Файл: Чеботаревский, В. В. Лаки и краски - что это такое.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 32

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Мономер

Молекуляр-

Полимер

Молекулярная

Число эле­

цая масса

масса

ментарных

 

 

 

 

 

звенье

с н 2= с н 2

28 (—СН2—СН2—)„

10 000—400 000

350—14 000

Этилен

Полиэтилен

10 000—200 000

160—3200

СИ2=СНС1

62,5 (—СН2—СПС1—)п

Хлористый

Г! ол'нвнинл-

 

 

винил

хлорпд

 

 

СН=СН.

(—СП—СИ2—)„

100 000—300 000

1000—3000

|

104

' I

 

/ \

 

1

 

 

 

/

Л

1

 

 

1 с 1

1 О

 

 

\ /

\

/

 

 

 

Стирол

Полистирол

 

 

* п — число элементарных звеньев.

С увеличением молекулярной .массы полимера его свойства существенно изменяются. Чем больше длина мо­ лекулы, тем ярче выражается прочностная характеристи­ ка вещества — его твердость, эластичность. Не все макро­ молекулы полимера имеют одинаковый размер; цепь одних макромолекул длиннее, других — короче. Таким образом, полимер — это смесь макромолекул, молекуляр­ ная масса которых изменяется в некотором интервале. Если разделить полимер на фракции (рис. 1) п изгото­ вить из них пленки, то окажется, что они обладают раз­ ными свойствами. Пленки из высокомолекулярных фрак­ ций полимера более эластичны, чем из низкомолекуляр­

ных.

Свойства макромолекул зависят в большой степени от наличия в мономере функциональных групп, например

—СООН, —СН = СНо,—СН—СН— ндр.

\, /

10

О


обратимых плепкообразующнх, они плохо пли совсем не растворяются в органических растворителях.

Изложение свойств и особенностей плепкообразующнх, применяемых для получения покрытий, целесообразно начать с наиболее широко используемых и давно изве­ стных.

Необратимые пленкообразующие. Много веков тому назад люди заметили, что при нанесении тонким слоем некоторых растительных масел, например льняного, тун­ гового, подсолнечного, образуется при разной продолжи­ тельности высыхания прочное и эластичное покрытие.

Нанесите на металлическую пластинку тунговое, льня­ ное, подсолнечное и касторовое масло, поместите пластин­ ку в теплое и светлое помещение. Бы обнаружите, что тунговое и льняное масла высыхают за 8--10 суток, под­ солнечное за 12—16 суток, а касторовое за 30—40 суток.

Причина различной продолжительности высыхания масел заключается в следующем.

Масла состоят из триглицеридов различных жирных кислот, которые содержат непредельные двойные —СН =

—СН— или тройные —С С — связи. При действии кислорода воздуха, особенно при наличии солнечного све­ та п при повышенных температурах, происходит окисле­ ние или окислительная полимеризация масел, при этом масло высыхает и образуется покрытие из высокомоле­ кулярного вещества —лннокспна. Так как в состав масел входят различные количества непредельных кислот, про­

должительность высыхания масел неодинакова.

 

сви­

Некоторые металлы — кобальт, марганец, цинк,

нец — способны

ускорять

высыхание

масел,

если

их

добавлять в виде

солей

органических

кислот

льняного 13

масла, канифоли, нафтеновых кислот и др. Природа п содержание этих солей, называемых сиккативами, резко сказываются на скорости высыхания и свойствах полу­ чаемого покрытия. При введении в полпмеризоваиные или окисленные масла сиккатива получают олифу. Обыч­ но в олифе или маслосодержащем лаке находится смесь сиккативов, состоящая из 0,12%* сиккатива, содержа­ щего кобальт, н 0,13% сиккатива, содержащего марганец, пли 0.45% сиккатива, содержащего свинец. Следует знать, что избыточное содержание сиккатива в некоторых случаях замедляет сушку покрытия, но даже если и ускорит ее, то качество покрытия ухудшается.

Дачник решил покрасить крышу своего домика мас­ ляной краской, покрасил часть крыши, ему показалось, что она сохнет медленно, и для ускорения сушки он доба­ вил /(На гмзок» сиккатив в оставшуюся краску. Краска высохла не за 24 ч. а за 12 ч. Казалось бы, все хорошо, но через два года краска, в которую горе-маляр добавил излишек сиккатива, стала хрупкой и растрескалась, а краска на остальной части крыши осталась без сущест­ венных изменений. Это произошло потому, что избыток сиккатива, находясь в пленке, ускорил процесс ее старе­ ния. и она вышла из строя раньше времени.

По возможен и другой случай. Олифу в бидоне хра­ нили в неотапливаемом помещении, а затем использовали при окрасочных работах: высыхание олифы и образова­ ние пленки при зтом резко замедлились.

Вылейте олифу из бидона и загляните в него; на дне Вы увидите осадок это сиккатив, который выпал вслед­ ствие охлаждения. Такую олифу можно «исправить», до­ бавив в нее 58% товарного сиккатива.

14 * П пересчете на активный металл, входящий в состав соли.


Растительные масла и в настоящее время играют боль­ шую роль в качестве самостоятельного пленкообразующего или как модифицирующие компоненты в алкндных, фенольных, эпоксидных и других смолах.

С развитием органической химии ассортимент пленкообразующих значительно расширился. Появились алкидные смолы, на базе которых были созданы лакокрасочные материалы с самыми различными свойствами. Алкндные с.иолы получают поликонденсацией фталевого ангидрида, глицерина или пентаэритрнта с растительными маслами или их жирными кислотами. В ассортименте современных материалов они занимают видное место.

Кроме алкндных смол широко применяют фенолоальдегндные смолы, получаемые в основном из фенола, форм­ альдегида с добавлением модифицирующих добавок — канифоли, глицерина, бутилового спирта и других компо­ нентов. К числу этих смол относятся меламнноформальдегндные смолы, на основе которых изготовляют электро­ изоляционные лаки, автомобильные эмали, эмали для приборов, холодильников и т. д.

Недостатком перечисленных синтетических пленкообразующих является необходимость применения срав­ нительно высоких температур для получения покры­ тий хорошего качества. Поэтому понятно стремление химиков создать соединения, способные к полимеризации

непосредственно на поверхности изделия без

нагре­

вания.

смолы

К таким соединениям относятся эпоксидные

Пх получают преимущественно взаимодействием дифени­ лолпропана с эпнхлоргидрином в щелочной среде, при этом образуется полимер с молекулярной .массой от 500

до 2000.

Эпоксидные смолы представляют собой ипзковязкие продукты, которые сами по себе не могут образовать

покрытие, но при взаимодействии с аминами, полиамида­ ми, кислотами, полпизоцианатамп они легко отверждают­ ся. Отвердптели «сшивают» макромолекулы и получает­ ся полимер сетчатого строения.

Таким образом эпоксидный лакокрасочный материал состоит из основы и отверднтеля; они начинают взаимо­ действовать с момента их смешения. Для получения эпок­ сидного покрытия жидкие компоненты смешивают перед самым употреблением в строго определенных соотноше­ ниях н наносят на поверхность изделия. Вначале реакция протекает медленно, но но мере испарения растворителя, концентрация компонентов увеличивается и скорость отверждения возрастает. Скорость реакции можно значи­ тельно увеличить, повышая температуру.

Наиболее часто в качестве отверднтеля используют гексаметнлендиамни; количество его должно быть строго рассчитано, так как при избытке (10 — 15%) часть отверднтеля не вступит в реакцию, останется в сфор­ мировавшейся пленке и будет ухудшать свойства покрытия; взаимодействуя с влагой воздуха, гексаметиленднамин образует гигроскопичное соединение — карбамид, в результате чего снижается водостойкость по­ крытия.

Исключить применение органических растворителей — важная задача, стоящая перед лакокрасочнпкамн. Для этого имеются два пути: первый — добиться, чтобы жид­ кая часть лакокрасочного материала не улетучивалась, а реагировала со с.молой, второй — применять порошковые краски.

(лштезпрован ряд жидких эпоксидных соедппений, со­ держащих ненасыщенные группы, например аллплглпцпдпловый эфир Clio = СН СНг О СНг — СН — СШ,

16


который реагирует с эпоксидными смолами с ооразованием прочных пленок. Однако использование таких пленкообразующих затруднено, так как уже через несколько минут после смешения их растворы вследствие протека­ ния химической реакции загустевают и делаются непри­

годными к употреблению.

Используя способность ненасыщенных полиэфиров, имеющих двойные связи, к сополимеризации с ненасы­ щенными мономерами, удалось получить лаки и эмали, не требующие применения улетучивающихся растворите­ лей; такие лакокрасочные материалы образуют однослой­ ные покрытия толщиной 150—300 мкм, обладающие хоро­ шими прочностью и блеском.

Примером может служить полиэфирный лак для ме­ бели, который получают из трех компонентов: раствора полиэфира в мономере, инициатора и ускорителя, спо­ собствующих протеканию реакции при комнатной темпе­ ратуре.

Не менее важная задача, стоящая перед лакокрасочяпками,— увеличение долговечности покрытия. Она мо­ жет быть решена при использовании полиуретановых ла­ кокрасочных материалов, представляющих двухкомпонентную систему, состоящую из раствора насыщенного поли­ эфира в органических растворителях (в случае эмали в растворе находятся пигменты) и полиизоцианата. После смешения в строго определенных соотношениях (исходя из числа гидроксильных групп в полиэфире и изоцианат­ ных групп в отвердителе) реакция протекает достаточно медленно, и полученная смесь пригодна к употреблению в течение 6—8 ч. В пленке после улетучивания раство­ рителя концентрация компонентов увеличивается, и реак­ ция ускоряется. Через 12 ч пленка отвердевает лолно-

стыо.

Гос. публичная

2 6-212

научно-техническая

 

библиотека COOT

 

ЭКЗЕМПЛЯР

ЧИТАНЫ ЮГО S АЛ А _

Двухкомдонентные составы неудобны в производстве, поэтому были разработаны однокомпонентные составы, ко­ торые содержат полиэфиры и блокированные изоцианаты. При нагревании до 140° С молекулы изоцианата превра­ щаются в активное соединение и взаимодействуют с по­ лиэфиром.

Лакокрасочные материалы, о которых мы рассказали, не пригодны для получения покрытий на машинах, при­ борах, агрегатах, эксплуатируемых при температурах 500—600° С. В этих условиях применяют кремшийорганические полимеры.

Главная цепь такого полимера состоит из макромоле­ кул линейного строения, образованных чередующимися атомами кремния и кислорода.

С атомами кремния связапы органические радикалы, обеспечивающие растворимость полимера в органических растворителях

R R

I I

—Si—О —Si—О—

Высокая термическая стойкость этого полимера обус­ ловливается большой энергией связи между атомами кремния и. кислорода, достигающей 370 кДж/моль (89 ккал/моль). Напомним, что энергия связи междумолекулами углерода в цепях обычных полимеров состав­ ляет всего 245 кДж/моль (59 ккал/моль). Это значит, что для разрушения макромолекулы кремннйоргаиического полимера потребуется значительно больше тепловой энер­ гии. чем для разрушения обычных полимеров.

При нагревании полимера до 250° С часть органиче­ ских радикалов отрывается, вместо них присоединяется 18 кислород и образуется макромолекула сетчатого строения