Реферат: Лакокрасочные изделия
Исходными материалами для приготовления олиф, лаков и красок служат растительные масла, синтетические и естественные смолы, сиккативы, растворители и разбавители (разжижители), пластификаторы и пигменты. Некоторые из этих материалов (сиккативы, растворители и разбавители, частично и пигменты) наряду с олифами, лаками и красками также поступают в продажу и служат в основном для корректировки состава и свойств уже готовых лакокрасочных товаров.
Растительные масла. Исходным жировым сырьем для олиф, масляных лаков и красок служат преимущественно растительные масла, получаемые прессованием и экстрагированием семян масличных растений.
По способности высыхать в покрытиях их делят на высыхающие (льняное, конопляное, тунговое), полувысыхающие (подсолнечное, хлопковое, оливковое и др.) и невысыхающие (касторовое) масла. Среди них полувысыхающие составляют наиболее обширную группу. Сюда относят масла с резко различной скоростью высыхания: от высокой (у макового масла), близкой к скорости высыхания льняного масла, до низкой (хлопковое и оливковое масла).
Синтетические смолы. В производстве лаков применяют алкидные ненасыщенные полиэфирные, фенолоформальдегидные, меламиноформальде-гидные, полиуретановые и другие смолы. В технике все большее распространение получают также лаки на основе кремнийорганических и эпоксидных смол. .Свойства этих смол см. в разделе «Пластические массы».
Естественные смолы. Среди смол растительного происхождения наибольшее значение имеют шеллак и канифоль. Такие естественные смолы, как даммара и сандарак, применяют для специальных лаков (лакирование музыкальных инструментов и т. п.).
Шеллак - одна из лучших природных смол, особенно для мебельных лаков. Получают шеллак из гуммилака, выделяемого насекомыми (лаковыми червецами) на ветвях некоторых тропических растений (лаковое дерево в Индии). После специальной Очистки он имеет вид тонких пластинок или чешуек желтовато-коричневого цвета. Растворим в спирте, размягчается при температуре 65—75°С, полностью расплавляется при температуре около 120°С. Пленки лака имеют сильный блеск и достаточную твердость, но недостаточно влагостойки.
Канифоль является наиболее доступной смолой растительного происхождения, применяемой в производстве лаков. Ее добывают из живицы хвойных деревьев (сосны, ели, пихты) путем отгонки из нее скипидара. Остаток после отгонки представляет собой хрупкую стекловидную смолу от желтого до коричневого цвета — канифоль. Она термопластична и размягчается при температуре 65—75°С.
Канифоль представляет собой смесь смоляных кислот (главным образом абиетиновой), нерастворима в воде, но, растворяется в спирте, ацетоне, бензине, скипидаре, бензоле, маслах, а также в водных растворах щелочей (с образованием канифольных мыл), применяют ее в мыловарении и бумажном производстве.
Смоляные кислоты канифоли с некоторыми пигментами образуют нерастворимые мыла. Это приводит к преждевременному загустеванию красок (при хранении), поэтому ее без облагораживания в лаках для эмалевых красок не применяют. Пленки канифоли, кроме того, отличаются хрупкостью и легко размягчаются. Поэтому в производстве лаков применяют облагороженную канифоль, в которой кислотные свойства понижены путем образования эфиров канифоли (преимущественно глицериновых) и ее солей (резинатов кальция, цинка). Эфиры канифоли водоустойчивы и в масляных и масляно-эмалевых красках, используются не только для внутренних, но и для наружных покрытий.
Соли канифоли (резинаты) недостаточно водостойки и применяются для внутренних покрытий. Резинаты РЬ, Со, Mn, Zn используют так же, как сиккативы.
Сиккативы. В состав маслосодержащих (масляных и алкидных) лакокрасочных товаров обязательно вводят сиккативы, ускоряющие высыхание. Они представляют собой Со, Мп, РЬ — соли карбоновых кислот (льняного масла, канифоли и др.), растворимы в маслах и продуктах их переработки и обладают способностью резко ускорять процесс высыхания покрытий. При добавлении сиккативов к маслу скорость высыхания его пленок увеличивается в десятки раз. Так, например, одно из лучших и наиболее распространенных у нас масел — льняное дает пленку, которая высыхает без сиккативов лишь за 6—8 суток, тогда как после их добавления высыхание заканчивается за несколько часов (6—10 ч). .Наибольшее ускорение достигается с помощью смешанных сиккативов (свинцово-кобальтовых, марганцево-кобальтовых, свинцово-марганцевых).
Быстрое высыхание лакокрасочных покрытий имеет большое экономическое значение, так как резко сокращается продолжительность малярных работ и уменьшается возможность смывания невысохшего покрытия атмосферными осадками. Однако избыточное введение сиккатива ускоряет образование плотных осадков пигмента при хранении красок. Возможно также ухудшение цвета или образование «сорных» покрытий. Существует определенный оптимум введения сиккативов. Они не изменяют сущности высыхания масла и выполняют лишь роль катализаторов. Образующиеся в них перекиси металлов и передают маслу атомарный кислород, активируют реакции окисления и полимеризации молекул масла, ускоряя тем самым процесс высыхания масляной пленки.
Сиккативы вырабатывают сплавливанием (например, канифоли с окислами РЬ, Мп, Со) или осаждением из растворов (взаимодействием мыла с солями РЬ, Мп, Со). В соответствии с этим получают плавленые (темные) и осажденные (более светлые) сиккативы, легко растворимые (при температуре около 120°С) в масле. Обычно применяют бензиновые или скипидарные растворы этих сиккативов (экстракты) светлой или темной окраски.
Растворители и разбавители. Для получения лаков или красок с определенной вязкостью применяют растворители и разбавители. Деление органических жидкостей на растворители и разбавители применимо лишь по отношению к определенному пленкообразующему веществу.
Растворители — это легколетучие органические жидкости, способные растворять пленкообразующие вещества (смолы, эфиры целлюлозы, масла и олифы) и другие составные части лаков и красок (кроме пигментов).
Разбавители — это, как правило, более дешевые летучие органические жидкости, неспособные самостоятельно растворять данное пленкообразующее вещество, но хорошо смешивающиеся с уже полученным концентрированным лакокрасочным раствором. Они могут снизить вязкость лака до требуемой степени.
Растворитель должен обладать высокой растворяющей способностью, определенной скоростью испарения и малой огнеопасностью, а пары его не быть токсичными. Скорость испарения должна быть не слишком малой, чтобы не задерживать высыхания пленок лака, но и не чрезмерно большой, иначе пленка загустеет до разравнивания ее кистью и будет иметь следы от нее.
При быстром испарении в пленке остаются следы от лопнувших пузырьков (механические повреждения), а кроме того, в результате чрезмерно быстрого испарения растворителя пленка может сильно охладиться и на ней конденсируется влага из воздуха, что может привести к помутнению лаковых пленок. Это явление особенно характерно для растворителей (и разбавителей), в молекулах которых имеются группы, способные образовывать с молекулами воды водородные связи. Для испарения таких растворителей (спиртов и др.) требуется значительная энергия в виде теплоты испарения (парообразования), и если улетучивание растворителя происходит за счет тепла окружающей среды, то конденсация паров влаги на поверхности лакокрасочной пленки вполне возможна.
При выборе разбавителя учитывают, чтобы он обладал большей упругостью пара и скоростью испарения, чем растворитель. В противном случае вследствие более быстрого испарения растворителя в нанесенном покрытии может произойти коагуляция пленкообразующего вещества. Это приводит к получению пористых пленок с малым защитным действием.
Растворителями различных смол, олиф, жиров и масел являются нефтяные и коксохимические углеводороды, спирты, эфиры простые и сложные, гоны, хлорпроизводные углеводородов и др. Все они, за исключением хлорпроизводных углеводородов, огнеопасны, а многие из них токсичны, особенно ароматические растворители и хлорпроизводные углеводороды. Это их существенный недостаток.
Выпускают специальные растворители, представляющие собой смесь нескольких растворителей.
Пластификаторы. Пластификаторами многих полярных
пленкообразователей являются эфиры кислот (фталевой, фосфорной, адипиновой
и др.). Эти практически нелетучие органические маслообразные жидкости с отно
сительно высокой температурой кипения хорошо растворяют пленкообразующие
вещества и смешиваются с растворителями и разбавителями. Пластификаторы
особенно необходимы для таких пленкообразователей (нит-роцеллюлозные и др.),
пленки которых (без пластификаторов) плохо прилипают к покрываемой
поверхности, легко морщатся и растрескиваются.
Действие пластификаторов сводится к взаимодействию с полимером и к раздвижению его макромолекул и агрегатов макромолекул, к ослаблению межмолекулярных сил между ними.. Это сопровождается повышением эластичности и адгезионной способности, а иногда также морозостойкости покрытия.
Пигменты. Это высокодисперсные минеральные и органические вещества, обладающие определенным цветом и нерастворимые в воде, органических растворителях и пленкообразующих веществах. Будучи окрашены и имея более высокий коэффициент преломления, чем пленкообразующие вещества (масла, смолы, клеи), пигменты обеспечивают укрывистость (непрозрачность) и окраску покрытия. Этим они принципиально отличаются от органических красителей.
Органические красители растворяются в воде, маслах и органических растворителях. С их помощью можно получать окрашенные, но прозрачные пленки, поэтому в производстве лакокрасочных товаров они играют незначительную роль.
Наибольшее значение для получения красок имеют минеральные и органические пигменты. Существенное значение имеют также наполнители, применяемые совместно с некоторыми интенсивными и дорогими пигментами.
Минеральные пигменты представляют собой окрашенные окислы (оксиды) и соли в основном поливалентных металлов (Fe, Pb, Cr, Zn, Cu и др.). Они отличаются высокой химической стойкостью, светостойкостью и устойчивостью к атмосферным воздействиям, что обусловливает их широкое применение в малярной технике, и в частности для наружных работ. Выпускают пигменты естественные (например, охра) и искусственные (железный сурик, марс и др.). Последние отличаются большей чистотой и насыщенностью цвета, разнообразием оттенков и более широким ассортиментом, чем естественные минеральные пигменты.
Органические пигменты — это окрашенные соединения органического происхождения, нерастворимые в воде и связующих веществах. Их получают в нерастворимом в воде состоянии в процессе синтеза (пигментные красители, например фталоцианиновые) или путем взаимодействия растворимого красящего вещества с минеральными соединениями (осажденные красители) с образованием нерастворимых солей бария, кальция, свинца и других металлов, а также адсорбцией красителя на высокодисперсном минеральном субстрате (носителе). Органические пигменты, как правило, обладают высокой чистотой цвета и сильной красящей способностью, поэтому их обычно выпускают с добавлением наполнителей (серно-кислого бария, мела и др.) и часто разбавляют белилами. По светостойкости, химической стойкости и атмосфероустойчивости они существенно уступают минеральным пигментам, а поэтому применяются в малярной технике, преимущественно для внутренних и декоративных работ. Очень широко их используют в красочных составах для полиграфической продукции и обоев. Лишь пигментные красители типа монастралей (фтало-цианинов меди) обладают высокой атмосферостойкостью и пригодны для наружных красочных покрытий.
Показателями качества пигментов, определяющими их назначение, являются цвет, красящая способность, укрывистостЬ;, смачиваемость, маслоемкость, светостойкость, химическая устойчивость, ядовитость и плотность. Эти свойства обусловлены в основном природой пигмента, его химическим составом, а также в значительной степени его дисперсностью.