Лакокрасочные составы и покрытия

лаки, образующие пленки не только за счет испарения растворителей, но и в результате химических превращений (сшивания) пленкообразующих веществ; пленки этих лаков имеют трехмерное строение, вследствие чего они не плавятся и не растворяются.

В первую группу входят смоляные лаки, в частности спиртовые, нитро- и асфальтобитумные, во вторую — все маслосодержащие лаки (масляные, алкидные), а также полиэфирные  ненасыщенные, бакелитовые и некоторые  эпоксидные.

Лакированные и  нелакированные поверхности изделий  часто дополнительно отделывают (располировывают) политурами. Они отличаются от лаков меньшей концентрацией  пленкообразователя (смолы) и меньшей  вязкостью. Наиболее распространены так  называемые спиртовые политуры, применяемые  для располировки поверхности деревянных изделий.

Масляные лаки.

Представляют собой  растворы смол и растительных масел  с сиккативами в органических растворителях (уайт-спирите, скипидаре  и др.). В их производстве преобладает  применение синтетических смол (алкидных, маслорастворимых фенолоформальдегидных  и др.). Из естественных смол наибольшее значение сохранили продукты переработки  канифоли (резинаты кальция и цинка, эфиры канифоли). В процессе сплавления смолы с маслом происходит химическое модифицирование их (переэтерификация и др.).

Многие смолы, особенно алкидные, как и растительные масла, по химической природе представляют собой сложные эфиры. Вступая  во взаимодействие с маслом, они  могут обмениваться своими спиртовыми или кислотными остатками, образуя  модифицированные смолы, которые и  являются

пленкообразующей  основой масляных

лаков.

Назначение масляных лаков определяется их составом и  свойствами лаковых пленок, которые  в зависимости от состава имеют  большую или меньшую твердость  и эластичность. Степень твёрдости  пленок обусловлена природой смолы  и ее количеством, а эластичность связана с наличием в них масла. Чем больше содержится в лаке масла (жира), тем более жирным считается  этот лак, тем более эластична  и атмосфероустойчива его пленка. Вязкость лаков регулируют добавлением  растворителей и разбавителей, скорость высыхания —

: сиккативами, твердость  и блеск — подбором соответствующих  смол.

В зависимости от выбранного соотношения масла и  смолы (на основе канифоли) масляные лаки разделяют на жирные, средние и  тощие.

Жирные масляные лаки

содержат большое  количество масла (75% пленкообразующей основы), в результате чего образуют более эластичные и атмосферостойкие пленки. Благодаря этому их применяют  для наружных работ и для окраски  изделий, подверженных изгибанию и  другим деформациям. Однако пленки жирных лаков имеют недостаточную твердость, плохо шлифуются и полируются, а поэтому их стараются применять  в основном для тех поверхностей, которые не подвержены трению, удару  и т. п.

Тощие масляные лаки

содержат меньше масла (30%). Они высыхают быстрее, образуя  более блестящие и твердые, но менее эластичные пленки. Такие пленки хорошо шлифуются, но менее атмосферостойки. Эти свойства обусловили применение тощих масляных лаков для различных  внутренних работ (лакирование мебели и др.).

Средние масляные лаки

(55% масла) по своим  свойствам занимают промежуточное  место между жирными и тощими  лаками. Как правило, пленки их  достаточно влагостойки, тверды  и сравнительно хорошо шлифуются.  Эти лаки применяют преимущественно  для внутренних (покрытие полов)  и в меньшей степени для  наружных работ.

Ассортимент масляных лаков составляют лаки общего потребления  и специального назначения. В продажу  поступают масляные лаки общего потребления, представляющие собой вязкие прозрачные растворы алкидных или канифольных  смол, модифицированных растительными  маслами. Цвет их от светло-желтого  до коричневого. Применяют для наружных и внутренних покрытий по окрашенным масляными красками древесине и  металлам, а также для разведения густотертых масляных красок.

Смоляные лаки.

Это растворы синтетических  или естественных (природных) смол в  органических растворителях. В отдельные  лаки для повышения эластичности их пленок добавляют пластификаторы.

Высыхание лаковой  пленки смоляных лаков заканчивается  за время от нескольких минут до 2—4 ч, т. е. значительно быстрее, чем  у масляно-смоляных лаков. Полное высыхание  их лаковых пленок достигается уже  при испарении летучих растворителей  и разбавителей. Такие лаки иногда называют летучими. К ним относятся, в частности, спиртовые лаки.

В зависимости от вида используемых смол смоляные лаки подразделяют на следующие группы: лаки на основе спирторастворимых смол (спиртовые лаки), алкидные, ненасыщенные полиэфирные, полиакриловые, полиуретановые, эпоксидные и др.

Спиртовые лаки и  политуры

раньше были единственными  смоляными лаками, применяемыми для  отделки мебели, кожи, музыкальных  инструментов, изделий из стекла, металлов и т. д. В настоящее время для  их приготовления чаще всего применяют  шеллак — из природных смол, фенолоформальдегидные  смолы — из синтетических.

Спиртовые политуры отличаются меньшим содержанием  смолы (10—25%), чем спиртовые лаки (не менее 30%). Они лучше впитываются  в древесину, обеспечивая лучшее заполнение пор и прочное прилипание. Ими отделывают (полируют) нелакированные и лакированные поверхности деревянных изделий. Иногда спиртовые лаки и  политуры подкрашивают органическими  красителями.

Алкидные лаки.

Ассортимент лаков  на основе алкидных смол широк. Важнейшими из них являются глифталевые (ГФ) и  пентафталевые (ПФ) лаки, получаемые из соответствующих смол (с сиккативами) путем растворения их в уайт-спирите, сольвентнафте и др. Они несколько  сходны с масляно-смоляными лаками. Существенное различие заключается  в том, что масляно-смоляные лаки состоят преимущественно из смеси  масла со смолой, тогда как в  глифталевых и пентафталевых  лаках молекулы растительного масла  химически связаны с фталевым ангидридом и пентаэритритом.

В зависимости от количества жирных кислот растительных масел, применяемых для модификации  смол, и степени их ненасыщенности различают жирные, средней жирности и тощие алкидные смолы. Более  жирные алкидные смолы используют для  наружных, а тощие — преимущественно  для внутренних лаковых покрытий.

Пленки лаков на основе жирных алкидных смол атмосферостойки, эластичны и достаточно тверды, поэтому  глифталевые и пентафталевые  лаки успешно заменяют лаки на основе натуральных масел. В основном они  идут на приготовление эмалевых красок. Пленки алкидных лаков и эмалей, однако, недостаточно устойчивы к  действию нефтепродуктов. Для повышения  устойчивости их к действию бензина  и минеральных масел (например, для  автомобильных эмалей) алкидные смолы  сочетают с алкилфенольными, а также  мочевино и меламиноформальдегидными смолами.

Мочееино и меламиноалкидные лаки (МЧ и МЛ)

дают более быстросохнущие пленки, стойкие к действию бензина  и минеральных масел. Эмали на

таких лаках

(с горячей сушкой  в течение 1 ч) успешно используют  для покрытия автомобилей, велосипедов  и др. Мочевино-алкидный лак МЧ-52, например, используют для покрытия  футляров, лыж и др. Пленки его  высыхают за 2 ч при температуре  18— 22°С. При холодной сушке  пленки таких лаков и эмалей  долгое время выделяют свободный  формальдегид, содержащийся в мочевиноформальдегидной  смоле, что является существенным  недостатком.

Полиэфирные лаки

приготовляют на основе ненасыщенных полиэфирных смол (полиэфирмалеинатных, полиэфиракрилатных, полиэфирумаратных), получаемых при  взаимодействии ненасыщенных двухосновных кислот (малеиновой, метакриловой, фумаровой) с двухатомным спиртом гликолем.

Наиболее известны полималеинатные ненасыщенные лаки (многокомпонентные), используемые для  высококачественной отделки мебели, радиоприемников, телевизоров и  др. Они состоят из трех компонентов: полуфаб-рикатного лака — раствора ненасыщенной смолы в жидком реакционноспособном  мономере (стироле или метилметакрилате) или олигомере, инициатора (гидроперекись  кумола) и ускорителя (нафтенат кобальта). Последние добавляются в лак  перед его употреблением. Такие  полиэфирные лаки не содержат летучих  растворителей или содержат их (ацетон, бутилацетат) в очень небольшом  количестве, а поэтому могут образовывать уже при однократном нанесении  относительно толстые пленки (200—300 мкм).

Непосредственно перед  нанесением в полуфабрикатный полиэфирный  лак вводят гидроперекись кумола и раствор нафтената кобальта. Гидроперекись кумола инициирует реакцию  сополимеризации стирола или олигомерного эфира метакриловой кислоты с ненасыщенной полиэфирной смолой, а нафтенат кобальта ускоряет эту реакцию.

В результате реакции  сополимеризации жидкая пленка целиком (без испарения каких-либо веществ) отверждается, превращаясь в трехмерный полимер, не размягчающийся при нагревании, причем практически без усадки, так  как побочных продуктов реакция  не дает. Для предотвращения окисляющего  действия кислорода воздуха на пленку, задерживающего процесс сополимеризации  со стиролом, в полуфабрикатный лак  вводят немного парафина или синтетических  жирных кислот, образующих на поверхности  пленки тончайший защитный слой.

Лаковые пленки ненасыщенных полиэфиров отличаются высокой твердостью и при нагревании не размягчаются. Они отличаются также от размягчающейся пленки нитролаков более высоким (зеркальным) блеском, морозостойкостью, водостойкостью и химической стойкостью, в частности  стойкостью к действию бензина, спирта и пищевых жиров. Эти достоинства  благоприятствуют применению полиэфирных  лаков для покрытия кухонных столов, лицевой поверхности шкафов и  др.

Лаки на основе полиакрилатов

образуют прозрачные атмосферостойкие эластичные покрытия с хорошей адгезией; их применяют  для электроизоляции, для отделки  кожи, в живописи и др. Покрытия, однако, недостаточно теплостойки. В качестве растворителей применяют ароматические  углеводороды, ацетон, дихлорэтан. Для  разбавления используют лаковый  бензин. В сочетании с нитроцеллюлозой  акриловые смолы применяют при  изготовлении эмалевых красок для легковых автомобилей.

Полиуретановые лаки

дают пленки, которые  могут отверждаться без горячей  сушки (однокомпонентные лаки) или только при горячей сушке (лаки, состоящие  из двух компонентов, смешиваемых перед  нанесением). Эти лаки перспективны; их используют для отделки мебели, паркета, кожи и др. В зависимости  от состава они дают твердые и  эластичные покрытия с хорошей адгезией и высокой стойкостью к действию тепла, влаги и химических реагентов. Полиуретановые покрытия с трехмерной структурой отличаются, кроме того, высокой стойкостью к истиранию. Полиуретановыми лаками отделывают изделия из древесины, металлов, кожи, резины и др.

Эпоксидные лаки

применяют обычно в  виде двухкомпонентных составов (раствора смолы и отвердителя). С помощью  отвердителей (полиаминов и др.) пленки лаков приобретают трехмерную структуру. Часто отвердителями служат полиамидные  и другие смолы, взаимодействующие  с эпоксидными соединениями. Известны, например, эпоксидно-полиамидные лаки. Пленки эпок-сидных лаков имеют большую  твердость, влагостойкость и высокую  химическую стойкость. Эти свойства позволяют применять эпоксидные лаки для покрытия химической аппаратуры и изделий, работающих в условиях повышенной влажности и температуры.

Нитроцеллюлозные  лаки (НЦ).

Представляют собой  растворы нитроцеллюлозы (коллоксилина) с другими пленкообразователями и пластификаторами в летучих  органических растворителях. Пленки их прозрачны и бесцветны, но при добавлении в лак органических красителей получают и окрашенные прозрачные лаки (цапонлаки) различного цвета.

Нитролаки нашли  широкое применение для лакирования  мебели, карандашей, кожи, клеенки и  других изделий, в автомобиле и самолетостроении, а также в других отраслях промышленности. Их распространение обусловлено  быстрым высыханием пленок, что связано  с применением летучих органических растворителей (ацетона, этил ацетата, бути л ацетата и амилацетата). Для разбавления лаков применяют  спирты и ароматические углеводороды. Для различных видов нитролаков время высыхания их пленок составляет от 15—20 мин до 1 ч, что позволяет  быстро, когда это необходимо, наносить второй слой лака. Для лакирования  мебели применяют главным образом  нитроглифталевые лаки, пленки которых  при комнатной температуре высыхают через 20—40 мин, хорошо шлифуются и  после полирования имеют блестящий  вид.

Достоинствами нитролаков, помимо их быстрого высыхания, являются: достаточно высокая влагостойкость и бензостойкость, твердость и  механическая прочность пленок, легкость исправления дефектов; пленки прозрачны, бесцветны и могут окрашиваться в любой цвет. Недостатками нитроцеллюлозных пленок являются малая светостойкость, сильная горючесть и слабая адгезионная  способность, растрескивание на сгибах. Эти недостатки, однако, устраняются  добавками различных смол и пластификаторов.