Cтраница 2
Основным способом нанесения водоразбавляемых материалов на основе водорастворимых пленкообразователей является электроосаждение. [16]
Существование нижней границы рН обусловлено тем, что водорастворимые пленкообразователи стабильны в диапазоне рН от щелочного до нейтрального. [17]
По своему поведению при образовании водного раствора все водорастворимые пленкообразователи могут быть разделены на две основные группы: растворяющиеся в воде без диссоциации на ионы и растворяющиеся в воде с диссоциацией на ионы; при этом в зависимости от характера ионогенных групп в полимерной цепи пленкообразователь в растворе может находиться в виде полианиона или в виде поликатиона. Многие из известных пленкообразователей могут быть получены в любом из названных видов. [18]
Из химических реакций, сопровождающих формирование покрытий из водорастворимых пленкообразователей, наиболее важными и характерными являются реакции с участием функциональных групп, не способных к самоконденсации. В первую очередь это относится к реакциям карбоксильных, гидроксиль-ных и аминогрупп. Эти реакции, изменяя структуру полярной группы, приводят к уменьшению гидрофильности полимера, что определяет возможность использования водорастворимых пленкообразователей для получения защитных покрытий. Изменение структуры полярной группы может происходить в результате термической деструкции ( в частности, реакции декарбок-силирования), ряда реакций полимераналогичных превращений - разложения соли и образования амидных групп, реакций функциональных групп пленкообразователя, приводящих к образованию пространственного полимера в результате возникновения межцепных ковалентных связей. Определяющим в реакциях отверждения является взаимодействие карбоксильных групп с другими реакционноспособными группами, приводящее к сшиванию и потере растворимости в воде, а также каталитическое воздействие карбоксильных групп на протекание многих из этих реакций. Входящие в состав поликатионных пленкообразователей аминогруппы в большинстве случаев являются третичными и не способны к реакциям нуклеофильного замещения. Для пленкообразователей такого типа наиболее характерны реакции изоцианатной группы, регенерированной в результате термического распада блокированных полиизоциа-натов. Эти реакции протекают с участием функциональных групп, содержащих подвижный атом водорода, в том числе карбоксильной. [19]
Хотя в настоящее время промышленность выпускает большое число водорастворимых пленкообразователей разного типа и еще больше их известно по выполненным в лабораториях синтезам или находится в стадии освоения, нельзя говорить о сложившемся ассортименте этих продуктов и тем более о полной ясности в требованиях к их структуре, определяющей свойства материалов. Особенно это относится к такому сравнительно новому виду водорастворимых пленкообразователей, как продукты катионного типа, которые по их химической природе трудно отнести к какому-либо определенному типу пленкообразователей. Это заставляет выделить их в книге в отдельную группу, чтобы можно было показать общие принципы их получения. Пленкообразователи этой группы получают преимущественно на основе карбоцепных олигомеров или полимеров по реакциям полимераналогичных превращений, которые до этого не имели решающего значения в технологии пленкообразующих веществ. [20]
Несмотря на определенные достижения в области химии и технологии водорастворимых пленкообразователей за последние 25 лет, объем лакокрасочных материалов на их основе в общем выпуске лакокрасочных материалов еще недостаточно велик. Их роль в технологии получения покрытий гораздо ощутимее, если учесть, что практически все автомобили и ряд других массовых изделий машиностроения грунтуют методом электроосаждения. В то же время научно-технический прогресс, создание экологически полноценных процессов окрашивания связаны с комплексным использованием водных лакокрасочных материалов. Их применение на отдельных операциях ( например, грунтование или нанесение верхних слоев) лишь частично решает эти задачи. В настоящее время уже созданы системы материалов на основе водорастворимых пленкообразователей, предназначенные для окрашивания самых ответственных изделий в машиностроении. Более широкое распространение водорастворимых материалов сдерживается не только некоторым их дефицитом, но и определенной инертностью потребителей, связанной, возможно, с все еще недостаточной информированностью. [21]
Высокое значение диэлектрической постоянной воды, а также способность водорастворимых пленкообразователей под действием электрического тока диссоциировать на ионы ( R-СОО -, Н или NH4) позволяют наносить их на окрашиваемую поверхность методом электроосаж-дения 63 70, который в настоящее время широко используется в различных отраслях промышленности, особенно автомобильной. [22]
Одним из возможных путей экономии растительных масел в производстве водорастворимых пленкообразователей алкид-ного типа, а также повышения эксплуатационных характеристик покрытий на их основе и расширения сырьевой базы является их модифицирование полимеризационно-активными мономерами. Введение в состав пленкообразователя до 10 - 40 % виниловых мономеров ( стирол, винилтолуол, циклопентадиен, эфиры акриловой и метакриловой кислот и др.) позволяет повысить твердость покрытий, их блеск, прочность к истиранию, а также улучшить декоративный вид, водо - и щелоче-стойкость, ускорить отверждение. Наибольшее применение из названных мономеров нашел стирол, являющийся доступным и дешевым продуктом и обладающий высокой активностью при сополимеризации с эфирами ненасыщенных жирных кислот. [23]
Сополимеризацией обычных мономеров с мономерами, содержащими ионизирующиеся группы, получают водорастворимые пленкообразователи, которые можно наносить методом электроосажде-ння. [24]
При нанесении проявителя электроосаждением изделие помещается в ванну с проявителем на основе водорастворимого пленкообразователя и подключается к одному из полюсов источника постоянного тока, другой полюс подключается к электродам, размещенным в этой же ванне. Аналогичный процесс используется при нанесении лакокрасочных покрытий. [25]
В водоразбавляемых лакокрасочных системах используются два вида связующих: водно-дисперсионные ( ла-тексные) и водорастворимые пленкообразователи, между которыми существует принципиальное различие. Дисперсии пленкообразователей - двухфазные неравновесные необратимые системы, относящиеся к лиофобным коллоидам. Лакокрасочные материалы на их основе находят широкое применение прежде всего как краски в строительстве, а также в некоторых других отраслях. Как правило, пленкообразователь в этом случае находится в водной среде в виде высокомолекулярного соединения, и поэтому нет необходимости в его химическом превращении при формировании пленки. При использовании дисперсий не требуется каких-либо новых технологических приемов окраски. [26]
Кроме перечисленных вопросов в книге приводятся свойства мономеров, применяемых для получения пленкообразующих веществ на основе латексных, лаковых и водорастворимых пленкообразователей. При этом значительное место отводится рассмотрению модифицирующих мономеров, применение которых позволяет улучшить качество и эксплуатационные свойства покрытий, в частности латексных. Одна из глав посвящена старению полимеров и их стойкости в различных агрессивных средах. [27]
В заключение отметим, что, как правило, пигментированные лакокрасочные материалы, получаемые путем диспергирования пигментов в спиртовых растворах водорастворимых пленкообразователей без добавок нейтрализующих компонентов, отличаются более высокой стабильностью и обеспечивают высокое качество покрытий. Этот способ изготовления позволяет также избежать указанных выше технологических трудностей, упрощает корректировку рабочих растворов у потребителя и не требует перевозки такого доступного растворителя как вода. [28]
В связи с широким применением электрофоретического метода формирования полимерных покрытий представляло интерес получить для этой цели устойчивую водную дисперсию политетрафторэтилена, стабилизированную, по аналогии с наполненными системами водорастворимых пленкообразователей для электроосавдения, неэлектростатически водорастворимыми карбоксил содержа чуши олигомерамн. Такая стабилизация дисперсных частиц предполагает получение при электроосаздении равномерных по толщине покрытий. [29]
Снижение рН вызывает химическое превращение водорастворимого пленкообразователя в кислую, ограниченно растворимую форму. [30]