История развития лакокрасочной промышленности (стр. 9 )

На основе модифицированных маслами феноло-формальдегидных олигомеров получают различные ЛКМ горячего или холодного отверждения с высокой эластичностью, адгезией, бензо-, масло - и кислотостойкостью и высокими электроизоляционными характеристиками.

Акрилаты и метакрилаты

В лакокрасочной промышленности принято называть сополимеры акриловой и метакриловой кислот и их производные - полиакрилатами.

СН2=СН–СООН СН2=С–СООН

Акриловая кислота СН3

Метакриловая кислота

СН2=С–СООСН СН2=С–СООС4Н9

СН3 СН3

Метилметакрилат Бутилметакрилат

СН2 = С Н – СОNН2 СН2=СН–СN

Акриламид Акрилонитрил

СН2=СН–СОО–(СН2-СН2)-ОН

Гидроксиэтилакрелат

Все эти вещества легко вступают в реакцию друг с другом.

Звенья производных акриловой кислоты в составе сополимера придают пленке эластичность ,причем этот эффект усиливается с увеличением длины R.

Производные метакриловой кислоты напротив, придают полимеру жесткость, причем по мере увеличения длины от С до С сополимер превращается в пластификатор.

Нt акриловые компоненты также изменяют свойства пленкообразователей, например: стирол – придает жесткость.

А если берут сополимер с акриламидом, то доля амидных звеньев не должна превышать 30 % иначе увеличивается хрупкость покрытий.

КОНСТАНТЫ СОПОЛИМЕРИЗАЦИИ АКРИЛОВЫХ МОНОМЕРОВ.
М - М	Т, °С	r1 – r2
МА-ММ	60	1,5 - 0,35
Акрилонитрил - акриламид	50	0,9 - 1,3
Метилакрилат - стирол	60	0,15 - 0,7
Бутилметакрилат – стирол	70	0,7 - 0,5
Акрилонитрил – винилацетат	60	4 - 0,06

На основе полиакрилатов получают следущие ЛКМ:

- органорастворимые лаки;

- водоразбавляемые материалы горячего отверждения;

- вводно-дисперстные краски

- порошковые краски.

Органорастворимые лаки.

Атмосферостойкие покрытия для защиты аллюминевых и титановых сплавов, окраски приборов и бытовой техники из черных металлов, окраска цветных металлов.

Водоразбавляемые

Наносятся методом электрофореза, потом сушат при повышенной температуре.

Водные дисперсии

Служат для наружных и внутренних отделок помещений2 ,они обладают хорошей адгезии к различным материалам:

-ткани

-бумага

-кирпич

-бетон

-дерево.

Порошковые материалы

В них сополимеры смешиваются с отвердителями и наносят методом электростатического распыления . Используют для окраски автомобилей, станков.

Схема производства акрилового сополимера в растворителе

Синтез сополимера идет в реакторе 10, снабженном рубашкой для нагрева водяным паром.

В реактор загружают растворитель и из весового мерника 5 приготовленную смесь мономеров с инициатором. Эту смесь готовят в смесителе 7.

Сополимеризацию ведут при температуре 60-90 С в зависимости от типа мономера и инициатора.

Полученный раствор сополимера сливают в емкосатьо 11 ,оттуда на фильтрацию и расфасовку.

Поливинилацетат и производные.

ПВА- бесцветный с температурой кипения равной 72 С

Винилацетат полимеризуют по радикальному механизму. При полимеризации, велика доля реакции передачи цепи на мономер и готовый полимер.

Поэтому в готовом ПВА есть разветвления.

Для ЛКМ винилацетат получают эмульсионным способом для получения вводно-дисперсионных красок. В качестве эмульгатора используют ПВС, а инициатор перекись водорода и сульфат железа, регулятор рН – муравьиная кислота.

Из производных ПВА в лакокрасочной промышленности используют поливинилформаль и поливинилбутираль, для приготовления лаков, как электроизоляционных материалов в их состав вводят резольную смолу в качестве растворителя используют крезол, ксилол.

Лаковую изоляцию наносят на провода при высокой скорости протягивания проводки через сушильную камеру при температуре 300-500 С

Лаки на основе поливинилбутираля в сочетании с меламиноформальдегидными олигомерами используют для получения масла и бензостойких антикоррозионных покрытий на металлы.

Порошковые краски на основе поливинилбутираля имеют отличные декоративные свойства и высокий глянец, но используют внутри помещений.

Описание схема производства ПВА

Полимеризацию винилацетата ведут в реакторах 12-14 ,куда непрерывно через насосы 23,25 подают мономер, перекись водорода и водную фазу в строго заданном соотношении.

Водная фаза-это водный раствор ПВС с добавлениями сульфата железа и муравьиной кислоты.

Водную фазу готовят в аппаратах 10,20,11,21 ,полимеризацию начинают вести при 80 С при интенсивном кипении мономера первый реактор в каскаде и оканчивается при 65 С ,откуда поливинилацетатная дисперсия самотеком идет в горизонт смесив котором проводят нейтрализацию дисперсии водным раствором аммиака и доведения до необходимой вязкости воды.

Иногда сюда же добавляют пластификатор, содержание ПВА в дисперсии 48-52 % ,пластификатора 7- 15 %.

Схема

ЛЕКЦИЯ № 15

Полиуретаны как пленкообразователи.

ПУ ЛКМ

Одноупаковочные ПУ

а) отверждаемые влагой воздуха

Исходный гидроксил содержащий олигомер должен иметь в своем составе третичный атом азота. Чаще всего это продукт этерификации касторого масла триэтаноламином.

В качестве растворителей применяют метилэтилкетон, бутилацетат, толуол. Отвердждается при t=18-22 ºС во влажном воздухе (не более 60 %).

Можно окрашивать влажные материалы. Применение: для железобетонных конструкций, линий электропередач, деревянных изделий (лыжи, спортивные суда, коноэ)

б) блочные изоцианаты + диол

Образуется при взаимодействии изоцианатов с блокирующими агентами (фенол, γ-капролактам)

δ– δ+

Такие материалы стабильны при комнатной температуре, а выше 100 ºС блочные агенты выделяются, а регенерируемый изоцианат будет вступать в реакцию с диолом с образованием ПУ-связей.

Такие ЛКМ отверждаются при 150 ºС. Используют для обмоток электродвигателей, покрытия проводов.

В качестве изоцианата применяют 2,4 – толуидиндиизоцианат

Двухупаковочные системы

Такой ЛКМ состоит из двух компонентов, которые смешивают непосредственно перед нанесением и время жизни не велико.

Растворители для таких систем должны быть предварительно осушены молекулярными ситами от незначительных примесей воды. Растворители недолжны содержать таких групп как –ОН,–NH2.

Для получения эластичных покрытий соотношение диизоцианата : диол равно 0,5-0,8 : 1.

Свойства ПУ покрытий:

1. высокая стойкость к истиранию;

2. атмосферостойкость

3. стойкость к Машиным маслам

Недостатки:

– незначительная светостойкость.

Применение

– ракетные и мебельные лаки, благодаря быстрому высыханию и высоким декоративным качествам.

Уралкиды

Уралкиды представляют собой алкидные материалы, модифицированные изоцианатом. Химическая реакция между ними будет идти с участием –ОН групп глицерина или пентаэритрита изоцианатных групп. Отверждение по двойным связям входящих в состав растительным маслам.

Кремний органические пленкообразователи.

1. Полиорганосилаксаны

R – метильные, этильные, бутильные группы.

2. Полиметаллорганосилаксаны

3. Полиорганосилаксаны

Уникальные свойства кремнийорганики – это термостойкость. Она связана с более прочной энергией связи:

Si–O E=498 кДж/моль – для разрыва цепи.

С–С E=234 кДж/моль.

Кроме того Si–Si очень гибкая и чем меньше радикал, тем больше гибкость.

Полиорганосилаксаны получают гидролитической поликонденсацией алкилхлорсиланов:

Кремнийорганические ЛКМ применяют для окраски термошкафов, проводов, для обмотки электродвигателей, работающих при t выше 400 ºС. При добавлении алюминиевой пудры термостойкость увеличивается до 700 ºС. Кроме термостойкости, кремнийорганика обладает и морозостойкостью.

Хлорированные каучуки.

Хлорированию подвергают полибутадиен и полихлоропрен, предварительно растворены в СCl4 или бензоле. Хлорирование идет на свету по радикальному механизму.

Можно вводить до 60 % Cl по массе. Хлорированные каучуки имеют молекулярную массу 500-1500. Их используют для окраски бетона, автомобильных дорог, фасадов зданий.

Способы нанесения ЛКМ.

1. Кистью

Кисть – это резервуар для краски. Лучше всего, когда угол наклона ровняется 60-80º. Круглые кисти для окраски труб. Чем больше окрашиваемая поверхность, тем шире надо брать кисть. Для труднодоступных мест маленькие кисти.

Недостаток – трудоемкость.

2. Валиком. Производительность труда в 3 раза быстрей. Недостаток – невозможно прокрасить стыки, щели, узкие места.

3. Окунание.

Недостаток – утолщение наплыва на краях, большой расход краски.