3.13. Водоэмульсионные краски

Водоэмульсионные краски представляют собой суспензии пигментов и наполнителей в водных дисперсиях пленкообразующих веществ типа синтетических полимеров с добавкой эмульгаторов, диспергаторов и других вспомогательных веществ. Эти водоразбавляемые краски называют также эмульсионными, латексными или воднодисперсными (рис. 3.8).

Рис. 3.8. Схема производства водоэмульсионных красок:

1 - смеситель для приготовления раствора добавок; 2 - весы; 3 - хранилище для эмульсии; 4 - насос; 5 – фильтр сетчатый; 6 - смеситель быстроходный; 7 - промежуточный смеситель; 8 - бункер для пигментов; 9 - бисерная мельница; 10 - смеситель

Краскам присвоен начальный индекс «Э» при обозначении марок, например, краска Э-ВА-17 или краска Э-КЧ-26. По типу пленкоообразующего вещества водоэмульсионные краски подразделяют на:

• поливинилацетатные (ВА) - на основе поливинилацетатной дисперсии;
• сополимеровинилацетатные (ВС) - на основе водных дисперсий сополимеров винилацетата с дибутилмалеинатом или этиленом;
• бутадиен стирольные (КЧ) - на основе латексов типа СКС-65ГД, представляющих собой сополимер бутадиена со стиролом;
• акрилатные (АК) - на сонове сополимеров акрилатной дисперсии;
• сополимеровинилхлоридные (ХВ) - на основе смеси сополимера винилхлорида с винилиденхлоридом и бутадиен-стирольного латекса.

По назначению водоэмульсионные краски подразделяют на краски для наружных работ, краски для внутренних работ и краски целевого назначения. При обозначении марок для каждой из этих групп принята в качестве первой цифры соответственно 1, 2 и 5, например, краска Э-ВА-17, Э-КЧ-26, Э-ВА-524.

Исходные материалы. В состав водоэмульсионных красок кроме пленкообразующих веществ входят пигменты, наполнители, вода и вспомогательные функциональные вещества - диспергаторы, эмульгаторы, стабилизаторы, загустители, антивспениватели (пеногасители), антисептики, ингибиторы коррозии, а также добавки - гидрофобизирующие, структурирующие, коалесцирующие и др.

Пленкообразующие вещества. К важнейшим пленкообразователям, входящим в состав водоэмульсионных красок, относятся водные дисперсии - поливинилацетатная, сополимерацетатная, полиакрилатные, а также бутадиенстирольный латекс.

Дисперсия поливинилацетатная гомополимерная - белая вязкая жидкость, представляющая собой продукт полимеризации винилацетата в водной среде в присутствии защитного коллоида и инициатора. Эта дисперсия выпускается в пластифицированном виде и применяется в качестве связующего и клея в различных отраслях промышленности. В производстве водоэмульсионных поливинилацетатных красок применяют, главным образом, непластифицированные дисперсии марок Д50Н, Д50В и Д50С - низко-, высоко - и средневязкие, содержащие 50% полимера и реже пластифицированные дисперсии марок ДБ47/7С и ДБ48/4С, содержащие соответственно 47 и 48% полимера и 5-9 и 10-14% пластификатора. Размер частиц в дисперсии 1-3 мкм, содержание остаточного мономера - не более 0,5%. Дисперсии образуют гладкие, однородные покрытия, обладающие удовлетворительной адгезией.

Сополимерная дисперсия С-135 винилацетата с дибутилмалеинатом - продукт эмульсионной сополимеризации мономеров (в соотношении 2/1 по массе) в водной среде в присутствии эмульгаторов (поливинилового спирта) и инициатора (персульфата аммония). По внешнему виду дисперсия С-135 - вязкая жидкость белого цвета, свето-, масло - и бензостойкая. Она не требует дополнительной пластификации и характеризуется по сравнению с поливинилацетатной дисперсией лучшими защитными свойствами и водостойкостью.

Латекс синтетический СКС-65ГП - продукт сополимеризации бутадиена со стиролом (в соотношении 35/65 по массе) в водной эмульсии в присутствии некаля и натриевого мыла СЖК в качестве эмульгатора. Латекс содержит 47-48% нелетучих веществ и не более 0,08% незаполимеризованного стирола. Латекс должен обладать стабильностью в присутствии пигмента - в смеси с двуокисью титана анатазной формы, не должен оставлять комков и крупинок при перемешивании в течение 2 ч.

Водная дисперсия акрилового сополимера МБМ-5С - продукт эмульсионной сополимеризации смеси трех мономеров - метилметакрилата, бутилакрилата и метакриловой кислоты. Сополимер образует покрытия, характеризующиеся прочностью при изгибе, хорошей адгезией, свето - и атмосферостойкостью.

Водоэмульсионные акрилатные краски применяют для наружных работ, поскольку покрытия отличаются длительным сроком службы.

Пигменты и наполнители. Из неорганических пигментов в производстве водоэмульсионных красок применяют двуокись титана анатазной и рутильной формы, метопон, кроны свинцовые и стронциевые, ультрамарин, окись хрома, железоокисные и земляные пигменты. Не рекомендуют применять: свинцовые белила из-за их токсичности; цинковые белила и кроны, обладающие слабоосновными свойствами, и поэтому не совмещающиеся с водными полимерными дисперсиями; лазурь железную (милори), разлагающуюся в щелочных растворах (особенно при окраске штукатурки и цемента) с выделением оксида железа.

В водоэмульсионные краски, наносимые непосредственно на металлические поверхности, вводят ингибиторные пигменты (хромат стронция, силикохромат свинца и др.), предохраняющие подложку от коррозии.

Из органических пигментов применяют азопигменты (пигмент алый, пигмент красный, пигмент оранжевый прочный и др.) и фталоцианиновые (пигмент голубой фталоцианиновый, пигмент зеленый фталоцианиновый).

Из наполнителей применяют в основном тальк и барит, реже - мел и асбест, а каолин - в особых случаях, в качестве добавки.

Вода. Водоэмульсионные краски  содержат около 50% (мас.) воды, причем половина этого количества входит в состав водной дисперсии пленкообразователя, а вторая половина расходуется на разбавление краски для доведения ее вязкости (консистенции) до требуемого значения.

Используют дистиллированную воду (ГОСТ 709-72) или деминерализованную (умягченную) воду, получаемую путем умягчения водопроводной воды, обработкой двумя натрийкатионитными фильтрами. Жесткость - не более 3 мэкв/л.

Вспомогательные вещества и добавки. Диспергаторы - вещества, смачивающие пигменты и наполнители, ускоряющие их диспергирование (перетир) в жидкой среде и равномерное распределение в красках. К числу диспергаторов относятся полифосфаты (полифосфат натрия, триполифосфат натрия и др.), лецитин, поливиниловый спирт.

Полифосфат натрия технический - (NaPO3)n×H2O -
продукт термической дегидратации мононатрийфосфата, получают при взаимодействии фосфорной кислоты с кальцинированной содой. Выпускается в виде порошка или стекловидных кусков.

Триполифосфат натрия технический - продукт термической переработки ортофосфорной кислоты, содержащей 92-93% Na2P3O10 - порошок белого цвета.

Защитные коллоиды - диспергатор поливиниловый спирт служит одновременно защитным коллоидом поливинилацетатных дисперсий, образуя нерастворимый в воде продукт в присутствии диметилолмочевины или альдегида и катализатора типа NH4Cl. ПВА повышает водостойкость ПВА-покрытий.