Пигменты

Пигменты представляют собой твёрдые частицы, практически нерас­творимые в используемых плёнкообразователях, растворителях и разбави­телях, способные к диспергированию и обеспечивающие достижение оп­тимальных свойств, предъявляемых к лакокрасочным материалам и покры­тиям.

К основным характеристикам пигментов относят укрывистость, кра­сящую способность (интенсивность), цвет, кристаллическую структуру, дисперсность, смачиваемость, способность к взаимодействию с плёнкооб-разователем, диспергируемость, свето- и атмосферостойкость, химическую стойкость. Перечень некоторых, наиболее широко используемых пигмен­тов приведен в табл. 5.

Укрывистость пигмента обусловлена его природой. Например, диок­сид титана рассеивает свет, тогда как сажа поглощает. Цветные пигменты имеют различную кроющую способность, причём у неорганических пиг­ментов эта способность выше. Химическая природа пигментов предопре­деляет их стабильность к действию тепла, растворителей, кислот, щелочей и других химических веществ. Так, пигменты, являющиеся продуктами азоконденсации, имеют исключительную термостойкость и стабильность к растворителям. Пигменты могут быть кристаллическими и аморфными.

Кислотные красители в водных растворах диссоциируют с образованием цветных анионов. Основные красители в водных растворах диссоциируют с образованием цветных катионов. Протравные красители содержат заместители, приводящие к комплексообразованию с со­единениями металлов, которыми обычно предварительно обрабатывается окрашиваемый материал.

Таблица 5 - Наиболее широко применяемые в настоящее время пигменты

Цвет	Неорганические пигменты	Органические пигменты
Чёрный	Технический углерод (сажа)	Анилиновый черный
Жёлтый	Хроматы свинца, цинка, бария, сульфид кадмия, моногидрат оксида железа	Никелевый желтый азо пигмент
Синий, фиолетовый	Ультрамарин, железная лазурь, кобальт синий	Фталоцианиновый голубой
Зелёный	Оксид хрома (III)	Фталоцианиновый зелёный
Красный	Оксид железа (III), селенид кадмия, свинцовый сурик, красные свинцовые кроны^6	Толуидиновый красный
Белый	Оксиды титана, цинка, сурьмы, карбонат свинца

Форма и размер первичных частиц пигмента влияет на их способ упа­ковки в плёнке и оказывает влияние на оттенок цвета пигмента и получен­ного покрытия. Влияние размера частиц пигмента на укрывистость можно рассмотреть на примере льда. В виде массивной глыбы - материал прозра­чен, но в виде порошка становится белым и непрозрачным (на границе лёд - воздух возникает многократное преломление из-за различий их показате­лей преломления). Размер частиц также влияет на оттенок цвета. Более мелкие частицы пигментов (менее 0,40 мкм) более яркие, с более чистым оттенком. Интенсивность окраски также зависит от размера частиц пиг­мента. Для органических пигментов чем меньше размер частицы для одно­го того же класса пигментов, тем выше интенсивность (хотя зависимость различна для разных пигментов).

От размера частиц зависит и блеск покрытия. Блеск достигается при размерах частиц пигмента, не превышающих 0,3 мкм (правильно выбран­ной концентрации). Большие размеры частиц уменьшают блеск, вплоть до получения матовой плёнки. Чем больше разница между показателями пре­ломления пигмента и среды, в которой он диспергирован, тем выше укры­вистость. Так, например, диоксид титана имеет более высокую кроющую способность, чем оксид цинка. Природа поверхности частицы пигмента является её наиболее важной особенностью. Она определяет лёгкость дис­пергирования пигментов, стабильность готовой жидкой краски. Чем более полярными и гидрофильными являются молекулы пигмента, тем они луч­ше диспергируются и обеспечивают большую стабильность красящего состава. Неорганические пигменты в целом значительно более полярны и гидрофильны, чем органические

Ультрамарин - (Na₂О·Al₂О₃·mSiО₂)x·Na₂S_n;

железная лазурь - 3{[Fe₄(CN)₆]·0,6K₄Fe(CN)₆};

кобальт синий — СоОА1₂О₃;

красные свинцовые кроны (PbCrCVPbO).

Модификация поверхности пигментов проводится с целью улучшения таких свойств, как их смачиваемость и диспергируемость в выбранных смолах и растворителях или разбавителях, стабильность краски, стойкость к флокуляции.

8.3 Плёнкообразователи и растворители

Растворители - это органические (чаще всего) или неорганические (например, вода) летучие жидкости, применяемые для перевода плёнкооб-разователей в состояние, пригодное к нанесению на поверхность, и для ре­гулирования вязкости лакокрасочного материала.

Разбавители в сочетании с растворителями способны регулировать вязкость систем. Вода в водных системах может быть истинным раствори­телем для некоторых пигментов, однако она редко является растворителем для основного компонента - плёнкообразователя. В качестве растворителей используют широкий ряд органических жидкостей, причём тип раствори­теля зависит от природы плёнкообразователя. Растворяющая способность не единственный критерий, по которому выбирают растворитель. Следует учитывать и скорость испарения, запах, токсичность, горючесть, стои­мость. При изготовлении и использовании лакокрасочных материалов в различных отраслях промышленности в мире ежегодно применяется до 10 млн. тонн летучих органических соединений. Нитроцеллюлозные, кар­бамиде- и меламино-алкидные, полиуретановые материалы содержат до 80% растворителей. При выполнении отделочных работ пары растворите­лей, попадая в атмосферу, оказывают негативное воздействие на здоровье человека и окружающую среду.

Поэтому в настоящее время наметились следующие тенденции:

- производство и применение материалов с высоким сухим остатком (более 60%);

- производство материалов, практически не содержащих растворите­лей (с содержанием их менее 5%);

- производство композиций на водной основе.

При использовании водорастворимых плёнкообразователей можно полностью или частично исключить применение органических растворите­лей. Водорастворимые плёнкообразователи бывают природные и синтети­ческие. К природным относятся казеин, животный клей, крахмал, декстрин, камеди. К синтетическим водорастворимым плёнкообразователям относят­ся корбоксилированные полиэфиры, мочевино- и меламиноформальдегид-ные смолы, водорастворимые алкидные смолы и др. Растворимость водо­растворимых плёнкообразователей обусловлена достаточным содержанием

Флокуляция - вид коагуляции, при которой частицы дисперсной фазы образуют рыхлые хлопьевидные агрегаты (флокулы) полярных групп:-ОН, -NH₂, -COOH, -COONa. Для отверждения водорас­творимых плёнкообразователей требуется, как правило, высокотемпера­турный режим, при котором происходит химическое взаимодействие с уча­стием функциональных групп. Широкого применения водоразбавляемые лакокрасочные материалы не нашли, так как использование воды увеличи­вает время сушки и требует дорогостоящего оборудования. Кроме того, выделяющиеся при сушке пары воды могут вызвать образование дефектов на поверхности покрытия. Из-за высокой температуры испарения воды при горячей сушке требуются большие затраты тепла. В ходе эмульсионной полимеризации или сополимеризации образуются латексы⁸. К синтетиче­ским латексам относят сополимеры стирола с бутадиеном, сополимеры производных акриловой и метакриловой кислот (преимущественно из сложных эфиров), полимеры и сополимеры винилхлорида и винилиденхло-рида. В состав водно-дисперсионных лакокрасочных материалов помимо плёнкообразователей и пигментов входят различные добавки специального назначения - эмульгаторы, стабилизаторы, загустители, диспергаторы, ан­тисептики, ингибиторы коррозии и др.

Эмульгаторы и стабилизаторы обеспечивают устойчивость водных дисперсий полимеров. Эти компоненты по своей природе являются по­верхностно-активными веществами (ПАВ). Причём, эмульгаторы, как пра­вило, применяются в процессе получения водной дисперсии, а стабилиза­торы вводятся в готовую дисперсию для усиления действия эмульгаторов. Для стабилизации готовых материалов применяют защитные коллоиды (поливиниловый спирт, карбоксиметилцеллюлозу).

Диспергаторы также являются ПАВ, в готовой краске они стабилизи­руют пигментные частицы. Примером диспергатора является натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы.

Загустители повышают вязкость составов, чтобы получить покрытие необходимой толщины. Обычно в качестве загустителей применяют водо­растворимые высокомолекулярные соединения.

Дата добавления: 2014-11-29