Краски на основе полиолефинов — состав и свойства красок

Состав и свойства красок. Пленкообразователями в лакокрасочных составах полиолефинового типа обычно служат полиэтилен низкого (ПЭНД) и высокого давления (ПЭВД), полипропилен, сополимеры этилена с винилацетатом (СЭВА), сополимеры этилена с пропиленом (СЭП) и акриловой кислотой, смеси полиэтилена с каучуками, например с полиизобутиленом, и т.д.

Наиболее подходящими для получения красок из ПЭНД являются литьевые марки с ПТР в пределах 2,5-6,0 г/10 мин, имеющие насыпную плотность не менее 0,25 г/см3; ПЭВД применяют с ПТР 4-10 г/10 мин. Наряду с промышленными марками ПЭВД частично может быть использован порошок вторичного полимера, получаемого, например, механическим или химическим измельчением отработанной полиэтиленовой пленки.

На основе полиолефинов получают как пигментированные составы (краски), так и непигментированные (лаки). Необходимыми их ингредиентами кроме полимера являются стабилизаторы, пигменты (для красок), вещества, улучшающие растекание расплавов; для улучшения адгезии вводят модифицирующие добавки, а для придания необратимости покрытиям – структурирующие вещества.

Разработана порошковая краска на ПЭВД марки П-ПО-226 (ТУ6-10-102-75) не модифицированная и модифицированная эпоксидным олигомером белого, серого и других цветов.

Типовые рецептуры композиций на основе ПЭНД, приготовляемых на месте потребления, содержат на 100 ч. (масс.) полимера 0,5-1,2 ч. стабилизаторов и 1-6 ч. пигментов.

В качестве пигментов обычно служат технический углерод газовый, диоксид титана, оксид хрома, алюминиевая пудра. В состав композиций нередко вводят модифицирующие добавки – эпоксидные олигомеры, пентапласт, поливинилбутираль.

Условия формирования покрытий из порошковых полиэтиленовых композиций определяются маркой полимера, значениями ПТР, дисперсностью порошка. При электростатическом распылении покрытия из краски П-ПО-226 формируются при 220 °С в течение 3-5 мин; при нанесении в кипящем слое изделие нагревают при температуре 240-250 °С, а сплавление порошка проводят при 180-200 °С в течение 3-5 мин для не модифицированной краски или 5-8 мин для модифицированной. Композиции из ПЭНД требуют более жесткого режима сплавления: при 230-240 °С, 2-5 мин.

В зависимости от назначения получают одно-двухслойные покрытия общей толщиной 150-400 мкм. Предпочтительно быстрое охлаждение покрытий (закалка) холодной водой.

Для получения структурированных покрытий промышленностью освоен выпуск непигментированных композиций 115-59 П (ТУ 6-05-05-64-76) на основе ПЭВД, содержащих дикумилпероксид. Структурирующий агентдикумилпероксид вводят в композиции, как непосредственным смешением, так и обработкой порошкового или гранулированного полимера его раствором (так называемым диффузионным способом). В последнем случае необходимый эффект достигается уже при введении 1-2% (масс.) дикумилпероксида. Композиции, образующие структурированные покрытия, могут быть получены и с применением в качестве отверждающего агента алкоксисиланов. Для обеспечения их эффективного взаимодействия используют порошки вторичного или у-облученного полиэтилена. Покрытия из термоструктурирующихся составов обычно получают при более низких температурах (160-170 °С) и большей продолжительности нагревания (12-15 мин).

Для нанесения в электрическом поле высокого напряжения разработаны высокодисперсные полиэтиленовые краски с большой кроющей способностью. Их изготовляют путем кристаллизации полиэтилена из раствора на поверхности частиц пигментов с последующим удалением растворителя. Средний размер зерен таких порошков около 20 мкм, а их форма близка к сферической. Краски позволяют получать тонкие покрытия толщиной 20-40 мкм, характеризующиеся повышенной адгезионной прочностью.

Фирма Herbert Sintertechnik (ФРГ) выпускает порошковые полиэтиленовые составы-грунтовку Flamulit HP 11 и краску Flamulit RPE 25/06, предназначаемые для окраски труб. Составы изготовляются на полиэтилене низкой плотности (хостален) с ПТР 5,0 и 1,2 соответственно. Грунтовка содержит адгезирующую добавку и имеет гранулометрический состав: до 200 мкм-35%, 200-315 мкм-64,5%, свыше 315 мкм-0,5%. Краска (цвет черный) более грубодисперсна, наряду с мелкой фракцией она содержит до 15% частиц с размерами 400-600 мкм. Рекомендуемый способ нанесения составов в кипящем слое на предварительно нагретую до 300-320°С поверхность труб.

Полипропилен в отличие от полиэтилена характеризуется более высокой температурой плавления (170 °С); он более стоек к растрескиванию. Для получения порошковых красок применяют полипропилен с ПТР до 8 г/10 мин и размером частиц не более 250 мкм.

Полипропилен при нагревании выше температуры текучести образует относительно низковязкие расплавы. Поэтому для нанесения его на поверхность требуется более низкая температура нагрева деталей, чем в случае полиэтиленов, а именно, порядка 210-235 °С. Разравнивание полипропиленовых покрытий производят при 170-200 °С, время нагрева при этом составляет 2-5 мин.

СЭП низкого давления по степени кристалличности и модулю упругости приближается к ПЭВД. Применяют и аналогичные ему по составу композиции. Покрытия из них могут быть получены в широком интервале температур. Гладкие прозрачные бесцветные или светло-желтого цвета пленки образуются при нанесении порошка на детали, нагретые до 280-320 °С, с последующим оплавлением при 190-210 °С в течение 5-8 мин. При высоких температурах (выше 320 °С) полимер сильно деструктурирует. Это приводит к газонаполнению пленок, особенно толстых.

СЭВА применяют для получения порошковых красок и грунтовок. Для этого порошки сополимеров смешивают с соответствующими пигментами, которые берут в количестве 6-10% (масс.). Наиболее приемлемы СЭВА с содержанием 14-31% винилацетатных звеньев. Они дают относительно низковязкие расплавы и образуют покрытия с наиболее высокой адгезионной прочностью. Условия получения покрытий также в основном зависят от состава сополимера, из которого изготовлена композиция. Например, при получении покрытий в кипящем слое из красок на сополимере с 17-19% винилацетата температура предварительного нагрева образцов (стальные стержни диаметром 15 мм) составляет 220-230 °С, время погружения в слой 5-10 с, температура и время последующего (дополнительного) нагрева 200-220 °С и 4-6 мин соответственно. Покрытия, полученные при этих условиях, имеют толщину 150-180 мкм. Вследствие относительно низкой температуры плавления кристаллических образований (85 °С) и невысокой вязкости расплавов представляется возможным получать покрытия из сополимера и при более низких температурах, например при 150 С. Продолжительность пленкообразования при этом составляет 20-30 мин.

Фирмой Bayer освоен выпуск красок под торговым названием левасинт на частично омыленном сополимере этилена с винилацетатом, покрытия из которых способны эксплуатироваться при температуре – 40 °С и ниже.

Перспективным является использование смесевых композиций полиэтилен-сэвилен. Введение в полиэтиленовые порошки сэвилена облегчает условия формирования покрытий, снижает их жесткость и внутренние напряжения, увеличивает гибкость и адгезию.