Водоэмульсионные алкидные смолы

*по всем вопросам Вы можете обратиться по телефону (812) 441 21 80.   

Автор статьи: Щипунова Елена Леонидовна, директор по развитию

Алкидные смолы – хорошо известный тип связующих, на протяжении длительного времени пользующихся огромным спросом среди производителей лакокрасочных материалов. Такая популярность алкидов обусловлена сочетанием высоких потребительских характеристик готовых ЛКМ и приемлемого уровня цены. Среди преимуществ алкидных покрытий можно назвать универсальность использования для различных поверхностей и условий эксплуатации, простота нанесения, как распылением, так и кистью, высокие характеристики пленки и технологичность процесса отверждения – самополимеризующаяся 1-компонентная система. К тому же алкиды производят на основе возобновляемых ресурсов, в основном, из растительных масел и жирных кислот, что позволяет отнести  их к сырьевым компонентам менее опасным для окружающей среды, чем многие другие материалы, в том числе, стандартные воднодисперсионные связующие, основные сырьевые компоненты  для которых получают переработкой нефти, угля или природного газа.  В то же время, недостатком классических алкидных ЛКМ, с точки зрения их экологичности является содержание органических растворителей.  

Компания Synthopol Chemie производит широкий ассортимент различных алкидных смол, причем не только традиционные органоразбавляемые продукты, но и алкидные смолы, позволяющие получать покрытия с низким содержанием растворителей или вообще не содержащие органических растворителей.

 Водоразбавляемые алкидные смолы поставляются в 3-х видах:

  • Алкидные смолы, содержащие 10-25 % растворителей, как правило, бутанол и бутилгликоль, которые могут быть разбавлены водой после предвартельной нейтрализации
  • Алкидные смолы, нейтрализованные аммиаком или аминами в процессе их изготовления, с содержанием растворителя до 10 %, и уже разбавленные водой
  • Алкидные эмульсии

 В данной статье мы подробно рассмотрим последний тип связующих, относительно новый для отечественных производителей ЛКМ. Они представляют собой эмульсию твердой алкидной смолы в воде и производятся по так называемому методу инверсии:

  • Синтезируют «обычный» органоразбавляемый алкид
  • Добавляют эмульгатор
  • Разбавляют водой

Стоит отметить, что для получения водоразбавляемых алкидных смол можно использовать только средние и тощие алкидные смолы, модифицированные высыхающими и полувысыхающими маслами, с высоким кислотным числом, тогда как при производстве алкидных эмульсий возможно использование более широкого ассортимента смол и сокращение до минимального уровня  или полное исключение растворителей. Для улучшения свойств водоэмульсионных алкидных пленкообразователей, используются алкидные смолы, модифицированные изоцианатом, то есть алкидно-уретановые смолы.

Таким образом, новые водные алкидные эмульсии Synthopol  обеспечивают производство лакокрасочных материалов широкого спектра применения. Покрытия на основе алкидных эмульсий характеризуются высокой атмосферо-, водо- и химстойкостью, хорошими механическими характеристиками. Отсутствие в их составе растворителей дает им преимущество перед органорастворимыми алкидными системами в отношении токсичности и экологической безопасности. Основным недостатком водных эмульсий является сложность транспортировки и хранения при минусовых температурах, так  как существует опасность их разрушения в результате замерзания воды. В связи с этим транспортировка, хранение и использование эмульсий и покрытий на их основе возможно только в теплое время года или в отапливаемом помещении.

Ниже приведен перечень водоэмульсионных смол, выпускаемых в настоящее время компанией Synthopol.

Тощие алкидные смолы (индустриальное применение) 

 PWK 1000 - Эмульсия фенол-алкида Lioptal 541 (38% масел)

  • 52% в воде с 5% ксилола
  • Применение: Антикоррозионные грунтовки

PWK 1007 - Эмульсия F 330 (30% масел)

  • 53% в воде с 5% ксилола
  • Грунты общего назначения с хорошей последующей адгезией 2К ПУ материалов; грунт-эмали

 Алкидные смолы средней жирности (универсальное применение)

QMW 1552 - уретан-модифицированная алкидная смола

  • для индустриальных быстросохнущих Пк, с высоким блеском, устойчивостью к дизельному топливу и синтетическим маслам
  • совместно с водоразбавляемыми алкидными смолами может использоваться для высокоглянцевых декоративных красок

PWM 883 - уретан-модифицированная алкидная смола; модификация смолы QWM 1552 с высоким содержанием нелетучих компонентов (50%)

  • для индустриальных /декоративных покрытий и паркетных лаков
  • для высококачественных покрытий с высокой химстойкостью

PWM 995 - Эмульгированная в воде алкидная смола Lioptal B 49 (50% жирных кислот)

  • 55% в воде (не содержит растворителей)
  • для индустриальных грунтовок, грунт-эмалей, эмалей горячей сушки, декоративных красок, пропиток и эмалей по дереву
  • Экономичная альтернатива  PWM 883

Жирные алкидные смолы (для декоративных красок)

PWL 926 - Эмульгированая  в воде смола Synthalat SF 653 (63% жирных кислот)

  • 53% в воде
  • для декоративных и индустриальных (антикоррозионных) финишных покрытий со стабильным глянцем

AEM 700 TC - 70%  жирные кислоты таллового/хлопкового масла

  • 55%  в воде
  • для пропиток /морилок с хорошей проникающей способностью

PWL 819 - уретан-модифицированная алкидная смола AEM 700 TC с пониженным содержанием масел (65%)

  • 55% в воде
  • для лучшей сушки/атмосферостойкости в пропитках и составах для древесины

Кроме того, в настоящее время ведется разработка следующих новых продуктов, которые будут доступны в ближайшее время:

  • Алкидная эмульсия с высоким содержанием сухого вещества для производства толстослойных и высоконаполненных систем
  • Не содержащая растворителей тощая уретан-алкидная смола     
  • Водоразбавляемая эпокси-эфирная смола для придания твердости готовым покрытиям

Важным моментом разработки рецептур покрытий на алкидных эмульсиях является подбор добавок и сиккативов. В  отличие от органоразбавляемых алкидных смол, это более трудоемкий процесс, особенно в том, что касается смачивающих и реологических агентов, которые должны подбираться индивидуально для конкретной алкидной эмульсии.

Производителем была проведена большая серия тестов водоразбавляемых алкидных смол с различными добавками:

  • Испытания смачивающих агентов, агентов розлива и пеногасителей от различных производителей
  • Испытания различных типов загустителей (уретан-модифицированных/ акрил-модифицированных/ синтетических ассоциативных загустителей (на основе ПУ и не содержащих ПУ)

Сочетание загустителей, применяемых для низких и высоких скоростей сдвига, является лучшим решением. Иногда хороший результат может дать  использование антиседиментационных добавок.

Испытания будут еще продолжаться. На данный момент оптимальным для клиента является следование указаниям, данным в рецептурах!

 Как показали тесты, любые изменения добавок в рецептуре могут оказать существенное влияние на стабильность системы, вязкость, а также не потребительские характеристики готового покрытия: солестойкость, блеск, пожелтение и т.д.

На рис. 1 Вы можете видеть результат испытаний 3-х покрытий на основе связующего Synthalat PWK 1000 с разными добавками. Различие  после 300 часов испытаний соляным туманом  на стальной подложке за счет воздействия смачивающих агентов: диапазон сильных  повреждений (Tego), побеление (Byk) и хорошая устойчивость (Troy).

 

 Также компания Synthopol провела ряд тестов по выбору оптимального сиккатива, не содержащего кобальта. Были испытаны сиккативы производства Borchers на основе железа и марганца.

Fe-содержащий сиккатив BorchiOxyCoat 1101

à процесс окислительной полимеризации при использовании сиккатива на основе комплексов железа начинается сразу после нанесения покрытия;

à цирконий (декоративные покрытия) и цинк-литий (индустриальные покрытия) являются лучшими вторичными сиккативами для комбинации с сиккативом железа

 Mn-содержащий сиккатив

à процесс окислительной полимеризации при использовании сиккатива на основе комплексов марганца начинается с задержкой от 2-х часов после нанесения покрытия;

à возрастает вязкость системы вследствие реакции сиккатива и различных загустителей;

à у белых красок – проблемы с цветом (окрашиваются в коричневый цвет) даже при низкой концентрации сиккатива до 0,4%;

à спустя некоторое время – проблемы с хранением (выпадение осадка)

 Наглядные результаты представлены на рис. 2.

 

Вывод: лучшим решением является сиккатив железа.

 В качестве наиболее широко применимых алкидных эмульсий ТМ “Synthalat” можно порекомендовать Synthalat PWL 926 и Synthalat PWM 883. Synthalat PWL 926 представляет собою водную эмульсию жирной алкидной смолы. Данный продукт может применяться как в высококачественных интерьерных и фасадных красок, в покрытиях по древесине, так и в антикоррозионных материалах. Универсальность применения  при относительно невысокой цене, делает данный материал интересным для производителей ЛКМ различных сфер применения. В качестве «флагмана» линейки водоэмульсионных алкидных пленкообразователей Synthopol выступает Synthalat PWM 883, представляющий собою водную эмульсию алкидной смолы модифицированной изоцианатом (алкидно-уретановой).  Исключительно высокие свойства данного материала с точки зрения атмосферной и химической стойкости покрытий при замечательных декоративных показателях позволяют использовать данный материал для различных индустриальных покрытий. Отметим так же, что благодаря высокой масло- и бензостойкости целесообразно применять данные эмульсии в производстве покрытий для железнодорожного подвижного состава и сельскохозяйственной техники. 

Ниже мы приводим характеристики и результаты испытаний водоразбавляемого белого грунта по металлу  на основе водоэмульсионных алкидов Synthalat PWM 883 и Synthalat PWL 926, добавок и сиккативов Borchers, которое было отработано в лаборатории компании «Аттика». 

Результаты

Наименование показателя

Значение

рН

8,0

Условная вязкость при температуре 25 °С по вискозиметру типа ВЗ-246, Æ4 мм, сек

23

Массовая доля нелетучих веществ, %

50,68

Время высыхания до степени 3 при температуре 25 °С

3 ч 55 мин

Адгезия пленки, баллы

1

 Характеристики

Наименование показателя

Значение

Время сушки: 6 дней при комнатной температуре

Адгезия методом решетчатых надрезов/

то же + клейкая лента

0/

1

Стойкость к царапанью

К3

Эластичность по Эриксену, мм

8, 5

Время сушки: 6 дней при комнатной температуре + 16 часов при 60ºС

Адгезия методом решетчатых надрезов/

то же + клейкая лента

0/

0

Стойкость к царапанью

К1

Эластичность по Эриксену, мм

7, 9

 

Стойкость к соляному туману

168 часов

Камера влажности

200 часов

Стойкость к дизельному топливу, 24 часа, 110ºС

ок