Лако-красочные материалы — производство

Такие материалы позволяют уменьшить содержание органи­ческих растворителей и загрязнение окружающей среды. При их применении можно получить дополнительную экономию, так как на испарение растворителей требуется меньше энергии. Однако в целом такие системы не обязательно должны быть более деше­выми, особенно если для их приготовления были использованы более дорогие исходные компоненты, что в ряде случаев неиз­бежно.

Для получения лакокрасочных материалов с высоким сухим остатком существует ряд путей. Одним из видов таких материа­лов со 100%-м сухим остатком являются порошковые краски. Можно использовать реакционноспособные разбавители (напри­мер ненасыщенные мономеры) вместо растворителей, как в случае ненасыщенных полиэфиров и радиационно-отверждаемых пленко — образователей. Можно добавлять реакционноспособный разбави­тель вместо растворителя также и в высыхающие алкиды. Этот разбавитель является винильным мономером, который входит в структуру алкидной пленки при высыхании за счет радикальной окислительной сополимеризации. Используются также полифунк­циональные мономеры и новые соединения, например ненасыщен­ные меламиноформальдегидные смолы, полученные специально для разбавления алкидов.

Обычно материалами с высоким сухим остатком называют такие лакокрасочные материалы, в которых содержание сухого остатка выше, чем в обычно применяемых —то есть не 40—60%, а 60—80%.

В принципе можно немного повысить сухой остаток любой краски, используя ее при более высокой вязкости или нагревая для уменьшения вязкости. Однако для значительного увеличения сухого остатка при сохранении хорошей способности материала к нанесению необходимо разрабатывать полностью новые компо­зиции, как, например, в случае растворов низкомолекуляр­ных полимеров, когда для достижения необходимой вязкости при нанесении требуется меньше растворителя. Для композиций с высоким сухим остатком потребовалась разработка новых поли­меров. Из-за низкой молекулярной массы полимеры должны обладать способностью к отверждению, образовывать пленки с хорошими свойствами. Кроме того, низкая молекулярная масса определяет необходимость принятия специальных мер для получе­ния нужного количества реакционноспособных функциональных групп и их распределения.

Говоря о материалах с высоким сухим остатком, мы встреча­емся с новой терминологией, включая понятия «олигомерные» и «телехелатные» полимеры. Первое понятие используют для опи­сания низкомолекулярных полимеров с такой молекулярной массой, когда только начинают проявляться специфические свойства, характерные для полимерного состояния. Олигомер может иметь молекулярную массу 1—5 тыс., в то время как мо­лекулярная масса обычного термореактивного полимера равна 10—40 тыс., а термопластичного 80—100 тыс. [79]. Понятие «телехелатный» относится к полимерным молекулам, обладаю­щим двумя концевыми функциональными группами. Синтез их для материалов с высоким сухим остатком описан в работе [80].

Для достижения высокого сухого остатка при низкой вязкости необходимо хорошо знать зависимость между молекулярной массой и вязкостью компонентов краски, а также взаимодействие между компонентами (олигомером, сшивающим агентом, раство­рителем, пигментом). В настоящее время для этого существует неплохая теоретическая база [81], хотя и признается необходи­мость дальнейших исследований. Требуется тщательно контро­лировать молекулярную массу и молекулярно-массовое распре­деление.

В случае обычных лакокрасочных материалов для получения трехмерных пленок в реакциях сшивания достаточно участия сравнительно небольшого числа функциональных групп. В красках с высоким сухим остатком для достижения той же молекулярной массы необходимо, чтобы прореагировало намного большее коли­чество функциональных групп. Такое увеличение количества по­лярных функциональных групп обычно повышает вязкость, при­водя к частичной утрате выигрыша в снижении вязкости за счет уменьшения молекулярной массы. Тем не менее, необходимо, чтобы в каждой олигомерной молекуле содержалось по крайней мере две функциональные группы.

Разработаны лакокрасочные материалы с высоким сухим ос­татком на основе акриловых и полиэфирных олигомеров. При по­лучении акриловых олигомеров встретились определенные труд­ности. Дело в том, что необходимость применения высоких кон­центраций агента передачи цепи вызывает появление остаточного очень неприятного запаха. Высокие концентрации при синтезе при­водят к возрастанию вклада реакций передачи цепи на полимер и тем самым к нежелательно широкому молекулярно-массовому распределению и ухудшению реологических свойств. Полиэфир­ные композиции для материалов с высоким сухим остатком от­носительно проще. Были разработаны хорошие составы с использованием тех же компонентов, что и при получении более высокомолекулярных полиэфиров. В случае полиэфиров проще обеспечить их бифункциональность. Предложены и новые алкид — ные составы ^использованием продукта Cardura Е (Shell Chemi­cals) [7]. Упомянутые выше составы на основе акрилатов и поли­эфиров содержат гидроксильные функциональные группы и для их отверждения в качестве сшивающих агентов наиболее часто применяют гексаметоксиметилмеламиновые смолы. Причины этого рассмотрены в работе [82]. С учетом более высокого содер­жания функциональных групп в олигомере, количество аминосо — держащей смолы в композиции может достигать 50% и более по сравнению с 10—40% в обычных лакокрасочных материалах.

Для получения материалов с высоким сухим остатком могут быть использованы и другие системы, например композиции на основе полиэфиров и аддуктов изоцианатов. Получение полиэфи­ров с необходимым для этих целей строением описано в [83]. Аналогично и эпоксидно-полиамидные системы можно отнести к системам с высоким сухим остатком в том случае, когда исполь­зуются низкомолекулярные жидкие диэпоксиды. В этом случае можно применять и моноэпоксидные соединения в качестве реак­ционноспособных разбавителей.