Лако-красочные материалы — производство

Разнообразие эпоксидных олигомеров и применяемых отверди­телей позволило создать большое количество лакокрасочных материалов различного назначения. Все эти материалы можно классифицировать по таким признакам, как тип эпоксидного ■связующего и отвердителя, температурные условия отвержде­ния, преимущественное назначение материала и, наконец, по виду дисперсионной среды. Свойства эпоксидных лакокрасоч­ных материалов, условия их отверждения и характеристики об­разующихся покрытий, обусловленные химической структурой олигомера и отвердителя, уже были рассмотрены выше. В за­висимости от температурных условий отверждения различают материалы холодного и горячего отверждения. К первым из них относятся эпоксидные композиции, отверждаемые алифатиче­скими полиаминами, кислотами и основаниями Льюиса, изоци­анатами, а также эпоксиэфиры. Ко вторым — композиции, от­верждаемые ангидридами, феноло-, карбамидо — и меламино — •формальдегидными олигомерами и др.

Поскольку лакокрасочные материалы на основе эпоксидных олигомеров обладают комплексом таких ценных свойств, как высокая адгезия к металлическим и неметаллическим поверх­ностям, стойкость к действию воды, щелочей, кислот, ионизу­ющих излучений, малая пористость, незначительная влагопо — глощаемость и высокие диэлектрические показатели, их приме­няют для получения ответственных покрытий самого различно­го назначения, в том числе для получения химически стойких, водостойких, электроизоляционных и теплостойких покрытий.

Наиболее традиционными являются растворы эпоксидных олигомеров в органических растворителях. В качестве послед­них используют простые эфиры гликолей (обычно этилцелло- зольв), ароматические углеводороды, кетоны, спирты. Выбор органических растворителей специфичен для каждой конкрет­ной системы эпоксидный олигомер — отвердитель. Так, эпоксид — но-аминные системы растворяют преимущественно в смеси рас­творителей, состоящей из спиртов (м-бутанол, диацетоновый

Спирт), кетонов (ацетон, метилизобутилкетон, метилэтилкетон, циклогексанон), ароматических углеводородов (толуол, ксилол) и целлозольвов. Растворители для эпоксидно-изоцианатных ком­позиций не должны содержать спиртов. Эти композиции раство­ряют чаще всего в кетонах. Эпоксиэфиры растворяют в ксилоле и уайт-спирите.

В течение последних лет появились новые виды материалов на основе эпоксидных олигомеров. К их числу относятся порош­ки, системы без растворителей, а также водоразбавляемые и воднодисперсионные материалы.

Порошковые материалы

Порошковые эпоксидные материалы — это одноупаковочные си­стемы, отверждаемые при повышенных температурах (150— 220 °С). Они образуют покрытия с высокой адгезией, термостой­костью до 200 °С, химической стойкостью, а также хорошими декоративными свойствами.

В состав эпоксидной порошковой композиции входят эпок­сидный олигомер, отвердитель, пигменты, наполнители, поверх­ностно-активные вещества, тиксотропные добавки и др. Такие смеси должны обладать высокой жизнеспособностью и не агло­мерироваться при хранении. В то же время они должны до­статочно быстро отверждаться при температурах 150—200 °С. Эти специфические характеристики системы обусловливают оп­ределенные требования к подбору компонентов. В качестве эпоксидного пленкообразуюшего предпочтительно используют эпоксидные диановые олигомеры с молекулярной массой 1400— 2500 и температурой размягчения 84—115°С.

Для получения систем с высокой жизнеспособностью отвер­дитель должен быть инертным по отношению к эпоксидному олигомеру при комнатной температуре и иметь высокую реак­ционную способность при температуре пленкообразования. Он может быть твердым или жидким, однако в последнем случае следует использовать эпоксидные олигомеры с более высокой температурой размягчения. Перечисленным требованиям в той или иной мере отвечают такие отвердители, как дициандиамид, комплексы ВР3 с аминами, ароматические амины, ангидриды карбоновых кислот и их аддукты. Наибольшее применение в на­стоящее время нашел дициандиамид, который характеризуется низкой реакционной способностью вплоть до температур 100— 130 °С, поэтому порошковые системы в его присутствии стабиль­ны при хранении. При 200 °С отверждение происходит за 30 мин, однако такая высокая температура приводит к потемнению по­крытий. Для снижения температуры отверждения используют ускорители, в том числе третичные амины. Как отвердитель эпоксидных порошковых систем дициандиамид имеет и ряд не-

Достатков: его трудно растворить или равномерно диспергиро­вать в эпоксидных олигомерах.

Комплексы трифторида бора с аминами, например с бензил — амином ВРз-МН2СН2С6Н5, обладают более высокой реакцион­ной способностью, чем дициандиамид. Температура распада комплекса 110°С, процесс отверждения протекает при 150 °С. Порошковые системы, содержащие этот отвердитель, достаточ­но стабильны при хранении.

Из ароматических аминов чаще других используют 4,4′-ди — аминодифенилметан. Покрытия, отвержденные диаминодифе — нилметаном, отличаются прекрасной химической и механиче­ской стойкостью. Однако стабильность порошковых систем очень низкая, что объясняется высокой активностью аминных отверди — телей.

Для отверждения порошковых эпоксидных систем использу­ют также ароматические ангидриды и их аддукты с гликолями. Отверждения таких покрытий проводят при 200—230 °С.

Эпоксидные порошковые краски готовят как методом сплав­ления, так и сухого смешения. Выбор метода определяется мо­лекулярной массой олигомера и типом отвердителя. Сплавле­ние применяют при использовании эпоксидных олигомеров с вы­сокой молекулярной массой и отвердителей с низкой реакцион­ной способностью. При этом все компоненты плавятся и переме­шиваются при температуре более низкой, чем температура, при которой проводят отверждение. Метод сухого смешения исполь­зуется для высокореакционноспособных отвердителей (ангид­риды карбоновых кислот, ароматические амины). При этом эпоксидный олигомер плавится и перемешивается со всеми ком­понентами, кроме отвердителя. Расплав охлаждается, измельча­ется и затем перемешивается на холоду с отвердителем.

Порошковые эпоксидные материалы используются для за­щиты химического оборудования, различной радио — и электро­технической аппаратуры, трубопроводов и т. д.

Эпоксидные лакокрасочные материалы без растворителей

Эпоксидные лакокрасочные материалы без растворителей ис­пользуют в основном для получения защитных покрытий, от­верждаемых без нагревания. Эти системы обладают повышен­ной скоростью отверждения по сравнению с системами раствор­ного типа, позволяют работать в закрытых помещениях и полу­чать непористые однослойные покрытия толщиной до 200 мк. ц, что обусловливает эффективную защиту металла от коррозии.

Критерием выбора компонентов эпоксидных систем без рас­творителей являются низкая вязкость и высокая реакционная способность как эпоксидного пленкообразующего, так и отвер­дителя. Для этой цели обычно используют низкомолекулярные

Диановые эпоксидные олигомеры с низкой вязкостью. Иногда для понижения вязкости диановые эпоксиды комбинируют с алифатическими эпоксидными олигомерами, полученными из двухатомных спиртов. Однако введение алифатических олиго­меров приводит к уменьшению водостойкости покрытий.

Для отверждения эпоксидных систем без растворителей ис­пользуют обычно низковязкие аминные отвердители, работаю­щие в области невысоких температур. К таким отвердителям относятся. алифатические полиамины и олигоамидоамины. Твер­дые отвердители можно использовать в том случае, когда они образуют жидкие эвтектические смеси с другими компонента­ми, например ускорителями отверждения. Так, например, рас­твор ароматического амина 4,4/-диаминодифенилметана в фено­ле или гликолях используют в системах без растворителей при низких температурах отверждения, вплоть до 0СС.

Одним из основных направлений в получении эпоксидных лакокрасочных материалов без растворителей является введе­ние в эпоксидную композицию реакционноспособных раствори­телей— моноглицидиловых эфиров. Наиболее распространен­ными являются бутил-, фенил — и крезилглицидиловые эфиры-. Использование этих монофункциональных эпоксидных мономе­ров способствует уменьшению вязкости системы. Однако такие соединения нельзя вводить в большом количестве, поскольку они являются агентами, обрывающими цепь, понижают функ­циональность системы и частоту сшивки. Этих недостатков ли­шены низковязкие бифункциональные эпоксидные олигомеры и мономеры. К низковязким эпоксидным олигомерам относятся продукты эпоксидирования алифатических спиртов, которые уже были рассмотрены ранее. Представителями низковязких мономерных диэпоксидов могут служить, например, диоксид ви — нилциклогексена

И диглицидиланилин

С6Н5М(СН2СН—СН2)2

Эпоксидные системы без растворителей используются в са­мых различных отраслях промышленности, особенно там, где к защитным свойствам предъявляются повышенные требования: в судостроении для покрытий подводной части судов, подводных лодок и гидросооружений; в нефтедобывающей и химической промышленности для защиты оборудования, металлических конструкций, стальных и бетонных резервуаров труб и магист­ральных трубопроводов; в пищевой промышленности; в автомо­билестроении и авиации.

Водоразбавляемые и водно-дисперсионные материалы

Водоразбавляемые эпоксидные материалы в настоящее время готовят исключительно на основе водоразбавляемых эпоксиэфи­ров, отверждение которых происходит за счет окислительной полимеризации по двойным связям жирнокислотных остатков в присутствии сиккативов. Отверждение проводят обычно при по­вышенных температурах (130°С). Такие материалы использу­ют в качестве грунтов различного назначения.

Водно-дисперсионные материалы получают путем эмульги­рования раствора эпоксидного олигомера в воде. Для получе­ния дисперсионных материалов используют органорастворимые эпоксиэфиры или диановые олигомеры с молекулярной массой до 1000. При приготовлении дисперсий. диановых олигомеров раствор олигомера и полиаминного отвердителя (чаще — олиго — амидоамина) в виде уксуснокислой соли диспергируют в воде. Получение дисперсий такого типа возможно в отсутствие эмуль­гаторов, и поэтому они называются самоэмульгирующими. От­верждение покрытий на основе таких дисперсий может проис­ходить как при комнатной, так и при повышенной температуре. Их жизнеспособность составляет до 12 ч.

Дисперсии эпоксиэфиров готовят эмульгированием их кси — лольных растворов в воде в присутствии эмульгаторов (соли жирных кислот растительных масел или карбоксиметилцеллю — лозы.). Их отверждают обычно при повышенных температурах в присутствии сиккативов. Материалы на основе таких диспер­сий образуют покрытия с хорошей адгезией и высокой твердо­стью. Они используются для грунтования металлов и внутрен­ней отделки жилых помещений. Следует отметить, что покры­тия на основе самоэмульгирующихся дисперсий характеризуют­ся лучшей водостойкостью из-за отсутствия в них эмульгаторов. По своим свойствам они не уступают покрытиям, формируемым из растворных эпоксидно-полиамидных систем.