Полиуретановые лаки

ПОЛИУРЕТАНОВЫЕ ЛАКИ, лакокрасочные материалы на основе изоцианат- и гидроксилсодержащих соед., реагирующих между собой с образованием полиуретанов. В качестве первых соед. используют низкомол. продукты превращения мономерных диизоцианатов (олигомерные продукты циклополимеризации алифатич. и ароматич. изоциа-натов, аддукты изоцианатов с гликолями и многоатомными спиртами, полиизоцианаты), в качестве вторых - простые и сложные олигоэфиры, эпоксидные, виниловые, акриловые и др. олигомеры разветвленного и линейного строения, содержащие гидроксильные группы. Известны т. наз. безизоцианатные полиуретановые лаки, получаемые, напр., из олигомеров про-пиленоксида, содержащих циклокарбонатные группы, и диаминов. Подробнее см. Полиуретаны.

Кроме указанных пленкообразующих соед. в состав полиуретановых лаков входят р-рители, катализаторы и др. компоненты. Р-рителя-ми и разбавителями полиуретановых лаков служат кетоны (метилизобутил-кетон, метилэтилкетон, ацетон, циклогексанон), сложные эфиры (этил- и бутилацетаты, этилгликольацетат) и ароматич. углеводороды (ксилол, толуол). Р-ритель, а также др. компоненты, входящие в состав полиуретановых лаков, не должны содержать гидроксилсодержащих примесей (воды, спирта), реагирующих с изоцианатами. Известны также полиуретановые лаки, не содержащие летучих орг. р-рителей,-порошковые и водоразбавляемые (см. Водоразбавляемые лакокрасочные материалы). В качестве катализатора отверждения используют третичные амины, орг. производные Zn, Sn(II) и Sn(IV), ацетилацето-наты Fe, Co, Мп, нафтенаты и каприлат Zn, триалкил-фосфины, триалкилфосфиты и др.

Полиуретановые эмали, в отличие от лаков, содержат также орг. и неорг. пигменты и наполнители (ТiO₂, Сr₂О₃, железооксидные и фталоцианиновые пигменты, техн. углерод, тальк, барит и др.). Кроме того, в полиуретановые лаки вводят разл. целевые добавки (напр., кремнийорг. жидкости или ацето-бутират целлюлозы) с целью снижения поверхностного натяжения пленок и получения бездефектных лакокрасочных покрытий.

Полиуретановые лаки могут быть одно- и двухупаковочными; в последних пленкообразущие компоненты находятся раздельно и смешивают их непосредственно перед окраской. В одноупаковочных полиуретановых лаках в качестве пленкообразующих компонентов используют: гидроксилсодержащий олигомер и блокир. диизоцианат, уралкидную смолу (образуется путем частичной замены фталевого ангидрида диизоцианатом при синтезе алкиднои смолы); олигомеры, содержащие своб. изоциа-натные группы (т. наз. форполимеры, образующиеся при взаимод. гидроксилсодержащего олигоэфира с избытком диизоцианата); нереакционноспособные олигоэфируретаны.

При получении пигментированных полиуретановых лаков пигменты и наполнители диспергируют в р-ре пленкообразователя в бисерной или шаровой мельнице, в случае двухупаковочных полиуретановых лаков-в р-ре гидроксилсодержащего олигомера.

Перед нанесением полиуретановых лаков необходима тщательная подготовка окрашиваемой пов-сти металла. Применяют мех. очистку (гидроабразивную или дробеструйную) с послед. обезжириванием или хим. очистку (травление после предварит. обезжиривания). Полиуретановые лаки наносят на предварительно загрунтованную пов-сть металла (чаще всего грунтовками на основе эпоксидных смол) одним-двумя слоями. Приняты след. методы нанесения: распыление (пневматич., безвоздушное или в электрич. поле высокого напряжения), причем для двухупаковочных систем используют двухсопловые распылители; налив; электроосаждение; кистью (подробнее см. Лакокрасочные покрытия). При применении полиуретановых лаков и выборе метода их нанесения следует иметь в виду -невысокую жизнеспособность (неск. часов) двухупаковочных систем.

Пленкообразование при применении двухупаковочных систем осуществляется в результате взаимод. гидроксиль-ных и изоцианатных групп компонентов с образованием поперечных уретановых связей; скорость взаимодействия зависит от т-ры и кол-ва катализатора. Продолжительность сушки таких лаков при 20 °С колеблется от 1 -2 ч до неск. суток.

Одноупаковочные системы на основе блокир. изоцианатов отверждаются по механизму двухупаковочных систем, но только при повыш. т-рах (170-200 °С, за 30-60 мин), зависящих от т-ры распада блокир. изоцианатов. Пленкообразование др. одноупаковочных полиуретановых лаков зависит от типа пленкообразователя; возможны след. случаи: взаимод. на подложке изоцианатных групп форполимера с влагой воздуха при 20-60 °С с образованием полимера, содержащего мочевин-ные группы; окислит. полимеризация введенных в уралкидную смолу триглицеридов растит. масел в присут. сиккативов (нафтенаты Со, Рb или Мп) при 20-100°С; испарение р-рителя и физ. высыхание пленки в нереакционноспособных лаках при 20-100°С.

Полиуретановые лаки образуют покрытия, обладающие высокой твердостью, прочностью, эластичностью, очень высокой стойкостью к истиранию и царапанию. Они устойчивы к воздействию влаги, р-ров солей, разб. к-т и щелочей, минер. масел, алифатич. и ароматич. углеводородов. Характеризуются высокими диэлектрич. св-вами и сохранением эксплу-атац. св-в в широком диапазоне т-р (от —50 до 130°С). Очень ценное их св-во-хорошая декоративность; покрытия, полученные при применении полиуретановых лаков на основе алифатич. изоцианатов, отличаются высокой атмосферостойкостью (в т.ч. в условиях тропич. климата).

Недостатки полиуретановых лаков-невысокая жизнеспособность двухупаковочных композиций; сравнительно невысокая адгезия к металлич. подложкам; высокая стоимость.

Применяют полиуретановые лаки для окраски разл. оборудование, сооружений и изделий из металла (в авиа- и приборостроении, хим., кабельной, радиотехн. и электронной пром-сти, в железнодорожном и городском транспорте), дерева (мебель, полы, спортинвентарь), бетона, пластмасс, кожи.

Лит.: Благонравова А. А., Пронина И. А., Тартаковская А. М., "Журнал Всес. хим. об-ва им. Д. И. Менделеева", 1967, т. 12, №4, с. 403-10; Омельченко С. И., Сложные олигоэфиры и полимеры на их основе, К., 1976; Brushwell W., "Farbe und Lack", 1983, Jg. 89, № 1, S. 15-19. См. также лит. при ст. Полиуретаны. A.M. Тартаковская.