Поліуретанові лакофарбові матеріали
Поліуретанові лакофарбові матеріали.
Поліуретани - продукти взаємодії поліспиртів з поліізоцианатами. З останніх найчастіше використовується 2,4-толуілендіізоцианат, відомий під назвою продукту 102Т. Замість нього можна застосовувати діетиленглікольуретан - ДГУ, що виходить при взаємодії 1 моль діетиленгліколю з 2 моль толуілендіізоцианата. Цей продукт володіє зниженою токсичністю порівняно з продуктом 102Т. ДГУ застосовується у вигляді 70%-ного розчину в циклогексаноні. Суміш вводять безпосередньо перед нанесенням матеріалу на поверхню.
При роботі з поліуретановими лакофарбовими матеріалами необхідно суворо дотримуватися правил техніки безпеки, так як матеріали шкідливо діють на органи дихання і шкірний покрив.
Покриття на основі поліуретанів, володіючи дуже гарну адгезію до металевих і неметалевим поверхнях, характеризуються високими механічними показниками: стійкість до стирання, твердість і еластичність. Вони відрізняються атмосферостійкість, стійкість до масел і розчинників, водостійкістю, газонепроникністю
і високими діелектичними властивостями.
Вітчизняна промисловість випускає наступні поліуретанові лакофарбові покриття: лак УР-976 , УР-9130, емаль УР-175 (колишня УР-231) та ін
Поліуретани як плівкоутворювальні для лакофарбових матеріалів знаходять все більше застосування. Це обумовлюється високими фізико-механічними показниками і захисними властивостями поліуретанових покриттів, а також наміченої до зниження вартості вихідних ізоціанатів.
Все більшого поширення в лакофарбової промисловості отримують уралкідні смоли. У США, наприклад, споживання уралкідних смол становить 50% від загального споживання поліуретанів.
Уралкіди являють собою алкидні смоли, модифіковані ізоцианатом шляхом часткової заміни фталевого ангідриду на ізциатат при синтезі смоли.
Уралкідні ЛКМ порівняно з алкідними швидше висихають, та покриття на їх основі володіють більш високою твердістю. У отличииот двокомпонентних поліуретанових систем, уралкідні матеріали являються однокомпонентними, характеризуються меншою токсичністю, легкістю пігментування, здатністю наноситися будь-яким методом , а також невисокою вартістю і доступністю сировини - ароматичних діізоциататів.
За кордоном розроблено тиксотропні уралкідні матеріали, що володіють гарною змочуваністю пігментів і, отже, кращими захисними властивостями. В результаті натурних випробувань встановлено, що пігментовані покриття, що містять 30% уралкіда, мають високу атмосферостійкість і добре зберігають колір.
Уралкідні ЛКМ за кордоном широко застосовуються для фарбування виробів з металу й дерева, у тому числі великогабаритних об'єктів. Випускаються грунтівки, лаки та емалі. Розроблені рецептури «багатошарових» систем, що забезпечують швидке висихання покриття по всій товщині (175-225 мкм).
Затвердіння уралкідних смол відбувається в результаті окисної полімеризації по подвійним зв'язкам кислотної частини смоли в присутності сикативів. Процес плівкоутворення супроводжується появою окисленої поверхні плівки, товщина і щільність якої залежать від хімічної будови алкідного компонента в уралкіді.
Ще в СРСР на основі уралкідних смол була розроблена швидковисихаюча емаль УРФ-1128 різних кольорів і грунтівка УРФ-0106.
Емалі УРФ-1128 і грунтівка УРФ-0106 представляють собою суспензії пігментів в уралкідном лаку з додаванням сикативів. Емалі призначені для фарбування виробів, що експлуатуються в атмосферних умовах. При цьому вироби повинні бути попередньо загрунтовані ґрунтівками ФЛ-03К або ЕФ-0121.
Ґрунтівку УРФ-0106 наносять фарборозпилювачем. Емаль УРФ-1128 наносять пензлем, безповітряним розпиленням і в електростатичному полі.
Порівняно з емаллю ПФ-115 , емаль УРФ-1128 має прискореним режимом сушіння покриттів (6 год при 18-22 С), більш високою твердістю, підвищеної абразивостійкістю і поліпшеним декоративним виглядом.
Ґрунтівка УРФ-0106 характеризується прискореним режимом сушіння (4 год при 18-22 С), більш високою седиментаційно стійкістю і кращими захисними властивостями.
Вітчизняної промисловістю освоєно випуск швидковисихаючої ґрунтівки холодної сушки УРФ-0110. Вона являє собою суспензію корозійностійких пігментів і наповнювачів у уралкідному сполучному.
Наноситься грунтівка пневматичним розпиленням. Для прискорення затвердіння в ґрунтівку вводять прискорювач «25 в кількості 0,5-1 % від маси ґрунтівки.
Основні переваги ґрунтівки УРФ-0110: більш швидке в порівнянні з грунтівками ГФ-021 і ФЛ-03К висихання (за 3 -4 години) до стану, придатного до шліфування, і краща порівняно з іншими швидковисихаючими ґрунтівками, наприклад НЦ-081, дисперсність, підвищена адгезія до металу і гарні захисні властивості.
Ґрунтівку УРФ-0110 холодної сушки можна застосовувати при фарбуванні деталей з алюмінію і його сплавів і використовувати замість грунтівки ФЛ-03К гарячої сушки для захисту від корозії роторів електродвигунів, експлуатованих у вологому атмосфері при 180-200 С.
Ґрунтівка УРФ-0110 може бути застосована також для приготування аерозольних складів і наноситься методом аерозольного розпилення. Ґрунтівка в аерозольній упаковці призначається для грунтування дефектних місць попередньо зашкуренной і знежиреної поверхні металу при ремонті.
Здатність ізоціанатів полімеризовані з утворенням циклічних сполук призвела до створення поліізоциануратів, що характеризуються малою летючістю і відповідно зниженою токсичністю , а також підвищеною термо-, світло - і хімічної стійкістю покриттів на їх основі. Поліізоцианурати були отримані при полімеризації 2,4-толуїлендіізоцианата в розчині висушеного бензолу в присутності каталізаторів - ацетатів калію, натрію та літію.
Поліізоцианати ізоцианатурній структури отримані також при сополімеризації 2,4-толуїлендіізоцианата з гексаметилендіізоцианатом. Лакові композиції на основі цих продуктів і епоксидної смоли Е-44 утворюють покриття з високою хімічною стійкістю в агресивних середовищах. Такі покриття зберігають, наприклад, захисні властивості в 30 %-них розчинах їдкого натру і сірчаної кислоти понад 2 років і 30 %-ном розчині соляної кислоти 1,5 року. Покриття володіють відмінними фізикомеханічними властивостями, дуже високою твердістю, стійкістю і швидким висиханням.
Дуже перспективні однокомпонентні поліуретанові лакофарбові матеріали завдяки хорошим фізико-механічними показниками та протикорозійних властивостей отриманих покриттів. Ці матеріали можуть бути затверджені при холодній сушіння за рахунок взаємодії вільних ізоціанатних груп плівкоутворювальної з вологою повітря.
До лакофарбових матеріалів, затвердіння яких відбувається в результаті взаємодії вільних ізоціанатних груп преполімеру з вологою повітря, відносяться розроблені однокомпонентні лаки марок УР-293 та УР-294. Вони виготовлені на основі надлишку ароматичного діізоціанату частково переетерифікованого аміноспиртом касторової олії. Затвердіння покриття відбувається на повітрі при 18-25 С і відносній вологості 65-85 % без каталізатора.
Лаки УР-293 та УР-294 вигідно відрізняються від поліуретанових лаків серійного виробництва однокомпонентністю складу та здатністю затверджуватися без каталізатора, гарною адгезією до влажних підкладок, а також високою водостійкістю покриттів, стійкістю до агресивних середовищ та розчинників, підвищеним опором до абразів. , гарним блиском та декоративними якостями. Однокомпонентні поліуретанові лаки можуть бути використані для протикорозійної захисту бетонних та залізобетонних поверхонь різних споруд, таких як тунелі метрополітену, опори для ліній високовольтних передач, сховища, відстійники та ін. Вони можуть бути застосовані і для обробки підлог промислових будівель з кислототривкого бетону та полімерцементу, епоксидних та поліефірних складів, а також для лакування паркетних підлог, меблів та інших виробів з деревини.
На основі лаку УР-293, який представляє собою олігомер з вільними ізціанатними групами, розроблена однокомпонентна поліуретанова емаль холодного затвердіння УР-49 . В якості пігментів в емалях темно-червоно-коричневої і темно-зеленої відповідно застосовані червоний залізоокисний пігмент та окис хрому, оброблені кремнійорганічним з'єднанням. Емаль розбавляється сумішшю розчинників (бутилглікольацетат, метилетилкетон, бутилацетат, ксилол) до робочої в'язкості 15-17 с по ВЗ-4.
Емаль УР-49 твердіє на повітрі при 18-23 С і відносній вологості не менше 65 % протягом 3-4 діб, при цьому досягається твердість покриття не менше 0,75 по маятниковому приладу.
Дослідженнями встановлено, що емаль володіє комплексом цінних фізико-хімічних властивостей. Її можна рекомендувати в якості захисного покриття по дереву, бетону, а також за попередньо заґрунтованому металу. При цьому краще використовувати грунти на основі епоксиполіамідних або епоксиполіуретанових композицій.
Емаль УР-49 може бути, зокрема, використана в якості покриття по полімербетонним та полімерцементним підлог, а також для захисту трюмів морських суден, що перевозять мінеральні добрива.
На основі фталевого олігоефіру триметилолпропану, що затверджується поліізоціанатбіуретом, розроблена поліуретанова емаль УР-176. Завдяки аліфатичній структурі затверджувача, що є похідним гексаметилендиізоціанату, емаль УР-176 утворює покриття, стійкі до фотохімічного старіння, що дозволяє рекомендувати їх як атмосферостійкі. Широкі випробування, проведені в натурних умовах, підтвердили високі якості емалі УР-176, яка за захисними та декоративними властивостями значно перевершує серійні алкідні емалі ПФ-115.
Покриття на основі емалі УР-176 мають високу атмосферостійкість (захисні властивості зберігаються протягом 8 років, декоративні - протягом 5 років), стійкість до низьких і високих температур (від -60 до +100 С), високої твердості (0,8- 0,9), абразивостійкістю, стійкістю до бензину, авіаційним маслам, слабким хімічним реагентам.
Емаль може наноситися пневматичним або безповітряним розпорошенням, деякі емалі (біла, синя, блакитна та ін) можна наносити також в електричному полі високої напруги.
Для цієї ж мети може бути застосована емаль УР-1161 .
Однак ці емалі не стійкі до дії високої відносної вологості при підвищених температурах, мають недостатню міжшарової адгезією до ґрунтівок ФЛ-03к, АК-070 та ін Крім того, покриття емаль УР-176 мають високі термічні внутрішні напруги.
Вітчизняним виробництвом була розроблена емаль УР-1180 різних кольорів, позбавлена зазначених вище недоліків. Основою емалі служить фталевий олігоетер триметилолпропана, тверді поліізоціанатбіурети.
Відмітні особливості покриттів на основі емалі УР-1180:
- стійкість в умовах тривалих (протягом 500 діб) випробувань в гідростаті з відносною вологістю повітря 95 % при температурі 40 С, а також перепаду температур від -40 до +40 С;
- стійкість до дії бензину, спирту, дихлоретану;
- стійкість до впливу мінеральних добрив, які є високоагресивних середовищем;
- атмосферостійкість, а також тропіко - і грибостійкість;
- низьке термічне внутрішнє напруження і більш високий запас міцності (в 1,8 рази вище, ніж у покриттів емаль УР-176).
Емаль поставляється комплектно із затверджувачем - поліізоціанатбіуретом марки «К». Перед застосуванням напівфабрикат емалі змішують з затверджувачем, який вводиться в кількості, вказаному в паспорті якості. Доводиться емаль до робочої в'язкості 12-14 секунд по віскозиметру ВЗ-4 при 20 С розчинником Р-175.
Для захисту сталевих поверхонь, мідних і алюмінієвих сплавів рекомендується наступна система покриття: грунтовка ЕП-0156 - один шар, емаль УР-1180 - два шари. Ці матеріали наносяться методом пневматичного розпилення. Час висихання емалі до ступеня 3: при 100 С - не більше 1 години, при 75 С - не більше 2 годин і при 20 - 22 С - не більше 12 годин.
Таким чином, емаль УР-1180 може бути рекомендована в якості захисного покриття для виробів різного призначення, що експлуатуються у відкритій атмосфері в умовах впливу вологи, мінеральних масел, бензину і хімічних реагентів.
В цілях створення захисного хімічно стійкого покриття розроблена поліуретанова емаль УР-41 на основі простого олігоетеру і поліізоціанатного аддукту. Останній являє собою 70 %-ний розчин в етилацетаті продукту приєднання ізоціанатних груп 13,5 %.
Емаль УР-41 являє собою духкомпонентную систему і наноситься звичайними способами. Тривалість висихання емалі до ступеня 3 при 20 С - не більше 12 годин.
Покриття на основі емалі володіють хорошими фізико-механічними показниками, достатньої атмосферостійкістю та високими захисними властивостями.
Встановлено, що покриття емаль УР-41 володіє хімічною стійкістю у водних розчинах лугів, соди, солей і деяких органічних розчинників. Так, покриття виявилося стійким в прісній воді протягом 360 діб, бензолі - 200 діб, 20 %-ном розчині сірчаної кислоти - 90 діб і на інших агресивних середовищах.
Підвищена хімічна стійкість покриття обумовлена високим ступенем зшивання, а також низькими значеннями коефіцієнтів дифузії, сорбції, проникності.
У результаті дослідно-промислових випробувань встановлено також, що емаль УР-41 може бути застосована для захисту конструкцій і устаткування від атмосферної корозії в місцях газових викидів, ферм згущувачів та іншого обладнання у виробництві полівінілхлориду, вінілхлориду, аеросилу.
Поліуретанова емаль УР-41 може бути ефективно використана також для фарбування рибних бункерів, трюмів і баластних цистерн в суднобудуванні. Це дозволяє значно спростити технологію протикорозійного захисту, а також зменшити витрату материалови знизити трудомісткість фарбувальних робіт. Техніко-економічні переваги застосування емалі УР-41 обумовлені головним чином високим вмістом його сухого залишку. У результаті цього зменшуються витратні норми використовуваних матеріалів і знижується трудомісткість проводиться забарвлення. Поряд з цим збільшується термін служби захисного покриття у порівнянні з раніше застосовувалися лакофарбовими матеріалами. Так, емаль ЕП-755, володіючи хорошими малярно-технічними властивостями, дає покриття з низькою еластичністю. Емаль ХС-717 недостатньо технологічна при проведенні фарбувальних робіт у закритих ємностях з-за високого вмісту легколетучих органічних розчинників.
