В рецептурах красок на водной основе основным компонентом, формирующим красочную пленку и определяющим ее характеристики, является базовый материал. При разработке рецептуры следует максимально увеличить количество водорастворимой смолы, доведя его объем до 60-70%, чтобы обеспечить максимально возможное содержание эффективных пленкообразующих агентов в краске. Это гарантирует более толстую и плотную красочную пленку в один слой.

Акриловые смолы на водной основе

Благодаря своей универсальности, атмосферостойкости и многообразию, акриловые эмульсии широко используются в различных областях лакокрасочной промышленности.

Акриловые эмульсии на водной основе получают методом эмульсионной полимеризации виниловых мономеров, в основном акрилатных мономеров. В процессе полимеризации добавляются различные добавки, такие как эмульгаторы, стабилизаторы и регуляторы pH, что делает систему довольно сложной.

Лакокрасочные покрытия, изготовленные на основе акриловых эмульсий на водной основе, обладают хорошей атмосферостойкостью, менее склонны к пожелтению, имеют высокую твердость и хороший блеск.

В последние годы, благодаря непрерывному развитию технологий полимеризации акриловых эмульсий на водной основе, многофазной полимеризации, технологии «ядро-оболочка», технологии самосшивания и применению полимерных поверхностно-активных веществ, свойства акриловых эмульсий на водной основе были дополнительно улучшены и усовершенствованы. Это расширило область применения акриловых эмульсий на водной основе, позволяя удовлетворять потребности различных строительных и эксплуатационных условий. В настоящее время применение акриловых эмульсий на водной основе расширилось до промышленного применения с более высокими требованиями к эксплуатационным характеристикам.

Полиуретановые дисперсии

Полиуретановые материалы — это общее название класса макромолекулярных соединений с уретановыми структурами в своей молекулярной структуре, обычно получаемых в результате реакций полиприсоединения диизоцианатов и полиолов.

Полиуретановые полимеры обладают как полярными функциональными группами, обеспечивающими физическое сшивание, так и неполярными и гибкими сегментами. При правильном использовании их полярные функциональные группы могут подвергаться дальнейшему химическому сшиванию. Эти молекулярные характеристики придают полиуретановым материалам высокую прочность, ударную вязкость и устойчивость к растворителям.

Благодаря своей высокой прочности, устойчивости к атмосферным воздействиям и прочной адгезии, полиуретан широко используется в лакокрасочной промышленности.

В зависимости от типа изоцианата, используемого при приготовлении полиуретана, полиуретановые эмульсии и соответствующие краски можно разделить на две основные категории: алифатические и ароматические. Алифатические лакокрасочные покрытия обладают превосходной атмосферостойкостью и устойчивостью к пожелтению; ароматические полиуретаны на водной основе в основном используются для декоративных красок для внутренних работ.

В зависимости от размера частиц, полученных в результате полимеризации, полиуретановые эмульсии и полиуретановые дисперсии также классифицируются. В водорастворимых полиуретановых дисперсиях используется уникальный процесс диспергирования частиц полиуретана в воде, что позволяет получать пленку с водой в качестве носителя. Подобно механизму пленкообразования других эмульсий, пленкообразующий эффект зависит от способности полимеров к взаимопроникновению между частицами.

Для повышения проникновения, с одной стороны, молекулярные цепи полиуретана должны быть достаточно гибкими и обладать хорошей текучестью; с другой стороны, частицы эмульсии должны быть как можно меньше, что увеличивает площадь контакта между частицами и уменьшает расстояние миграции полимеров. Вододисперсионные полиуретановые дисперсии обычно имеют наноразмерные частицы, полупрозрачны или даже полностью прозрачны на вид и являются одним из лучших материалов для основы красок на водной основе. Вододисперсионные полиуретановые дисперсии иногда называют наноэмульсиями, чтобы отличать их от обычных эмульсий, которые имеют белый цвет.

стирол

Основная причина введения этого мономера в полиакрилатные эмульсии — его способность обеспечивать высокую температуру стеклования (Tg), тем самым повышая твердость пленки; другая причина — стоимость. Стирол широко используется в упаковочной промышленности и является одним из наиболее важных и зрелых продуктов переработки нефти. Его цена низка, но очень чувствительна к макроэкономическим колебаниям.

Однако введение стирола, особенно когда его содержание превышает 15% от общего количества мономеров, также может оказать множество негативных воздействий на пленкообразующие свойства водорастворимых красок.

Во-первых, полимерные цепи, содержащие стирол, не обладают гибкостью, макроскопически проявляясь в виде твердой, но не прочной пленки в водорастворимых красках. Во-вторых, бензольные кольца в стироле поглощают ультрафиолетовое излучение. При высоком содержании мономера ультрафиолетовое излучение, проходящее через соседние бензольные кольца, вызывает сдвиговую реакцию в полимерной цепи, делая пленку водорастворимой краски хрупкой, снижая блеск и сокращая срок ее службы. Структура стирола также определяет его сродство ко многим органическим растворителям, и устойчивость водорастворимых красок к растворителям значительно отличается от других смол.

Акриловые мономеры

Существует множество типов акрилатных мономеров с существенно различающимися свойствами и ценами. Наиболее часто используемым мономером в Китае является бутилакрилат, который имеет самую низкую стоимость и используется большинством производителей эмульсий в сочетании со стиролом для производства недорогих эмульсий для покраски стен. Его функция заключается в придании гибкости пленке краски на водной основе.

Поскольку основная цепь акрилатных полимеров не содержит групп, кроме сложноэфирных, как основная цепь, так и боковые сложноэфирные цепи обладают хорошей гибкостью, что приводит к недостаточной твердости водорастворимой лакокрасочной пленки. Хотя этот тип полиакрилатной эмульсии является предпочтительным вариантом для внутренних и наружных стеновых покрытий, его характеристики недостаточны для покрытий древесины, которые требуют высокой твердости и прочности.

Метакрилатные мономеры

Метакрилатные мономеры представляют собой дальнейшее улучшение характеристик по сравнению с акрилатными мономерами. Поскольку метакрилатные полимеры имеют метильные группы в основной цепи, подвижность основной цепи ограничена, что повышает ее жесткость. Одновременно сложноэфирные боковые цепи обеспечивают гибкость, что приводит к оптимальному балансу между твердостью и прочностью в метакрилатных мономерах. Например, полиметилметакрилат (ПММА) широко известен как акриловое стекло. Благодаря отсутствию бензольных колец, метакрилатные мономеры имеют значительные преимущества перед стирольными мономерами с точки зрения устойчивости к УФ-излучению, долговечности и устойчивости к растворителям.

В заключение, производители акриловых смол на водной основе имеют широкий выбор мономеров, что позволяет им варьировать не только типы, но и относительные пропорции и состав. При выборе акриловых эмульсий на водной основе производителям покрытий на водной основе следует учитывать не только расплывчатые термины, такие как «чистый акрил» или «стирол-акрил», но и использовать в качестве эталона фактические характеристики акриловой смолы на водной основе и ее состава.

В рецептурах красок на водной основе связующее вещество является ключевым компонентом, формирующим красочную пленку и определяющим ее характеристики. При разработке рецептуры следует максимально увеличить количество смолы на водной основе, доведя его объем до 60-70%, чтобы содержание эффективных пленкообразующих веществ в краске было как можно выше. Это обеспечит более толстую и плотную красочную пленку в одном слое.