Лако-красочные материалы — производство

Водоразбавляемые воднодисперсионные краски изготовляются на ос­нове дисперсий полимеров в воде (латексов, эмульсий) с размером частиц 0,1—0,2 мкм (бутадиен-стирольные, полиакрилатные), иногда 0,5— 5,0 мкм (поливинилацетатные), стабилизированных, как правило, анионактивными ПАВ — солями щелочных металлов высших жирных кислот, алкил — и арилсульфопроизводных или неионогенными ПАВ. Стабильность таких дисперсий обусловлена свойствами двойного диф­фузионного электрического слоя (теория ДЛФО) и всякое его нарушение ведет к коагуляции латексов. Поэтому вода, пигменты и наполнители не должны содержать водорастворимых солей поливалентных металлов, понижающих порог коагуляции латексов. Пигменты должны- обладать стойкостью к действию щелочей и не изменять рН среды.

В двухфазных пигментированных системах одновременно сущест­вуют две границы раздела фаз: твердый полимер — вода и пигмент — вода, нуждающиеся в стабилизации. Непосредственное введение пиг­ментов ‘в латексы приводит к перераспределению — переходу ПАВ с ча­стиц пленкообразователя на поверхность пигментов, после чего стаби­лизированные ПАВ дисперсии пленкообразователей теряют устойчивость и коагулируют. Причина смещения адсорбционного равновесия со­стоит в том, что межфазное поверхностное натяжение на границе поли­мер— вода 10—40 мДж/м2, а на границе пигмент — вода 100 м, Дж/м2 и более.

Для сохранения устойчивости системы проводится предварительная обработка поверхности пигментов и наполнителей ПАВ. Как недостаток, так и избыток ПАВ может вызывать флокуляцию пигмента. Необходимое количество ПАВ-диспергатора определяют титрованием примерно 70%- ной суспензии пигментов в воде раствором ПАВ известной концентрации. После каждой добавки диспергатора измеряют вязкость и строят график зависимости вязкости от количества диспергатора, приходящегося на единицу массы пигмента. Точка минимальной вязкости отвечает опти­мальному количеству ПАВ-диспергатора. Оптимальное количество воды для диспергирования пигмента определяют по его влагоемкости, которую определяют, аналогично маслоемкости, титрованием водой или раствором триполифосфата калия. Пигменты и наполнители с высокой гидро — фильностью, например каолин, диатомит, можно использовать только в ограниченном количестве во избежание задержки воды при отверждении покрытий.

Воднодисперсионные краски принципиально неустойчивые и необра­тимые системы. При замораживании кристаллы льда, сжимая дисперсную фазу, вызывают ее коагуляцию. Для увеличения морозостойкости в краски вводят антифризы — этиленгликоль и др.; для подавления ценообразо­вания — пеногасители — кремнийорганические соединения, эфиры гли­коля и лауриновой кислоты и др. В состав красок входят структурирующие, противокоррозионные и другие добавки целевого назначения. Ниже приведен примерный состав воднодисперсионных красок, % (масс):

Технология изготовления воднодисперсионных красок из латексом, состоит из трех последовательных стадий подготовки водного полу­фабриката, диспергирования пигментов и наполнителей в водном полу­фабрикате, составления краски совмещением пигментной пасты с пленкой — образующей дисперсией — латексом и постановкой на тип введением От­дельно подготовленных цветных пигментных паст и других добавФк:.

Схема производства воднодасперсноняых красок

Фильтрование

Фасовка

Для приготовления воднопигментных паст используют гидрофильные ; пигменты (диоксид титана, литопон) и наполнители (мел, кальцит, каль­цинированный каолин и др.)- Гидрофобные пигменты и наполнители пред­варительно гидрофилизуют, модифицируя их поверхность ПАВ. Для вод­нодисперсионных красок изготовляют специальные сорта диоксида титада анатазного А-03 и рутильного Р-06 с высоким содержанием Si02(4,5£— 7,5 %) и А1203(3—4,5 %). (А1203 изменяет заряд частиц Ti02 с отриЛа — Іельного на положительный, в зависимости от рН среды). Оксид ци$ка понижает стабильность латексов и вызывает желатинизацию краток. Ионы Са2+ и поливалентных металлов, вызывающие коагуляцию, связы­вают добавками 0,1—5 % метафосфата натрия.

В деминерализованную воду вносят все перечисленные компоненты, нагревают смесь до 50—60 °С и перемешивают в течение 1—2 ч. Затем загружают пигменты и наполнители из такого расчета, чтобы общее содержание твердой фазы было 50—60% (масс), перемешивают и диспергируют в бисерных или шаровых мельницах обычно до размера частиц 20 мкм. Желательно для пигментирования использовать водные фляшинг-пасты, что облегчает диспергирование и устраняет затраты на t ушку пигментов. Диспергированные водные пасты пигментов совмещают i дисперсией пленкообразователя при непрерывном перемешивании в ючение 2—3 ч.

Разработан метод получения латексных глянцевых красок непосред- ывенно в процессе полимеризации в водной среде акриловых, винил­ацетатных и бутадиен-стирольных мономеров. В этом случае диспер­гированные пигменты и наполнители, загустители, эмульгаторы, защитные коллоиды и другие ингредиенты вводят в мономерную смесь в процессе полимеризации.

Возможно получение самопигментированных водоразбавляемых мате­риалов синтезом осадочных пигментов в среде пленкообразователей, например, литопона в водной дисперсии поливинилацетата, фосфата хрома в водном растворе продуктов кислотного гидролиза поливинил­ацетата.