Акриловые полимеры
1. Акриловые полимеры и сополимеры и их получение
К этому типу
пленкообразующих веществ относятся
олигомеры, полимеры и сополимеры акриловой,
метакриловой кислот и их производных:
эфиров, амидов, нитрилов и др. В зависимости
от применяемых мономеров и
Сырьем для получения акриловых полимеров и сополимеров служат различные мономеры. Полимеризацию акриловых мономеров можно проводить различными методами. Для изготовления лаков наиболее пригоден лаковый метод; метод эмульсионной полимеризации применяется для получения латекса.
При эмульсионной
полимеризации акриловых
Если необходимо выделить полимер из эмульсии, к латексу добавляют серную кислоту и отгоняют воду. При этом эмульсия разрушается, и полимер выпадает в осадок в виде дисперсного порошка. Осажденный полимер отфильтровывают и промывают от эмульгатора водой или спиртом и сушат при 40—70 °С.
При лаковой
полимеризации акриловых
При лаковой
полимеризации акриловых
1.1 Общие свойства
Полимеры могут быть твердыми, растворимыми в органических растворителях или воде, а также в виде эмульсий или дисперсий.
Полиакрилаты, по сравнению с другими пленкообразующими веществами для красок, обладают рядом преимуществ:
1) устойчивостью
к воздействию химических
2) бесцветностью,
прозрачностью, устойчивостью
3) устойчивостью к поглощению излучения с длиной волны свыше 300 нм (УФ облапь спектра, в том случае, если полиакрилаты не содержат стирол или схожие с ним ароматические соединении);
4) отсутствием двойных связей;
5) способностью к сохранению глянца;
6) стабильностью акрилатов и особенно метакрилатов к гидролизу.
Считается, что наличие перечисленных свойств у покрытий обусловлено свойствами индивидуальных мономеров, из которых получен полимер. Метилметакрилат способствует повышенной атмосфероустойчивости, светопрочности, жесткости и сохранности глянца в течение длительного периода. Стирол увеличивает прочность и устойчивость к воде, химическим веществам, солевому туману, по уменьшает светопрочность и сохранность глянца. Алкилированные акрилаты и метакрилаты придают покрытию гибкость и гидрофобность, а акриловая и метакриловая кислоты способствуют улучшению адгезии с металлами.
В свете того что защита окружающей среды становится псе более актуальной, к смолам красок стали применяться новые требования, что существенно расширило ассортимент лакокрасочных систем. Современные лаки и краски должны содержать малое количество растворителя (высокий сухой остаток) или совсем не содержать растворителя (порошковые покрытия), должны разбавляться водой (водно-дисперсионные краски), быть термопластичными или реакционноспособными. Все эти свойства должны быть получены за счет полимерной структуры пленкообразующих веществ. Ниже описаны наиболее важные технические параметры полимером.
Температура стеклования (Т) влияет на адгезию, хрупкость и отслаивание от подложки, образование трещин и устойчивость к высоким ударным воздействиям. Отрегулировать Т в акрилатах относительно легко, например, при помощи изменения соотношения метилированного метакрилата (Тg гомополимера – 105 °С) к n-бутил-акрилату (Тg гомополимера – 54 °С). Т также влияет им свойства дисперсий и вязкость растворов. При высоких значениях Т увеличивается время сушки. При низких значениях молекулярной массы (< 6000), что весьма важно особенно для красок с высоким содержанием сухого остатка, температура стеклования зависит от молекулярной массы. Последующее структурообразование приводит к повышению температуры стеклования, который не зависит от плотности образования поперечных межмолекулярных связей.
Наличие стирола в составе пленкообразующих веществ снижает устойчивость к УФ-облучению и к атмосферным воздействиям, но при этом повышает устойчивость к воздействию химически активных веществ, улучшает адгезию и смачиваемость пигмента. Поэтому производители стараются не использовать стирол в красках, которые применяются в качестве верхнего слоя при наружной окраске и для получения прозрачных покрытий.
Разработка красок с низким количеством растворителя (с высоким содержанием сухого остатка) напрямую связана с использованием полимеров, обладающих очень низкой вязкостью. Для таких пленкообразующих веществ принципиально важными параметрами, определяющими вязкость, являются молекулярная масса и молекулярно-массовое распределение (ММР). Для изготовления красок с высоким содержанием сухого остатка необходимы олигомеры с молекулярной массой около 1000—3000. Акрилатное пленкообразующее вещество с молекулярной массой 100 000 можно использовать для получения краски с содержанием сухою остатка около 12,5 % и с низкой вязкостью, достаточной для ее нанесения. Пленкообразующее вещество с молекулярной массой около 6000 дает возможность получись краску с содержанием сухого остатка рапным 50 %. Для получения низкой вязкости достаточно минимального ММР. Однако с увеличением молекулярной массы физико-механические свойства краски улучшаются. Поэтому пленкообразующие вещества с низкой молекулярной массой, которые сшиваются после нанесения, используются для изготовления красок с низким содержанием твердого сухого остатка. Исходная краска состоит из низкомолекулярных олигомеров, а прочные полимерные пленки образуются после поперечной сшивки и в процессе высыхания. Дальнейшие возможности по уменьшению вязкости связаны со специфическими взаимодействиями между молекулами пленкообразующего вещества и с выбором низковязкого растворителя, который практически не взаимодействует с полимером. Для порошковых покрытий особенно важна вязкость расплава. В этом отношении акриловые полимеры находятся в невыгодном положении по сравнению с полиэфирами.
Для промышленного производства дисперсий необходимо введение функциональных групп в полимерную цепь. Большинство водно-дисперсионных систем представляют собой полимеры со свободными карбоксильными группами. Способность к разбавлению водой достигается посредством нейтрализации кислотных групп водной щелочью или аминами. Пленкообразующие вещества могут также содержать группы азота. Последующее образование дисперсии может происходить после нейтрализации (например, уксусной или молочной кислотой). Так как вязкость дисперсий очень слабо зависит от молекулярной массы, то обычно используются полимеры с очень высокой молекулярной массой. Поэтому дисперсии идеально подходят для получения покрытий, высыхаемых физическим способом. Структурообразование происходит за счет введения функциональных групп.[2]
При использовании безводных дисперсий можно уменьшить выделение растворителя из красок без понижения молекулярной массы. Акрилаты были описаны выше как пленкообразующие вещества для безводных дисперсий, но кроме низкой вязкости они обладают еще некоторыми преимуществами над обычными покрытиями и, более того, должны конкурировать с красками с высоким содержанием сухого остатка и с порошковыми покрытиями.
1.2 Структурообразование полиакрилатов
В отличие от термопластических полимеров структурированные полимеры нерастворимы, обладают более высокой твердостью и устойчивостью к воздействию химических веществ. Эти свойства чрезвычайно важны для изготовления высококачественных покрытий. Реакции структурообразования приобрели значимость в 1950-х годах после внедрения акриловых смол в автомобильную промышленность.
Следующий импульс и области создания ЛКМ был связан с ужесточением законодательства об охране окружающей среды. Появление требований к понижению содержания растворителей в красках и замене традиционных красок на растворителях красками со средним и высоким сухим остатком означало, что молекулярная масса пленкообразующих веществ может быть снижена до такого уровня, при котором невозможно сохранить требуемые свойства красок (например, получение покрытий с оптимальным пленкообразованием, твердостью и эластичностью). Эти свойства возможно получить путем увеличения молекулярной массы в результате структурообразования после нанесения покрытия. Химическая реакция после нанесения также дает преимущества дисперсиям с высокой молекулярной массой. У них повышается температура стеклования и прочность пленки.
Широко используемый
метод структурообразования пленок
краски состоит из реакции между
гидроксилсодержащими акрилатами и
меламинформальдегидными
Другой важный
метод структурирования — это
взаимодействие гидроксилсодержащих
акрилатов с полиизоцианатами, которые
выступают в качестве отвердителей.
Такая смесь структурируется
при комнатной температуре и,
следовательно, должна изготовляться
и храниться как
Третья группа
реакций структурообразования затрагивает
акриловые смолы, содержащие свободные
группы карбоновой кислоты. Полиэпоксиды
в основном используются как структурообразующие
вещества для производства органорастворимых
красок или порошковых покрытий. В
отношении стойкости к щелочам
и растворителям такие
Если к химической устойчивости, истиранию и прочности предъявляются менее жесткие требования (за это ответственна полнота сшивки), то карбоксилсодержащие акрилаты можно отверждать путем использования диаминов или комплексов металлов. Этот метод широко применяется, особенно при изготовлении водных дисперсий. Сообщалось также о структурообразонлиии с бисоксазолином.
Водные акриловые дисперсии активно применяются в производстве покрытий для дерева или антикоррозийных покрытий. Такие краски чаще не требуют сушки при повышенных температурах и их механические свойства улучшаются, если структурообразование происходит при комнатной температуре. Азиридины или дигидраиты обычно используют в качестве сшивающих агентов, которые смешивают с дисперсиями после окончания производственного процесса.
Существует много других структурообразующих процессов, но они не нашли широкого применения, либо появились лишь недавно как результаты научных разработок. Сообщается о структурообразовании зпоксидсодержащих акрилатов с аминосмолами и реакциях с полисульфоназидами.
Альтернативой отверждаемым краскам является получение самосшивающихся акриловых полимеров, которые реагируют между собой при пониженных темперах без добавления внешних структурирующих веществ. Такие покрытия нашли применение благодаря устойчивости к химическим веществам, прочности и эластичности, но они менее разнообразны по составу и могут создавать проблемы из-за своей нестабильности в процессе хранения. Кроме того, для достижения высокой степени структурообразования необходимо, чтобы минимальная молекулярная масса была больше, чем у смол, которые не являются самоструктурирующимися. Соответственно, при использовании таких систем невозможно получить краски с высоким содержанием сухого остатка.[3]
1.3 Области применения
Акриловые краски и лаки используются в разных областях и их наносят всеми обычно применяемыми методами. Недавние исследования красок с низким содержанием растворителей и водных дисперсий показали, что возникла необходимость в создании новых специальных рецептур.
Применение акриловых красок с низким содержанием растворителя (системы со средним и высоким содержанием сухого остатка) вызывает определенные трудности. Из мокрой пленки испаряется лишь очень небольшое количество растворителя, вязкость в процессе сушки увеличивается незначительно, поэтому краски остаются жидкими и низковязкими в течение длительного времени. Если покрытие нанести очень толстым слоем, то могут возникнуть дефекты пленки (потеки, наплывы) и вызвать затруднение испарения растворителя. Поэтому контролировать толщину слоя становится сложно. Во время горячей сушки вязкость сначала падает, а затем увеличивается в связи с началом реакции структурообразования и связанным с этим процессом увеличения молекулярной массы. Поэтому реологические свойства красок с высоким сухим остатком возможно контролировать с помощью специальных добавок при нанесении и формировании покрытий. Эти добавки являются тиксотропными веществами и обеспечивают равномерное распределение покрытия во время нанесения без дефектов при получении толстослойных покрытий. Образования морщин можно избежать, если краску наносить при повышенной температуре (примерно 50 – 60 °С ). Низкая молекулярная масса красок с высоким содержанием сухого остатка также неблагоприятно отражается на процессе горячей сушки. Поэтому режимы формирования покрытий при горячей сушке (температура и время) тем меньше, чем ниже молекулярная масса пленкообразующего вещества. Краски, получаемые из карбоксилсодержащих акриловых полимером, проявляют характерные реологические свойства во время нанесения и в процессе горячей сушки. Возможно, это происходит из-за обратимого образования межмолекулярных водородных связен.
При нанесении
водорастворимых акриловых
1.4 Использование
Самая значительная область применения акрилатпых пленкокообразующих веществ — это применение их в водоэмульсионных красках для внутренних помещений (потолки, стены) и фасадов зданий. Акрилатные дисперсии для вододисперсионных красок обладают хорошей паронропицаемотью и моющей способностью.
Полиакрилатные
лаки и эмали горячей сушки
применяются для окраски
Полиакрилаты используются в автомобильной промышленности с 1957 года. В настоящее время они играют важную роль в изготовлении покрытий для автомобилей. Почти во всех случаях они могут заменять собой алкидные смолы. Такие пленки пленкообразователи применяются при изготовлении полиролей и покрытий для автомобилей благодаря своей высокой прозрачности, устойчивости к атмосферным воздействиям, способности долго сохранять глянец и устойчивость к пожелтению. Автомобильные полирующие средства всегда являются структурообразующимися. В качестве отвердителей обычно используются меламиновые полимеры, для прозрачных покрытий все больше и больше применяются полиизоцианаты. При изготовлении автомобильных шпатлевок и покрытий для металлических частей можно использовать акрилатные дисперсии для уменьшения испарения растворителя. Однако системы, содержащие растворитель, все еще необходимы в производстве покрывных красок.[5]
В производстве покрытий промышленного назначении акрилаты используются для придания покрытиям особых свойств. Самосшивающиеся акрилаты используют для изготовления покрытий для предметов домашнего обихода в силу их хорошей устойчивости к моющим средствам и щелочам, а также из-за их устойчивости к пожелтению при температурных воздействиях. Металлические подложки, покрытые смесью акрилатных и меламиновых смол или полимочевины, высыхают при высокой температуре. Однако с недавних пор стали выпускать дисперсии, которые можно отверждать методом горячей сушки. Деревянные подложки, которые подвергаются высоким нагрузкам (например, кухонные поверхности), все чаще покрывают полиуретановыми красками па основе акриловых смол и изоцианатов.
2. Метод покраски кистью
Нанесение лакокрасочных материалов кистью является старейшим методом окраски, применяющимся в течение многих веков и, несмотря на это, практически не претерпевшим изменений.
В настоящее
время этот метод используется в
основном при окраске помещений
зданий, отдельных изделий трудоемкого
единичного производства, в котором
операция окраски занимает небольшой
процент. Преимущество окраски кистью
заключается в простоте, возможности
окраски сложных изделий и
хорошей адгезии лакокрасочного
материала к подложке, благодаря
втиранию при растушевывании. Однако
метод трудоемок и
При окраске лакокрасочный материал наносят концом кисти без сильных нажимов. Материал ложится широкими полосами, которые затем растушевываются в горизонтальном и вертикальном направлениях. Кисть следует держать под углом в 45-600 к окрашиваемой поверхности.
Кисти изготавливают
из различных материалов, лучшим из
которых является свиная щетина, обладающая
от природы естественной конусообразной
формой и раздвоением окончаний
волос, что позволяет
Размер кисти должен соответствовать виду работы. Большие кисти носят название «маховых» и употребляются для окрашивания больших ровных поверхностей, например стен, потолков, полов, крыш и т.п. Маховые кисти изготавливают в 200, 300, 400 и 600 г (по массе щетины).
Перевязанные шпагатом пучки щетины обычно надевают на заостренный конец рукоятки длиной от 1 до 1,5 м и обматывают шпагатом на 1/3 – 2/3 длины пучка. Длина оставляемой свободной щетины может быть больше или меньше в зависимости от типа применяемых материалов. Для масляных красок, растираемых по поверхности со значительным усилием, щетина должна быть короче, чем для менее вязких водных красок. По мере истирания кисти витки шпагата постепенно снимают, освобождая перевязанную часть кисти. Обычно износ кистей колеблется от 0,3 до 1,5 г на 1 м2 окрашенной поверхности и зависит от типа лакокрасочного материала и вида поверхности.
При окрашивании маховыми кистями обычно работают двумя руками. Для работы одной рукой делают кисти меньших размеров – так называемые «ручники». Различают плоские и круглые ручники. В круглых ручниках кисть укрепляют на клею в выточке на торце рукоятки, в плоских – зажимают в жестяной оправе кисти. Как и в маховых кистях, щетину в ручниках обвязывают шпагатом, витки которого снимают по мере износа кисти. Размеры ручников обозначают четными номерами от 6 до 30.
Для окрашивания
по трафарету применяют
С целью придания окрашенной поверхности шероховатости пользуются щетками-торцовками, которые делают из короткой отбеленной щетины, укрепленной на деревянной оправе размером 10х20 см. Работая сухой торцовкой, ударяют торцами щетины по свежеокрашенной поверхности.
Для получения
покрытия хорошего качества требуется
соблюдение определенных правил работы
кистями. Новая кисть всегда содержит
пыль и сломанные волоски, которые
необходимо «выработать» до начала использования
кисти для ответственной
В начале работы кисть необходимо «разработать», чтобы равномерно распределить на ней лакокрасочный материал. Для этого кисть окунают в материал, втирая ее о внутреннюю поверхность стенки рабочей емкости. Это повторяют несколько раз, время от времени поворачивая кисть, до тех пор, пока весь пучок волос не будет смочен примерно на половину длины.
В процессе работы кисть окунают в лакокрасочный материал не слишком глубоко, постукивая ею (не вытирая) по краю рабочей емкости для равномерного распределения материала по волосу.
Лакокрасочный
материал наносят довольно толстым
слоем, а затем растушевывают
его сухой кистью. Последнюю штриховку
обычно проводят в том направлении,
в котором изделие имеет
Описанная технология
пригодна для нанесения большинства
применяемых лакокрасочных
Метод окраски
кистью применяется преимущественно
при нанесении различных
Быстросохнущие
материалы, содержащие летучие активные
растворители, трудно нанести кистью,
так как при нанесении
По окончании работы лакокрасочный материал, оставшийся на кисти, отжимают шпателем или скребком, после чего кисть обтирают, промывают в растворителе и сушат на воздухе, быстро вращая. При частом использовании кисть можно хранить в воде или в растворителе, но при длительном перерыве в работе ее следует тщательно промыть водой с мылом, высушить и хранить в сухом прохладном месте. Щетина лучше сохраняет свою форму и не подвергается воздействию насекомых, если кисть хранится завернутой в пергаментную бумагу; необходимо, чтобы кисть была совершенно сухая, иначе на ней может появиться грибок, вызывающий разрушение щетины.
Кисти, в которых вместо щетины употребляется беличий, барсучий или хорьковый волос, отмывают от краски теплой мыльной водой. Растворителями такие кисти мыть нельзя, так как волос от этого становится ломким.[6]

- Акробатика
- Акробатика
- Акробатика
- Акробатика и физическое воспитание
- Акробатика: спорт или искусство?
- Акробатикка
- Акробатические групповые силовые пирамиды
- Акпараттык технология
- Акпараттык технология
- Акпараттык технология
- Акпараттық технология
- Акридетивная форма расчетов
- Акриламид, полиакриламид и их свойства
- Акриловая ванна: характеристики, монтаж, уход