Водно-дисперсионные ЛКМ, полиуретановые и акриловые дисперсии, водоразбавляемые алкиды

Куликова Н.Г., Технический специалист по водным системам

компания "Аттика", г.Санкт-Петербург

Водно-дисперсионные лакокрасочные материалы (ЛКМ) используются при изготовлении красок, грунтовок, шпатлевок и непигментированных материалов. Они классфицируются по химической природе пленкообразующего вещества, которое является основным компонентом рецептуры. Водные ЛКМ, как правило, изготавливаются на акриловых, стирол-акриловых, полиуретановых дисперсиях, водоразбавляемых алкидах и т.п.

Под водными дисперсиями полимеров подразумевают дисперсии, в которых обязательным компонентом дисперсионной среды является вода. Использование водоразбавляемых дисперсий в качестве пленкообразующих систем в значительной мере позволяет решить проблемы окружающей среды.

Классические сферы применения водно-дисперсионных (ВД) ЛКМ — это строительство и бытовой ремонт, но благодаря новым технологиям производства дисперсий их стало можно применять и в промышленном направлении для окраски древесины, металла, пластика, стекла, минеральных оснований и т.д. Формирование покрытий на основе ВД ЛКМ происходит путем испарения воды. Полимерные частицы сначала уплотняются до образования упаковки шаров (рис. 1), затем круглые полимерные частицы под влиянием капиллярного давления жидкости деформируются до ромбических додекаэдров, которые в результате диффузии молекул пленкообразователя постепенно теряют границу раздела (коалесцируют).

 

Рис. 1 Процесс пленкообразования водных дисперсий 

Ассортимент дисперсий, выпускаемых в настоящее время компанией Synthopol, очень широк, рассмотрим некоторые из них.

1. Акриловые дисперсии — одна из разновидностей полимеров, получаемая путем полимеризации акриловой кислоты и ее эфиров в присутствии эмульгаторов и стабилизаторов. Основные свойства дисперсий (температура стеклования, минимальная температура пленкообразования — МТП) и физико-механические свойства покрытий на их основе зависят от структуры основных и боковых цепей полимерной макромолекулы.

Лакокрасочные покрытия на основе акриловых дисперсий сохраняют цвет и выдерживают интенсивное УФ-излучение, обладают высокой эластичностью и водоотталкивающими свойствами, что позволяет успешно применять такие ЛКМ для минеральных и деревянных поверхностей как снаружи, так и внутри помещений.   

Таблица 1. Основные характеристики акриловых дисперсий 

Наименование дисперсии

 

Вид

Массовая доля нелетучих веществ, %

Минимальная температура пленкообразования, ºС

Liocryl AM 916

Водная, чисто акриловая дисперсия

 

34 ± 1

 

65 - 70

Liocryl XAM 3972

Водная, самосшивающаяся чисто акриловая дисперсия

 

45,0 ± 1

 

8

Liocryl AM 907

Водная, самосшивающияся чисто акриловая эмульсия

 

42,5 ± 1

 

< 5

Liocryl AM 912

Водная, чисто акриловая эмульсия

 

50,0 ± 1

 

17

Для понижения МТП водных дисперсий используют коалесцирующие добавки. К ним относят малолетучие органические жидкости, ограниченно растворимые в воде и по­лимере, обеспечивающие временную пластификацию полимера в период пленкообразова­ния и испаряющиеся из пленки в основном в процессе ее формирования. К таким вещест­вам относятся гликолевые эфиры, способные совмещаться с полимерами.

2. Полиуретановые дисперсии — это класс синтетических полимеров, получаемых взаимодействием полиизоцианатов с соединениями, содержащими гидроксильные группы. С помощью подбора компонентов (изоцианатов и гидроксилсодержащих соединений) можно в широких пределах варьировать их свойства. Основными свойствами полиуретановых дисперсий являются хорошая механическая прочность и одновременно эластичность. Преимуществом полиуретановых дисперсий можно считать и то, что они сочетают в себе такие качества, как химстойкость и стойкость к воздействию механических нагрузок. В связи с этим они нашли широкое применение, особенно в водных лаках для паркета и мебели (табл. 2).

Таблица 2. Основные характеристики полиуретановых дисперсий 

Наименование дисперсии

 

Вид

Массовая доля нелетучих веществ, %

Минимальная температура пленкообразования, ºС

Liopur PFL 1130

Водная дисперсия алифатического полиуретана

30 ± 1

20

Liopur PFL 1855

  Водная дисперсия полиуретана  на основе эмульгированного поликарбоната

34 ± 1

20

Liopur PFL 1953

  Водная дисперсия алифатического полиуретана  на основе эмульгированного полиэстера

41 ± 2

< 5

Liopur PFL 3198

Водная акрил-модифицированная полиуретановая дисперсия

48 ± 2

< 20

Акрил-полиуретановая дисперсия является единой цепью ПУ акрилового полимера. Системы комбинированных дисперсий, созданные путем простого смешивания, обладают ограниченными возможностями (при простом смешении не происходит связи на молекулярном уровне, между полимерными цепями нет взаимодействия). В то время как специально синтезированные гибридные системы, такие, как Liopur PFL 3198, обладают более высокими качественными свойствами.

3. Водоразбавляемые алкиды. Алкиды — это полиэфиры, которые имеют разветвленное строение. Они являются продуктами взаимодействия жирных кислот и спиртов. Алкидные смолы подразделяются на водо- и органоразбавляемые.

Таблица 3. Основные характеристики водоразбавляемых алкидов 

Наименование дисперсии

Вид

алкида

Массовая доля нелетучих веществ, %

Вязкость по Брукфильду, mPas

Synthalat DRS 05-117

Тощая алкидная смола холодной сушки

75 ± 2

70 - 130

Synthalat W 30

Тощая алкидная смола

75 ± 1

90 - 140

Synthalat W 48

Тощая алкидная смола

37 ± 1

2000 - 12000

Synthalat  PWL 819

Уретан-модифицированная алкидная смола

55 ± 1

20 - 500

В предлагаемой публикации рассмотрена пропитка по дереву  на основе уретан-модифицированной алкидной смолы Synthalat  PWL 819 (см. Табл. 4).

Таблица 4. Характеристики  пропитки по дереву на основе 

уретан-модифицированной алкидной смолы Synthalat  PWL 819

Наименование

показателя

Значение

Метод

испытания

1 Внешний вид пропитки

Однородная, молочного цвета жидкость

Внутренний метод

2 Показатель активности водородных ионов, единиц рН

5,7

ГОСТ Р 52020

3 Плотность, г/см3

1,004 

ГОСТ  Р 53654.1

4 Массовая доля нелетучих веществ, %

 

26,1

ГОСТ 31939

5 Время высыхания до степени 3,  мин

 

25

ГОСТ 19007

6. Глубина проникновения, мм

10

Внутренний метод

7. Водопроницаемость пленки на древесине, мин

 

> 14

 

Внутренний метод

Для пропиток по дереву одним из главных показателей является глубина проникновения и водопроницаемоть пропитки, отвечающие за качественные показатели готового продукта. 

Глубиной проникновения (Рис.2) называется расстояние, измеряемое в миллиметрах от наружной поверхности древесины до границы проникновения пропитки. При пропитке древесины глубину проникновения определяют путем измерения окрашенной зоны дре-весины (пропитка была затонирована для более точной оценки испытания).

Рис. 2 Глубина проникновения пропитки на основе Synthalat  PWL 819 

 

Водопроницаемость пленки определяют, чтобы показать эффективность и работу пропитки. Пропитка, просачиваясь вглубь древесины, не просто проникает, а закупоривает поры, обеспечивая их водонепроницаемость и увеличивая водостойкость финишного слоя.

Водопроницаемость пленки на древесине 

Контрольный образец  древесины (неокрашенный)

Начало испытаний

Через 3 мин испытаний

Через 14 мин испытаний

Пропитка на Synthalat PWL 819

Начало испытаний

Через 7 мин испытаний

Через 14 мин испытаний

 

В настоящее время широкое применение нашли водоразбавляемые ЛКМ. По сравнению с ЛКМ на основе растворителей они обла дают рядом преимуществ, так как экологически безопасны для человека и окружающей среды. Компания «Аттика» является эксклюзивным дистрибьютером сырья для ЛКМ компании-производителя SYNTHOPOL CHEMIE на отечественном рынке. Компания предлагает высококачественные водоразбавляемые дисперсии европейского (Германия) производителя, осуществляя техническое сопровождение продаж и индивидуальный подход к каждому клиенту.

Список литературы:

1. Сорокин М.Ф. Химия и технология пленкообразующих веществ. — М.: Химия, 1989.

2. Мюллер Б., Пот У. Лакокрасочные материалы и покрытия. Принципы составления рецептур. — М.: Пэйнт-Медиа, 2007.

3. Мельников И. Лакокрасочные материалы. Виды лакокрасочных материалов. — ЛитРес, 2011.

4. Казакова Е.Е., Скороходова О.Н. Водно-дисперсионные акриловые лакокрасочные материалы строительного назначения. — М.: Пэйнт-Медиа, 2003.