Главная » Книжные издания

1 ... 5 6 7 8 9 10 11 ... 51

подложек. Для инициирования цепной полимеризации при отверждении УФ-излучением применяют фотоинициаторы, а в случае - термические инициаторы. При отверждении электронным пучком нет необходимости добавлять инициатор, так как электроны благодаря их собственной высокой энергии генерируют радикалы в полимеризующемся слое. Для этих целей используют обычно материалы с высоким сухим остатком, а типичная пленкообразующая система состоит из смеси форполимера и реакцион-носпособного разбавителя. Типичными форполимерами являются ненасыщенные полиэфиры, применяемые вместе с соответствующими винильными или акриловыми мономерами в качестве разбавителей. Обзор механизмов отверждения под влиянием УФ-, ИК-излучения и электронного пучка, а также соответствующих композиций дан в работах [84, 85].

Помимо уже описанных ранее ненасыщенных полиэфиров, для этих целей используются также эпоксидные и полиуретановые пленкообразователи. Эпоксиакрилаты получают реакцией диано-вых эпоксидных смол с акриловой кислотой. Полиуретановые пленкообразователи для фотоотверждении синтезируют взаимодействием ди- или полифункциональных изоцианатных аддуктов с гндроксиэтилакрилатом.

Определенное применение нашли также акрилаты простых и сложных полиэфиров, получаемые реакцией этерификации гидроксилсодержащих простых или сложных полиэфиров акриловой кислотой. При получении всех акрилированных пленкообразователей необходимо тщательно контролировать содержание ингибитора, чтобы предохранить от преждевременной полимеризации. Кроме того, может потребоваться разбавление готового продукта мономером для достижения требуемой текучести. Основное достоинство форполимеров этого типа - низкая вязкость.

К мономерам, применяемым в качестве реакционноспособных разбавителей для регулирования вязкости, предъявляются определенные требования по вязкости, сольватирующей способности, летучести и фоточувствительности. Механизмы отверждения достаточно сложны и для каждой конкретной системы существует оптимальное соотношение олигомер - мономер при данной дозе облучения, необходимое для достижения требуемых характеристик пленки. Акрилаты обладают наибольшей скоростью отверждения и обычно они полифункциональны. Из мономеров широко применяются гексаидиолдиакрилат и триметилолпропан-триакрилат. В настоян.1ее время в промышленности производится широкий ряд таких многофункциональных мономеров. По реакционной способности ненасыщенных групп в радиационно-отверж-даемых системах мономеры располагаются в следующий ряд: акрилаты > метакрилаты > аллильные > винильные.

Фотоинициаторами для отверждения в УФ и видимой области ненасыщенных систем должны быть генераторы свободных ради-

калов, например ароматические кетоны. Применяют также и сочетания кетонов с аминами [86]. Реакции отверждения те же, что и описанные ранее при полимеризации акриловых соединений.

Последним достижением в этой области являются эпоксидные смолы, отверждаемые по катионному механизму, в которых применяют фотоинициаторы, выделяющие под воздействием облучения кислоты Бренстеда. Такие композиции основаны, главным образом, на циклоалифатических эпоксидных смолах и алифатических диэпоксидах. Диановые эпоксидные смолы ухудшают способность к отверждению подобных систем.

2.12. ПОРОШКОВЫЕ СОСТАВЫ

Порошковые композиции обладают тем преимуществом по сравнению с обычными лакокрасочными материалами, что при нанесении не выделяют никаких загрязняющих окружающую среду растворителей. Кроме того, благодаря использованию при нанесении метода электростатического распыления, потери материала невелики. Приготовление порошковых композиций характеризуется рядом особенностей из-за отсутствия в них растворителей [87]. Большинство порошков получают измельчением экструдиро-ванных расплавов, вследствие чего термореактивные композиции должны выдерживать процесс плавления (при экструдировании осуществляют также пигментирование). Все используемые компоненты, и особенно готовые композиции, должны быть твердыми и стеклообразными при комнатной температуре, что требуется для хорошего измельчения и сохранения сыпучести порошка при хранении. В связи с этим, смесь не должна размягчаться или агломерировать при температуре ниже 40 °С. Прн разработке рецептур и в производстве необходимо обращать внимание на такие факторы, как размер частиц, показатели текучести расплава, удельное сопротивление.

Для получения порошковых красок широко используются эпоксидные композиции на основе диановых смол, отверждаемые аминами (особенно производными дициандиамида) или фенольными отвердителями. Применяют также насыщенные полиэфиры в смеси с эпоксидами. Для улучшения розлива и адгезии можно проводить модификацию димеризованными жирными кислотами, а для повышения твердости вводить эпоксидные смолы, которые содержат разветвленные продукты, полученные эпоксидированием новолаков. Для отверждения эпоксидных порошков используют также ангидриды дикарбоновых кислот и кислые полиэфиры. Покрытия на основе таких композиций не желтеют и превосходят по эксплуатационным характеристикам эпоксидные покрытия, отвержденные аминами.

Полиэфирные порошковые композиции могут быть на основе гидроксилсодержащих полиэфиров и отверждаться меламинофор-мальдегидами или блокированными изоцианатами или же на основе кислых полиэфиров, отверждаемых эпоксидными смолами или тригл1щидилизоциануратом. Последний отвердитель обеспечивает очень хорошую долговечность и стабильность цвета. Для получения блокированных изоцианатов используют капролактам, хотя его выделение при отверждении пленки создает определенные проблемы.

Разработаны акриловые композиции, которые однако характеризуются умеренными эксплуатационными свойствами и осложнениями при хранении. Применяют также термопластичные порошковые композиции на основе, например, найлона 11 или найлона 12, поливинилхлорида, ацетата и бутирата целлюлозы, полиэтилена. Порошки можно диспергировать в воде и затем наносить на изделия. Примером таких систем являются так называемые суспензионные лакокрасочные материалы или водные порошковые суспензии, которые можно наносить электроосаждением (покрытия, наносимые электроосаждением порошков).

Глава 3 ПИГМЕНТЫ ДЛЯ КРАСОК

Дж. Ф. Ролинсон 3.1. ВВЕДЕНИЕ

Настоящая глава, посвященная пигментам для красок, предназначается для людей, незнакомых с лакокрасочной промышленностью. Обсуждаемые вопросы изложены сжато, чтобы дать возможность начинающему технологу по лакам и краскам получить основные представления о роли пигментов в красках. Более подробные сведения можно получить из коммерческих изданий, а также из многих книг и статей, уже опубликованных по этому вопросу.

Вначале даны определения пигментам и перечислены требования, предъявляемые к их качеству. Приведена классификация пигментов и объяснена терминология, используемая в лакокрасочной промышленности. Обращено внимание на токсичность пигментов, ИХвлияние на состояние окружающей среды и лакокрасочную промышленность. Затем перечислены свойства пигментов и предложены некоторые основные правила, которые можно использовать при выборе пигментов для лакокрасочных материалов.

3.2. ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Пигменты совместно с пленкообразователей могут быть использованы в лакокрасочных материалах для придания последним:

1) эстетической привлекательности - цвета и укрывистости или прозрачности и специальных эффектов;

2) защитных свойств - атмосферостойкости и коррозионной стойкости;

3) вспомогательных свойств - повышения прочности пленки, твердости, огневой защиты, придания поверхности антиконденсационных и противоскользящих свойств и т. д.

Пигменты можно определить как вещества, представляющие собой твердые частицы, практически нерастворимые в используемых пленкообразователе, растворителях и разбавителях, способные к диспергированию в компонентах краски и обеспечивающие достижение оптимальных свойств, предъявляемых к лакокрасочным материалам и покрытиям.

3.3. ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ ПИГМЕНТОВ

3.3.1. Внешний вид

Среди пигментов можно выделить два класса - истинные пигменты и наполнители. Первые применяются для придания цвета, белизны или укрывистости, тогда как наполнители могут быть добавлены в лакокрасочный материал для изменения глянца или блеска, оказывая незначительное влияние на цвет или укрывистость. При более высоких концентрациях наполнители воздействуют на цвет и укрывистость так же, как и на другие важные физические свойства покрытия. Наполнители используют для изменения таких важных свойств, как реологические и седи-ментационные характеристики жидкой краски и стекание пленки после нанесения. Они также добавляются в лакокрасочный материал из экономических соображений.

Первое и главнейшее требование к пигментам заключается в том, что они должны придавать цвет прозрачной или непрозрачной пленке; важным свойством является также красящая способность.

Часто требуется, чтобы субстрат был затемнен, при этом необходимо использовать пигменты, придающие укрывистость. В случаях других отделок используют цветные полупрозрачные или прозрачные пигменты.

3.3.2. Стойкость

Важно, чтобы используемые в красках пигменты были стойки к воздействию других компонентов краски, воды, растворителей, химикатов, которые воздействуют на пленку. Если пленкообразователь требует нагревания для отверждения, то пигменты должны быть термостабильными.

3.3.3. Долговечность

Пигменты должны быть долговечны в смысле сохранения цвета, т. е. не должны ни обесцвечиваться, ни темнеть. Кроме того, пигменты не должны ухудшать, и даже могут увеличивать способность связующего образовывать когезионную твердую, эластичную пленку с хорошей адгезией к подложке. Таким образом получается прочная, долговечная, износостойкая пленка, защищающая поверхность и увеличивающая срок ее службы. Стойкость чистой пленки к внешним воздействиям возрастает многократно после введения пигментов. Лакокрасочное покрытие должно быть достаточно толстым, чтобы обеспечить максимальную защиту, и это свойство заметно улучшается при правильном пигментировании.

Таблица 3.1. Пигменты для лакокрасочных материалов - белые, цветные и наполнители

Классификация по химическому строению

Основные цвета

-Неорганические пигменты -

,- Моноазо

-Арипамцд -

-Азопигменты -

Органические пигменты

-Азо конденсационные

I- Карбонаты

- Оксиды

- Сульфиды, сульфоселениды

- Сульфаты

- Силикаты

- Ферроцианиды

- Хроматы, молибдаты

- Сажа

- Металлические

I- Синтетические смешанные комплексы оксидов (керамика)

САцетоариламид Нафтанилид Нафтол

Диазо -

Металлические соли кислых азокрасителей (.металлические тонеры)

I- Лиарилиды

I- Пиразолон -Гетероциклические - Изоиндолинон

Попициклические

Кубовые пигменты

I-Антрахиноновые пигменты

- Прочие пигменты *

I- Фгалоцианин

- Хинакридон

- Перипеи - Лиоксазин

- Тиоиндиго

I- Антралиримидин

- Инадантрон

- Флавантрон

- Дибромантангрон

- Пирантрон -. Перинон

Полимерные гранулы

Сиилимерные 1рйиулы Перламутровые (поверх-ностноюбработанные слюды с перламутровым эффектом)

Белые, бесцветные Белые, зеленые, желтые, красные, коричневые Белые, желтые, оранжевые, красные

Бесцветные

Белые, бесцветные, голубые Синие

Желтые, красные Черная

Алюминиевый, бронзовый

Различные цвета

Желтый Красный

Красный, оранжевый Красный, желтый, оранжевый Красные

Желтые, красные, оранжевые Оранжевый, красный Желтый, оранжевый Синий, зеленый

Оранжевый, красный, фуксино-

вый, фиолетовый

Красный, каштановый

Фиолетовый

Каштановый

Синий

Красный

Красный

Оранжевый

Бесцветные наполнители Многоцветные

Таблица 3.2. Основные свойства пигментов различной химической природы

Свойство в краске	1Х I ч £ л S га	Оксиды железа	к <- , = 2 О с; Ш	Ж X 0 X	га О	О я о д: о	о (П	i ш SS JS < о	, 3 о		, , <U X X S 0 X
Укрывистость									4 3
		(кроме прозрачных)
Красящая способность
Термостабильность
	(кроме желтых)
Стойкость к растворителям:
к растворению
к выцветанию
к потерям при распылении
Стойкость к:
кислотам
щелочам
химическим агентам
Светостойкость при:
насыщенных тонах
средних тонах											5 4
разбавленных тонах
Диспергируемость		(кроме прозрачных)
Текучесть
Стабильность к флокуляции
	(кроме красных)
											Высокая

2 - плохо, 3 - удовлетворительно. 4 - хорошо, 5 - отлично

няя няя

Имеются легкодиспергируемые типы.

Защита от коррозии лакокрасочными покрытиями имеет наиболее важное значение и она сильно зависит как от пигментов - ингибиторов коррозии, так и собственно от технологии приготовления антикоррозионных красок.

3.4. КЛАССИФИКАЦИЯ ПИГМЕНТОВ

Существующие пигменты после ихсмачивания пленкообразо-вателем можно подразделить на белые, цветные и бесцветные или наполнители. Цветные пигменты традиционно подразделяют на неорганические и органические, но развитие технологии привело к тому, что различие в свойствах этих пигментов быстро стирается.

Весьма тонкие процессы обработки поверхности пигментов наряду с особенностями современных технологий их производства обеспечивают выпуск пигментов, для каждого из которых необходим свой индивидуальный способ получения. Однако легче начать с простой классификации: Неорганические пигменты - сюда входят белые пигменты, наполнители и ряд цветных пигментов, как синтетических, так и природных.

Органические пигменты - в настоящее время это, в основном, синтетические пигменты.

Общие свойства неорганических и органических пигментов представлены ниже:

Свойства пигментов

Кроющая способность Красящая способность Стойкость к действию растворителей - стойкость к вымыванию

Стойкость к действию химикатов

Термостойкость

flojHOBe4HocTb Цена

Неорганических

Иногда тусклый Обычно высокая Обычно низкая Хорошая

Различная

Большей частью хорошая

Обычно хорошая Обычно невысокая

Органических

Обычно яркий Относительно низкая Обычно высокая Изменяется в широких пределах - от хорошей до плохой Различная

Различная

Различная Различная, но очень высокая

Дальнейщая классификация неорган пигментов по химической природе дана свойства - в табл. 3.2.

ических и органических в табл. 3.1, а типичные

3.5. НОМЕНКЛАТУРА ПИГМЕНТОВ

Технологи по лакам и краскам идентифицируют группы пигментов, употребляя традиционную терминологию для химических классов пигментов, приведенных в табл. 3.1. Они используют традиционные наименования, например, берлинская лазурь .

которые возникли в промышленности, а также используют номер по Colour Index.

Colour Index [1] -важная международная система кодирования, поскольку она является логической и исчерпывающей и дает ясную идентификацию определяемых типов пигментов.

Colour Index (третье издание, второе уточнение, 1982 г.) публикуется Обществом красильщиков и колористов (Society of Dyers and Colourists), совместно с Американской Ассоциацией химиков-текстильщиков и колористов (American-Association of Textile Chemists and Colorists). Это очень полезное справочное издание дает общую информацию о пигментах, классифицируя их по следующим признакам:

Наименование группы, тип цвета и номер по Colour Index (Cl). Имеющиеся материалы сгруппированы согласно тому, являются они пигментами или растворимыми красителями, и в группы по цветам. Номер отвечает всем материалам с одинаковым химическим строением в определяемом цветовом семействе. Например: CI Пигмент желтый 3 - желтый пигмент, и эта запись отличает данную группу от, скажем, CI Растворимый желтый 3, который является красителем.

Химическое строение для каждого пигмента дано по номеру строения по Colour Index. Так, в вышеприведенном примере С1 Пигмент желтый 3 имеет номер строения по CI 11710. Все желтые пигменты, которые имеют одинаковое химическое строение, полученные при взаимодействии 4-хлор-2-нитроанилина с 2-хлорацето-анилидом, даны под номером 11710.

Коммерческое или торговое наименование. Пигменты, имеющиеся на рынке, внутри каждой цветовой группы перечисляются под их коммерческими или торговыми наименованиями. Обычное наименование Пигмента желтого 3 - Ариламид желтый 10 С . G в наименовании подчеркивает зеленый оттенок желтого цвета, а 10 обозначает, что пигмент на 10 единиц зеленее, чем Ариламид желтый G , который представляет собой Пигмент желтый 1. Эти желтые пигменты также называют Желтые ганза .

Colour Index перечисляет более 700 типов используемых цветных пигментов, что составляет более 5000 различных пигментов всех назначений, в том числе для типографских красок, пластмасс, резины, цемента и бумаги:

Пигменты по Число перечисленных Пигменты по Число перечисленных

Colour Index химических ти]]ов Colour Inde.4 химических типов

Белые 33 Желтые 163

Черные 32 Оранжевые 54

Коричневые 26 Красные 244

Синие 66 Фиолетовые 49

Зеленые 36 Металлические 6

Из всех ЭТИХ пигментов, за исключением наполнителей, до 80% общего объема производства и потребления приходится

на долю примерно 30-ти. Некоторые основные крупнотоннажные пигменты приведены ниже:

Пигменты Тип

С1 Пигмент белый 6 Диоксид титана

CI Пигмент красный 101 Красный железоокисный пигмент

CI Пигмент желтый 42 Желтый железоокисный пигмент

С1 Пигмент голубой Фталоцианин медн

15: 1, 15:2, 15:3. 15:4

С1 Пигмент красный 49 : 1 Моноазокраситель Литоль красный (бариевая

соль кислого азокрасителя), используется в типографских красках

С1 Пигмент красный 57 : 1 .Моноазокраситель .Литоль рубиновый тонер

(кальциевая соль кислого азокрасителя), используется в типографических красках

3.6. ГРУППЫ ПИГМЕНТОВ

Большая группа современных цветных пигментов своим появлением обязана технологии красителей, которые используются при окраске волокон и тканей. Эти красители, по их природе, .цолжны быть растворимы на определенной стадии процесса крашения. Такая технология часто может быть приспособлена к приготовлепикэ нерастворимых цветных порошков, пригодных к использованию в качестве пигментов для лакокрасочных материалов. Согласно их происхождению, можно рассмотреть следующие группы пигментов: а) тонеры, б) литоли *, в) красочные лаки, г) пигменты, модифицированные канифолью, д) нафтолы и пигменты типа Нафтола AS **, е) пигменты BOi\ , ж) кубовые пигменты, з) керамические пигменты, и) пигменты, полученные флашинг-процессом.

3.6.1. Тонеры

Тонеры - это такие материалы, которые, в отличие от растворимых красителей нерастворимы в воде, большинстве смол, растворителей и разбавителей. Этот термин используется в Америке для обозначения всех цветных пигментов, кроме красочных лаков, но в Европе это название обычно закрепляется за особой группой пигментов, называемых металлическими тонерами . Тонеры получают путем реакции определенных растворимых кислых азокрасителей с основаниями с получением металлических солей, нерастворимых в воде; примерами могут служить бариевые, кальциевые или марганцевые тонеры. Светостойкость частично определяется ионом металла, который также влияет и на цвет, и изменяется следующим образом:

Na Ва Са Sr Мп

Увеличение светостойкости->-

Ораижевыйч-Бордо

* Регистрационное наименование фирмы BASF (ФРГ). ** Регистрационное наименование фирмы Hoech.st AG (ФРГ).

1 ... 5 6 7 8 9 10 11 ... 51