Хотя водоразбавляемые системы применялись и раньше, при нятие законов в ряде стран привело к ...

Хотя водоразбавляемые системы примен ... / Водоразбавляемые материалы /



Водоразбавляемые материалы

Водоразбавляемые материалыХотя водоразбавляемые системы применялись и раньше, при нятие законов в ряде стран привело к увеличению их использования с целью уменьшения загрязнения воздушной среды растворителями. Этому требованию отвечают кроме упомянутых еще три вида прогрессивных лакокрасочных материалов с высоким сухим остатком, радиационно отверждаемые и порошковые. Для того, чтобы заменить органические растворители на воду, необ ходимо изменить состав пленкообразователя в сторону увеличения его гидрофильности за счет введения в его структуру групп, обеспечивающих водорастворимость, применения ПАВ или обоих факторов. В таких системах полимерможет находиться либо в растворе, либо в виде дисперсии. Использование воды в качестве растворителя или разбавителя увеличивает время сушки и может вызвать необходимость в регулировании влажности распылительной камеры. Кроме того, из за более высокой теплоты испарения воды при горячей сушке требуются большие затраты энергии. Если после отверждения гидрофильные группы не разрушатся или не дезактивируются, повышенная чувствительность готового покрытияк воде создает в ряде случаев проблемы. Несмотря на указанные недостатки, замена органических растворителей водой повышает безопасность для потребителя как с точки зрения пожаро опасности, так и токсичности, уменьшает или устраняет опасность загрязнения окружающей среды летучими веществами при сушке. Эти преимущества могут перевесить приведенные недостатки. Электроосаждаемые лакокрасочные материалы представляют собой особый класс водоразбавляемых систем.

Водоразбавляемые материалы, получаемые только с использованием ПАВ, были рассмотрены в разделе, посвященном эмульсионной полимеризации. В данном разделе рассмотрены системы, солюбилизация или диспергирование которых происходит благодаря наличию гидрофильных групп в основной цепи полимера.

в этом случае, как правило, полимерполучают в отсутствие воды и только после достижения конечной молекулярной массы его переводят в воду. Конечно, полимеры, не содержащие полярных групп, можно эмульгировать добавлением ПАВ. Однако обычно этого не делают, за исключением тех случаев, когда применяют смесь пленкообразователей и один из них «солюбилизирует» другие, выполняя роль эмульгатора для всех присутствующих полимерныхкомпонентов. Такой подход можно применить, например, в том случае, когда для отверждения необходимо присутствие нерастворимого отвердителя. Известны полимеры, полностью растворимые в воде без добавления солеобразующих добавок, например полиэтиленоксид или полиэтиленгликоль, поливинилпирроли дон, полиакриламид и сополимеры с большим содержанием этих веществ. Полиэтиленгликоль благодаря наличию концевых гидроксильных групп широко используется в качестве реагента для придания алкидам растворимости или диспергируемости в воде. Полиэтиленоксид используется как водорастворимая часть многих ПАВ. Другие водорастворимые пош меры, включая поливиниловый спирт, акриловые полимерыс высоким содержанием кислоты, производные целлюлозы применяют в качестве защит ных коллоидов при эмульсионной полимеризации. Некоторые продукты конденсации с участием формальдегида, в том числе гексаметоксиметилмеламин и некоторые фенолформальдегиды, водорастворимы и поэтому им отдается предпочтение как сшивающим агентам в водоразбавляемых системах по сравнению с другими полимерами.

Основной способ достижения растворимости или диспергируемости в воде синтез полимерас кислотными или аминогруппами в молекулярной цепи, растворимость которых можно повысить образованием соли при добавлении летучего амина или кислоты. При растворении такого полимерав воде солевые группы ионизируются и противоионы переходят в объем раствора. Преимущество применения летучих основания или кислоты заключается в уменьшении гидрофильности готовой пленки вследствие удаления солеобразующего агента. Гидрофильность можно дополни тельно уменьшить или устранить, если эти группы способны затем принимать участие в реакциях сшивания. В общем необходимо отметить, что многие хорошие водоразбавляемые композиции представляют собой дисперсии (коллоидные или мицеллярные), а не растворы просто потому, что таким путем можно получить наибольшее содержание сухого остатка и самую низкую вязкость. Можно синтезировать полимерыс более высоким содержанием кислотных или аминогрупп, чем необходимо. Тогда «степень нейтрализации» с солеобразующими аминами или кислотой будет составлять 40—70%. Свойства таких полимеровможно очень тонко регулировать и получать оптимальные вязкость, стабильность, устойчивость к оседанию и способность к нанесению.

Первыми водоразбавляемыми связующими были нейтрализованные щелочью малеиновые аддукты, наиболее простыми из ко торых являлись малеинизированные масла. Взаимодействие малеинизированных жирных кислот с основными цепями поли мера по прежнему имеет существенное значение при создании водоразбавляемых систем. Так, на основе эпоксидных смолэтерифицированных малеинизированными жирными кислотами, льняного масла или их смесью с другими жирными кислотами с последующей нейтрализацией, можно получить связующие как для обычного нанесения распылением, так и для электроосаждения. Малеинизированный полибутадиен можно использовать как основу для создания водоразбавляемых систем. Водоразбавляемые композиции на основе масел и полибутадиена способны отверждаться вследствие окисления при повышенной температуре без добавок, специальных отвердителей. Водоразбавляемые ал кидные и полиэфирные композиции, полученные специально с высоким значением кислотного числа для придания водораство римости, уже упоминались ранее. Термореактивные кислые акриловые композиции, получаемые, например, сополимеризацией малеинового ангидрида или акриловой кислоты с другими ненасыщенными мономерами, также уже были описаны. В эпоксидные композиции можно ввести карбоксильные группы за счет взаимодействия с ангидридами дикарбоновых кислот или с тримеллитовым ангидридом с образованием полиэфиров как описано для алкидов и полиэфиров .

Водоразбавляемые пленкообразователи могут отверждаться как самостоятельно (алкиды, термореактивные акриловые поли меры), так и при добавлении растворимых или совместно эмульгируемых водонерастворимых сшивающих смол. Полностью растворимые сшивающие смолывводят в композицию на любой стадии. Примерами таких смолявляются меламиноформаль дегидные, мочевинные и фенольные смолы. Недавно были разра ботаны (3 гидроксиалкиламиды, которые специально применяются как сшиватели для карбоксилсодержащих водоразбавляемых композиций и характеризуются низкой экологической вредностью Их получают взаимодействием алкиловых сложных эфиров дикар боновых кислот с алканоламинами в присутствии основного катализатора. Типичным примером является взаимодействие диметил адипата с дигидроксипропаноламином . Их реакционная способность при отверждении сравнима с аминосмолами, однако сшивание происходит за счет образования сложноэфирных свя зей с карбоксильными группами.

Для отверждения этих композиций необходимо добавлять такие сшивающие смолыкак меламиноформальдегидные, фенольные или блокированные изоцианаты. Водоразбавляемые эпоксидные смолыприменяются в качестве грунтовок по металлу и покрытийконсервных банок .

В качестве термоотверждаемых водоразбавляемых композиций применяются специально приготовленные акриловые эмульсии. Их получают путем обычной эмульсионной полимеризации. В состав мономеров входит гидроксилсодержащий мономер, причем синтез обычно проводят без защитного коллоида, а только в присутствии ПАВ. Эти системы обычно называют «безколлоид ными» латексами.

Водорастворимые смолыможно модифицировать силиконами; преимущество таких продуктов было показано на примере алкидов и полиэфиров, модификацию которых проводили путем предварительного взаимодействия силиконов с полиолом. Модификацию силиконами готовых акриловых латексов можно проводить на последней стадии после завершения эмульсионной полимеризации .

При использовании водоразбавляемых материалов возникают специфические проблемы, которые необходимо учитывать при разработке рецептур. Так, продукты конденсации могут быть склонны к гидролизу. На реакцию отверждения может отрицательно влиять присутствие вещества, использовавшегося при синтезе для повышения водорастворимости смол, либо за счет величины рН, либо, как в случае высыхающих на воздухе алкидов, за счет нейтрализации аминов, замедляющих процесс окислительного сшивания . Присутствие аминов может отрицательно влиять на сохранение цвета пленки.

Большинство водорастворимых композиций содержит определенное количество смешиваемых с водой органических растворителей , которые необходимо было использовать при синтезе смолыеще до введения воды. Их присутствие не вызывает

сильного загрязнения окружающей среды, и содержание в атмосфере летучих компонентов не превышает установленных норм, вместе с тем они позволяют регулировать такие свойства композиций, как стабильность, способность к высыханию и реологию. В состав дисперсионных композиций также может входить органический растворитель для облегчения коалесценции. Присутствие смешиваемых с водой растворителей может также способствовать эмульгированию в дисперсных системах, как это хорошо известно в так называемых «микроэмульсиях».


Смотрите также:

Лакокрасочные покрытия

Лакокрасочные покрытия


Термины «paint» и «surface coating» часто используются как взаимозаменяемые. Термин «surface coating» является более общим и применим ...
Алкиды

Алкиды


Они представляют собой полиэфиры, полученные реакцией триглицеридов растительных масел, полиолов алкид или алкид пластифицирует высок ...
Полиуретаны, уралкиды и уретановые масла

Полиуретаны, уралкиды и уретановые масла


По структуре эти материалы напоминают алкиды, в которых сложноэфирныесвязи частично или полностью замещены урета ...





Valid XHTML 1.0 Transitional

Вверх