Лако-красочные материалы — производство

Наиболее доступным и распространенным способом защиты от коррозии является нанесение защитных или защитно-декоративных лакокрасочных покрытий. Долговечность квалифицированно окрашенных изделий и конструкций повышается в 2—10 раз. Пигменты в защитных органических покрытиях не только задерживают коррозию металлов, но и предохраняют само полимерное покрытие от преждевременного старения и разрушения, что дает огромный экономический эффект.

Значительная часть лакокрасочных материалов, а следовательно, и пигментов расходуется для окраски наружных и внутренних поверх­ностей зданий. Правильный выбор цвета и фактуры отделки жилых и производственных помещений и периодическое восстановление окраски имеют не только эстетическое, но и большое санитарно-гигиеническое и психофизиологическое значение, снижая утомляемость и повышая работоспособность людей.

До 40 % всех вырабатываемых пигментов используется в производстве пластмасс, синтетических волокон, резинотехнических изделий, линолеума, искусственной кожи, строительных материалов, керамики, а также медицинских и косметических препаратов. Оксиды свинца применяются для изготовления хрусталя и оптического стекла, аккумуляторов и других изделий.

Назначение пигментов. Пигменты являются твердыми компонентами композиционных лакокрасочных материалов — красок, эмалей, грунтовок, шпатлевок и порошковых композиций. Взаимодействуя с органическими пленкообразователями, пигменты создают с ними структурные сетки,

увеличивая прочность и долговечность покрытий. Пигменты и особенно некоторые виды наполнителей игольчатой и чешуйчатой фог5мы армируют пленку, снижают ее газо — и водопроницаемость, повышают механическую прочность и атмосферостойкость лакокрасочных покрытий.

Пигментные частицы в пленке, поглощая, отражая и рассеивая равномерно или избирательно лучи падающего света, придают белую, черную или цветную окраску пленке, полностью укрывая цвет находящейся под пленкой подложки. Одновременно пигменты защищают органическое полимерное вещество пленки от деструкции под воздействием солнечных лучей, задерживая ее разрушение, и в несколько раз увеличивают долговечность покрытий. Многие пигменты обладают противокоррозион­ными свойствами. Находясь в составе грунтов и непосредственно примыкая к поверхности окрашенного металла, они оказывают пассивирующее действие и задерживают коррозию. Некоторые пигменты обладают особыми специфическими свойствами и имеют только целевое назначение для полиграфических, художественных, сигнальных, светящихся, маски­ровочных, термосигнальных, термостойких красок, необрастающих в морской воде, бактерицидных и других покрытий.

Массовая доля пигментов и наполнителей в красках и эмалях состав­ляет 20—50%, в грунтовках — до 60%, в шпатлевках — до 70%.

Классификация пигментов. Общепринятой, отражающей все особен­ности пигментов классификации нет. Неорганические пигменты можно классифицировать по следующим признакам.

1. По происхождению пигменты делятся на природные, получаемые измельчением, обогащением или термической обработкой горных пород и минералов, и синтетические, получаемые в результате химических реакций.

2. По назначению пигменты подразделяются на декоративные, защитно-декоративные, защитные (противокоррозионные) и целевого назначения.

3. По цвету различают ахроматические (белые, черные, нейтрально­серые) и хроматические (все цветные) пигменты.

4. По химическому составу пигменты делят на оксиды, соли, металлы; несмотря на кажущуюся наибольшую обоснованность, химическая класси­фикация практического значения не имеет, так как химический состав не всегда является определяющим параметром.

В табл. 1 приведена наиболее практичная классификация важнейших неорганических пигментов, сочетающая принципы по назначению и по цвету, что позволяет правильно ориентироваться при выборе пигментов.

Органические пигменты обладают только декоративными свойствами и классифицируется по цвету и классам органических соединений.

Важнейшие свойства пигментов. Технические продукты, применяемые в качестве пигментов, должны обладать комплексом свойств, изменяю­щимся в зависимости от назначения пигментов, состава и свойств пленкообразователей, условий отверждения и эксплуатации пигменти-i рованных лакокрасочных покрытий.

Физические свойства: кристаллическая структура, показатель прелом­ления света, цвет, плотность, твердость, форма и размер частиц (дисперс­ность), удельная поверхность, насыпная плотность, растворимость,

Химические свойства: рИ водной вытяжки, стойкость к воде и хими­ческим реагентам (кислотам, щелочам), реакционная способность, кислотно-основные свойства поверхности. i Физико-химические свойства: смачиваемость (гидрофильность или * олефильность), плотность и прочность упаковки частиц в arperiifttx,

* Тип — типографские, Св — для светотехнических составов, T — термостойкие, Б — бактерицидные, X — для художественных красок, П — противообрастающие пигменты.

адсорбционная способность (адсорбционный потенциал) поверхности, фотохимическая активность, светостойкость, фототропность, способность изменять электродный потенциал поверхности (пассивирующее действие).

Технологические свойства; Укрывистость (кроющая способность), красящая способность (интенсивность), маслоемкость, диспергируемость, критическое объемное содержание, структурирующая способность, атмосферостойкость, совместимость с другими компонентами красочной системы.

Экологические требования: безвредность, нелетучесть, нераспыляе — мость, отсутствие или полное использование отходов и побочных продуктов при производстве.

Экономические показатели: наличие сырьевой базы для массового производства, возможность осуществления безотходной технологии,

наименьший расход пигмента для достижения заданных показателей, длительный срок службы пигментированных покрытий, минимальные i рудовые и энергетические затраты как на производство самого пигмента, пк и на пигментирование лакокрасочных материалов.

Трудно найти вещества, которые бы сочетали в себе перечисленные разнообразные свойства, поэтому число пигментов невелико — всего несколько десятков. Традиционными носителями пигментных свойств являются оксиды, гидроксиды, средние и основные соли металлов переменной валентности (железа, свинца, хрома, титана) и некоторых других (цинка, алюминия, бария).

Для получения нужной кристаллической структуры, формы и размера частиц в процессе синтеза пигментов вводят зародыши кристаллизации, 1 также стабилизаторы структуры. В кристаллическую решетку иногда ннедряют ионы других металлов.

С целью снижения запаса поверхностной энергии и предотвращения коагуляции коллоидных частиц, фотоактивности и других нежелательных пилений в пигменты вводят внешние модификаторы, осаждая на поверх­ности частиц диоксид кремния, оксид алюминия и др.

Для придания смачиваемости, связи с пленкообразователями, улучшения диспергируемости и повышения стабильности дисперсий поверхность частиц модифицируют органическими поверхностно-актив­ными веществами (ПАВ). Введение различных добавок и модификаторов снижает массовую долю основного вещества в технических пигментах д> 85—95 %, а иногда и более.