Порошковая краска.Рецептуры для порошковых красок
Пленкообразователями для термопластичных порошковых красок в основном являются следующие полимеры:
• полиэтилен;
• поливинилхлорид;
• полиамиды;
• сополимеры этилена с винилацетатом;
• насыщенные полиэфиры.
Термопластичные порошковые краски применяют для получения покрытий, к декоративным свойствам которых не предъявляются высокие требования. Они преимущественно рекомендуются как материалы функционального назначения для получения химстойких, антифрикционных и других покрытий.
Порошковые краски на основе полиэтилена дешевы, их наносят чаще всего на установках кипящего слоя, покрытия формируют при температурах 240 - 2500C. Для некоторых подлложек необходимо грунтование поверхности. Нестабилизированные покрытия неатмосферостойки, склонны к старению и растрескиванию.
Порошковые краски на основе полиамидов (чаще всего используют полиамид-12 - продукт полимеризации лауринлактама) наносят в кипящем слое. Для их пленкообразования требуются температуры 250 - 2700C. Получаемые покрытия твердые, абразивостойкие, с более высокой атмосферостоикостью, чем полиэтиленовые, однако они склонны к пожелтению и могут адсорбировать воду. Из термопластичных порошковых красок их применяют чаще всего.
Порошковые краски на основе поливинилхлорида содержат пластификатор, за счет чего образуют эластичные покрытия, также склонные к пожелтению. ПВХ-краски дешевы, их наносят чаще всего способом электростатического распыления, покрытия формируют при 250 - 26O0C. Для многих подложек необходимо применение грунтовок. Порошковые краски на основе сополимера этилена с винилацетатом, как и полиэтиленовые, наносят в кипящем слое, температура формирования покрытий составляет 200 - 260 0C. Покрытия отличаются хорошей адгезией, эластичностью, коррозионной стойкостью и высокой атмосферостоикостью. Порошковые краски на основе полиэфиров (линейные сложные ароматические полиэфиры) чаще всего наносят электростатическим распылением; при 240 - 300°С они образуют покрытия, обладающие хорошей адгезией, эластичностью, водо- и атмосферостойкие.
Это первый тип порошковых термореактивных красок, появившийся на рынке в середине XX в. Основным сырьем для их получения служат ароматические (диановые) смолы с молекулярной массой 1500 - 3000, температурой стеклования 50 - 650C и температурой размягчения (по методу Меттлера) 80 - 1000C. Реже применяют смолы на основе бисфенола F и новолаков.
Традиционные эпоксидные смолы способны отверждаться различными отвердителями за счет реакции полиприсоединения, при этом не образуются какие-либо побочные продукты реакции. Благодаря этому даже в толстых слоях покрытия однородные. В качестве отвердителей находят применение следующие соединения:
• дициандиамид (также его замещенные и производные);
• полифенолы;
• ангидриды кислот.
Дициандиамид представляет собой кристаллическое вещество (Тпл = 209 - 2120C, NH-эквивалентная масса 21 г/моль), которое из-за плохой растворимости в эпоксидных смолах вводят в состав порошковых красок в виде очень мелкого порошка. В отличие от аминов, используемых в жидких лакокрасочных материалах, дициандиамид менее реакционноспособен, поэтому требует применения катализаторов. Часто вместо него используют замещенные дициандиамиды (арилбисгуаниды), так как они более активны. Если дициандиамид отверждает в течение 15 - 30 мин при 185- 2200C, то его замещенные продукты - в течение 10-15 мин при 150-1800C. NHx- группы дициандиамида или его производных взаимодействуют с оксирановым кольцом эпоксидного по реакции полиприсоединения.
Дициандиамид имеет до пяти подвижных атомов водорода, однако его эффективная реакционная способность
невысока. Возможно, что дициандиамид каталитически действует на самоотверждение эпоксидных смол, при этом образующиеся ОН-группы цепи реагируют с концевыми эпоксидными группами. Поэтому необязательно иметь стехиометрическое количество дициандиамида, чтобы обеспечить отверждение эпоксидной смолы. Например, для отверждения относительно низкомолекулярной твердой эпоксидной смолы требуется 3 - 5% (по массе) дициандиамида.
Фенольные отвердители. Ими могут быть как фенолы, например бисфенол А, так и их аддукты с эпоксидными смолами. Реакционноспособными группами в этих соединениях могут быть как метилольные (резольные смолы), так и фенольные гидроксилы (новолачные смолы). Активность резольных смол выше, чем новолачных.
Так как фенольные ОН-группы не очень активны, для отверждения необходимы высокие температуры или применение катализаторов. Эффективными катализаторами являются замещенные имидазолы (например, 2-метилимидазол). Торговые марки фенольных отвердителей часто имеют в своем составе такие катализаторы. Катализированные системы отверждаются в течение 10-20 мин при 130 - 16O0C.
Катализатор ускоряет также самоотверждение эпоксидных смол. Поэтому катализированные фенольные отвердители применяют в количествах, меньших, чем стехиометрическое. Ангидридные отвердители сначала реагируют с гидроксильными группами эпоксидных смол с образованием сложноэфирных мостиков или свободных карбоксильных групп.
Последние могут реагировать с эпоксидными группами с получением р-гидроксиэфиров, образуя пространственную структуру. Наиболее распространенным ангидридным отвердителем является пиромеллитовый ангидрид, его часто комбинируют с тримеллитовым ангидридом. Кроме того, в качестве отвердителей применяют аддукты тримеллитового ангидрида. Для ускорения реакции используют амины и амидины (например, 2-фенилимидазолин). При этом количество применяемого ангидрида меньше стехиометрически рассчитанного. Покрытия из эпоксидных порошковых красок, содержащих указанные отвердители, обладают высокой адгезией к металлам и хорошими защитными свойствами. Они сочетают высокую твердость с достаточной эластичностью, химически стойки, однако склонны к пожелтению, а под воздействием атмосферы теряют блеск и «мелят». Эти покрытия применяют в основном для эксплуатации внутри помещений, в частности для окрашивания изделий машиностроения, металлической мебели, домашней техники, емкостей, труб, а также для электроизоляции. Краски в основном наносят распылением в электрополе, однако их можно наносить и на установках в кипящем слое. Примерный состав красок приведен ниже.
Белая краска для окрашивания бытовой техники и металлической мебели.
Краска содержит эпоксидную смолу с эпоксиэквивалентом (эп. экв.) 715 - 835, производное дициандиамида, а также смесь (мастербатч) из названной эпоксидной смолы и полиакрилового агента розлива. Пигментная часть состоит из диоксида титана и наполнителей. Рецептура краски представлена в таблице
Примечание. 1 - Araldit GT 7004 от Ciba, температура плавления 65 - 750C; 2 - Araldit HT 2844 (Ciba),
температура плавления 139 - 1430C; 3 - Araldit GT 2874 (Ciba), Мастербатч из Araldit GT 7004 (90%) и полибутилакрилата.
Краску наносят способом электростатического распыления на фосфатированную поверхность. Получают покрытия толщиной 80-100 мкм. Режим отверждения: 8 мин при 18O0C. Покрытие имеет эластичность по Эриксену 9,8 мм. Отношение эпоксидной смолы (Mэп) к отвердителю (Mотв) составляет:
Mэп / Mотв = (55,7 + 2,6) : 2,8 = 58,3 : 2,8 = 95,4% : 4,6%.
Соотношение пигмент / пленкообразователь = (24,4 + 12,7 + 1,5): (55,7 + 2,9 + 2,8)
= 38,6:61,4 = 0,6:1.
Порошковая краска для покрытий функционального назначения.
Краска содержит эпоксидную смолу, модифицированную фенольной новолачной смолой, с эпоксидным числом 2,6, эп. экв.= 500 - 560 и температурой размягчения 89 - 970C. Отвердителем является аддукт бисфенол А - диглицилиловый эфир с избытком бисфенола А. Н-эквивалент отвердителя = 240 - 270, температура размягчения 76 - 840C. Отвердитель содержит ускоритель и 2% полиакриловой смолы в качестве агента розлива. Пигментная часть состоит из красного железооксидного пигмента и сульфата бария как наполнителя. Использована добавка гидрофобизированной пирогенной кремниевой кислоты в качестве загустителя. Рецептура краски представлена в таблице
Примечание. 1 - D.E.R. 642, температура размягчения 89 - 97 C (DOW); 2 - XZ 86798.02, температура размягчения 76 - 84 C, содержит катализатор и 2% полиакриловой смолы в качестве агента розлива (DOW); 3 - Bayferrox 180 M (Bayer); 4 - EWO, средний размер частиц 3,5 мкм (Alberti), 3 - Aerosil R 972 (Degussa).
Порошковую краску наносят в электростатическом поле на металлические изделия, покрытия отверждают при 2350C (температура на изделии) в течение 1 мин. Полученное покрытие характеризуется высокой химической и коррозионной стойкостью. Мольное соотношение фенольной (Пфенол) и эпоксидной смол (Пэпокс) в смеси рассчитывают из рецептуры и средних значений эквивалентной массы фенола (отв-экв.) и эпоксида (эп. экв):
Пфенол / Пэпоксид = = (24 / 255) : (46 / 530) = 1,1:1,
т.е. присутствует небольшой избыток фенольного отвердителя.
Степень пигментирования составляет: пигмент / пленкообразователь = (12,0 + 15,0 + 3,0) : (46,0 + 24,0) = 30,0 : 70,0 = 0,43 : 1.
Загрузка ...