Лако-красочные материалы — производство

В конце XIX века нитрат целлюлозы начали использовать для получения искусственного волокна и в качестве пленкообразую­щего вещества. По внешнему виду нитрат целлюлозы — волок­нистое вещество белого или желтоватого цвета.

Сырьем для получения нитрата целлюлозы являются хлопок и древесина. Нитрование целлюлозы обычно проводят смесью азотной и серной кислот. При этом протекает ряд сложных химических реакций — этерификации гид- роксильных групп, частичное омыление нитроэфиров кислотами нитрующей смеси и частичная деструкция цепей целлюлозы. В результате протекания этих реакций степень полимеризации снижается до 150—300, что способст­вует улучшению растворимости полученных продуктов при сохранении меха­нических свойств. Температуру нитрования выбирают с таким расчетом, чтобы долю нежелательных процессов свести до минимума. Как правило, нитрование проводят при температуре 35—40 °С.

Этерификацию гидроксильных групп можно представить следующей схемой:

[С6Н803(0Н)2]п + 2лHNO3-* [C6H803(N02)2]n + 2пН20 .

Получить полный эфир целлюлозы (тринитрат целлюлозы) пока практи­чески не удалось.

Степень нитрования зависит в большей степени от содержания воды в нитрующей смеси, чем от соотношения азотной и серной кислот. Понижение концентрации нитрующей смеси способствует уменьшению числа этерифици — рованных гидроксильных групп.

В зависимости от содержания азота в нитрате целлюлозы различают следующие продукты: коллоксилин (содержание азота 11—12%); пироколлодий (содержание азота 12— 12,5%) и пироксилин (содержание азота 12,5—13,5).

С увеличением содержания азота в нитрате целлюлозы воз­растает его способность взрываться. Для снижения взрыво­опасное™ коллоксилин обычно пропитывают этанолом.

В лакокрасочной промышленности обычно используют кол­локсилин, который растворяется в кетонах, сложных эфирах, циклогексаноне; спирты вызывают лишь его набухание.

Ниже приведены области применения коллоксилина различ ных марок:

Вязкость, град. Энглера

Высоковязкий (ВВ)

Средневязкий (СВ) Низковязкий (НВ)

Кожевенные и изоляцион­ные лаки

Лаки по дереву, клеи Лаки для грунтов, шпатле­вок

Лаки по металлу, авто­эмали

Лаки для мебели, бумаги

Низковязкий коллоксилин, обладая лучшей растворимостью, образует растворы с большим содержанием нелетучих веществ. Однако он не может быть рекомендован в качестве пленкообра­зующего вещества в тех случаях, когда требуются высокая прочность и долговечность покрытия. К достоинствам низковяз­кого коллоксилина следует отнести бесцветность его растворов.

Нитрат целлюлозы без добавок образует обратимые покры­тия с невысокими адгезией, эластичностью и глянцем. Для улучшения перечисленных свойств нитрат целлюлозы пластифи­цируют мономерными и полимерными эфирами алифатических и ароматических кислот, а также невысыхающими раститель­ными маслами.

При добавлении к нитрату целлюлозы синтетических полиме­ров, способных к образованию сетчатых структур и совмещаю­щихся с нитратом целлюлозы, можно получать необратимые покрытия. Таким образом, ассортимент нитролаков и области их применения могут быть расширены.

Покрытия на основе нитрата целлюлозы отличаются твердо­стью, эластичностью, атмосферостойкостью, бензо — и маслостой — костью. Эти свойства определяют и области применения нитро- лаковых материалов. Их используют для окраски грузовых и легковых автомобилей, металлорежущих станков, деталей, при­боров, изделий из древесины (мебель, футляры для радиоприем­ников и телевизоров, карандаши и т. п.), литых деталей в трак — торо — и машиностроении.

Лаки, наносимые по металлу, обычно содержат 20—50% (масс.) алкидных, феноло — и аминоформальдегидных олигоме­ров, выполняющих роль модификаторов и пластификаторов. Для получения высокоэластичных покрытий (например, по ко­же или древесине) пластификация осуществляется введением в рецептуру лака дибутилфталата или касторового масла.

Выпускаются также лаки на нитрате целлюлозы без моди­фикаторов, называемые цапонлаками. Эти материалы характе­ризуются низким содержанием нелетучих веществ (8—10%),

Поэтому находят ограниченное применение — в тех случаях, ког­да требуется получение тонкослойного покрытия.

Хотя модификация нитратцеллюлозных лаков способствует увеличению содержания нелетучих веществ, все же не удается создать материалы с 40—60%-ной концентрацией сухого веще­ства, что препятствует более широкому применению нитратцел­люлозных материалов.

Вследствие плохой адгезии к металлам нитратцеллюлозные материалы наносят на предварительно загрунтованные поверх­ности. После высыхания образуются полуматовые покрытия, которые полируют для получения зеркального глянца.

По сравнению с другими лакокрасочными материалами нитратцеллюлозные материалы обладают повышенной горюче­стью и взрывоопасностью.