Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







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

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

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

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.

 









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


©2015- 2019 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.