Лако-красочные материалы — производство

Структурное модифицирование пигментов позволяет расширить цвето­вую гамму пигментированных лакокрасочных материалов. Так, оно ши­роко используется при производстве свинцовых кронов для варьирова­ния их цветов путем изменения соотношения в кристаллической решетке пигмента хромат — и сульфат-ионов; при синтезе кадмиевых пигментов

Рис. 4.6. Кинетика газовыделения п смачивании водой (7) и уайт-спиритом

(2) модифицированного ОКК (————

И немодифицированного (———- ) Жед_

Того свинцового крона.

Поучают широкую гамму желтых и красных пигментов в результате внедрения в кристаллическую ре­шетку сульфида кадмия различ-

0 5 10 15 20 25 НЬ1Х количеств селенида кадмия

Время, мин н™ сульфида цинка [149]. Струк­турное модифицирование с помо­щью легирующих добавок и поверхностное модифицирование путем бло­кирования поверхностных центров пигмента, участвующих в окислитель­но-восстановительных реакциях, позволяет повысить светостойкость пиг­ментов и, следовательно, срок эксплуатации лакокрасочного покрытия.

Пигменты, модифицированные неорганическими добавками, по по­ведению в пигментированных материалах не очень сильно отличаются от обычных пигментов. Некоторые свойства, по которым они превосходят немодифицированные пигменты, объясняются лишь их более высокой дисперсностью и большей удельной поверхностью. Пигменты, модифици­рованные органическими ПАВ, проявляют ряд свойств, резко отличающих их от немодифицированных пигментов. Прежде всего, олеофильный ха­рактер поверхности изменяет смачиваемость пигментов, резко ухудшая смачиваемость водой и улучшая смачиваемость органическими раствори­телями и растворами пленкообразователей в этих растворах. Улучшение смачиваемости значительно способствует проникновению раствора плен — кообразователя в микропоры и полости агрегатов, ускоряет вытеснение из них воздуха (рис. 4.6) и, следовательно, интенсифицирует процесс

диспергирования. Как видно из рис. 4.6, модифицирование вызывает ин­версию смачивания.

Модифицирование пигментов приводит к изменению реологических свойств пигментных дисперсий, особенно резкие изменения реологичес­ких свойств проявляются у систем, пигментированных фляшинг-пастами (рис. 4.7, 4.8). Как видно из рис. 4.7 и 4.8, реологическое поведение паст желтого свинцового крона в связующем при модифицировании крона изменяется. У паст, пигментированных немодифицированным кроном, несколько увеличивается вязкость с ростом напряжения сдвига, что го­ворит о проявлении дилатансии; о дилатансии свидетельствуют кривые зависимости скорости сдвига от напряжения. Проявление дилатантных свойств в высококонцентрированных суспензиях свинцового крона, по всей вероятности, — следствие ярко выраженной анизодиаметричности его частиц. В такой системе увеличение напряжения сдвига вызывает переориентацию частиц, приводящую к образованию более прочных кон­тактов. Дилатантные свойства исчезают при использовании для пигменти­рования модифицированного крона. Это можно объяснить наличием адсорбционно-сольватных оболочек, препятствующих образованию кон­тактов между частицами при увеличении сдвиговых усилий и облегча­ющих перемещение частиц относительно друг друга. В изученном диапа­зоне скоростей сдвига течение паст органофилизованного крона практи­чески ньютоновское.

Системы, полученные с использованием фляшинг-паст, при одинако­вых напряжениях сдвига характеризуются значительно большей вязко­стью, чем пигментированные порошкообразными пигментами и имеют свойства псевдопластических систем (по классификации Бингама). Фля —

Шинг-пасты проявляют тиксотропные свойства (рис. 4.9). Образование ко­агуляционных структур во фляшинг-пастах, вероятно, вызвано наличием в них остаточной влаги, а также более высокой степенью дисперсности пигмента, так как отсутствие стадии сушки исключает агломерацию час­тиц и дисперсность пигмента в пастах сохраняется практически такой же, какая была после синтеза. Тиксотропия фляшинг-паст передается пиг­ментированным ими лакокрасочным материалам, а это весьма желатель­ное свойство. Пигментированные лакокрасочные материалы, облада­ющие тиксотропными свойствами, могут наноситься достаточно толстым слоем даже на вертикальные поверхности. Для этого разрушенная в ре­зультате механического воздействия структура должна вновь достаточно быстро восстанавливаться после нанесения лакокрасочного материала на поверхность.

Образование тиксотропных структур — один из наиболее важных методов повышения стабильности пигментированных лакокрасочных материалов при хранении. Во многих случаях, особенно при использова­нии пигментов, не вызывающих значительного структурирования систем, таких, как диоксид титана, в пигментированный материал вводят специ­альные структурирующие добавки: стеараты, олеаты, нафтенаты алюми­ния, цинка или кальция. Широко используются для этой цели такие наполнители, как аэросил и бентонит, модифицированный аминами (цетилдиметилбензиламмонийхлорвдом, диметилдигидроксиоктадецил — аммонийхлоридом и др.); последний набухает в органических средах, вызывая сильное структурирование системы. Как видно из рис. 4.10, максимальная стабильность пигментированных лакокрасочных материа­лов наблюдается при использовании пигмента в виде фляшинг-паст.

Прочностные свойства пигментированных красочных пленок зави­сят от плотности упаковки в них частиц пигмента, которая, в свою оче­редь, зависит от полидисперсности пигмента и смачиваемости его пленко — образователем. Повышение полидисперсности пигмента может приводить

Рис. 4Л1. Зависимость от ОКП прочности при раз-

• свободных пленок на основе олифы К-5, /’г"~

Пигментированных желтым свинцовым кроном,

^модифицированным (1), модифицированным СЖК (2) и в виде фляшииг-пасты (3).

К увеличению плотности упаковки вслед­ствие распределения мелких частиц в про­странстве между более крупными. Однако, как отмечалось выше, полидисперсность нежелательна, так как вызывает ухудшение колористических свойств пигмента и агрега — тивной устойчивости системы.

Максимальная прочность пленки при разрыве соответствует КОКП, т. е. максимально плотной упаковке частиц пигмента (рис. 4.11). Как следует из рис. 4.11, модифицирование желтого свинцового крона СЖК приводит к увеличению КОКП по сравнению с немодифицированным пигментом и к повышению прочности пленки. Применение фляшинг-пас — ты несколько снижает значение КОКП (вероятно, из-за меньшей поли­дисперсности пигмента), но существенно повышает прочность пленок при тех же ОКП. Покрытия, содержащие модифицированные пигменты, отличаются улучшенными декоративными свойствами, что связано с большей дисперсностью пигмента и стойкостью к флокуляции.