химический каталог




ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ, образуются в результате пленкообразования (высыхания, отверждения) лакокрасочных материалов, нанесенных на поверхность (подложку). Основные назначение: защита материалов от разрушения (например, металлов - от коррозии, дерева - от гниения) и декоративная отделка поверхности. По эксплуатационных свойствам различают ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п. атмосфере-, водо-, масло- и бензостойкие, химически стойкие, термостойкие, электроизоляционные, консервационные, а также спец. назначения. К последним относятся, например, противообрастающие (препятствуют обрастанию подводных частей судов и гидротехн. сооружений морскими микроорганизмами), светоотражающие, светящиеся (способны к люминесценции в видимой области спектра при облучении светом или радиоактивным излучением), термоиндикаторные (изменяют цвет или яркость свечения при определенной температуре), огнезащитные, противошумные (звукоизолирующие). По внешний виду (степень глянца, волнистость поверхности, наличие дефектов) ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п. принято подразделять на 7 классов. Для получения ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п. применяют разнообразные лакокрасочные материалы (ЛКМ), различающиеся по составу и химический природе пленкообразователя. О ЛКМ на основе термопластичных пленкообразователей см., например, Битумные лаки, Эфироцеллюлозные лаки, о ЛКМ на основе термореактивных пленкообразователей - Полиэфирные лаки, Полиуретановые лаки и др.; к ЛКМ на основе масел относятся олифы, масляные лаки, масляные краски, к модифицированным маслами - алкидные лаки (см. Алкидные смолы). Используют ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п. во всех отраслях народного хозяйства и в быту. Мировое производство ЛКМ составляет около 20 млн. т/год (1985). Более 50% всех ЛКМ расходуется в машиностроении (из них 20% - в автомобилестроении), 25% - в строит. индустрии. В стр-ве для получения ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п. (отделочные) применяют упрощенные технологии изготовления и нанесения ЛКМ главным образом на основе таких пленкообразователей, как казеин, водные дисперсии поливинилацетата, акрилатов или др., жидкое стекло. Большинство ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п. получают нанесением ЛКМ в несколько слоев (см. рис.). Толщина однослойных ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п. колеблется в пределах 3-30 мкм (для тиксотропных ЛКМ - до 200 мкм), многослойных - до 300 мкм. Для получения многослойных, например защитных, покрытий наносят несколько слоев разнородных ЛКМ (так называемой комплексные ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п.), при этом каждый слой выполняет определенную функцию: ниж. слой - грунт (получают нанесением грунтовки) обеспечивает адгезию комплексного покрытия к подложке, замедление электрохимический коррозии

Защитное лакокрасочное покрытие (в разрезе): 1 -фосфатный слой; 2 - грунт; 3 - шпатлевка; 4 и 5 - слои эмали.

металла; промежуточный - шпатлевка (чаще применяют "второй грунт", или так называемой грунт-шпатлевку) - выравнивание поверхности (заполнение пор, мелких трещин и др. дефектов); верхние, покровные, слои (эмали; иногда для повышения блеска последний слой - лак) придают декоративные и частично защитные свойства. При получении прозрачных покрытий лак наносят непосредственно на защищаемую поверхность. Технологический процесс получения комплексных ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п. включает до несколько десятков операций, связанных с подготовкой поверхности, нанесением ЛКМ, их сушкой (отверждением) и промежуточные обработкой. Выбор технол. процесса зависит от типа ЛКМ и условий эксплуатации ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п., природы подложки (например, сталь, Аl, др. металлы и сплавы, древесина, строит, материалы), формы и габаритов окрашиваемого объекта. Качество подготовки окрашиваемой поверхности в значительной степени определяет адгезионную прочность ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п. к подложке и его долговечность. Подготовка металлич. поверхностей заключается в их очистке ручным или механизир. инструментом, пескоструйной либо дробеструйной обработкой или др., а также химический способами. Последние включают: 1) обезжиривание поверхности, например обработка водными растворами NaOH, а также Na2CO3, Na3PO4 или их смесей, содержащими ПАВ и др. добавки, органическое растворителями (например, бензином, уайтспиритом, три- или тетрахлорэтиленом) либо эмульсиями, состоящими из органическое растворителя и воды; 2) травление - удаление окалины, ржавчины и др. продуктов коррозии с поверхности (обычно после ее обезжиривания) действием, например, в течение 20-30 мин 20%-ной H2SO4 (70-80 °С) или 18-20%-ной НСl (30-40 °С), содержащими 1-3% ингибитора кислотной коррозии; 3) нанесение конверсионных слоев (изменение природы поверхности; используется при получении долговечных комплексных ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п.): а) фосфатирование, которое заключается в образовании на поверхности стали пленки нерастворимых в воде трехзамещенных ортофосфатов, например Zn3(PO4)2.Fe3(PO4)2, в результате обработки металла водорастворимыми однозамещенными ортофосфатами Mn-Fe, Zn или Fe, например Mn(H2PO4)2-Fe(H2PO4)2, либо тонкого слоя Fe3(PO4)2 при обработке стали раствором NaH2PO4; б) оксидирование (чаще всего электрохимический способом на аноде); 4) получение металлич. подслоев - цинкование или кадмирование (обычно электрохимический способом на катоде). Обработку поверхности химический методами обычно осуществляют окунанием или обливанием изделия рабочим раствором в условиях механизир. и автоматизир. конвейерной окраски. Химическая методы обеспечивают высокое качество подготовки поверхности, но сопряжены с последующей промывкой водой и горячей сушкой поверхностей, а следовательно, с необходимостью очистки сточных вод.
Методы нанесения жидких ЛКМ.
1. Ручной (кистью, шпателем, валиком) - для окраски крупногабаритных изделий (строит, сооружении, некоторых пром. конструкций), исправления дефектов, в быту; используются ЛКМ естеств. сушки (см. ниже).
2. Валковый - механизир. нанесение ЛКМ с помощью системы валиков обычно на плоские изделия (листовой и рулонный прокат, полимерные пленки, щитовые элементы мебели, бумага, картон, металлич. фольга).
3. Окунание в ванну, заполненную ЛКМ. Традиционные (органоразбавляемые) ЛКМ удерживаются на поверхности после извлечения изделия из ванны вследствие смачивания. В случае водоразбавляемых ЛКМ обычно применяют окунание с электро-, хемо- и термоосаждением. В соответствии со знаком заряда поверхности окрашиваемого изделия различают ано- и катофоретич. электроосаждение - частицы ЛКМ движутся в результате электрофореза к изделию, которое служит соответственно анодом или катодом. При катодном электроосаждении (не сопровождающемся окислением металла, как при осаждении на аноде) получают ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п., обладающие повыш. коррозионной стойкостью. Применение метода электемпературоосаждения позволяет хорошо защитить от коррозии острые углы и кромки изделия, сварные швы, внутр. полости, но нанести можно только один слой ЛКМ, т. к. первый слой, являющийся диэлектриком, препятствует электроосаждению второго. Однако этот метод можно сочетать с предварит. нанесением пористого осадка из суспензии др. пленкообразователя; через такой слой возможно электроосаж. При хемоосаждении. используют ЛКМ дисперсионного типа, содержащие окислители; при их взаимодействие с металлич. подложкой на ней создается высокая концентрация поливалентных ионов (Ме0: Ме+n), вызывающих коагуляцию приповерхностных слоев ЛКМ. При термоосаждении осадок образуется на нагретой поверхности; в этом случае в воднодисперсионный ЛКМ вводят спец. добавку ПАВ, теряющего растворимость при нагревании.
4. Струйный облив (налив) - окрашиваемые изделия проходят через "завесу" ЛКМ. Струйный облив применяют для окраски узлов и деталей различные машин и оборудования, налив - для окраски плоских изделий (например, листового металла, щитовых элементов мебели, фанеры). Методы облива и окунания применяют для нанесения ЛКМ на изделия обтекаемой формы с гладкой поверхностью, окрашиваемые в один цвет со всех сторон. Для получения Л, п. равномерной толщины без подтеков и наплывов окрашенные изделия выдерживают в парах растворителя, поступающих из сушильной камеры.
5. Распыление:
а) пневматическое - с помощью ручных или автоматич. пистолетообразных краскораспылителей, ЛКМ с температурой от комнатной до 40-85 °С подается под давлением (200-600 кПа) очищенного воздуха; метод высокопроизводителен, обеспечивает хорошее качество ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п. на поверхностях различные формы;
б) гидравлическое (безвоздушное), осуществляемое под давлением, создаваемым насосом (при 4-10 МПа в случае подогрева ЛКМ, при 10-25 МПа без подогрева);
в) аэрозольное - из баллончиков, заполненных ЛКМ и пропеллентом; применяют при подкраске автомашин, мебели и др.
Существ. недостаток методов распыления - большие потери ЛКМ (в виде устойчивого аэрозоля, уносимого в вентиляцию, из-за оседания на стенах окрасочной камеры и в гидрофильтрах), достигающие 40% при пневмораспылении. С целью сокращения потерь (до 1-5%) используют распыление в электростатич. поле высокого напряжения (50-140 кВ): частицы ЛКМ в результате коронного разряда (от спец. электрода) или контактного заряжения (от распылителя) приобретают заряд (обычно отрицательный) и осаждаются на окрашиваемом изделии, служащем электродом противоположного знака. Этим методом наносят многослойные ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п. на металлы и даже неметаллы, например на древесину с влажностью не менее 8%, пластмассы с токопроводящим покрытием. Методы нанесения порошковых ЛКМ: насыпание (насеивание); напыление (с подогревом подложки и газопламенным или плазменным нагревом порошка, либо в электростатич. поле); нанесение в псевдоожиженном слое, например вихревом, вибрационном. Мн. методы нанесения ЛКМ применяют при окраске изделий на конвейерных поточных линиях, что позволяет формировать ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п. при повыш. температурах, а это обеспечивает их высокие техн. свойства. Получают также так называемой градиентные ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п. путем одноразового нанесения (обычно распылением) ЛКМ, содержащих смеси дисперсий, порошков или растворов термодинамически несовместимых пленкообразователей. Последние самопроизвольно расслаиваются при испарении общего растворителя или при нагревании выше температур текучести пленкообразователей. Вследствие избират. смачивания подложки один пленко-образователь обогащает поверхностные слои ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п., второй - нижние (адгезионные). В результате возникает структура многослоевого (комплексного) ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п. Сушку (отверждение) нанесенных ЛКМ осуществляют при 15-25 °С (холодная, естеств. сушка) и при повыш. температурах (горячая, "печная" сушка). Естеств. сушка возможна при использовании ЛКМ на основе быстровысыхающих термопластичных пленкообразователей (например, перхлорвиниловых смол, нитратов целлюлозы) или пленкообразователей, имеющих ненасыщенные связи в молекулах, для которых отвердителями служат О2 воздуха или влага, например алкидные смолы и полиуретаны соответственно, а также при применении двухупаковочных ЛКМ (отвердитель в них добавляется перед нанесением). К последним относятся ЛКМ на основе, например, эпоксидных смол, отверждаемых ди- и полиаминами. Сушку ЛКМ в промышлености осуществляют обычно при 80-160 °С, порошковых и некоторых специальных ЛКМ - при 160-320 °С. В этих условиях ускоряется улетучивание растворитсля (обычно высококипящего) и происходит так называемой термоотверждение реакционноспособных пленкообразователей, например алкидных, меламино-алкидных, феноло-формальд. смол. наиболее распространенные методы термоотвсрждения -конвективный (изделие обогревается циркулирующим горячим воздухом), терморадиационный (источник обогрева - ИК излучение) и индуктивный (изделие помещается в переменное электромагн. поле). Для получения ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п. на основе ненасыщенные олигомеров используют также отверждение под действием УФ излучения, ускоренных электронов (электронного пучка). В процессе сушки протекают различные физических-химический процессы, приводящие к формированию ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п., например смачивание подложки, удаление органическое растворителя и воды, полимеризация и (или) поликонденсация в случае реакционноспособных пленкообразователей с образованием сетчатых полимеров (см. также Отверждение). Формирование ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п. из порошковых ЛКМ включает оплавление частиц пленкообразователя, слипание возникших капелек и смачивание ими подложки и иногда термоотверждение. Пленкообразование из воднодисперсионных ЛКМ завершается процессом аутогезии (слипания) полимерных частиц, протекающим выше так называемой миним. температуры пленкообразования, близкой к температуре стеклования пленкообразователя. Формирование ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п. из органодисперсионных ЛКМ происходит в результате коалесценции полимерных частиц, набухших в растворителе или пластификаторе в условиях естеств. сушки, при кратковременном нагревании (например, 3-10 с при 250-300 °С). Промежуточная обработка ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п.: 1) шлифование абразивными шкурками ниж. слоев ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п. для удаления посторонних включений, придания матовости и улучшения адгезии между слоями; 2) полирование верх, слоя с использованием, например, различные паст для придания ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п. зеркального блеска. Пример технол. схемы окраски кузовов легковых автомобилей (перечислены последоват. операции): обезжиривание и фосфатирование поверхности, сушка и охлаждение, грунтование электрофорезной грунтовкой, отверждение грунтовки (180 °С, 30 мин), охлаждение, нанесение шумоизолирующего, герметизирующего и ингибирующего составов, нанесение эпоксидной грунтовки двумя слоями, отверждение (150 °С, 20 мин), охлаждение, шлифование грунтовки, протирка кузова и обдув воздухом, нанесение двух слоев алкидно-меламиновой эмали, сушка (130-140 °С, 30 мин). Свойства покрытий определяются составом ЛКМ (типом пленкообразователя, пигментом и др.), а также структурой покрытий. наиболее важные физических-механические характеристики ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п. - адгезионная прочность к подложке (см. Адгезия), твердость, прочность при изгибе и ударе. Кроме того, ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п. оцениваются на влагонепроницаемость, атмосферостойкость, химстойкость и др. защитные свойства, комплекс декоративных свойств, например прозрачность или укрывистость (непрозрачность), интенсивность и чистота цвета, степень блеска. Укрывистость достигается введением в ЛКМ наполнителей и пигментов. Последние могут выполнять также и др. функции: окрашивать, повышать защитные свойства (противокоррозионные) и придавать спец. свойства покрытиям (например, электропроводимость, теплоизолирующую способность). Объемное содержание пигментов в эмалях составляет <30%, в грунтовках - около 35%, а в шпатлевках - до 80%. Предельный "уровень" пигментирования зависит также от типа ЛКМ: в порошковых красках - 15-20%, а в воднодисперсионных - до 30%. Большинство ЛКМ содержат органическое растворители, поэтому производство ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п. является взрыво- и пожароопасным. Кроме того, применяемые растворители токсичны (ПДК 5-740 мг/м3). После нанесения ЛКМ требуется обезвреживание растворителей, например термодинамически или каталитических окислением (дожиганием) отходов; при больших расходах ЛКМ и использовании дорогостоящих растворителей целесообразна их утилизация - поглощение из паровоздушной смеси (содержание растворителей не менее 3-5 г/м3) жидким или твердым (активированный уголь, цеолит) поглотителем с последующей регенерацией, В этом отношении преимущество имеют ЛКМ, не содержащие органическое растворителей (см. Водоэмульсионные краски, Порошковые краски), и ЛКМ с повышенным ( / 70%) содержанием твердых веществ. В то же время наилучшими защитными свойствами (на единицу толщины), как правило, обладают ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п. из ЛКМ. используемых в виде растворов. Бездефектность ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п., улучшение смачивания подложки, устойчивость при хранении (предотвращение оседания пигментов) эмалей, водно- и органо-дисперсионных красок достигается введением в ЛКМ на стадии изготовления или перед нанесением функцион. добавок; например, рецептура воднодисперсионных красок обычно включает 5-7 таких добавок (диспергаторы, стабилизаторы, смачиватели, коалесценты, антивспениватели и др.). Для контроля качества и долговечности ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п. проводят их внешний осмотр и определяют с помощью приборов (на образцах) свойства - физико-механические (адгезия, эластичность, твердость и др.), декоративные и защитные (например, антикоррозионные свойства, атмосферостойкость, водопоглощение). Качество ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п. оценивают по отдельным наиболее важным характеристикам (например, атмосферостойкие ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯп. - по потере блеска и мелению) или по квалиметрич. системе: ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п. в зависимости от назначения характеризуют определенным набором п свойств, значения которых xi(i[ n) выражают в виде оценок (безразмерные относит. величины) и представляют как комплексную характеристику (R):

где хi=(ai/a6макс); хi0=(aмин/a6) (ai, a6мин и а6мaкс - текущее, минимальное и максимальное базовые значения характеристич. свойства); ki, - весомость 1-го свойства (устанавливается для каждого типа ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п.); К - масштабный коэффициент Так, при комплексной характеристике атмосферостойких ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п. n=4-7 (определяют адгезию, эластичность, меление и др.). Условие эксплуатационных пригодности ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п.: xi>xi0 или R>0, а нормативная долговечность определяется временем, в течение которого свойства ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п. будут ухудшаться до R=0; поэтому R называют ресурсом качества ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п. Долговечность ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п. зависит не только от исходной величины R, но и от интенсивности внешний разрушающих факторов (для атмосферостойких ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п. - солнечное излучение, влажность, средняя температура и ее перепады и др.). Механизм разрушения покрытий существенно зависит также от природы пленкообразователя, каталитических активности пигментов и др. Так, перхлорвиниловые ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п. разрушаются в основные вследствие термо- и фотохимический разложения с выделением НСl, густосетчатые эпоксидные и полиэфирные - из-за возрастания внутр. напряжений, вызывающих ухудшение адгезионной прочности и снижение эластичности (вплоть до появления трещин). Чаще всего основные фактором разрушения ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п. на основе термореактивных пленкообразователей служит отверждение, продолжающееся (хотя и с миним. скоростью) при эксплуатации ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п. Долговечность современной атмосферостойких ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ п. (в умеренном климате) составляет 7-10 лет, водостойких - 3-5 лет, термостойкие выдерживают до 300 °С (кратковременно - 600 °С и более).

Литература: Крылова ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ А.. Котлярский ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ Б.. Стуль Т. Г.. Электроосаждение как метод получения лакокрасочных покрытий. М.. 1974; Чеботаревский В. В.. Кондратов Э. К., Технология лакокрасочных покрытий в машиностроении. М.. 1978; Яковлев А. Д., Химия и технология лакокрасочных покрытий. ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ. 1981; Рейбман А, И., Защитные лакокрасочные покрытия, 5 изд.. ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ, 1982; Яковлев А. Д., Евстигнеев В. Г.. Гисин П. Г.. Оборудование для получения лакокрасочных покрытий. ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ, 1982: Автоосаждение - новый метод полумения полимерных покрытий. ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ. 1983; Лебедев В. П., Калдма Р.Э., Справочник по противокоррозионным лакокрасочным покрытиям. Хар., 1988. В. В. Верхоланцев.

Химическая энциклопедия. Том 2 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
курсы word в москве
китурами котлы
распродажа кухни scavolini
томас сковородки

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(06.12.2016)