Прието Дж., Кине Ю. Древесина. Обработка и декоративная отделка

Подождите немного. Документ загружается.

Глава 3.2. Окраска древесины и древесных материалов наружного применения 259

3.2. Окраска древесины и древесных материалов

наружного применения

Древесина для наружного применения уже много столетий имеет большое

значение для людей. Чтобы защитить древесину от влияния окружающей сре-

ды, надо, прежде всего, соблюдать необходимые меры для конструктивной за-

щиты (см. ч. 2.4.2.2). Дополнительно может нанесена защита от непогоды пу-

тем окраски (физическая защита) древесины и/или химическая защита с по-

мощью пропитывающих составов [1, 2]. Физическая защита древесины должна

препятствовать поглощению осадков, которое может привести к слишком бы-

строму выравниванию влажности древесины с влажностью окружающего воз-

духа, и защищать от УФ-лучей, которые могут попадать на древесину и разру-

шать ее. Наряду с техническими требованиями, применяемые покрытия имеют

также декоративную функцию. Но обработка поверхности не может исправить

ошибок не-удовлетворительной конструктивной или химической защиты.

Древесина является гигроскопичным материалом. Ее влажность меняется

в соответствии с влажностью окружающей среды, и при этом древесина ме-

няется в объеме. Снаружи древесные изделия имеют влажность в среднем от

12 до 21%. Перед нанесением покрытия для наружного применения влажность

древесины должна быть около 13% (DIN 68360). Со временем методы изготов-

ления, например, строительных элементов из древесины, существенно меня-

лись. Готовые строительные элементы с покрытием заводского изготовления

и более современные конструкции зданий из древесины с улучшенной тепло-

вой защитой соответствуют сегодня уровню техники. Инициатором использо-

вания малотоксичных лакокрасочных покрытий и способов их производства

является Европейская VOC-директива (1999/13/EG или 2004/42/EG; см. ч. 9).

К тому же, требуется все более длительный срок службы покрытий и обрабо-

танных ими деревянных конструкций. Эти требования, как правило, не воз-

можно выполнить с помощью таких пленкообразующих веществ, как алкид-

ные смолы. Поэтому в настоящее время для заводского производства готовых

строительных элементов, таких как деревянные окна, применяются малоток-

сичные водные Л КМ. В качестве пленкообразующих средств выступают, глав-

ным образом, водные дисперсии на основе сополимеров акрилата (названные

акрилатными дисперсиями), водные алкидные смолы, и, частично, полиурета-

новые дисперсии или акрилированные полиуретановые дисперсии. Кроме то-

го, применяются смеси или комбинации из этих покрытий. Чтобы обеспечить

при внешнем атмосферном воздействии строительным элементам с покрыти-

ем по возможности долгий срок службы, было составлено большое количество

новых инструкций и стандартов на методы испытаний, в том числе для отбора

древесины, хранения и контроля ЛКМ. С официальным введением в Германии

с марта 2002 г. стандарта DIN EN 927 европейская лакокрасочная индустрия и

ее потребители имеют признанный международный стандарт, позволяющий

подразделять, контролировать и классифицировать лакокрасочные системы

отделки древесины.

Наряду с грунтовкой, пленкообразующие средства и техника нанесения име-

ют решающее значение для срока службы строительных элементов. Для фи-

зической защиты древесины наружного применения уже в течение многих лет

используются как содержащие растворитель, так и водные лакокрасочные

системы. Принципиально можно разделить покрытия на прозрачные, полу-

260 Глава 3.2. Окраска древесины и древесных материалов наружного применения

прозрачные и кроющие пигментированные (непрозрачные). Они подбираются

в соответствие с областью применения, методами нанесения материала и с ти-

пом древесной основы, и их можно классифицировать следующим образом.

Системы, содержащие растворитель

Прозрачные и полупрозрачные системы:

• системы, содержащие растворитель, на основе алкидных смол;

• системы, содержащие растворитель, на основе природных смол.

Укрывистые пигментированные системы:

. системы, содержащие растворитель, на основе алкидных смол;

• системы, содержащие растворитель, на основе природных смол.

Водные системы

Прозрачные и полупрозрачные системы:

• водные системы на основе акрилатных дисперсий и/или водные эмуль-

сии алкидных смол (гибридные системы), в отдельных случаях с добавкой по-

лиуретановых дисперсий;

• водные системы на основе алкидных смол.

Укрывистыее пигментированные системы:

• водные системы на основе акрилатных дисперсий и/или водные эмуль-

сии алкидных смол (гибридные системы), в отдельных случаях с добавкой по-

лиуретановых дисперсий;

• водные системы на основе алкидных смол;

. водные акрилатные или винилацетат-дибутилмалеинатные дисперсии для

красок, защищающие от атмосферного воздействия (для малярных работ).

3.2.1. Состав лакокрасочных материалов, содержащих

растворитель

Лакокрасочные материалы, содержащие растворитель, еще играют всеобъ-

емлющую роль в области промышленного применения, но все больше замеща-

ются водными системами. В Европе содержащие растворитель системы сдают

позиции быстрее. На рис.3.2.1 приведен общий состав рецептуры ЛКМ для на-

ружного применения, содержащих растворитель.

3.2.1.1. Пленкообразующие вещества для ЛКМ, содержащих растворители

Для содержащих растворитель пропиточных составов, грунтовок, промежу-

точного и заключительного отделочного ЛКМ в качестве пленкообразовате-

лей применяются главным образом алкидные смолы на основе ненасыщенных

жирных кислот. Наряду с алкидными смолами частично применяются также

модифицированные жирные масла

или модифицированные алкидные смолы

(например, алкидная смола, модифицированная стиролом).

Полиэфирная часть вносит вклад в процесс физического высушивания, а

также устойчивость против атмосферных воздействий (сохранение блеска,

отсутствие пожелтения и тому подобное), масляная часть — в эластичность

пленки (внутренняя пластификация) и прежде всего в способность к внутрен-

нему окислительному образованию полимерной сетки. Химическая классифи-

кация алкидных смол в ЛКМ относится, как правило, к содержанию масел или к

В случае жирных масел речь идет о триглицеридах жирных кислот, т.е. о сложных эфирах гли-

церина. Жирные кислоты алифатической природы содержат двойные связи в различном количе-

стве и положении и состоят преимущественно из кислот С „.

Глава 3.2. Окраска древесины и древесных материалов наружного применения 261

Добавки:

1,ЯйИога-

:мачивайщие

f средства, сиккативы,

) дитибксвданты, загу-

} Стйтел'и, стабилизато-

Ьы, еветостабияизаторы

^Ф-авеврберы и та)

окись титана, мёорйни»;

ч?ский дли органйче?.'.;]

ские цветные пигменты!

или пигментные hpe- j

параты 7

Лакокрасочные материалы, содержа- '•

щие растворители для древесины

наружного применения

Рис. 3.2.1. Общий состав рецептуры лакокрасочных материалов для наружного

применения, содержащих растворитель

содержанию жирных кислот, пересчитанных на содержание триглицеридов, и

к типу масел, соответственно, жирных кислот. Спецификация по содержанию

масел (содержанию триглицеридов) в рецептуре происходит в соответствии

со следующей номенклатурой:

• < 40% масел (в англосаксонском регионе — менее 45%): тощие (нежир-

ные) алкидные смолы;

. до 60% масел (в англосаксонском регионе — 45-60%): средние алкидные

смолы;

• от 60 до 70% масел: жирные алкидные смолы;

• от 70 до 85% масел: очень жирные (перенасыщенные жирами) алкидные

смолы.

Тип масел или вид входящих в состав жирных кислот разделяется на две ка-

тегории: высыхающие или невысыхающие. Для наружного применения боль-

шое значение имеют алкидные смолы на основе рыбьего жира, льняного, сое-

вого и таллового масел.

Наряду с компонентами сырья на прикладные технические свойства алкид-

ных смол существенное влияние оказывает процесс их синтеза (достигнутая

молярная масса и молекулярно-массовое распределение). Низкомолекуляр-

ные полярные компоненты улучшают, например, диспергирующую способ-

ность, но одновременно ухудшают устойчивость блеска [3] и удлиняют про-

цесс окислительного отверждения. Причиной является взаимодействие ги-

дрофильных компонентов с влагой. Высокомолекулярные неполярные ком-

поненты способствуют хорошей стойкости к атмосферным влияниям и устой-

чивости блеска. Неполярные составные части представляют собой места ло-

кализации для других неполярных компонентов. Так, например, силиконовые

масла при неравномерном распределении скапливаются на этих местах, что в

экстремальном случае может привести к силиконовым полостям.

262 Глава 3.2. Окраска древесины и древесных материалов наружного применения

Некоторые преимущества алкидных смол:

• окислительное отверждение в присутствии сиккативов, например, при

комнатной температуре (20°С/50%-ная относительная влажность возду-

ха) — однокомпонентная система;

• хорошее смачивание пигментов;

• как правило, хорошие реологические свойства (текучесть), из чего сле-

дует, например, хорошая способность ЛКМ наноситься кистью или щеткой;

• хорошее соотношение цена/производительность.

Недостатки алкидных смол:

• низкая стойкость к воздействию химических веществ (особенно щелочи);

• возникновение хрупкости: со временем и в зависимости от типа и содер-

жания жирной кислоты происходит незначительное или сильное пожел-

тение (прежде всего, в сторону потемнения — изменение цвета до темно-

желтого);

• относительно быстрая потеря блеска (меление);

• относительно медленная сушка (особенно при высоком содержании ма-

сел или жирных кислот).

Алкидные смолы с высоким сухим остатком (алкидные смолы High-Solid)

Из-за высокого содержания растворителя в обычных окислительно отвер-

ждающихсяалкидныхсмолах давно существовалатенденция предоставить для

рынка образцы с высоким содержанием сухого остатка — от 85 до 100%. Смо-

лы с низким молекулярным весом и жирностью до 80% имеют более низкую,

по сравнению с обычными алкидными смолами, вязкость. В этом случае воз-

можны рецептуры, не содержащие растворитель, так как они уже в 100%- ном

виде могут иметь вязкость, пригодную для переработки. Правда, такие смолы

из-за малых и узкого диапазона молекулярных масс имеют более длинный пе-

риод сушки и отверждения. Они могут быть предрасположены из-за высокого

содержания масел к более сильному пожелтению. Такие смолы применяются

главным образом в малярных работах. Для промышленного применения они

играют второстепенную роль.

3.2.1.2. Органические растворители

Согласно DIN 55945, растворителем является жидкость, состоящая из одного

или нескольких компонентов, которая в состоянии растворять пленкообразую-

щие вещества или обеспечивать химические превращения. На практике рас-

творители называются также средствами разбавления и разбавителями. Ис-

пользуемые органические растворители должны сделать ЛКМ годным к пере-

работке, способствовать пленкообразованию и динамике лаковой пленки. Рас-

творителями, применяемыми для средних и жирных алкидных смол, являются:

. ароматические углеводороды (ксилол);

. алифатические углеводороды (бензин, уайт-спирит, лакойль);

• спирты, такие как н-бутанол, для снижения вязкости.

С повышением жирности возрастает совместимость с алифатическими угле-

водородами. С уменьшением жирности возрастает совместимость с арома-

тическими углеводородами. В некоторых случаях в «натуральных» продуктах

применяются терпеновые углеводороды (скипидар), которые могут вызывать

аллергические реакции при переработке.

Глава 3.2. Окраска древесины и древесных материалов наружного применения 263

3.2.1.3. Пигменты, наполнители и матирующие средства

На практике могут применяться все неорганические и органические пигмен-

ты, которые пригодны для наружного применения. Функции и свойства пигмен-

тов кратко описаны в главе 3.1. Для рецептуры прозрачных и одновременно хо-

рошо защищающих от УФ-излучения лазурей применяются главным образом

тонкодисперсные пигменты на основе окислов железа. Применимы все извест-

ные наполнители, такие как карбонат кальция, сульфат бария, каолин, тальк,

слюда, силикаты алюминия и т.д. В качестве матирующих средств часто ис-

пользуются синтетические пирогенные и осажденные кремниевые кислоты.

3.2.1.4. Добавки

Сиккативы

Сиккативами являются соли природных органических кислот (мыла) опреде-

ленных металлов, таких как кобальт, марганец, кальций, цирконий и т.д. Оши-

бочно они называются материалами для сушки. Различают основные и вспо-

могательные сиккативы. Основные сиккативы, например, соли кобальта или

марганца, ускоряют поверхностное отверждение, соли циркония - полное

отверждение. С синергетическим эффектом в комбинации с другими солями

металлов должны действовать, например, соли кальция. Сиккативы являются

незаменимой составной частью рецептур на основе алкидных смол — они зна-

чительно ускоряют гидропероксидныи распад и тем самым инициируют хими-

ческое сшивание ненасыщенных жирных кислот [4-6].

Средства против образования пленки (антиоксиданты)

Чтобы во время хранения лаков в бочках не допустить протекания химической

реакции и образования пленки на поверхности жидкого Л КМ, добавляются так

называемые средства против образования пленки. Их называют также антиок-

сидантами. Они образуют с ионами металлов сиккативов комплексы, парализуя

окислительно-восстановительный процесс. После нанесения лакокрасочных

покрытий антиоксиданты улетучиваются, и сиккативы начинают действовать.

В качестве антиоксидантов используются оксимы или производные фенолов.

При этом фенолы действуют как акцепторы радикалов, оксимы - как комплек-

сообразователи. Следует иметь в виду, что кетоксимы, исходя из их токсиколо-

гических свойств, по возможности не должны применяться.

Прочие добавки

Применяются общепринятые смачиватели и диспергаторы, пеногасители

и средства, способствующие растеканию, на основе силиконовых масел; ве-

щества, влияющие на реологию, например, касторовое масло, бентонит и т.д.

Кроме того, применяется большое количество различных восков для прида-

ния гладкости поверхности и восстановления степени блеска. Для достижения

оптимальной защиты древесины и пленкообразователя от УФ-излучения к ре-

цептуре добавляются УФ-абсорберы, такие как бензотриазолы и стерически

затрудненные амины HALS (Hindered

Amine Light Stabilizers). С середины

80-х гг. возникло стремление к свет-

лым или бесцветным прозрачным ла-

кам, которые, как правило, не могут

быть получены с помощью прозрач-

Рис. 3,2.2. Ускорение гидропероксидного ных пигментов на основе окислов же-

распада с помощью сиккативов леза {см. ч. 8) [7].

+ R-OOH

+ R-O +

+ R-OO +

OH 1

W J

HjO

264

Глава 3.2. Окраска древесины и древесных материалов наружного применения

раэ&ноте«ые водой алкидиые

смолы и амкльсиигпкидных смол,

' ' Лмиуре-

Вспомогательные средства

для пленкообразоваиия; ги-<

дрофияьные и гидрофобные

растворители у

Добавки:

нейтрализаторы, за-

густители, консерван-

ты, светостабилизаторы

(УФ-абсорберы и HALS),

сиккативы, антиокси-

дамты, смачиватели и

диспергаторы, пеиога-

кители, растекатели, во

:ски и щ эмульсии

Пигменты:

неорганические и

органические цветные

пиг-

менты, активные лигмен-

• ты, такие как окись цинка,

j микроницированная окись

железа -,--^'

Разбавляемые водой лакокрасочные

материалы для наружного

Рис. 3.2.3. Общий состав водных рецептур для окраски древесины наружного применения

3.2.2. Рецептуры водных ЛКМ для наружной окраски древесины

Водные ЛКМ для наружного применения усиленно внедряются в Европе для

промышленной окраски, так как они по отношению к системам, содержащим

растворитель, имеют явные преимущества, такие как быстрая сушка и устой-

чивость к слипанию, а также более высокая атмосферостойкость. Дополни-

тельно к этому - безопасность для окружающей среды и пригодность для вто-

ричного использования в процессе нанесения покрытия. На рис. 3.2.3 пред-

ставлен общий состав водных рецептур для наружного применения.

3.2.2.1. Пленкообразующие вещества для водных лакокрасочных систем

Водные алкидные смолы

Водные алкидные смолы, как все безопасные для окружающей среды плен-

кообразующие средства, особенно большое значение приобрели в последние

годы,. Они используются как самостоятельный пленкообразователь, а также

часто в сочетании, например, с акрилатными дисперсиями.

Для этих материалов можно произвести следующую классификацию:

• эмульсии алкидных смол с применением эмульгаторов (внешнее эмуль-

гирование алкидных смол);

• водорастворимые и самоэмульгируемые алкидные смолы;

• гибридные сисятемы.

Эмульсии алкидных смол, полученные внешним эмульгированием

Компоненты алкидных смол эмульгируются без добавления дополнитель-

ных органических растворителей и средств нейтрализации в горячем состо-

янии в воде, как правило, за счет добавления специальных эмульгаторов. На

рис. 3.2.4 схематически показано различие между эмульгируемыми с помо-

щью внешних эмульгаторов и самоэмульгируемыми водными алкидными смо-

лами.

Глава 3.2. Окраска древесины и древесных материалов наружного применения 265

дд

I Алкид I

иг

Алкид

Стабилизация внешними «Стамостабилизированный»

эмульгаторами

Рис.3.2.4. Различие между эмульгируемыми

с помощью внешних эмульгаторов и само-

эмульгируемыми водными алкидными смолами

Алкидные смолы, эмульгированные

с помощью внешних эмульгаторов,

в зависимости от процесса получе-

ния, имеют в среднем более крупные

размеры частиц. Из-за этого степень

блеска высушенных пленок лака ча-

сто ниже, чем в случае самоэмульги-

руемых алкидных смол.

Однако, алкидные смолы, эмуль-

гированные внешними эмульгато-

рами, в отличие от самоэмульгируе-

мых, имеют более высокое содержа-

ние твердого вещества-пленкообразователя (> 50%). Это было одной из са-

мых важных причин для развития эмульсий алкидных смол, полученных путем

внешнего эмульгирования. Часто на практике алкидные смолы, эмульгирован-

ные с помощью внешних эмульгаторов, комбинируются с акрилатными диспер-

сиями, чтобы улучшить характеристики сушки и повысить содержание твердо-

го вещества в системе. Новые направления развития связаны с введением не

содержащих растворитель алкидных смол (от 70 до 80% твердого вещества)

в акрилатные дисперсии с целью получения высокого содержания твердого

вещества в лаках [8]. Обычно такие системы называются гибридными.

Водорастворимые алкидные смолы

Средние и жирные алкидные смолы, содержащие в структуре карбоксиль-

ные группы (кислотное число > 40), называются истинно растворимыми смо-

лами. Они содержат относительно высокую долю органических аминов или

аммиака в качестве нейтрализующих веществ и определенную часть сорас-

творителей (органических растворителей). Они называются также молекуляр-

ными или иондисперсными системами (истинные растворы) с размерами ча-

стиц меньше 1 нм. Недостатком этих классических растворов смол является

относительно высокая предрасположенность к омылению.

Самоэмульгируемые алкидные смолы

Под этим понимают смолы с пониженным кислотным числом (часто < 30)

с внедренными гидрофильными группами. Эти группы могут иметь стериче-

ский или ионный механизмы действия. Часто внедряют одновременно группы

обоих типов (см. рис. 3.2.5).

Благодаря этому эмульгирование

возможно без добавления внешне-

го эмульгатора (самоэмульгируемая

система). Такие системы называют-

ся также гидрогелями. Речь идет о

коллоидно-дисперсных системах с

размерами частиц от 1 до 100 нм. Для

ионной стабилизации в большинстве

случаев выбирают соединения, со-

держащие карбоксильные группы,

которые затем, перед добавлением

воды и последующим эмульгирова-

нием нейтрализуют аминами или ам-

миаком. Правда, содержания нейтра-

Анионная стабилизация

Катионная

стабилизация

Стерическая

стабилизация

Рис. 3.2.5. Различные системы стабилиза-

ции для самоэмульгируемых водных алкид-

ных смол

266

Глава 3.2. Окраска древесины и древесных материалов наружного применения

^ 4

-0 <э

ь 3

-*- рН значение 8.7 -*- рН значение 9.0 ••*• рН значение 9.3

А,

'ОО"*"--....

^<с^. •"•••••••

^~~^ ^ ^

^^-~~^ •*>. •••••

^^-^^сг-.

?п <?л Ф> ?п <&

-' " " ~£? *Т? "С?

Скорость сдвига, с

Рис. 3.2.6. Влияние рН на динамику вязкости самоэмульгируемых алкидных смол

лизующих веществ заметно ниже, чем в случае растворов алкидных смол. Как

правило, также не требуется добавления сорастворителей. Эти составы отли-

чаются очень хорошим увлажняющим действием на поверхность древесины и

хорошим проникновением в древесную матрицу. При этом следует принимать

во внимание, что вводится лишь минимум таких гидрофильных групп, чтобы не

слишком сильно увеличивать чувствительность полученных смол к воде. Необ-

ходимо отметить, что гидрофильные группы способствуют диспергированию

пигментов, т.е. водные алкидные эмульсии исключительно пригодны для раз-

мола или диспергирования пигментов.

Стабилизированные катионами системы также возможны. Они применяются

для специальных водных изолирующих (блокирующих) грунтовок, препятству-

ющих выделению компонентов древесины, например танинов (см. ч. 2.4.1).

Самоэмульгируемые алкидные смолы имеют реологию, отличающуюся от ре-

ологии алкидных смол, содержащих растворитель. Так, например, они скорее

структурно более вязкие по сравнению с ньютоновским характером течения

растворов алкидных смол в органических растворителях. Большое влияние на

степень вязкости оказывает рН [9].

Так, увеличение рН приводит к образованию карбоксильных ионов и, как

следствие, к более мелким частицам. В результате получаются более прозрач-

ные эмульсии с повышенной вязкостью. При этом повышение вязкости можно

объяснить вспучиванием гидрофильных оболочек [10].

Значение рН не влияет, правда, на принципиальный ход кривой текучести —

она лишь параллельно смещается. Поэтому важен контроль рН для лакокра-

сочных систем на основе самоэмульгируемых алкидных смол. Наряду с влия-

нием на вязкость, значение рН также является важным фактором стабильно-

сти при хранении и обеспечении смачивающих свойств пленкообразователя

или полученных на его основе ЛКМ. Обычно значение рН должно быть в сла-

бощелочной области (приблизительно 8,5). Это также важно, если эмульсии

смол предназначены для создания комбинированных рецептур, например с

акрилатными дисперсиями.

Глава 3.2. Окраска древесины и древесных материалов наружного применения

267

Цепочки полиме-

кислоты

PEG-цепочки

Алкильные цепочки

жирных кислот

Рис. 3.2.7. Схематическое изображение стру-

ктуры эмульсии а лкидной смолы, модифици-

рованной сополимеризатом, содержащим ме-

такриловую кислоту [9]

Для создания лакокрасочных си-

стем, наряду с обычными компонен-

тами, требуется добавление подхо-

дящего сиккатива и средств против

образования пленки при хранении.

Гибридные системы

Гибридные системы могут состоять

из физических смесей водных эмуль-

сий алкидных смол и акрилатных дис-

персий. Путем соответствующих про-

порций между эмульсией алкидных

смол и дисперсией акрилата свой-

ства обоих пленкообразователей мо-

гут идеально сочетаться. Другая воз-

можность — модификация эмульсий алкидных смол в процессе получения

структурными элементами (звеньями) акрилата, например, сополимеризатов,

содержащих метакриловую кислоту.

Как правило, переработчикам проще иметь дело с готовыми смесями, так как

совместимость и стабильность при хранении соответствующим образом мо-

гут учитываться производителями. Путем модификации процесс физической

сушки ускоряется при сохранении хорошего смачивания древесины. Более то-

го, полученные на такой основе жидкие Л КМ имеют хорошую морозостойкость.

Кроме того, уменьшается склонность к пожелтению. Лакокрасочные покрытия

отличаются хорошей способностью к восстановлению (обновлению).

Водные акрилатные дисперсии

Акрилатные дисперсии для наружного применения имеются в продаже с се-

редины 60-х гг. Для наружных водных покрытий древесины водные акрилат-

Таблица 3.2.1. Сравнение свойств пленкообразователей в белых водных эмалях [9]

Тип

пленкообразователя

Акрилированные

алкидные эмульсии

Гибридная система

(Дисперсия алкид/

акрилат)

Содержащие раство-

ритель жирные

алкидные смолы

Блеск

20°/60°

70/85

60/85

80/90

Смолы

Протекание'

Время отсутствия клей-

кости [ч]

0,5

Характеристика суш-

ки после 24 ч сушки при

комнатной температуре.

Лабораторная оценка

Степень сушки после

24 ч сушки при комнат-

ной температуре

по DIN 53150

Критерии оценки: 10 = очень хорошо; 50 = плохо.

268 Глава 3.2. Окраска древесины и древесных материалов наружного применения

ные дисперсии представляют собой в настоящее время во всем мире самую

важную группу пленкообразующих средств. В случае акрилатных дисперсий

обычно речь идет об анионных дисперсиях, которые получаются методом

эмульсионной полимеризации. Путем вариации акрилатных мономеров, си-

стемы стабилизации и морфологии частиц свойства акрилатных дисперсий

можно расширять в разных направлениях. Для промышленной окраски ра-

нее применялись однофазные акрилатные дисперсии (названные также од-

ноступенчатыми полимерами). Новейшие разработки последних лет привели

к внедрению многоступенчатых полимеризатов (Core-Shell — дисперсии ядро-

оболочка) с улучшенным набором свойств [11, 12]. В настоящее время дис-

персии Core-Shell достаточно широко применяются в промышленной окраске

древесины для наружного использования. Однофазные полимеры применя-

ются теперь во все более незначительном объеме, чаще лишь в комбинациях

(например, с водными алкидными смолами).

Важные параметры, влияющие на свойства акрилатной дисперсии

При изменении процесса получения и состава может варьироваться множе-

ство параметров, таких как температура стеклования, степень образования по-

лимерной сетки (сшивания), молекулярная масса, размеры частиц, распреде-

ление размеров и морфология частиц, которые влияют на свойства дисперсии

или полимерной пленки. На этих вопросах следует остановиться подробнее.

Размеры частиц и распределение частиц по размеру

Часто не существует однородных крупных частиц. Вместо них имеет место

более или менее широкое распределение размеров частиц, соответствую-

щее нормальному распределению Гаусса. Если имеется больше всего частиц

одного определенного размера, то говорят о монодисперсной или мономо-

дальной дисперсии (распределении частиц). Но если дисперсия содержит ча-

стицы двух различных размеров, то такая система называется бимодальной.

В противоположность этому мультимодальные дисперсии характеризуются

наличием очень широкого распределения частиц по размерам. Полимерные

частицы акрилатных дисперсий могут иметь, в зависимости от способа полу-

чения, размеры от 50 нм до 500 нм. В зависимости от размеров частиц, со-

ответствующие дисперсии кажутся нам жидкостями, от почти прозрачного до

молочно-белого цвета. На основании оптической картины полимерные дис-

персии можно подразделять следующим образом (см. табл. 3.2.2).

Размеры частиц и их распределение в полимерных дисперсиях влияют на

способ стабилизации. Грубодисперсные системы часто бывают стабилизи-

рованы защитным коллоидом, тонкодисперсные - эмульгаторами. В общем,

дисперсии из мелких частиц на основании большей поверхности частиц не-

сколько более чувствительны к стабильности, чем дисперсии из крупных ча-

стиц. Для стабилизации применяются различные принципы. Дисперсии могут

стабилизироваться стерически (в большинстве случаев, с помощью защит-

ных коллоидов или неионогенных эмульгаторов) или электростатически (ча-

ще всего, с помощью анионных или даже катионных эмульгаторов) или с по-

мощью соответствующих анионных мономеров. Дисперсии, полученные про-

мышленным способом, представляют собой комбинацию трех названных ви-

дов стабилизации. Рис. 3.2.8это поясняет схематически.

Исходя из токсических и экологических свойств, в настоящее время в каче-

стве неионогенных эмульгаторов применяют вместо часто используемых ра-

нее алкилфенолэтоксилатов (АРЕО) этоксилаты спиртов жирного ряда. Разме-