Лакокрасочные составы и покрытия

Окисленные (оксидированные) олифы —

льняную и конопляную —  получают прогреванием масла при  температуре 150—160°С с перемешиванием и продуванием через него воздуха  и с добавлением сиккатива. При  получении полимеризованной льняной  олифы температуру доводят до 260—280°С (без доступа воздуха). Полученные олифы имеют более высокую  вязкость, чем сырое масло, что  обусловлено испарением влаги и  процессами окисления и полимеризации  молекул масла. Пленки льняной полимеризованной олифы имеют хороший блеск  и повышенную прочность, но цвет их более темный, чем у льняной  окисленной олифы, что обусловлено  применением более высоких температур.

Полунатуральные олифы.

Представляют собой продукты глубокой термической и химической переработки растительных масел  и других жидких жиров. Они содержат сиккативы и определенное количество растворителей (до 45—50%). Их подразделяют на уплотненные олифы (Оксоль и др.), алкидные (переэтерифицированные —  глифталевая и пентафталевая) и  комбинированные.

Уплотненные олифы

в отличие от натуральных  получают путем более длительной термической обработки масел  и при более высоких температурах (полимеризованные — до 300°С).

Сильные химические изменения  при варке масла сопровождаются повышением кислотного и понижением йодного числа, что обусловливает  недостатки уплотненных олиф. Однако они имеют более высокую полярность, чем натуральные олифы, поэтому  лучше смачивают частицы пигментов  в красках.

Для снижения высокой вязкости уплотненные олифы разбавляют уайт-спиритом (до 45% массы олифы). Содержание в  них уплотненных масел составляет, как правило, не менее 90% массы нелетучей  части олифы. Ассортимент уплотненных  олиф — льняная полимеризованная, льняная оксидированная (олифа Оксоль) и др.

Алкидные (переэтерифицированные) олифы

являются продуктами термохимической  переработки (переэтерификации) полувысыхающих и невысыхающих растительных масел (хлопкового и др.). Переэтерификация их основана на частичном вытеснении спиртового или кислотного остатка  в глицеридах жирных кислот более  высокоатомным спиртом — пентаэритритом или двухосновной фталевой кислотой (фталевым ангидридом) или их смесью. Замена остатка трехатомного спирта глицерина в молекулах масла  на остаток четырехатомного спирта — пентаэритрита и остатков одноосновных жирных кислот на двухосновные увеличивает  число реакционноспособных групп  масла и его способность к  реакциям поликонденсации и полимеризации, т. е. способствует ускорению высыхания.

Получаемые путем переэтерификации алкидные олифы (глифталевые и пентоли) обладают высокой высыхающей способностью (могут заменять тунговое масло) и  в большом количестве необходимы для замены натуральной олифы  при приготовлении лаков и  красок. Для снижения вязкости в  них вводят растворители (до 50%). По своим  свойствам глифталевая и пентафталевая  олифы примерно равноценны уплотненным  олифам, а в ряде случаев лучше  их. Покрытия на основе глифталевой  олифы более долговечны, чем покрытия на основе олифы Оксоль. Еще более  высоким качеством характеризуются  пентафталевые олифы. Их пленки имеют  более высокие показатели твердости, водостойкости и атмосферостойкости.

Алкидные олифы перспективны, так как их применение приводит к  сокращению расхода ценных пищевых  растительных масел (льняного и конопляного) на производство олиф, причем получаемые на их основе пленки обеспечивают более  длительную службу покрытий. В связи  с этим производство натуральных  и уплотненных олиф сокращается. Все более предпочтительными  становятся методы химической переработки  малоценных растительных масел (переэтерификация, эпоксидирова-ние и др.).

Эпоксидированные масла (например, соевое масло, обработанное надмуравьиной  кислотой для введения эпоксидных групп  в молекулы масла по месту двойных  связей) выполняют роль не только пленкообразователей, но главным образом пластификаторов, отвердителей и стабилизаторов многих синтетических лакокрасочных материалов.

Недостатком уплотненных  и алкидных олиф является повышенное содержание свободных жирных кислот, которые с минеральными пигментами основного характера (окись цинка  и др.) дают нерастворимые металлические  мыла, что служит причиной загустения красочных составов при их хранении. Поэтому для приготовления густотертых красок их не применяют, но широко используют для разведения густотертых масляных красок до малярной консистенции.

Комбинированные олифы

среди полунатуральных олиф имеют меньше недостатков. Их получают варкой специально подобранной смеси  растительных масел или смешиванием  уплотненных олиф с оксидированными  и прогретыми высыхающими и полувысыхающими  растительными маслами. Они обладают тем преимуществом перед уплотненными олифами, что при затирании с  пигментами не загустевают. В результате их можно применять для приготовления  густотертых масляных красок. Выпускают  комбинированные олифы нескольких марок. Содержание масел в них  составляет не менее 70%, растворителей  — не более 30%.

Показатели качества олиф: цвет, прозрачность, плотность, вязкость, содержание золы и неомыляемых веществ, кислотное и йодное числа, число  омыления.

Цвет

определяют сравнением с  эталонами йодометрической шкалы. Льняные олифы имеют цвет от светло-желтого  до темно-желтого. Конопляные олифы  имеют более темный цвет. После 24 ч отстаивания прозрачность олифы  должна быть полной. Сиккатив, добавляемый  при варке масла, должен хорошо смешиваться  с ним без образования осадка или помутнения.

Полностью высохшая пленка натуральной  олифы (за время не более 24 ч) должна быть твердой, гладкой и блестящей. При соскабливании ее должны получаться прозрачные эластичные не разрывающиеся, а завертывающиеся спиралью стружки. Если вместо такой стружки при  соскабливании образуются порошок  или крупные чешуйки, то это свидетельствует  о вероятном присутствии в  олифе примесей канифоли. Такая олифа, как правило, высыхает быстрее, чем  натуральная, но пленки ее менее долговечны.

Йодное число —

это число граммов йода, присоединяемое" к 100 г масла при  обработке его раствором йода. Оно является важнейшим показателем  качества растительных масел и олиф, характеризующим скорость их высыхания. С повышением этого показателя скорость высыхания возрастает. Высыхающие масла  имеют йодное число примерно в  пределах 150—200, а невысыхающие —  около 100 и ниже.

Кислотное число

определяют числом миллиграммов едкого калия, необходимым для нейтрализации  свободных жирных кислот, содержащихся в 1 г масла. Качество олиф и масел  тем выше, чем ниже их кислотное  число, т. е. чем меньше в них свободных  жирных кислот. Повышенное содержание последних, например, в прогорклом масле, в уплотненных и алкидных олифах и лаках обусловлено расщеплением молекул масла на глицерин и свободные  жирные кислоты, которые в ряде случаев  являются причиной желатинизации (загустева-ния) красок при хранении.

Качество растительных масел  и олиф характеризуется также  их

чистотой (количеством отстоя).

Лаки

Лаками называются растворы смол в органических растворителях. В масляных лаках пленкообразователем, кроме смолы, является также переработанное растительное масло. После высыхания  лаки образуют на поверхности покрываемых  ими изделий твердые прозрачные (за исключением асфальтобитумных лаков) и блестящие пленки, выполняющие  защитные и декоративные функции. Их применяют для лакирования окрашенных и неокрашенных поверхностей изделий. На основе лаков с различными наполнителями  и пигментами приготовляют грунтовки  и шпаклевки. Большое количество лаков расходуется на приготовление  эмалевых красок.

Основными компонентами лаков  являются пленкообразующие вещества и  растворители. Кроме того, в состав лаков могут входить также  разбавители, пластификаторы, катализаторы и инициаторы. В некоторых случаях  для окрашенных лаков применяют  органические красители.

По

назначению

лаки подразделяют на следующие  группы: для наружных работ (атмосферостойкие), для внутренней отделки, для художественных работ, стойкие к агрессивным  средам, термостойкие, электроизоляционное  и лаки специального назначения (например, лаки для отделки кожи, для покрытия жести консервных банок и др.).

По

природе пленкообразующего  вещества

лаки подразделяют на следующие  группы:

масляные (масляно-смоляные), изготовленные на основе растительных масел, естественных и синтетических  смол;

смоляные, изготовляемые  на основе естественных и синтетических  смол;

эфироцеллюлозные, изготовляемые  на основе эфиров целлюлозы;

асфальтобитумные, приготовляемые на основе естественных и искусственных  асфальтов и битумов.

Смоляные и эфироцеллюлозные лаки не содержат растительных масел. Асфальтобитумные лаки приготовляют без  масел и с добавкой масел. Они  составляют обширную группу лаков с  особыми свойствами (непрозрачные, черного цвета), а поэтому их обычно рассматривают отдельно. Каждую из указанных групп подразделяют далее  по типу содержащейся в лаке смолы.

По

характеру пленкообразования

лаки подразделяют на две  группы: лаки, образующие твердые пленки исключительно за счет испарения  содержащихся в них летучих растворителей. Такие лаки иногда называют летучими; их пленки, как правило, термопластичны и растворимы в органических растворителях;

лаки, образующие пленки не только за счет испарения растворителей, но и в результате химических превращений (сшивания) пленкообразующих веществ; пленки этих лаков имеют трехмерное строение, вследствие чего они не плавятся и не растворяются.

В первую группу входят смоляные лаки, в частности спиртовые, нитро- и асфальтобитумные, во вторую —  все маслосодержащие лаки (масляные, алкидные), а также полиэфирные  ненасыщенные, бакелитовые и некоторые  эпоксидные.

Лакированные и нелакированные поверхности изделий часто дополнительно  отделывают (располировывают) политурами. Они отличаются от лаков меньшей  концентрацией пленкообразователя (смолы) и меньшей вязкостью. Наиболее распространены так называемые спиртовые  политуры, применяемые для располировки поверхности деревянных изделий.

Масляные лаки.

Представляют собой растворы смол и растительных масел с сиккативами  в органических растворителях (уайт-спирите, скипидаре и др.). В их производстве преобладает применение синтетических  смол (алкидных, маслорастворимых фенолоформальдегидных  и др.). Из естественных смол наибольшее значение сохранили продукты переработки  канифоли (резинаты кальция и цинка, эфиры канифоли). В процессе сплавления смолы с маслом происходит химическое модифицирование их (переэтерификация и др.).

Многие смолы, особенно алкидные, как и растительные масла, по химической природе представляют собой сложные  эфиры. Вступая во взаимодействие с  маслом, они могут обмениваться своими спиртовыми или кислотными остатками, образуя модифицированные смолы, которые  и являются

пленкообразующей основой  масляных

лаков.

Назначение масляных лаков  определяется их составом и свойствами лаковых пленок, которые в зависимости  от состава имеют большую или  меньшую твердость и эластичность. Степень твёрдости пленок обусловлена  природой смолы и ее количеством, а эластичность связана с наличием в них масла. Чем больше содержится в лаке масла (жира), тем более  жирным считается этот лак, тем более  эластична и атмосфероустойчива его пленка. Вязкость лаков регулируют добавлением растворителей и  разбавителей, скорость высыхания —

: сиккативами, твердость  и блеск — подбором соответствующих  смол.

В зависимости от выбранного соотношения масла и смолы (на основе канифоли) масляные лаки разделяют  на жирные, средние и тощие.

Жирные масляные лаки

содержат большое количество масла (75% пленкообразующей основы), в  результате чего образуют более эластичные и атмосферостойкие пленки. Благодаря  этому их применяют для наружных работ и для окраски изделий, подверженных изгибанию и другим деформациям. Однако пленки жирных лаков  имеют недостаточную твердость, плохо шлифуются и полируются, а поэтому их стараются применять  в основном для тех поверхностей, которые не подвержены трению, удару  и т. п.

Тощие масляные лаки

содержат меньше масла (30%). Они высыхают быстрее, образуя более  блестящие и твердые, но менее  эластичные пленки. Такие пленки хорошо шлифуются, но менее атмосферостойки. Эти свойства обусловили применение тощих масляных лаков для различных  внутренних работ (лакирование мебели и др.).

Средние масляные лаки

(55% масла) по своим свойствам  занимают промежуточное место  между жирными и тощими лаками. Как правило, пленки их достаточно  влагостойки, тверды и сравнительно  хорошо шлифуются. Эти лаки  применяют преимущественно для  внутренних (покрытие полов) и  в меньшей степени для наружных  работ.

Ассортимент масляных лаков  составляют лаки общего потребления  и специального назначения. В продажу  поступают масляные лаки общего потребления, представляющие собой вязкие прозрачные растворы алкидных или канифольных  смол, модифицированных растительными  маслами. Цвет их от светло-желтого  до коричневого. Применяют для наружных и внутренних покрытий по окрашенным масляными красками древесине и  металлам, а также для разведения густотертых масляных красок.

Смоляные лаки.

Это растворы синтетических  или естественных (природных) смол в  органических растворителях. В отдельные  лаки для повышения эластичности их пленок добавляют пластификаторы.

Высыхание лаковой пленки смоляных лаков заканчивается за время от нескольких минут до 2—4 ч, т. е. значительно быстрее, чем  у масляно-смоляных лаков. Полное высыхание  их лаковых пленок достигается уже  при испарении летучих растворителей  и разбавителей. Такие лаки иногда называют летучими. К ним относятся, в частности, спиртовые лаки.

В зависимости от вида используемых смол смоляные лаки подразделяют на следующие  группы: лаки на основе спирторастворимых  смол (спиртовые лаки), алкидные, ненасыщенные полиэфирные, полиакриловые, полиуретановые, эпоксидные и др.

Спиртовые лаки и политуры

раньше были единственными  смоляными лаками, применяемыми для  отделки мебели, кожи, музыкальных  инструментов, изделий из стекла, металлов и т. д. В настоящее время для  их приготовления чаще всего применяют  шеллак — из природных смол, фенолоформальдегидные  смолы — из синтетических.