Водоэмульсионные краски

Водоэмульсионные краски (анг. water-based paints) — (воднодисперсионные краски, латексные краски, эмульсионные краски), суспензии пигментов и наполнителей в водных дисперсиях (латексах) пленкообразователей. Водные эмульсии последних получают главным образом эмульсионной полимеризацией соответствующих мономеров (синтетические латексы), а также диспергированием пленкообразователей в воде (так называемые искусственные латексы). В состав водоэмульсионных красок входят обычно 10-15 компонентов, в том числе (% по массе): 40-60%-ная водная дисперсия пленкообразователя 35-40; пигменты и наполнители 30-37; пластификатор 0-7; функциональные добавки. Содержание в водоэмульсионных красках сухого остатка 50-60%.

Наиб. распространенные пленкообразователи водоэмульсионных красок: сополимеры акрилатов (акрилатные В. к.); поливинилацетат или сополимеры винилацетата с небольшими кол-вами акрилатов, алкилмалеинатов, этилена и др. (поливинилацетатные водоэмульсионные краски); сополимеры стирола с бутадиеном, метакриловой кислотой и др. (стирол-бутадиеновые водоэмульсионные краски). Ограниченно применяют также искусств. латексы нитратов целлюлозы, эпоксидных, алкидных, полиэфирных смол, полиуретанов и др.

Ассортимент пигментов и наполнителей для водоэмульсионных красок ограничен специфическими требованиями (минимальное содержание водорастворимых примесей, достаточная гидрофильность и др.). Чаще всего изготовляют белые водоэмульсионные краски; цветные краски получают добавлением в белые подцветочных (колеровочных) паст. Предельное количество пигментов и наполнителей составляет обычно 75-85% от критического объемного содержания пигмента, или пигментоемкости - безразмерной величины, характеризующей максимальная плотность "упаковки" пигмента в монолитной пленке.

Функциональные добавки в водоэмульсионных красок: эмульгаторы (дифильные пав и другие); диспергаторы пигментов и наполнителей (например, гексаметафосфат натрия); загустители (эфиры целлюлозы, сополимеры метакриловой к-ты); вещества, придающие структурную вязкость и тиксотропность (бентонит, аэросил); консерванты, предохраняющие покрытие от образования плесени и бактериального разложения (пентахлорфенолят натрия); пеногасители (например, кремнийорганической жидкости); вещества, придающие дисперсии устойчивость к коагуляции при повторных циклах замораживание - оттаивание (напр., высшие спирты, водорастворимые олигомеры); ингибиторы коррозии защищаемой поверхности (NaNO2, C6H5COONa).

Один из важных показателей дисперсий, характеризующий область применения, в частности их пригодность для водоэмульсионных красок естественной сушки, - минимальная температура пленкообразования. Ниже этой температуры, лежащей вблизи температуры стеклования полимера, дисперсия не образует монолитных пленок, а водоэмульсионные краски - покрытий с высокими твердостью, адгезией и износостойкостью. Хотя минимальная температура, рекомендуемая для нанесения водоэмульсионных красок на поверхность, составляет ~ 5 oС, для получения красок часто используют дисперсии с более высокой МТП; снижение последней достигается введением в состав водоэмульсионных красок низкомол. пластификаторов (например, дибутилфталата) или модификаторов (синтетических олигомеров), а также так называемых коалесцирующих добавок - летучих пластификаторов (например, моноэтиловых эфиров этилен- или диэтиленгликоля), высших спиртов.

Основные достоинство водоэмульсионных красок - отсутствие в них органических растворителей. Это обусловливает нетоксичность водоэмульсионных красок, взрыво-и пожаробезопасность процессов их приготовления и нанесения, относительно невысокую стоимость. Недостаток некоторых водоэмульсионных красок - неприятный запах, связанный с присутствием в них остаточного мономера. При длительном хранении водоэмульсионных красок, особенно выше 30°С или ниже 0°С, возможны образование плотных осадков пигментов или коагуляция дисперсной фазы (то есть необратимая порча водоэмульсионных красок).

Технология получения водоэмульсионных красок включает: 1) приготовление водного раствора диспергатора и других добавок; 2) диспергирование в этом растворе пигментов и наполнителей (операция может вызвать затруднения из-за плохой смачиваемости большинства пигментов водой); 3) смешение пигментной пасты с водной дисперсией пленкообразователя. Операции 2 и 3 осуществляют на таком же оборудовании, что и при получении эмалей. В случае приготовления некоторых эпоксидных водоэмульсионных красок суспензию пигмента в олигомере эмульгируют в водном р-ре отвердителя непосредственно перед использованием краски.

Водоэмульсионные краски для окраски строительных объектов наносят главным образом при помощи валика, а также распылением или кистью. Сушат покрытия чаще всего на воздухе; продолжительность выдержки перед нанесением след. слоя не более 2 ч, время полного высыхания не более 24 ч. Покрытие формируется в результате испарения воды и слипания частиц полимера с образованием сплошной фазы.

На основе акриловых латексов, а также дисперсий эпоксидных и алкидных смол, сополимеров, синтезированных с применением небольших кол-в (3-10%) метакриловой ктслоты, акриламида, винилйиридина и др., изготовляют водоэмульсионные краски промышленного назначения, образующие термоотверждаемые покрытия с хорошей адгезией к металлу. Такие водоэмульсионные краски наносят, например, валковым методом или электроосаждением и сушат при 80-180°С; на основе стирол-бутадиеновых латексов получают грунтовочные противокоррозионные композиции, наносимые хемоосаждением.

Покрытия естественной сушки с наилучшими свойствами образуют акрилатные водоэмульсионные краски. Поливинилацетатные покрытия недостаточно водостойки, стирол-бутадиеновые склонны к загрязнению и потемнению под действием солнечного излучения. По комплексу защитных и механических свойств покрытия, образуемые водоэмульсионные краски, уступают эмалевым, водоэмульсионные краски применяют главным образом в строительстве, на транспорте, в промышленности и в быту для получения защитно-декоративных и противокоррозионных покрытий. Акрилатными водоэмульсионными красками окрашивают фасады зданий, деревянные надстройки судов и др., поливинилацетатными и стирол-бутадиеновыми преимущественно интерьеры. Термоотверждаемые водоэмульсионные краски используют также как противокоррозионные грунтовки по металлу. Некоторыми водоэмульсионные краски окрашивают натуральную и искусственную кожу, деревянную мебель. Доля водоэмульсионных красок в лакокрасочной продукции промышленно развитых стран составляет около 30%.

Основные пути улучшения свойств и расширения ассортимента водоэмульсионных красок: применение новых сополимеров, преимущество акрилового ряда, в том числе содержащих реакционноспособные звенья; создание эффективных функциональных добавок; модифицирование синтетических латексов водоразбавляемыми олигомерами, окислителями и др.; создание новых искусственных латексов.

Исп. литература: Толмачев И. А., Верхоланцев В. В., Новые воднодисперсионные краски, Л.; 1979. В. В. Верхоланцев.