Значение добавок для лакокрасочных материалов настолько велико, что для достижения нужного комплекса свойств покрытия часто бывает нецелесообразно синтезировать новый пленкообразователь, достаточно ввести в композицию на основе традиционного связующего незначительное количество специальных веществ – модификаторов.

В настоящее время не потеряли свою актуальность эмульсии на основе алкидных смол. Они применяются при создании ЛКМ как для внутренних, так и наружных работ.

Производителям эмульсионной алкидной эмали марки ПФ-1217, изготовленной с применением эмульгатора поливинилового спирта, хорошо известны проблемы, связанные с низкими реологическими, тиксотропными и эстетическими свойствами данной эмали. Да и сам технологический процесс производства эмульсионных ЛКМ сложен, так как необходима дополнительная технологическая линия для производства эмульсий.

Специалистами фирмы «Автоконинвест» разработаны эффективные добавки для ЛКМ – эмульгатор «Телаз-15» и диспергатор пигментов и наполнителей «Телаз», представляющие собой продукты конденсации борной кислоты, аминоспиртов и жирных кислот растительных масел.

Эмульгатор «Телаз-15» является альтернативной заменой отечественному эмульгатору поливиниловому спирту и импортному эмульгатору на основе полисахаридов фирмы "LORAMA CHEMICALS INC" (Канада).

Диапазон применения эмульгатора достаточно широк. Он обладает не только эмульгирующими свойствами, но является также смачивателем и диспергатором пигментов и наполнителей. В небольших количествах от 0,03 до 0,1% от массы рецептуры «Телаз-15» может быть применен для эмульгирования влаги, содержащейся в химическом сырье, используемом при производстве неводных ЛКМ.

Эмульгатор «Телаз-15» применяется в алкидных эмалях, где в качестве основного пленкообразующего вещества используются традиционные лаки марок ПФ-060 и ПФ-053. «Телаз-15» эмульгирует также синтетические пленкообразователи, такие как нефтеполимерные смолы различных марок, эфир канифоли "Пентанокс", СКОП и другие. При помощи «Телаз-15» они могут быть введены в качестве небольших добавок в основной пленкообразователь.

В зависимости от количества пленкообразующего вещества в рецептуре можно получить как высокоглянцевые, глянцевые, полуглянцевые, так и полуматовые покрытия. Все полученные ЛКМ обладают тиксотропными свойствами.

Совместно с «Телаз-15» в ЛКМ могут быть использованы как отечественные, так и импортные пигменты и наполнители.

Оптимальная концентрация эмульгатора в рецептуре зависит от количества воды в составе ЛКМ и может составлять от 0,4% (при содержании 9% воды) до 0,62% (при содержании воды 23,7%).

Несмотря на небольшую дозировку, добавка оказывает значительное влияние на свойства эмалей и покрытий. При применении «Телаз-15» в алкидных эмалях улучшается блеск, повышается интенсивность цвета, не образуются потеки при нанесении на вертикальную поверхность, не происходит резкого расслаивания эмали при хранении, не образуются осадки.

В процессе внедрения эмульгатора была отработана универсальная технология производства эмульсионных алкидных ЛКМ, которая позволяет исключить изготовление промежуточных эмульсий, что упрощает технологический процесс, снижает расходы химических материалов и энерго­затраты. Эмульгатор обеспечивает производство стабильной алкидной эмульсии, на основе которой возможно изготовление полуфабрикатной пигментной пасты. Далее пасту диспергируют в бисерных мельницах любого класса, шаровых мельницах, скоростных дисольверах. Постановку эмали на тип производят в емкостях с тихоходными мешалками.

Сравнительные испытания полученных эмалей и покрытий на соответствие требованиям ГОСТ 6465-76 (ПФ-115), ТУ 6-10-1826-81 (ПФ-1217 ВЭ), ТУ 2312-88753227-04 (ПФ-266) и ТУ 2312-115-05011907-97 (ПФ-268) показали, что по эксплуатационным свойствам они не уступают покрытиям на основе серийных эмалей, а по декоративным свойствам превосходят их.

Результаты испытаний представлены в табл. 1.

Таблица 1.

Расширенные испытания на стойкость покрытий к воздействию воды, соли, моющих средств, термостарению подтвердили, что все показатели находятся на уровне традиционных эмалей ПФ-115, ПФ-1217.

Испытания на морозостойкость показали, что после 5 циклов воздействия температуры –40ºС эмали сохраняют свою однородность без осадка и расслаивания

Эмульсии с применением эмульгатора «Телаз-15» не разрушаются от усилий сдвига, скоростных переме­шиваний, перекачивания насосом.

Производителям ЛКМ хорошо известно, что стадия смачивания и диспергирования пигментов и наполнителей является одной из самых важных и непосредственно влияет на следующие свойства ЛКМ:

• цветовые характеристики;
• укрывистость;
• стабильность при хранении;
• блеск покрытия;
• реологические характеристики [2].

Для исследования смачивающих и диспергирующих свойств добавки «Телаз» были приготовлены образцы эмалей ПФ-115 белой по стандартной рецептуре (контрольный образец) и по стандартной рецептуре с добавлением 0,3% модификатора «Телаз» от массы ЛКМ (опытный образец). Образцы готовили в бисерной мельнице, охлаждаемой в процессе перетира проточной водопроводной водой. Двуокись титана рутильной модификации марки РО-2 (ГОСТ 9808-84) и цинковые белила БЦО (ГОСТ 202-84) диспергировали в лаке ПФ-060 (ТУ 6-10-612-76), изготовленном на опытном заводе ОАО «НПФ «Спектр ЛК». Лак ПФ-060 представлял собой раствор пентафталевой смолы, модифицированной жирными кислотами растительных масел. Растворитель – смесь уайт-спирита с ксилолом в соотношении 1:1. Массовая доля нелетучих веществ лака составляла 54%. Сиккатив ЛБ-2 вводили в готовую эмаль по достижении необходимой степени перетира.

В образцах определяли: время диспергирования до степени дисперсности 25 мкм; степень диспергирования; условную вязкость; массовую долю нелетучих веществ; скорость оседания; структурно-механические свойства дисперсий.

Для определения цвета, внешнего вида и блеска покрытий образцы контрольной и опытной эмали разбавляли уайт-спиритом до условной вязкости 28-30 с по вискозиметру ВЗ-246 с диаметром сопла 4 мм и наносили краскораспылителем на стеклянные пластинки, подготовленные по ГОСТ 8832-76. Для определения цвета покрытий (коэффициента яркости) разбавленные эмали наносили на бумагу типа «ватман». Сушка покрытий и толщина слоя соответствовали ГОСТ 6465-76 «Эмали ПФ-115. Технические условия».

Результаты испытаний представлены в табл. 2. 

Таблица 2.

*Примечание: За время диспергирования 30 мин степень перетира для опытного образца эмали ПФ-115, содержащего диспергатор «Телаз», достигла 20 мкм.

Проведенные испытания показали, что введение диспергатора «Телаз» в эмаль ПФ-115 в количестве 0,3% от массы ЛКМ, сокращает время диспергирования до степени 25 мкм, повышает блеск покрытия и не снижает его яркость.

Оценку структурно-механических свойств эмалей проводили на реовискозиметре № 2744 ф. Brabender (Германия, г. Дуйсбург) с использованием системы с коаксиальными цилиндрами (измерительная система А1). Термостатирование измерительной системы осуществляли ультратермостатом U15С № 13115 (Германия). Массовая доля нелетучих веществ в эмалях при определении структурно-механических свойств составляла (57±0,5)%.

На рис.1 представлены логарифмические зависимости вязкости (η) от скорости сдвига (D) и скорости сдвига (D) от напряжений сдвига (τ) контрольного образца эмали ПФ-115 (а) и опытного образца с диспергатором «Телаз» (б). В измеренной области зависимостей lgη – lgD вязкость контрольного образца выше, чем вязкость опытного. При этом вязкость контрольного образца с увеличением скорости сдвига снижается. Для опытного образца четко виден участок кривой, характеризующий ньютоновское течение жидкости, т.е. неизменность вязкости при приложении напряжений сдвига. При дальнейшем увеличении скорости сдвига структура опытного образца начинает разрушаться и вязкость дисперсии снижается. О подвижности структуры модифицированного образца ПФ-115 свидетельствуют более низкие напряжения сдвига при одной и той же скорости сдвига по сравнению с контрольным образцом.

Более заметные различия в структуре двух образцов можно наблюдать на кривых lgη – lgD в цикле «нагружение-отдых» (рис.2). У контрольного образца эмали восстановление структуры ЛКМ не происходит (а1 – отдых 2 часа, а2 – сутки). Об этом свидетельствует наличие гистерезиса кривых lgη – lgD контрольной эмали. Аналогичные кривые для опытного образца эмали (б1 – отдых 2 часа, б2 – сутки) подтверждают полную тиксотропность ЛКМ с диспергатором «Телаз».

Таким образом, проведенные исследования показали, что применение эмульгатора «Телаз-15» и диспергатора «Телаз» в алкидных эмалях, позволяет получить ЛКМ и покрытия на их основе с высокими эксплуатационными и декоративными свойствами.

Рис.1. Кривые зависимости lgη – lgD и lgD – lgτ для эмали ПФ-115 со стандартной рецептурой (а) и для ПФ-115 с диспергатором «Телаз» (б)

Рис.2. Кривые зависимости lgη – lgD до и после цикла «нагрузка-отдых» для эмали ПФ-115 со стандартной рецептурой (а1 – отдых 2 часа, а2 – отдых сутки) и для эмали ПФ-115 с диспергатором «Телаз» (б1 – отдых 2 часа, б2 – отдых сутки).