РОЛЬ ПИГМЕНТОВ В ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИЯХ

Введение пигментов в лакокрасочные материалы дает возможность не только регулировать декоративные и оптические свойства покрытий, но и другие важнейшие показатели последних: деформационно-прочностные, изолирующие, противокоррозионные, адгезионную прочность и т. д. Кроме того, можно получать покрытия со специальными свойствами: электропроводящие и электроизолирующие, теплостойкие и термоиндикаторные, огнезащитные, антифрикционные, противообрастающие, светящиеся и др.

Свойства пигментированных лакокрасочных покрытий в первую очередь зависят от свойств полимерного пленкообразовате-ля и пигментов, входящих в их состав. Однако структурные особенности покрытий, от которых в свою очередь зависят их свойства, во многом определяются физико-химическим взаимодействием полимерной фазы с поверхностью частиц пигментов. Такое взаимодействие в общем случае приводит к ограничению подвижности макромолекул вблизи поверхности частиц, повышению их жесткости, температуры стеклования полимера и изменению релаксационных переходов.

Введение пигментов может оказывать существенное влияние и на сам процесс формирования покрытия: пигменты могут замедлять отверждение покрытий или, наоборот, катализировать протекающие при этом химические превращения. И в том, и в другом случае изменяется структура образующейся трехмерной сетки полимера.

При пигментировании все деформационно-прочностные характеристики покрытия — модуль упругости, прочность при разрыве, относительное удлинение, износостойкость, внутренние напряжения, прочность при изгибе и ударе, долговечность—претерпевают изменения (повышаются или понижаются).

Защитные свойства лакокрасочных покрытий также во многом зависят от структуры, а следовательно, изменяются при введении пигментов. Так, например, водопроницаемость и водопо-глощение покрытий зависят от структуры пленкообразователя вблизи пигментных частиц. Разрыхленные структуры способствуют аккумулированию в них воды — наиболее распространенного коррозионно-активного агента. При этом резко возрастает водопроницаемость покрытия, что приводит к потере им защитных свойств. В случае образования уплотненных структур пленкообразователя, напротив, наблюдается повышение защитных свойств покрытий.

Одной из причин повышения защитных свойств при пигментировании покрытий является также увеличение пути молекул коррозионно-активных агентов при их диффузии к защищаемой поверхности.

Адгезионная прочность («прилипание» к поверхности) покрытий при введении пигментов, как правило, возрастает. Это обусловлено в первую очередь повышением деформационно-прочностных свойств покрытий.

Влияние пигментов на противокоррозионные свойства покрытий проявляется главным образом в электрохимических процессах, протекающих под лакокрасочным покрытием. Для отдельных групп пигментов механизм воздействия на коррозионный процесс различен и будет рассмотрен в соответствующих разделах учебника. Следует лишь отметить, что при введении пигментов подавляются анодные процессы, что способствует образованию защитных оксидных пленок на поверхности металла, изменению диффузионных характеристик покрытий и т. п.

Таким образом, даже при кратком рассмотрении роли пигментов в лакокрасочных покрытиях становится очевидным, что их свойства существенно зависят от свойств введенного пигмента и его способности взаимодействовать с полимерным пленкообразователем.
^ КЛАССИФИКАЦИЯ ПИГМЕНТОВ
В основу классификации неорганических пигментов могут быть положены разные признаки. Так» пигменты можно классифицировать по цвету, химическому составу, способам производства, назначению. Ни одна из этих классификаций не является оптимальной, поскольку во всех случаях в одну и ту же группу попадают пигменты, весьма различные по своим свойствам.

В настоящее время для неорганических пигментов принята двойная классификация, в основу которой положены два признака: цвет и химический состав.

По этой классификации пигменты делят по цвету на две основные группы: ахроматические и хроматические. В первую группу входят белые, черные и серые пигменты, а во вторую — все цветные. Хроматические пигменты в свою очередь подразделяются на две подгруппы: желтые, оранжевые, красные и коричневые; зеленые, синие и фиолетовые. Схема классификации неорганических пигментов приведена на рис. 5.1.

По химическому составу пигменты представлены следующими классами соединений:

элементы — технический углерод, черни, металлические порошки (цинковая пыль, алюминиевая пудра и др.);

оксиды — диоксид титана, цинковые белила (оксид цинка), железооксидные пигменты, оксиды свинца, оксиды хрома и др.;

соли — карбонаты (свинцовые белила); хроматы (свинцовые и цинковые крона, свинцово-молибдатный крон, стронциевый крон и др.); сульфиды (литопон, кадмиевые пигменты); фосфаты (фосфаты хрома и кобальта); комплексные соли (железная лазурь), алюмосиликаты (ультрамарин) и др.
^ ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ПИГМЕНТОВ

Химические свойства пигментов определяются их основным химическим составом. Так, например, диоксид титана (белый пигмент) обладает исключительной химической стойкостью: он может растворяться только в концентрированной серной кислоте при нагревании. Другой белый пигмент — оксид цинка — обладает амфотерными свойствами. Свинцовые белила, являющиеся карбонатом свинца, легко разрушаются при воздействии даже слабой кислоты. Синий пигмент (железная лазурь), основу которого составляет комплекс ферроцианида железа, легко разрушается при воздействии слабой щелочи, а ультрамарин (тоже синий пигмент), содержащий в своем составе сульфиды натрия, некислотостоек.

Однако пигменты, как правило, не являются химически чистыми соединениями строго определенного состава. Развитие структурных методов исследования и совершенствование технических приемов получения одних и тех же пигментов показали, что почти все свойства последних (цветовые характеристики, интенсивность, укрывистость и т. д.) определяются их структурными особенностями. Химический состав при этом лишь определяет возможность создания той или иной структуры.

При изготовлении пигментов часто получают не химические соединения, а технические продукты, как правило, переменного состава, с определенной микро- и макроструктурой (кристаллическая модификация, дисперсность и т. д.), Большое влияние на свойства пигментов оказывают и различного рода примеси, во многих случаях специально вводимые в пигменты.

Для придания пигментам специфических свойств в них вводят специальные добавки: поверхностно-активные вещества, модификаторы поверхности пигмента и т. д.

Поверхностно-активные вещества добавляют к пигментам с целью облегчения последующих процессов диспергирования их в пленкообразующих веществах и обеспечения стабильности образующихся при этом дисперсий (красок).

В качестве модификаторов применяют различные полимеры, органические поверхностно-активные вещества и ряд неорганических соединений — гидроксид алюминия; оксиды кремния, цинка, магния, кальция; фосфаты алюминия и кремния; фталат титана и др.

К специальным добавкам относятся также и вещества, вводимые в процессе синтеза пигмента, например для обеспечения его кристаллизации в определенной кристаллической системе.

Твердость пигментов определяет условия их сухого и мокрого измельчения, а также диспергирования в пленкообразующем веществе. Пигменты, обладающие большой твердостью, требуют затрат значительного количества энергии при проведении указанных операций, что осложняет технологический процесс. Так, в некоторых случаях, например при диспергировании железоок-сидных пигментов на бисерных машинах, рабочие тела (стеклянные шарики) подвергаются износу. В этом случае рекомендуется в качестве рабочих тел использовать металлические шарики. Твердость пигмента оказывает влияние и на физико-механические свойства лакокрасочных покрытий. Например, те же железооксидные пигменты придают покрытиям абразивность.

Твердость пигментов зависит от их кристаллического строения, а точнее, от плотности упаковки структурных единиц в кристалле. Чем больше эта плотность, тем большей твердостью обладает пигмент. Например, в ряду сульфидов ZnS, CdS и HgS твердость уменьшается, так как увеличивается размер катиона, что в свою очередь ведет к уменьшению плотности упаковки ионов в кристалле, Твердость рутильной модификации диоксида титана, как известно, выше, чем твердость анатазной модификации, так как в первом случае плотность упаковки ионов в кристалле также значительно больше.

Твердость пигментов принято оценивать по условной десятибалльной шкале Мооса. При этом за единицу принята твердость талька, за 10 — твердость алмаза. Например, твердость рутиль-ного диоксида титана по этой шкале равна 6,5.

Плотность пигментов, так же как и твердость, зависит от их кристаллического строения. При большей плотности упаковки структурных единиц в кристалле пигмента выше оказывается и его плотность. Плотность пигментов колеблется в очень широком, интервале, Самым «легким» пигментом (плотность 1850 — 1920 кг/м³) является лазурь, а одним из самых «тяжелых» — свинцовый сурик, плотность которого достигает 8600 кг/м³. Плотность пигментов определяют двумя способами: пикнометрическим и волюмометрическим. Пикнометрический способ заключается в определении объема вытесненной пигментом смачивающей жидкости (керосин, уайтспирит и др.) Волюмометрический способ основан на изменении давления газа, объем которого уменьшается при введении пигмента.

Плотность пигмента имеет существенное значение при подсчете массы лакокрасочного покрытия; другой показатель — насыпную плотность — используют для расчета емкостей транспортирования и хранения пигмента. Насыпная плотность (насыпная масса) — это масса единицы объема пигмента, занимаемая им при свободном насыпании или при встряхивании. Используют еще один показатель — насыпной объем, т. е. объем единицы массы пигмента при свободном насыпании или встряхивании. Насыпная плотность, так же как и насыпной объем, зависит <иг формы частиц пигмента, их дисперсности и степени полидисперф, ности. Эти свойства определяют плотность упаковки частиц Ш* мента. Как правило, насыпная плотность пигмента меньше физической плотности. Например, плотность свинцовых Kf 5100—6100, а их насыпная плотность 700—1000 кг/м⁸.

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: