Список тематических статей

Водоразбавляемые лакокрасочные материалы

Грунтовки, эмали, лаки на основе пленкообразователей, растворимых в воде.

Получают на основе пленкообразующих олигомеров (реже – полимеров), содержащих ионогенные группы, например карбоксильные или аминные.

Наиболее широко используют алкидные, полиэфирные, эпоксидные, феноло-, мочевино- и меламино-формальдные смолы, эпоксиэфиры, полиуретаны, малеинизированные природные и синтетические масла.

Водорастворимые пленкообразователи получают нейтрализацией ионогенных групп олигомера; кислотные группы нейтрализуют основаниями, например растворами щелочей, аминами, основные группы – минеральными или органическими кислотами. Кроме пленкообразователя в состав водоразбавляемых лакокрасочных материал входят:

1) Высокодисперсные пигменты (TiO₂, сажа, литопон, силикохромат свинца и другие) с минимальным содержанием водорастворимых солей, хорошо смачивающиеся водой, химически стойкие в широком диапазоне значений рН.

2) Наполнители, например микротальк, высокодисперсные фторопласты.

3) Органические растворители (спирты, гликоли, их эфиры и другие), применяемые в небольших количествах, главным образом для облегчения диспергирования пигментов в пленкообразователе, улучшения растекания («розлива») материала на подложке, улучшения физико-механических свойств покрытий.

4) Вспомогательные добавки, например антиоксиданты, пеногасители (обычно кремнийорганические жидкости), диспергаторы, бактерициды и другие.

Технология приготовления водоразбавляемых лакокрасочных материалов аналогична используемой при получении традиционных лакокрасочных материалов, содержащих органические растворители.

Диспергирующим оборудованием служат бисерные мельницы. Для уменьшения пенообразования пигменты диспергируют в минимальных количествах пленкообразователя и воды, получая высоковязкую пасту, в которую вводят остальное связующее и другие компоненты.

Товарная форма водоразбавляемых лакокрасочных материалов – суспензии, содержащие 30-80% (по массе) нелетучих веществ. Водоразбавляемые лакокрасочные материалы наносят на обезжиренную и фосфатированную поверхность черных и цветных металлов, а также на дерево, пластмассы и других. Основные методы нанесения – электроосаждение, распыление, струйный облив, окунание.

Наиболее прогрессивный метод нанесения водоразбавляемых лакокрасочных материалов – электроосаждение; при его использовании получают покрытия равномерной толщины на изделиях сложной конфигурации, практически без потерь лакокрасочного материала.

Изделие, на которое наносят водоразбавляемые лакокрасочные материалы, может служить как анодом, так и катодом; в соответствии с этим различают анафорезные и катафорезные водоразбавляемые лакокрасочные материалы. Последние обладают большей, чем анафорезные материалы, способностью проникать в закрытые полости деталей сложной конфигурации и при меньшей толщине образуют покрытия с более высокой коррозионной и химической стойкостью.

Однако, производство и применение катафорезных водоразбавляемых лакокрасочных материалов связано с некоторыми трудностями, обусловленными их кислым характером (рН 4-6); в частности, для нанесения этих материалов может быть использовано только кислотостойкое оборудование.

Водоразбавляемые лакокрасочные материалы отверждают при 110-200°С после предварительного нагревания нанесенного слоя до ~100°С (это необходимо для получения малопористых покрытий). При отверждении покрытий, которые наносят электроосаждением, предварительное нагревание не требуется, так как осаждающийся слой материала практически не содержит воду.

Водоразбавляемые лакокрасочные материалы образуют покрытия, обладающие высокой стойкостью к действию воды и химических реагентов, хорошими электроизоляционными, физико-механическими и декоративными свойствами. Применяют их для окраски изделий радио- и электротехники, в автомобилестроении, сельско-хозяйственном машиностроении, в производстве бытовых изделий.

Основные преимущества

1) Малое содержание (или отсутствие) органических растворителей, что обусловливает меньшую пожаро- и взрывоопасность производства и применения водоразбавляемых лакокрасочных материалов, их безвредность, а также существенную экономию органических растворителей (200-400 кг на 1 тонну лакокрасочного материала).

2) Возможность нанесения на влажную поверхность, благодаря чему исключается операция ее сушки (или обдувки) после подготовки под окраску.

3) Сокращение расхода электроэнергии на вентиляцию сушильных камер.

Недостатки водоразбавляемых лакокрасочных материалов:

1) Относительно малая стабильность водных растворов пленкообразователей и необходимость отверждения покрытий при высоких температурах.

2) В обычных условиях электроосаждения (без применения электропроводящих наполнителей, например сажи) могут быть получены только однослойные покрытия относительно небольшой толщины (15-30 мкм).

Перспективы развития

1) Создание материалов, образующих покрытия при относительно низких температурах.

2) Разработка водоразбавляемых лакокрасочных материалов, отверждающихся под действием УФ-излучения или потока ускоренных электронов.

3) Расширение производства электропроводящих водоразбавляемых лакокрасочных материалов, пригодных для нанесения многослойных покрытий методом электроосаждения.

4) Создание катафорезных водоразбавляемых лакокрасочных материалов, не вызывающих коррозию оборудования, и анафорезных материалов, образующих коррозионностойкие покрытия.

5) Разработка приемов и материалов для одновременного анодного и катодного осаждения, а также для получения покрытий повышенной толщины.

6) Разработка водоразбавляемых лакокрасочных материалов для получения покрытий на металлах методом хемоосаждения (автофореза) – коагуляцией слоя лакокрасочного материала под действием ионов, образующихся при «подтравливании» (растворении) подложки в самом водоразбавляемом лакокрасочном материале.

Расширение объемов производства водоразбавляемых лакокрасочных материалов – важная тенденция развития лакокрасочной технологии во всем мире. Доля водоразбавляемых лакокрасочных материалов в общем объеме производства лакокрасочных материалов возросла с 5-8 до 20-35%.

Гладкова Наталья