Использование поливинилхлорида в качестве пленкообразующего вещества затруднено его плохой растворимостью и низкой адгезионной прочностью к металлическим поверхностям, неудовлетворительной термо-, свето- и морозостойкостью. Однако его положительные качества – хорошая водостойкость, стойкость к действию растворов кислот и щелочей, минеральных масел, негорючесть, дешевизна и доступность обеспечивают его применимость в виде дисперсий в органических пластификаторах и растворителях (органозоли и пластизоли).

Пластизоли – дисперсии поливинилхлорида, пигментов и наполнителей в пластификаторах с добавлением модификаторов и стабилизаторов, а органозоли – это дисперсии поливинилхлорида и наполнителей в растворе пластификаторов в летучих разбавителях и диспергаторов с добавлением модификаторов и стабилизаторов. Для  диспергирования в пластификаторах используют эмульсионный и суспензионный поливинилхлорид с константой Фикентгера 60-80, с кажущейся плотностью 450-650 г/м³ и размером частиц 0,2-1,5 мкм.

Пластификаторы – желатинизирующие (фталаты, их смеси с трикрезилфосфатом) и ограниченно совместимые (адипинаты, себацинаты, 40%-е хлорпарафины, эпоксидированные масла и др.) – пластификаторы не желатинизирующие поливинилхлорид даже при нагревании. Желатинизирующие пластификаторы позволяют снизить вязкость дисперсий и повысить их стабильность при хранении.

Нежелатинизирующие же (эфиры жирных кислот, эфиры высших спиртов С₇-С₁₀ , ненасыщенных дикарбоновых кислот С₄-С₆₄ и др.) снижает вязкость дисперсии, повышает твердость, улучшает механические свойства, стойкость к царапанью, а некоторые из них уменьшают способность к накоплению статического электричества.

Пигменты и наполнители в органодисперсии вводят до 12%, поскольку превышение этого количества резко увеличивает вязкость дисперсии, снижает физико-механические и защитные свойства покрытий.

В качестве модификаторов используют эпоксидные, глифталевые, феноломеламиноформальдегидные и другие смолы в количестве до 10 мас. ч. на 100 мас. ч. Если увеличить их содержание, то снижается прочность покрытий и увеличивается вязкость дисперсии. Модификаторы усиливают адгезионную прочность покрытий к подложкам.

Стабилизаторами в таких композициях являются соли металлов неорганических кислот, оксиды металлов, фенолы и их производные, фосфорорганические соединения и др., повышающие устойчивость покрытий к нагреванию и УФ-воздействию.

Летучие разбавители (бензины, уайт-спирит, спирты, а также их смеси с толуолом и ксилолом) регулируют процесс пленкообразования органозолей

Летучие диспергаторы вводят в органозоли для ускорения набухания поливинилхлорида. Они способствуют слипанию (коалесценции) частиц полимера, агрегативной устойчивости системы. В качестве летучих диспергаторов используют высококипящие кетоны – диизобутилкетон, метилизобутилкетон, циклогексанон, гликолевые и другие эфиры. Чем активнее разбавитель, тем меньше необходимо вводить летучего диспергатора в состав композиции.

Пластизоли из-за высокой вязкости получают в одну стадию перемешиванием компонентов в смесителях горизонтального или вертикального типа. Емкость горизонтальных смесителей  - 0,2-1 м³, они оборудованы двумя Z-образными мешалками и устройством для опрокидывания корпуса на 90° для выгрузки пластизоля.

Емкость вертикальных смесителей 0,2-0,4м³,они оборудованы подъемной планетарной мешалкой.

При получении пигментированных пластизолей пигменты диспергируют в пластификаторах на краскотерочных трехвалковых машинах и затем смешивают с органодисперсией в смесителе.

Органозоли получают в три стадии: получение дисперсии поливинилхлорида в растворе пластификаторов; диспергирование пигментов и наполнителей в пластификаторах; смешение пасты пигментов с дисперсией поливинилхлорида.

Получение органодисперсий полимера в растворе пластификаторов в летучих разбавителях осуществляется в шаровой мельнице 48-72 ч. Пигменты и наполнители в пластификаторах диспергируют на краскотерочных машинах, в шаровых или бисерных мельницах. Органозоли изготавливают смешением органодисперсии с пигментной пастой и типизацией в смесителе.

При воздействии на полиэтилен смесью сернистого ангидрида и хлора, получают химически модифицированный, растворимый в ароматических и хлорированных углеводородах продукт – хлорсульфированный полиэтилен (ХСПЭ).

Молекулярная масса ХСПЭ составляет 20 000-25 000, причем на 7-8 атомов углерода в нем содержится один атом хлора и одна хлорсульфированная группа, что соответствует содержанию 26-34% мас. хлора и 1,3-2,2% мас. серы в техническом продукте. Эмалевые покрытия на основе ХСПЭ высыхают при 18-22°С в течение 1 ч., отличаясь высокой эластичностью, что предопределяет возможность их нанесения на резины и прорезиненные ткани. Материалы и покрытия из ХСПЭ устойчивы к действию озона и других окислителей, обладают высокой износостойкостью, морозо- и термостойкостью (до 140°С). Эмали на основе ХСПЭ благодаря экранирующему действию неорганических пигментов, значительно устойчивее к действию УФ-лучей.

Отверждение покрытий на основе ХСПЭ при холодной сушке происходит в течение 3-7 суток, а при 100-120°С в течение часа, причем свойства покрытий горячей сушки значительно лучше.

При хранении эмалей в их состав вводят незначительное количество бутилового спирта (около 5%) для повышения стабильности.Промышленное применение имеет эмаль ЭТ-147 различных цветов. Она представляет собой суспензию пигментов в хлорсульфированном полиэтилене, растворенном в толуоле.

Эта эмаль используется для защиты неметаллических поверхностей и прорезиненных тканей от атмосферных воздействий, а также для маркировки резиновых кабелей. В целях повышения атмосферостойкости и гидрофобности покрытий на основе эмали ЭТ-147 их перекрывают слоем фторопластового лака ФП-112.

Для производства таких материалов в качестве пленкообразующего вещества используют фторопласты марок 32ЛВ, 32ЛН, 42Л. Растворители: кетоны при комнатной температуре; сложные эфиры (для фторопласта 32Л, 42Л). Свойства покрытий зависят от температуры сушки. Поскольку фторопластовые покрытия, полученные при 18-22°С, обладают низкой адгезией к металлической поверхности, а при 150-270°С (1 ч) – отличаются хорошей адгезией, первый слой фторопластового покрытия лучше всего подвергать горячей сушке.

Характерные свойства фторопластовых покрытий, как холодной, так и горячей сушки  - их высокая водо-, атмосферо-, термо-, морозо- и химическая стойкость к концентрированным минеральным кислотам, щелочам, маслам, хорошая бензостойкость и электроизоляционные показатели.

Фторопластовые лакокрасочные материалы (лаки и эмали) могут применяться самостоятельно и в композициях с другими грунтовками и эмалями. Например, лаки используют для создания гидрофобного слоя по эмалевым покрытиям на основе полиакрилатных и других смол, а также для повышения свето- и атмосферостойкости покрытий. Адгезию фторопластовых покрытий позволяют улучшить эпоксидные, полиакрилатные, поливинилбутиральные (фосфатирующие) грунтовки.

Покрытия на основе фторпластов выдерживают продолжительное воздействие 98%-х серной и соляной кислот, 45%-го раствора щелочи, фтористоводородной кислоты и морской воды. Лаковые покрытия на основе этих пленкообразователей можно эксплуатировать в широком диапазоне температур от –60 до +150-250°С, а эмалевые от –60 до +200-300°С.

Циклокаучук – твердый хрупкий продукт, хорошо растворяется в ароматических и алифатических углеводородах. Его растворы в уайт-спирите имеют невысокую вязкость. Его синтезируют каталитической изомеризацией синтетического или натурального каучука, чаще изопренового. При этом в молекуле полимера остаются непредельные связи. В этой связи, формирование покрытий происходит как за счет улетучивания растворителей, так и путем присоединения кислорода воздуха с образованием сетчатой структуры пленкообразующего вещества.

Циклокаучук хорошо совмещается с другими смолами (алкидными, фенолформальдегидными и многими другими), а также с пластификаторами. В состав лакокрасочных материалов на основе циклокаучука  входят кроме пленкообразующего пластификаторы, пигменты, наполнители, при необходимости - сиккативы. Циклокаучуковые эмали получают по технологии, аналогичной получению материалов на полимеризационных смолах. Циклокаучук обычно поступает на производство в виде 40%-го раствора в уайт-спирите. Пигментную пасту получают в шаровой мельнице, диспергируя пигменты и наполнители в растворе циклокаучука или другой пленкообразующей системы.

Покрытия, получаемые на основе циклокаучука, обладают высокой атмосферостойкостью, хорошей адгезионной прочностью к металлу, пластмассе, бетону, стойкостью к действию разбавленных минеральных (серной, соляной, фосфорной) и органических (уксусной, винной) кислот, щелочей (соде, тринатрийфосфату, растворам аммиака), формальдегида, бензина, мало стойки к концентрированным кислотам. По химической стойкости такие покрытия аналогичны перхлорвиниловым, на основе сополимеров винилхлорида, хлоркаучуковым, но значительно превосходят их по термостойкости, выдерживая воздействие температурного поля до 250°С. Эмали, содержащие в качестве пигментов металлические порошки, устойчивы до 300°С. Однако относительно высокая стоимость таких материалов ограничивает их выпуск.

В качестве примера, эмаль КЧ-728, представляющая собой суспензию двуокиси титана в растворе циклокаучука с добавлением пластификатора формирует покрытия, высыхающие при 18-22°С до степени 3 в течение 24 ч, при 80°С – за 1,5 ч., при 100°С – 1 ч. Покрытия выдерживают воздействие 25%-го раствора серной кислоты и щелочи при 18-22°С в течение 48 ч.

Эмаль используется для окраски объектов, эксплуатируемых в агрессивных (кислых, щелочных) средах.

В настоящее время из природных смол для изготовления лакокрасочных материалов наиболее широко применяется глицериновый эфир канифоли. Его называют также эфир канифоли или эфир гарпиуса.

Масляно-канифольные лаки и эмали на основе эфира гарпиуса представляют большую часть ассортимента (лаки КФ-274, КФ-547,КФ-965, МА-594, эмали КФ-248, КФ-252 и др.). Некоторые лакокрасочные материалы получают на основе резинатов канифоли. Так, эмаль КФ-751, изготовляется на основе цинкового резината канифоли. Существуют масляные лаки, не содержащие смол и представляющие собой растворы полимеризованных высыхающих масел, например, эмаль МА-952. В небольших количествах выпускаются лаки на основе природной янтарной смолы (плавленого янтаря), например, лак ЯН-153. Примерные составы лакокрасочных материалов на основе природных смол (янтарной и масляно-канифольной) приведены ниже.

Лак КФ-274 - раствор глицеринового эфира канифоли (эфира гарпиуса) в смеси тунгового и льняного масел с добавлением сиккатива и растворителя (обычно уайт-спирита). Лак получают, смешивая полуфабрикаты: полуфабрикатный лак ЛУ-430, представляющий собой раствор полимеризованного льняного масла в уайт-спирите в соотношении 2/1 и полуфабрикат 7673-раствор эфира гарпиуса в уайт-спирите в соотношении 3/2 с сырыми маслами – тунговым и льняным с последующей очисткой. Перед фильтрацией проводят типизацию лака по цвету, вязкости, содержанию нелетучих веществ, принимая во внимание соответствие внешнего вида пленки лака утвержденному эталону, а также на продолжительность проявления рисунка (не более 25 мин.). Общее содержание масла в лаке должно быть не менее 42%.

Лак КФ-274 применяется для декоративной отделки металлических и деревянных поверхностей, предварительно окрашенных алкидными эмалями различных цветов (чаще горячей сушки). Лак можно наносить на поверхность кистью или распылителем. При нанесении краскораспылителем получают слой более равномерный по толщине. В специальной сушильной камере может быть получено покрытие с узором, напоминающим иней. Процесс проявления рисунка около 25 мин. При превышении этого времени рисунки - матовые и белесоватые, а при неполном проявлении рисунка-покрытия глянцевые. Покрытие обладает невысокой механической прочностью. Гарантийный срок хранения лака – 3 месяца со дня изготовления.

Лак МА-592 – это раствор смеси полимеризованных масел (тунгового с хлопковым  или подсолнечным) и эфира гарпиуса в уайт-спирите с добавлением сиккатива. При изготовлении лаковой основы используют смесь полимеризованных тунгового масла и подсолнечного или хлопкового в соотношении 4/1. Лак МА-592 горячей сушки. Его применяют в качестве противокоррозионного покрытия металлических поверхностей. Гарантийный срок хранения лака – 6 месяцев со дня изготовления.

Лак ЯН-153 – раствор в уайт-спирите плавленой янтарной смолы, модифицированной растительными маслами с добавкой сиккатива. По внешнему виду – это однородная жидкость темно-коричневого цвета. Лаковую основу получают в реакторе с обогревом путем сплавления следующих компонентов в соотношении 1/1/1 (по массе): плавленого янтаря (янтарной смолы), полуфабриката ЛУ-12- полимеризованного льняного масла и полуфабриката ТУ-18 - полимеризованного тунгового масла. Затем основу растворяют в уайт-спирите, лак типизируют и очищают на центрифуге.

Достоинства: способность образовывать после горячей сушки (180°С, 40 мин) твердое, эластичное, устойчивое к удару, декоративное глянцевое водостойкое покрытие золотистого цвета.

Основное назначение: покрытие белой консервной жести. Кроме того, лак применяют для изготовления водостойкой шлифовальной шкурки. Лак разбавляют уайт-спиритом. Гарантийный слой хранения лака – 6 месяцев со дня изготовления.

Краска МА-514 – суспензия пигментов в масляно-лаковой основе без органических растворителей. Краски выпускаются в виде однородных тонкотертых паст белого, оранжевого, синего, черного и других цветов. Краски отличаются хорошими печатными свойствами, наносятся на поверхность изделий методом печатания и после высыхания при 135-150°С в течение 1,5 ч образуют оттиски, стойкие в условиях тропического климата. Краски применяются для маркировки конденсаторов, резисторов и других изделий электронной техники. Гарантийный срок хранения – 4 месяца со дня изготовления.

Грунтовка КФ-030 – суспензия пигментов в полуфабрикатном масляно-канифольном лаке. Выпускается двух цветов – желтого и серо-зеленого. Желтую грунтовку изготавливают перемешиванием в смесителе предварительно затертой на краскотерочной машине пасты цинкового крона с лаком, сиккативом и растворителем. После типизации грунтовку фильтруют. Грунтовка должна обладать хорошими малярными свойствами (наноситься кистью), пленки грунтовки должны быть устойчивы к действию покрывных лакокрасочных материалов и воды. Грунтовку КФ-030 желтую применяют для грунтования деталей из сталей, алюминиевых и магниевых сплавов, а серо-зеленую – для грунтовки стальных деталей. Наносят грунтовку краскораспылителем или кистью. Разбавляют уайт-спиритом или смесью ксилола с уайт-спиритом в соотношении 1/1. Гарантийный срок хранения – 2 месяца со дня изготовления.

Масляно-канифольные лаки готовят холодным или горячим способом. По горячему методу масло сплавляют со смолой при 200-280°С. Сплав выдерживают при указанной температуре до достижения необходимой вязкости. При этом полимеризация масла может протекать в процессе сплавления или можно использовать предварительно полимеризованное масло. Согласно холодному способу, заранее приготовленные полуфабрикаты – растворы полимеризованного и оксидированного масел смешивают в определенных соотношениях с эфиром гарпиуса или другой смолы.

Следует отметить, что современная промышленность выпускает около 40 марок лакокрасочных материалов на природных смолах и битумах – битумные лаки и эмали, масляно-канифольные лаки и эмали, янтарные лаки

Для получения эфироцеллюлозных лакокрасочных материалов используют сложные (нитраты, ацетаты, ацетобутираты) и простые (этилцеллюлоза, бензилцеллюлоза) эфиры целлюлозы. Наиболее широкое применение находит нитрат целлюлозы (коллоксилин). Ацетилцеллюлоза и ацетобутират целлюлозы применяются ограниченно. Среди простых эфиров целлюлозы практическое применение имеет этилцеллюлоза.

Лаки и эмали на основе эфиров целлюлозы (нитролаки, нитроэмали), высыхающие при нормальных условиях в течение 1-1,5 ч, позволяют формировать покрытия с хорошими защитными и декоративными характеристиками, применяются в различных отраслях промышленности, в строительстве, на транспорте и в быту.

Эфироцеллюлозные лаки представляют собой растворы соответствующих эфиров целлюлозы в смеси органических растворителей с добавлением пластификаторов, синтетических и природных смол. Эмали, грунтовки и шпатлевки – это суспензии пигментов и наполнителей в эфироцеллюлозных лаках.Нитрат целлюлозы применяют в лакокрасочной промышленности с 1882 г., но до 1918 г. получали только два лака на его основе:

-    для покрытий по металлу (цапонлак);

-    для покрытий тканей в самолетостроении (аэролак).

После первой мировой войны возникла проблема утилизации огромных запасов нитроцеллюлозных порохов, которая была успешно решена путем их использования в качестве сырьевых источников при производстве нитролаков и нитроэмалей в промышленном масштабе.Нитрат целлюлозы разлагается под действием УФ-излучения и тепла, что является причиной более низких атмосферостойкости, защитных и антикоррозионных свойств лакокрасочных материалов на его основе по сравнению с синтетическими.

На основе этил- и ацетилцеллюлозы формируют покрытия, более устойчивые к действию тепла и УФ-лучей, но с пониженной водостойкостью и адгезионной прочностью к металлическим поверхностям, причем эти пленкообразователи плохо совмещаются с другими пленкообразователями и пластификаторами.

Ацетобутиратцеллюлозные материалы превосходят по свойствам ацетилцеллюлозные, но уступают нитроцеллюлозным по твердости и прочности покрытий. Этилцеллюлозные – обладают высокими эластичностью и прочностью, хорошими диэлектрическими свойствами, однако при сравнительно невысоких температурах размягчаются.Нитроцеллюлозные лакокрасочные материалы получают на основе нитрата целлюлозы (коллоксилина), содержащего 11,89-12,26% азота (средняя степень замещения 2,23-2,35). При более высоком содержании азота уменьшается растворимость коллоксилина в органических растворителях. Более низкое содержание азота (10,7 % мас.) обеспечивает полное растворение полимера в этаноле, но показатели защитных, физико-механических и других свойств покрытий на его основе существенно ухудшаются.

Лаковый коллоксилин растворим в сложных эфирах уксусной кислоты, кетонах, эфирогликолях (целлозольвах), формальгликоле, диацетоновом спирте. На его основе производят широкий ассортимент лаков, эмалей, грунтовок и шпатлевок. Несмотря на некоторое снижение выпуска нитроцеллюлозных лакокрасочных материалов в последние годы, их роль в народном хозяйстве значительна: они широко применяются для ремонтных работ и для формирования покрытий, эксплуатируемых внутри помещений. Перспективно направление создания новых лакокрасочных материалов путем модификации нитратцеллюлозных пленкообразующих полимеров.

Нитролаки – это коллоидные растворы лакового коллоксилина необходимой вязкости в смеси растворителей и разбавителей с добавлением или без добавления смол и пластификаторов. Для получения цветных лаков в композиции дополнительно вводят органические красители, растворимые в спирте и в ацетоне.

Состав. Для изготовления нитролаков используют различные марки лакового коллоксилина – от низковязкого ПСВ до высоковязкого ВВ - получаемого на основе хлопка или древесной целлюлозы. Дополнительно вводят на 1 мас. ч. сухого коллоксилина 0,7-2 мас. ч. растворов вязких алкидных смол (высыхающих и невысыхающих), и твердые смолы (эфиры канифоли, циклогексанонформальдегидная смола) – от 0,1 до 1 мас. ч. Желатинизирующие пластификаторы – фталаты (дибутилфталат, диоктилфталат), себацинаты, фосфаты (трикрезилфосфат) – 0,7-0,8 мас. ч. Нежелатинизирующие пластификаторы – касторовое масло, хлорпарафин, совол, кастероль – до 2 мас. ч. (высокоэластичные лаки).

Растворители: сложные эфиры уксусной кислоты (ацетаты) - бутил-, изобутил-, амилацетат; кетоны (метилизобутилкетон, циклогексанон); простые моноэфиры гликолей (этилцеллозольв, бутилцеллозольв); диоксаны (диметилдиоксан). Могут применяться также нитропарафины и метилентетрагидропирен. Активные низкокипящие растворители – этилацетат, пропилацетат, кетоны, формальгликоль.

Неактивные растворители – этиловый, пропиловый, изопропиловый, бутиловый, изобутиловый спирты.В состав кабельных нитролаков в качестве скрытого растворителя входит дихлорэтан.Разбавители нитролаков – толуол и ксилол.

Получение. Процесс изготовления нитролаков  периодический и состоит из следующих стадий: растворение коллоксилина и твердых смол в органических растворителях и смешение с растворами смол и пластификаторами; типизация лака по вязкости, содержанию нелетучих веществ и другим показателям, очистка нитролака и его расфасовка. Для получения черных и цветных нитролаков необходимы дополнительные операции – растворение органических красителей (нигрозина, родамина и др.) в органическом растворителе и смешение красителя с лаковой основой цветного нитролака.

Растворители из цистерн с помощью насосов 3 загружают через объемные счетчики в смесители 5. Пластификаторы подают в мерники 1, установленные на весах. Растворы смол перекачивают в промежуточные емкости 2, а затем насосом в мерники 1. Из мерников пластификаторы и растворы смол перекачивают насосами или направляют самотеком в смесители 5. Коллоксилин предварительно разрыхляют в отдельном помещении, удаленном от основного цеха, и расфасовывают в герметически закрывающиеся прорезиненные мешки или алюминиевые бачки. Из них коллоксилин загружают в смеситель 5 через алюминиевую сетку, вставленную в люк смесителя. Сетка изготовляется из полосового алюминия шириной 2-3 см с сечением 6´6 см.

Растворение коллоксилина, твердых смол и смешение с пластификаторами и растворами смол производят в стальном вертикальном смесителе 5 емкостью 3-9 м³. Густые нитролаки лучше изготовлять в горизонтальном смесителе, так называемом малаксере 4. Для обеспечения быстрого растворения и получения однородного раствора коллоксилина и смол загрузку компонентов лака ведут в следующей последовательности: разбавители и спирты; твердая смола (перемешивание и растворение смолы в течение 30-40 мин); коллоксилин (перемешивание и набухание 30-40 мин), активные растворители (растворение 2-4 ч); растворы смол и пластификаторы (перемешивание 1-2 ч). При изготовлении густых нитролаков компоненты вводят в приведенной последовательности: разбавители и спирты; твердые смолы; растворы смол; пластификаторы; коллоксилин и активные растворители. Растворение коллоксилина ведут при температуре цеха. В зимнее и холодное время, когда растворители, поступающие в смеситель, имеют очень низкую температуру, содержимое смесителя подогревают до 35 °С горячей водой. Применять водяной пар не рекомендуется из-за возможного частного перегрева и воспламенения. Окончание растворения коллоксилина проверяют по отсутствию «сетки» (полученная на стекле пленка нитролака, подсвеченная темной пигментной пастой, не должна иметь просвечивающихся точек растворенного коллоксилина).

Схема производства нитролаков:

1 - мерники на весах, 2 - емкости промежуточные; 3 - насос шестеренчатый; 4 – малаксер; 5 - смеситель с планетарной мешалкой;6 - смеситель с якорной мешалкой; 7 - центрифуга типа СГО-100

Типизацию нитролака проводят в том же смесителе. Для снижения вязкости или уменьшения содержания нелетучих веществ вводят органические растворители; для повышения вязкости или содержания нелетучих веществ вводят мелкоразрыхленный оспиртованный коллоксилин соответствующей вязкости.

Нитроцеллюлозные эмали и грунтовки – это суспензии пигментов в нитролаке с введением добавок, улучшающих пленкообразующие свойства, стабильность системы, придающих покрытиям специфические свойства.

Нитроэмали и нитрогрунтовки по составу нелетучей части делятся на нитроцеллюлозные, нитропентафталевые, нитроглифталевые, нитроэпоксидные. Нитрогрунтовки, отличающиеся от нитроэмалей повышенным содержанием пигментов и наполнителей, применяют, главным образом, для грунтования изделий из дерева, древесностружечных и древесноволокнистых плит, для местного грунтования прошлифованных участков металлической поверхности небольшой площади.

Хлоркаучук, являясь пленкообразующим веществом, хорошо растворяется в ароматических и хлорированных углеводородах, ацетатах, кетонах, в смесях этих растворителей с ацетоном. Растворы хлоркаучука совмещаются с алкидными, фенолформальдегидными, акриловыми смолами, канифолью, ее эфирами, кумароноинденовыми смолами. Наиболее часто хлоркаучук совмещают с высыхающими алкидными смолами жирными и средней жирности.

На основе хлоркаучука получают различные лакокрасочные материалы (эмали, грунтовки, шпатлевки) холодной сушки. Они формируют покрытия с хорошей адгезией высокой атмосферо-, огне-, бензо-, масло- и химической стойкостью и хорошими электроизоляционными характеристиками. Эмали образуют покрытия с хорошим блеском и твердостью.

Недостатком хлоркаучуковых покрытий является их слабая светостойкость. Промышленные марки атмосферостойких эмалей дополнительно к основному пленкообразующему веществу содержат алкидную, алкидноакриловую смолу или полиакрилаты, а также пластификаторы (фталаты) до 0,6 мас. ч. на 1 мас. ч. хлоркаучука. В состав химически стойких и водостойких эмалей и грунтовок вместо фталатов входят хлорпарафины. Стабилизирующими добавками являются эпоксидированные масла, низкомолекулярные эпоксидные смолы, мел и другие акцепторы HCl (выделяется при нагревании).

Эмали и грунтовки содержат от 0,8 до 1,4 мас. ч. пигментов и наполнителей. Для получения химически стойких эмалей и грунтовок применяются наиболее инертные пигменты (двуокись титана, окись хрома, технический углерод и др.). Технологический процесс получения хлоркаучуковых эмалей и грунтовок: растворение хлоркаучука, приготовление пигментной пасты, составление эмали или грунтовки, их типизация, очистка и расфасовка.

Лаки на основе хлоркаучука не выпускают из-за недостаточной светостойкости покрытий на их основе.Высыхание материалов на основе хлоркаучука происходит за 1-4 ч при 18-22 °С. Можно применять и горячую сушку, но не выше 40-60 °С (20-30 мин), поскольку хлоркаучуковые покрытия обладают низкой термостойкостью. Хлоркаучуковые эмали применяют для антикоррозионной защиты металлических деталей машин, эксплуатируемых в условиях воздействия агрессивных сред, для окраски морских судов и портовых сооружений. Их можно использовать для нанесения по бетонным, кирпичным, асбоцементным поверхностям, а также по дереву.

В производстве лакокрасочных материалов поливинилацетального типа в качестве пленкообразователей используют поливинилбутираль (бутвар), поливинилформальэтилаль (винифлекс) и поливинилформаль (формвар).

Среди перечисленных веществ поливинилбутираль имеет более широкое применение (около 70% от общего выпуска таких материалов). Его синтезируют путем взаимодействия поливинилового спирта с масляным альдегидом. Технический поливинилбутираль – разнозвенный полимер. В состав его макромолекулы входит 65-78% мас. винилбутиральных звеньев, 32-19% мас. звеньев поливинилового спирта и около 3% мас. винилацетатных звеньев. Он хорошо совмещается с различными другими полимерами и пластификаторами. Растворим в спиртах, кетонах, сложных эфирах, хлорированных углеводородах, в смесях спирта с толуолом и ксилолом; не растворим в бензине, керосине, жирах.

В состав поливинилбутиральных лаков кроме основного полимера входят различные поликонденсационные смолы (феноло-, крезолоформальдегидные, алкидные резольного типа, карбамидные), пластификаторы (фталаты, фосфаты, касторовое масло) и растворители (смеси спиртов, кетонов и ацетатов с добавлением толуола или ксилола). В эмали и грунтовки входят также неорганические пигменты (железооксидные, цинковый крон, фосфат хрома, двуокись титана и др.), алюминиевая пудра и наполнители. Введение ускорителей высыхания (фосфорной или борной кислот) позволяет получать материалы холодной сушки.

Технологический процесс получения лака: растворение смолы, составление лака, типизация, очистка и расфасовка.

При получении пигментированных материалов включаются дополнительные стадии: приготовление пигментных паст, составление эмалей и грунтовок и типизация их с последующей очисткой и расфасовкой. Пигментную пасту готовят диспергированием пигментов и наполнителей в растворе смолы в шаровой или бисерной мельнице до получения заданной степени дисперсности. Составление и типизацию эмалей и грунтовок проводят в одном смесителе. На основе поливинилацеталей получают в основном материалы горячей сушки (60-180 °С), с использованием кислотного катализатора – холодной сушки (18-22 °С).

Покрытия на основе поливинилбутираля обладают хорошей адгезией к черным и цветным металлам, устойчивостью к действию бензина, керосина, минеральных масел, воды, пара и повышенных температур (90-95 °С). Поливинилбутиральные лаки и эмали используют при окраске изделий из алюминиевых и магниевых сплавов, из стали и пластмасс, при окраске бензохранилищ и других объектов.

Фосфатирующие поливинилбутиральные грунтовки холодной сушки, в отличие от других, одновременно с антикоррозионным грунтовочным слоем создают фосфатный слой на окрашиваемой поверхности. У них хорошая адгезия как к металлам, так и к поверхностным слоям эмалевых покрытий. Фосфатирующие грунтовки наносят на черные металлы, алюминий и его сплавы, титан, медь, магний, цинк.

Поливинилформальные и винифлексовые лаки используют для эмалирования и создания изоляционного слоя на проводах с образованием покрытий с высокими электроизоляционными и механическими свойствами, достаточной эластичностью, водо- и теплостойкостью.

К лакокрасочным материалам на основе полиакрилатов относятся материалы:

1)                      холодной сушки на основе темопластичных полимеров;

2)                      горячей сушки на основе термореактивных полимеров;

3)                      водорастворимые горячей сушки;

4)                      водоэмульсионные холодной сушки.

Материалы первой группы образуют покрытия при комнатной температуре в течение 1-3 ч в процессе улетучивания органических растворителей. Пленкообразователи – сополимеры бутилметакрилата и метакриловой кислоты, бутилметакрилата и амида метакриловой кислоты, тройной сополимер бутилметакрилата, амида метакриловой кислоты и нитрила акриловой кислоты и др. Пластификаторы – фталаты и фосфаты. Модифицирующие добавки – нитрат и ацетобутират целлюлозы, фенолформальдегидные смолы и др. В пигментированные материалы вводят неорганические и органические пигменты.

Данные лакокрасочные материалы применяют для окраски крупногабаритных изделий из алюминия и его сплавов, изделий из стеклопластиков и пластика АВС, а также других изделий целевого назначения (флуоресцентные, токопроводящие, светоотражающие, дорожные знаки и др.). Материалы горячей сушки на основе термореактивных полимеров образуют покрытия при 125-180 °С в течение 15-30 мин. Термореактивные акриловые олигомеры – это сополимеры трех и более мономеров, содержащие реакционноспособные группы: гидроксильные, метилольные, карбоксильные и другие, способные при повышенной температуре взаимодействовать друг с другом или с группами отвердителя (меламиноформальдегидные, алкидные, эпоксидные, полиуретановые и другие смолы).

В состав полиакрилатных лаков и эмалей горячей сушки входят отвердители и растворители, эмалей – пигменты, иногда ускорители высыхания (п-толуолсульфокислота). Материалы этой группы используют для окраски электробытовой и бытовой техники, строительных конструкций из алюминиевых сплавов, рулонного металла, консервной тары и др.

В состав перхлорвиниловых лаков, эмалей, грунтовок и шпатлевок входят перхлорвиниловые смолы, вводимые в виде 10-25%-ных растворов, модификаторы, пластификаторы, пигменты и различные добавки. Лаки получают путем растворения перхлорвиниловой смолы, модификаторов и пластификаторов, типизации лака, его очистки и расфасовки. Получение эмалей и грунтовок включает приготовление лаковой основы, подготовку пигментной пасты, составление эмали и грунтовки, их типизацию, очистку и расфасовку.

1 - замесочная машина; 2 - краскотерочная машина для получения подколеровочных паст; 3 - дежа; 4 - смеситель; 5 - диссольвер; 6 - мельница; 7 - бисерная мельница; 8 - промежуточная емкость; 9 - мерник; 10 - шестеренчатый насос; 11 - фильтр

При получении эмалей и грунтовок с применением бисерной и шаровой мельниц в диссольвер 5 с быстроходной мешалкой загружают растворители через объемные счетчики, затем растворы смол (алкидных и др.) и пластификаторы через мерники 9, установленные на весах, и пигменты. Замес пигментов из диссольвера 5 насосом 10 подают в нижнюю часть корпуса бисерной мельницы 7. После достижения требуемой степени дисперсности и вязкости пигментную пасту насосом 10 непрерывно перекачивают из приемного бачка бисерной мельницы 7 в смеситель 4 для составления эмали или грунтовки, типизации и последующей расфасовки готового продукта в тару. При получении эмалей и грунтовок с применением шаровой мельницы в шаровую мельницу 6 загружают раствор смолы, пигменты, наполнители, растворитель (ксилол или толуол) и выдерживают около 30 мин для насыщения воздушного пространства парами растворителей перед пуском шаровой мельницы. Предусматривается блокировка электродвигателя шаровой мельницы с люком и ограждением. После достижения требуемой степени дисперсности пигментную пасту самотеком или с помощью насоса 10 подают в мерник 9, установленный на весы, или в смеситель 4 для составления эмали или грунтовки, ее типизации, очистки и расфасовки в тару.

На некоторых производствах компоненты предварительно соединяют в вертикальном смесителе и затем перекачивают полученный замес в шаровую мельницу. Это позволяет сократить время на загрузку компонентов и несколько уменьшить длительность диспергирования за счет лучшего распределения компонентов между шарами и уменьшения образования «мертвых» пространств для сухих пигментов.

На рисунке, расположенном ниже, представлена аппаратурно-технологическая схема производства перхлорвиниловых эмалей и грунтовок с изготовлением пигментных паст на краскотерочной машине. Замес пигментов с пластификаторами готовят в передвижных дежах 3 с помощью вертикальных планетарных мешалок. Из передвижных деж замес поступает на краскотерочную машину 2 на перетир. После достижения требуемой степени дисперсности по клину пигментную пасту собирают в дежи. Готовят как однопигментные, так и составные пигментные пасты требуемого колера. Из дежи пасты загружают в смеситель 5, туда же загружают пластификаторы из мерника 7, установленного на весы, и добавляют около 7% толуола для получения требуемой консистенции. В смесителе 6 производят подколеровку пигментной пасты однопигментными пастами. Готовый полуфабрикат - пигментную пасту - насосом 9 перекачивают в мерник 7, установленный на весы, из которого пасту загружают в смеситель 4.

Схема производства перхлорвиниловых эмалей и грунтовок с изготовлением пигментных паст на краскотерочной машине: