ВОДОЭМУЛЬСИОННЫЕ КРАСКИ

ВОДОЭМУЛЬСИОННЫЕ КРАСКИ (воднодисперсионные краски, латексные краски, эмульсионные краски), суспензии пигментов и наполнителей в водных дисперсиях (латексах) пленкообразователей. Водные эмульсии последних получают гл. обр. эмульсионной полимеризацией соответствующих мономеров (синтетич. латексы), а также диспергированием пленкообразователей в воде (т. наз. искусств. латексы). В состав водоэмульсионных красок входят обычно 10-15 компонентов, в т.ч. (% по массе): 40-60%-ная водная дисперсия пленкообразователя 35-40; пигменты и наполнители 30-37; пластификатор 0-7; функциональные добавки 2-6. Содержание в водоэмульсионных красках сухого остатка 50-60%.

Наиб. распространенные пленкообразователи водоэмульсионных красок: сополимеры акрилатов (акрилатные водоэмульсионные краски); поливинилацетат или сополимеры винилацетата с небольшими кол-вами акрилатов, алкилмалеинатов, этилена и др. (поливинилацетатные водоэмульсионные краски); сополимеры стирола с бутадиеном, метакриловой к-той и др. (стирол-бутадиеновые водоэмульсионные краски). Ограниченно применяют также искусств. латексы нитратов целлюлозы, эпоксидных, алкидных, полиэфирных смол, полиуретанов и др.

Ассортимент пигментов и наполнителей для водоэмульсионных красок ограничен специфич. требованиями (миним. содержание водорастворимых примесей, достаточная гидрофильность и др.). Чаще всего изготовляют белые водоэмульсионные краски; цветные краски получают добавлением в белые подцветочных (колеровочных) паст. Предельное кол-во пигментов и наполнителей составляет обычно 75-85% от критич. объемного содержания пигмента, или пигментоемкости (табл. 1), - безразмерной величины, характеризующей макс. плотность "упаковки" пигмента в монолитной пленке (см. Пигменты неорганические).

Табл. 1.-ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ВОДНЫХ ДИСПЕРСИЙ ПЛЕНКООБРАЗОВАТЕЛЕЙ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ВОДОЭМУЛЬСИОННЫХ КРАСОК

Показатель
Дисперсии акриловых сополимеров
Дисперсии гомо- и сополимеров винил ацетата
Стирол -бутадиеновые латексы
Содержал ие, % полимера
40-50
50-60
45-50
остаточного мономера, менее
0,1
0,1
0,05
Размер частиц полимера, мкм
0,1-0,3
0,1-2,0
0,12-0,2
Критич. объемное содержание пигмента
0,45-0,48
0,35-0,45
0,3-0,35
Миним. т-ра пленкообразо-вания (без пластификато-ра),oС
3-10
5-30
10

Функциональные добавки в водоэмульсионные краски: эмульгаторы (дифильные ПАВ и др.); диспергаторы пигментов и наполнителей (напр., гексаметафосфат натрия); загустители (эфиры целлюлозы, сополимеры метакриловой к-ты); в-ва, придающие структурную вязкость и тиксотропность (бентонит, аэросил); консерванты, предохраняющие покрытие от образования плесени и бактериального разложения (пентахлорфенолят натрия); пеногасители (напр., кремнийорг. жидкости); в-ва, придающие дисперсии устойчивость к коагуляции при повторных циклах замораживание - оттаивание (напр., высшие спирты, водорастворимые олигомеры); ингибиторы коррозии защищаемой пов-сти (NaNO2, C6H5COONa).

Один из важных показателей дисперсий, характеризующий область применения, в частности их пригодность для водоэмульсионных красок естеств. сушки, - миним. т-ра пленкообразования (МТП; табл. 1). Ниже этой т-ры, лежащей вблизи т-ры стеклования полимера, дисперсия не образует монолитных пленок, а водоэмульсионные краски - покрытий с высокими твердостью, адгезией и износостойкостью. Хотя миним. т-ра, рекомендуемая для нанесения водоэмульсионных красок на пов-сть, составляет ~ 5 oС, для получения красок часто используют дисперсии с более высокой МТП; снижение последней достигается введением в состав водоэмульсионных красок низкомол. пластификаторов (напр., дибутилфталата) или модификаторов (синтетич. олигомеров), а также т. наз. коалесцирующих добавок - летучих пластификаторов (напр., моноэтиловых эфиров этилен- или диэтиленгликоля), высших спиртов. Осн. достоинство водоэмульсионных красок - отсутствие в них орг. р-рителей. Это обусловливает нетоксичность водоэмульсионных красок, взрыво-и пожаробезопасность процессов их приготовления и нанесения, относительно невысокую стоимость. Недостаток нек-рых водоэмульсионных красок-неприятный запах, связанный с присутствием в них остаточного мономера. При длит. хранении водоэмульсионных красок, особенно выше 30°С или ниже 0°С, возможны образование плотных осадков пигментов или коагуляция дисперсной фазы (т.е. необратимая порча водоэмульсионных красок).

Технология получения водоэмульсионных красок включает: 1) приготовление водного р-ра диспергатора и др. добавок; 2) диспергирование в этом р-ре пигментов и наполнителей (операция может вызвать затруднения из-за плохой смачиваемости большинства пигментов водой); 3) смешение пигментной пасты с водной дисперсией пленкообразователя. Операции 2 и 3 осуществляют на таком же оборудовании, что и при получении эмалей (см. Краски). В случае приготовления нек-рых эпоксидных водоэмульсионных красок суспензию пигмента в олигомере эмульгируют в водном р-ре отвердителя непосредственно перед использованием краски.

Водоэмульсионные краски для окраски строит. объектов наносят гл. обр. при помощи валика, а также распылением или кистью. Сушат покрытия чаще всего на воздухе; продолжительность выдержки перед нанесением след. слоя не более 2 ч, время полного высыхания не более 24 ч. Покрытие формируется в результате испарения воды и слипания частиц полимера с образованием сплошной фазы.

На основе акриловых латексов, а также дисперсий эпоксидных и алкидных смол, сополимеров, синтезированных с применением небольших кол-в (3-10%) метакриловой к-ты, акриламида, винилйиридина и др., изготовляют водоэмульсионные краски пром. назначения, образующие термоотверждаемые покрытия с хорошей адгезией к металлу. Такие водоэмульсионные краски наносят, напр., валковым методом или электроосаждением и сушат при 80-180°С; на основе стирол-бутадиеновых латексов получают грунтовочные противокоррозионные композиции, наносимые хемоосаждением (о методах нанесения красок см. Лакокрасочные покрытия).

Покрытия естеств. сушки с наилучшими св-вами образуют акрилатные водоэмульсионные краски (табл. 2). Поливинилацетатные покрытия недостаточно водостойки, стирол-бутадиеновые склонны к загрязнению и потемнению под действием солнечного излучения. По комплексу защитных и мех. св-в покрытия, образуемые водоэмульсионными красками, уступают эмалевым, водоэмульсионные краски применяют гл. обр. в стр-ве, на транспорте, в пром-сти и в быту для получения защитно-декоративных и противокоррозионных покрытий. Акрилатными водоэмульсионными красками окрашивают фасады зданий, деревянные надстройки судов и др., поливинилацетатными и стирол-бутадиеновыми -преим. интерьеры. Термоотверждаемые водоэмульсионные краски используют также как противокоррозионные грунтовки по металлу. Нек-рыми водоэмульсионными красками окрашивают натур. и искусств. кожу, деревянную мебель. Доля водоэмульсионных красок в лакокрасочной продукции промышленно развитых стран составляет ок. 30%.

Табл. 2.-ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПОКРЫТИЙ, ОБРАЗУЕМЫХ ВОДОЭМУЛЬСИОННЫМИ КРАСКАМИ

Показатель
Акрилатные краски
Поливинил-ацетатные краски
Стирол-бутадиеновые краски
Стирол-бутадиеновая грунтовка
Твердость (по прибору М-3)
0,25-0,40
0,2-0,3
0,20-0,25
0,35-0,50
Водопоглощение за 24 ч, %
0,5-1,0
1-3
1-3
0,5
Смываем ость, г/м
1-3
3-7
2-5
0
Ориентировочный предельный срок службы покрытия, гг.
8
5
3

Осн. пути улучшения св-в и расширения ассортимента водоэмульсионных красок: применение новых сополимеров, преим. акрилового ряда, в т.ч. содержащих реакционноспособные звенья; создание эффективных функциональных добавок; модифицирование синтетич. латексов водоразбавляемыми олигомерами, окислителями и др.; создание новых искусств. латексов.


===
Исп. литература для статьи «ВОДОЭМУЛЬСИОННЫЕ КРАСКИ»: Толмачев И. А., Верхоланцев В. В., Новые воднодисперсионные краски, Л.; 1979. В. В. Верхоланцев.

Страница «ВОДОЭМУЛЬСИОННЫЕ КРАСКИ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

ПраймКемикалсГрупп