ТЕМА 9.

 Лакокрасочные материалы

ЛАКОКРАСОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ – вязко-жидкие составы, наносимые на поверхность конструкций тонким слоем, которые через несколько часов отвердевают, образуя тонкую пленку, прочно сцепляющуюся с основанием.

Основные компоненты лакокрасочных материалов:

1) связующие;

2) пигменты;

3) вспомогательные вещества (растворители, разбавители, наполнители, сиккативы).

9.1. Связующие

Рекомендуемые материалы

Связующие – пленкообразующие вещества, обеспечивающие сцепление в красочном составе частиц пигмента между собой и образующие прочные пленки на окрашиваемой поверхности с высокой адгезией к основе.

Образование лакокрасочной пленки происходит:

            1)либо, в результате испарения легкого растворителя из красочного состава;

            2)либо, в результате высыхания красочного состава, сопровождающегося переходом линейных молекул связующего в трехмерные пространственные полимеры.

К первому типу связующих относятся:

Лаки – это растворы пленкообразующих веществ (природных или синтетических смол, битумов, олифы) в летучих растворителях, которые при высыхании образуют прочную, твердую, прозрачную, блестящую пленку.

Лаки могут быть:

1) смоляные и масляно-смоляные;

2) синтетические – растворы синтетических полимеров в органических растворителях;

3) канифольные;

4) битумные;

5) спиртовые лаки и политуры.

Ко второму типу связующих относятся: олифы, клеи, эмульсии.

А) олифы могут быть натуральные, полунатуральные и искусственные.

Натуральные олифы – продукты нагрева до 160-270^оС («варки») растительных высыхающих масел (льняного, конопляного, тунгового). Пленка образуется в результате окисления кислородом воздуха тонких слоев олифы.

Полунатуральные олифы – продукты «варки», (при температуре полимеризации 300^оС) растительных масел – подсолнечного, соевого или хлопкового. Уплотнение масел достигается окислительной полимеризацией, путем продувания через слой масла воздуха, нагретого до 150^оС. Полученные вязкие, полимеризованные масла разбавляют до жидкой консистенции органическими растворителями.

Полунатуральные олифы бывают:

Олифа-оксоль, оксоль-полимеризованная, оксоль-смесь. Они содержат до 45% органических растворителей, позволяют экономить исходные масла и применяются наиболее широко.

Искусственные олифы получают химической обработкой различных органических веществ и могут содержать растительного масла от 0 до 35%.

Наибольшее применение получили алкидные олифы: глифталевая, пентафталевая, состоящие из 50% алкидной основы и 50% уайт-спирита, олифа синтоловая и олифа карбоноль.

При переходе от натуральных олиф к искусственным сокращается время высыхания красочного состава, но и значительно снижается качество покрытия, его долговечность.

Б) клеи :

1) животные – мездровый, костный, казеиновый;

2) растительные – декстриновый (получают в результате обработки крахмала кислотой, или нагреванием при 150-200^оС);

3) искусственные – метилцеллюлозный, карбоксиметилцеллюлозный;

4) синтетические – используют в виде эмульсии или водных и спиртовых растворов: поливинилацетатный, бутадиенстирольный, полиметилакрилатный.

9.2. Пигменты

Пигменты – тонкодисперсные цветные порошки, нерастворимые в пленкообразующих веществах или органических растворителях, но способные равномерно смешиваться с ними.

Классификация пигментов

1. НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ПИГМЕНТЫ:

А) природные пигменты -  получают измельчением и отмучиванием горных пород, содержащих яркоокрашенные минералы. По яркости и насыщенности колера уступают искусственным пигментам и особенно органическим.

Белые пигменты: мел, каолин.

Желтые: охра, сиена.

Красные: сурик железный, мумия.

Коричневые: умбра.

Черные: пиролюзит MnO₂, графит.

Б) искусственные пигменты – получают из минерального сырья путем сложной химической переработки.

Белые пигменты: белила цинковые, свинцовые, титановые, литопонные, известь.

Жёлтые: крон цинковый, крон свинцовый.

Красные: крон красный, мумия искусственная, сурик свинцовый, редоксайд.

Зелёные: зелень свинцовая, хромовая, цинковая и оксид хрома.

Синие: ультрамарин, лазурь малярная.

Чёрные: сажи.

2. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ПИГМЕНТЫ.

Для окраски металлических конструкций часто применяют металлические порошки: алюминиевую пудру и золотистую пудру (порошок бронзы), которые обладают высокими

свето-атмосферо- и антикоррозионной стойкостью.

3. ОРГАНИЧЕСКИЕ ПИГМЕНТЫ.

Это органические синтетические красящие вещества, обладающие высокой красящей и кроющей способностью, чистым и ярким светом, свето- и атмосферостойкие, но дороги, не высокая щелочестойкость.

Черные пигменты – нигрозин

Синие – индатрен

Красные – литольшарлях

Голубые – фталоциалитовые

Зеленые – фталоцианитовые

Для строительных красок используют главным образом неорганические пигменты вследствии их большей атмосферо- и химической стойкости.

Свойства пигментов

            1.Красящая способность – это интенсивность окраски, характеризующаяся минимальным количеством пигмента, необходимого для придания белой краске яркого цветного тона.

            2.Укрывистость, или кроющая способность – это количество пигмента в красящем составе, способное перекрыть контрастный цвет поверхности в 1 м².

            3.Дисперсность пигмента влияет на все его основные свойства. Чем тоньше помол, тем выше укрывистость и красящая способность.

Природные пигменты имеют размер частиц 0,5 – 40 мкм, искусственные 0,1 – 2 мкм.

          4.Маслоемкость – способность пигмента удерживать определенное количество масла. Характеризуется количеством масла (в % по массе), которое необходимо добавить к пигменту для получения красочной пасты. Чем меньше масла (олифы), тем выше стойкость красочного покрытия и больше укрывистость пигмента.

    5.Светостойкость – способность пигмента сохранять свой цвет под воздействием света.

          6.Антикоррозионная стойкость – или пассивирующие свойства пигмента – способность давать покрытия на металл, надежно защищающие его поверхность от окисления.

          7.Атмосферостойкость – способность пигмента, не изменяя цвета, противостоять воздействию атмосферных факторов: кислорода воздуха, сернистых и других газов, а также попеременному замораживанию и оттаиванию, увлажнению и высыханию.

         8.Химическая стойкость – способность не изменять первоначального цвета под воздействием щелочей и кислот.

         9.Огнестойкость – способность не разрушаться и не изменять свой цвет от воздействия высоких температур.

         10.Безвредность пигмента – особая осторожность соблюдается при применении пигментов, содержащих соединения свинца, меди.

9.3. Вспомогательные материалы

          1.Растворители  - это жидкости для растворения полимерных связующих и придания малярной консистенции густотертым краскам.

Растворителями служат легко улетучивающиеся органические жидкости: уайт – спирит, скипидар, ацетон, сольвент – нафта, нефрас С – 50/170 и др.

          2.Разбавители – жидкости, не растворяющие пленкообразующие вещества, а лишь уменьшающие вязкость красочных веществ. Разбавителями служат олифы или масляные эмульсии типа «воды в масле».

          3.Наполнители – высокодисперсные белые минеральные порошки, вводят для экономии пигмента, придания краскам повышенной кислото- и огнестойкости. Для наружной окраски применяют порошки тяжелого шпата (BaSO₄) и талька. Для внутренней отделки применяют более дешевые – тонкомолотые мел, известняк, гипс.

          4.Сиккативы – вещества, способствующие быстрому пленкообразованию и «высыханию» масляных красок. Сиккативами служат – соли оксидов свинца, марганца, кобальта или растворы других металлических солей жирных кислот в органических растворителях.

9.4. Красочные составы.

В зависимости от вида связующего красочные составы делятся на:

1) масляные краски;

2) эмали;

3) лаки;

4) эмульсионные (латексные краски);

5) клеевые;

6) водоразбавляемые краски на основе неорганических вяжущих веществ.

9.4.1. Масляные краски – это суспензия пигмента с наполнителем в олифе, образующая после высыхания цветную прозрачную, твердую, однородную пленку. Они выпускаются: густотертыми – 12-25% олифы и готовые к употреблению – 30 – 50% олифы применяются для наружной и внутренней окраски по металлу, дереву и сухой штукатурки.

9.4.2. Эмали – это суспензия пигмента с наполнителем в лаке, образующая после высыхания цветную не прозрачную, твердую пленку с различным блеском и фактурой на поверхности.

Наиболее распространенные: перхлорвиниловые, эфиро-целлюлозные, хлоркаучуковые, алкидные, эпоксидные, карбомидные.

Эмали быстро высыхают (2-8ч.), водостойки, некоторые имеют высокую атмосферостойкость (перхлорвиниловые), коррозионную стойкость (эпоксидные и хлоркаучуковые). По стоимости дешевле масляных красок.

Применяют для наружной и внутренней окраски по металлу, дереву, бетону, штукатурке.

9.4.3. Лаки могут выполнять не только роль связующего, но и быть самостоятельным лакокрасочным покрытием с образованием блестящей прозрачной пленки.

Смоляные лаки – для отделки паркета, защиты древесины и других строительных материалов от коррозии.

Масляно-смоляные – для покрытия по дереву.

Битумные – для антикоррозионной защиты.

Спиртовые лаки и политуры – для полировки деревянных поверхностей и покрытия изделий из стекла и металла.

9.4.4. Эмульсионные (латексные) краски – это пигментированные эмульсии или дисперсии полимера в воде. В их состав обязательно входят эмульгаторы, улучающие свойства красок. Эти краски дают гладкие матовые покрытия, обладающие большой прочностью, свето-, водостойкостью, воздухо- и паропроницаемостью. Они служат для окраски плотных, пористых и влажных покрытий. Наибольшее распространение для внутренней окраски получили поливинилацетатные и бутадиенстирольные по дереву и штукатурке.

Акрилатные – для фасадов зданий.

9.4.5. Клеевые краски – это суспензия пигментов и мела в водном коллоидном растворе клея. Приготовляют на месте производства работ. Они в большинстве своем не прочны и не водостойки и применяют только для внутренней окраски.

Казеиновые краски – для внутренней и наружной окраски.

9.4.6. Водоразбавляемые краски на основе неорганических вяжущих веществ – приготовляют с использованием в качестве связующих минеральные вяжущие вещества. Краски изготовляют на месте работ, разбавляют водой.

Известковые краски используют для окраски фасадов зданий (кирпичных, бетонных, оштукатуренных).

Цементные используют для окраски по влажным поверхностям.

Силикатные используют для окраски поверхности свежего бетона, штукатурки. При окраске по дереву защищает его от возгорания.

9.4.7. Для подготовки окрашиваемой поверхности с целью получения более качественного покрытия и экономии краски часто используют грунтовки и шпатлевки.

Грунтовка – это суспензия пигмента с наполнителем в связующем, образующаяся после высыхания непрозрачную однородную пленку с хорошей адгезией к подложке и покровному слою.

Шпатлевка – густая вязкая масса из смеси пигмента с наполнителем в связующем, предназначенная для заглаживания неровной окрашиваемой поверхности.

Контрольные вопросы

        

1. Какие материалы называются лакокрасочными?

2. Что называется связующим веществом и какие имеются виды связующих?

3. Основные компоненты лакокрасочных материалов.

4. Что такое пигменты и их роль в красках?

5. Основные свойства пигментов.

6. Что представляют собой натуральные олифы, их применение?

7. Какие известны искусственные олифы, где их применяют?

8. Что известно о лаках?

9. Что такое сиккативы, для чего их используют?

10. Виды красочных составов.

Литература

Артамонов М.В., Асланова М.С. и др. Химическая технология стекла и ситаллов: Х 46. Учебник для вузов. М.: Стройиздат, 1983.

Будников П.П., Бережной Л.С. и др. Технология керамики и огнеупоров. Учебник для химико-технологических институтов. М.: Стройиздат, 1955.

Бесплатная лекция: "12 Методы разведения и совершенствования" также доступна.

Грушко И.М., Королев И.В. и др. Дорожно-строительные материалы. Учебник для автомобильно – дорожных институтов. М.: Транспорт, 1983.

Горчаков Г.И., Баженов Ю.М. Строительные материалы.: Учебник – М.: Стройиздат, 1986.

Домокеев А.Г. Строительные материалы. Учебник для строительных вузов. – 2-е издание. – М.: Высшая школа, 1989.

Комар А.Г. Строительные материалы и изделия. – М.: Высшая школа, 1983.

Неназашвили И.Х. Строительные материалы, изделия и конструкции.: Справочник. – М.: Высшая школа, 1990.

Попов Л.Н. Лабораторные испытания строительных материалов и изделий. М.: Высшая школа, 1984.