Исходные материалы и их влияние на качество олиф, лаков и красок

Окисленные (оксидированные) олифы  — льняную и конопляную — получают прогреванием масла при температуре 150—160°С с перемешиванием и продуванием через него воздуха и с добавлением сиккатива. При получении полимеризованной льняной олифы температуру доводят до 260—280°С (без доступа воздуха). Полученные олифы имеют более высокую вязкость, чем сырое масло, что обусловлено испарением влаги и процессами окисления и полимеризации молекул масла. Пленки льняной полимеризованной олифы имеют хороший блеск и повышенную прочность, но цвет их более темный, чем у льняной окисленной олифы, что обусловлено применением более высоких температур.

Полунатуральные олифы. Представляют собой продукты глубокой термической и химической переработки растительных масел и других жидких жиров. Они содержат сиккативы и определенное количество растворителей (до 45—50%). Их подразделяют на уплотненные олифы (Оксоль и др.), алкидные (переэтерифицированные — глифталевая и пентафталевая) и комбинированные.

Уплотненные олифы в отличие от натуральных получают путем более длительной термической обработки масел и при более высоких температурах (полимеризованные — до 300°С).

Сильные химические изменения при  варке масла сопровождаются повышением кислотного и понижением йодного  числа, что обусловливает недостатки уплотненных олиф. Однако они имеют  более высокую полярность, чем  натуральные олифы, поэтому лучше  смачивают частицы пигментов  в красках.

Для снижения высокой вязкости уплотненные  олифы разбавляют уайт-спиритом (до 45% массы олифы). Содержание в них уплотненных масел составляет, как правило, не менее 90% массы нелетучей части олифы. Ассортимент уплотненных олиф — льняная полимеризованная, льняная оксидированная (олифа Оксоль) и др.

Алкидные (переэтерифицированные) олифы являются продуктами термохимической переработки (переэтерификации) полувысыхающих и невысыхающих растительных масел (хлопкового и др.). Переэтерификация их основана на частичном вытеснении спиртового или кислотного остатка в глицеридах жирных кислот более высокоатомным спиртом — пентаэритритом или двухосновной фталевой кислотой (фталевым ангидридом) или их смесью. Замена остатка трехатомного спирта глицерина в молекулах масла на остаток четырехатомного спирта — пентаэритрита и остатков одноосновных жирных кислот на двухосновные увеличивает число реакционноспособных групп масла и его способность к реакциям поликонденсации и полимеризации, т. е. способствует ускорению высыхания.

III. Лаки

Лаками называются растворы смол в  органических растворителях. В масляных лаках пленкообразователем, кроме  смолы, является также переработанное растительное масло. После высыхания  лаки образуют на поверхности покрываемых  ими изделий твердые прозрачные (за исключением асфальтобитумных лаков) и блестящие пленки, выполняющие  защитные и декоративные функции. Их применяют для лакирования окрашенных и неокрашенных поверхностей изделий. На основе лаков с различными наполнителями  и пигментами приготовляют грунтовки  и шпаклевки. Большое количество лаков расходуется на приготовление  эмалевых красок.

Основными компонентами лаков являются пленкообразующие вещества и растворители. Кроме того, в состав лаков могут  входить также разбавители, пластификаторы, катализаторы и инициаторы. В некоторых случаях для окрашенных лаков применяют органические красители.

По назначению лаки подразделяют на следующие группы: для наружных работ (атмосферостойкие), для внутренней отделки, для художественных работ, стойкие к агрессивным средам, термостойкие, электроизоляционное и лаки специального назначения (например, лаки для отделки кожи, для покрытия жести консервных банок и др.).

По природе пленкообразующего вещества лаки подразделяют на следующие группы:

1. масляные (масляно-смоляные), изготовленные на основе растительных масел, естественных и синтетических смол;

2. смоляные, изготовляемые на основе естественных и синтетических смол;

3. эфироцеллюлозные, изготовляемые на основе эфиров целлюлозы;

4. асфальтобитумные, приготовляемые на основе естественных и искусственных асфальтов и битумов.

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.

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.

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).

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.