно высокую температуру пленкообразования, следует применять пластификаторы с низким давлением паров; в этом отношении многие распространенные пластификаторы (низшие фталаты, себацинаты и др.) оказываются непригодными для порошковых красок.

Для пластификации порошковых пленкообразователей пригодны как жидкие, так и твердые пластификаторы. Первые применяют как непосредственно в жидком состоянии, так и в латентной форме-в капсулированном виде или адсорбированными на цеолитах или других активных наполнителях. Использование жидких пластификаторов возможно при условии хорошего поглощения их частицами полимера, что зависит от индивидуальных качеств обоих компонентов. Однако и при хорошей сорбции их можно вводить в порошковые смеси лишь в ограниченных количествах. Пределы введения жидких пластификаторов определяются температурой стеклования пластифицированной системы. Полимер после пластификации должен оставаться в застеклованном состоянии. Но даже в этом случае вследствие проявления капиллярных сил жидкости, адсорбированной на частицах, наблюдается их частичная агрегация и сыпучесть порошков заметно падает. Степень применимости жидких пластификаторов для разных порошковых красок неодинакова.

Поливинилхлоридные порошки достаточно хорошо сорбируют жидкие пластификаторы, благодаря чему в них удается вводить до 30-50 ч. (масс.) пластифицирующих веществ на 100 ч. (масс.) полимера без потери сыпучести. Сорбционная способность, однако сильно зависит от строения и морфологии частиц полимера [52], поскольку пластификатор удерживается частицами в основном за счет капиллярного впитывания. Впитывание ускоряется с повышением температуры, поэтому порошки поливинилхлорида пластифицируют обычно при 80-110 С.

Полимеры (поливинилбутираль, полистирол, этилцеллюлоза), обладающие лучшей растворимостью, чем поливинилхлорид. совмещать с жидкими пластификаторами значительно труднее. Порошки этих полимеров резко теряют сыпучесть; при введении на 100 ч. (масс.) полимера 15-20 ч. (масс.) пластификаторов они обычно становятся не способными к псевдоожижению, слеживаются и комкуются.

Особенно чувствительны к жидким пластификаторам порошки кристаллических полимеров — полиэтилена, пентапласта, фторопластов. Из-за отсутствия молекулярного и капиллярного поглощения полимерами пластификаторы концентрируются на поверхности их частиц, вызывая резкий рост сил прилипания между ними, а отсюда, и потерю сыпучести порошков. Поэтому жидкие пластификаторы мало применимы при составлении порошковых композиций из кристаллических полимеров. Введение пластификаторов в капсулированном виде или нанесенными на цеолиты в известной степени устраняет отмеченные недостатки, однако приводит к удорожанию красок; кроме того, цеолиты снижают водостойкость покрытий.

Твердыми пластификаторами служат различные нелетучие, совместимые с полимером кристаллические низкомолекулярные вещества с температурой плавления 50-200 °С. Их можно вводить в порошковые смеси в достаточно больших количествах как в виде расплава, обрабатывая полимер при нагревании, так и путем механического смешения порошков. Пластифицирующий эффект, как показали исследования , не зависит от агрегатного состояния пластификаторов. Покрытия, полученные с применением твердых пластификаторов, так же эластичны и гибки, как и с применением жидких.

Твердые пластификаторы в отличие от жидких в меньшей степени снижают сыпучесть порошков; их технологически легче вводить в композиции, при их использовании расширяются возможности регулирования свойств покрытий вплоть до получения высокоэластичных пленок. На примере систем поливинилбутираль-ацетилсалициловая кислота и поливинилбутираль-монобутилфталат определены коэффициенты диффузии Д (в м2/с) пластификаторов в полимер при разных температурах

В условиях хранения порошковых смесей (температура 30 гдадусов) значения Д достаточно малы, чтобы вызвать нарушение их стабильности; напротив, при пленкообразовании (температура 160°С) Д увеличивается на несколько порядков; это обеспечивает равномерное распределение пластификаторов в полимерной пленке. Было найдено, что при температуре 160 С время полного исчезновения (диффузии) частиц этих пластификаторов (средние размеры 20 мкм), находящихся в полимере сначала в твердом, а затем в капельно-жидком состоянии, не превышает 2,5 • 10-3 мин, что значительно меньше времени, необходимого для формирования покрытия.

Недостатком твердых пластификаторов является их ограниченная совместимость с полимерами. Так, ориентировочный предел совместимости твердого пластификатора трифенилфосфата с поливинилхлоридом и полистиролом 30% (масс), с поливинилбутира-лем-20% (масс.).

Особый интерес представляют пластифицирующие вещества, способные в условиях пленкообразования вступать в химическое взаимодействие с полимером. Такими веществами для ацеталей поливинилового спирта являются, в частности, твердые ароматические кислоты-салициловая, ацетилсалициловая, бензойная, моноалкилфталаты и др. Реагируя с полимером (реакция идет по месту гидроксильных групп), они вызывают его внутреннюю пластификацию, в результате чего увеличивается совместимость и устраняется улетучивание пластификаторов при эксплуатации покрытий.

Повысить предел совместимости твердых пластификаторов также можно путем использования их в смеси с жидкими. Например, смешение трифенилфосфата с алкилфталатами значительно снижает его кристаллизующую способность как в бинарной смеси, так и особенно в композициях с полимерами, в частности с поливинилхлоридом.

В основном пластифицируют аморфные полимеры, в порошковые краски на кристаллических полимерах пластификаторы вводят гораздо реже, лишь для уменьшения вязкости расплавов и соответственно снижения температуры пленкообразования. Пластификаторами для полиэтилена, в частности, могут служить вазелиновое масло, антрацен, трифенилфосфат, для пентапласта — дидоде-цилфталат, диоктилсебацинат; для поливинилфторидаимиды малеиновой кислоты (2,4-диметилфенилмалеимид, бензил- и нафтилмалеимиды). Для облегчения процесса формирования покрытий в состав красок иногда вводят пластификаторы с высоким давлением паров, называемые латентными растворителями. В случае красок на поливинилфториде ими служат, в частности, диметилфталат, метилсалицилат и др.

Пластификация кристаллических и аморфных полимеров может быть достигнута и в процессе получения покрытий с использованием пластификаторов в качестве клейкой основы или охлаждением покрытий в пластифицирующей среде. Эти способы основаны на диффузии жидкого пластификатора в слой полимера в нагретом состоянии. Они отличаются простотой исполнения и в ряде случаев могут представлять практический интерес.

Более удобным в технологическом отношении является способ пластификации путем дозированной обработки порошкового материала, нанесенного на подложку аэрозолем пластификатора. Обработка порошка может быть проведена и в процессе его нанесения на подложку, например при электрораспылении. В этом случае наряду с пластификацией обеспечивается регулирование электрических параметров порошкового материала, что создает благоприятные условия для получения покрытий требуемой толщины и качества.

Не меньшего внимания заслуживают и способы, основанные на синтезе пластификаторов в процессе формирования покрытия, например за счет теплового распада тех или иных веществ, введенных в композицию (блокированные изоцианаты и др.), или взаимодействия компонентов порошкового состава между собой или с внешней средой. В частности, предложен способ получения полимерных покрытий, при котором пластификация достигается за счет моноэфиров ароматических или алифатических кислот, образующихся при пленкообразовании в результате реакции компонентов смеси-ангидридов соответствующих кислот с гликолями. Пластификаторы влияют на технологические, реологические и пленкообразующие свойства порошковых красок и на эксплуатационные свойства получаемых из них покрытий.

Пластифицированные композиции имеют более низкие значения температуры текучести и вязкости расплава; соответственно снижается и температура формирования покрытий. Таким образом, добавка пластификатора влияет на вязкость расплавов полимиеров так же, как и повышение температуры. Существенна роль пласстификаторов и в регулировании свойств покрытий.

Особенно важным является снижение внутренних напряжений, которые всегда значительны в покрытиях, получаемылх из порошковых полимеров, и нередко служат причиной их преждевременного растрескивания и отслаивания от подложки. Характерно, что с повышением концентрации пластификаторов внутренние напряжения в покрытиях снижаются более резко, чем прочность пленок при растяжении. Таким образом, наблюдается рост коэффициента характеризующего запас прочностги или долговечности покрытий.

С помощью пластификаторов удается предотвратить растрескивание покрытий из полистирола, этгилцеллюлозы и ацетобутирата целлюлозы, снизить внутренние напряжения в поливинилбутиральных, эпоксидных и полиэфирных покрытиях. Пластификаторы существенно изменяют и многие другие свойства покрытий: снижают модуль упругости и твердость, увеличивают гибкость, относительное и остаточное удлинение. Для многих пластифицированных покрытий характерна более высокая адгезия по сравнению с непластифицированными. Вероятно, вследствие понижения вязкости расплавов при пластификации усиливаются микрореологические явления в пограничных слоях, благоприятствующие установлению контакта пленки с подложкой. При пластификации обычно ухудшаются диэлектрические показатели и химическая стойкость покрытий, особенно если в качестве пластификаторов применяются полярные низкомолекулярные вещества.

Источник