Современные алкидные краски, их свойства, состав, использование в дизайне и спектр применения

УДК 667.6

В. В. Пискарев, Е. А. Викторова

СОВРЕМЕННЫЕ АЛКИДНЫЕ КРАСКИ, ИХ СВОЙСТВА, СОСТАВ, ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В ДИЗАЙНЕ И СПЕКТР ПРИМЕНЕНИЯ

Ключевые слова: лакокрасочные материалы, алкидные олигомеры, дизайн, полимеры.

В статье рассматриваются состав и классификация алкидных лакокрасочных материалов, способы получения и свойства. Обсуждаются возможности их использования в дизайне.

Keywords: coating materials, alkyd oligomers, design, polymers.

The article considers the composition and classification of alkyd paints, methods of preparation and properties. The possibility of their use in design is discussed.

Вероятно, что первыми дизайнерами в истории человечества были первобытные люди, которые на каменных стенах своих пещер изображали животных, на которых охотились, фигурки людей, одетых по моде того времени - в шкуры зверей и набедренные повязки, и раскрашивали их. Для создания рисунков использовались красители различного происхождения: минерального (гематит, глина, окись железа и марганца), животного, растительного (древесный уголь). Красители при необходимости смешивались с вяжущими веществами, такими как древесная смола или животный жир, и наносились на поверхность непосредственно пальцами; применялись и инструменты, такие как полые трубки, через которые наносились красители, а также тростины и примитивные кисти из волос, меха животных или мха [1].

Развитие человеческой цивилизации и ускорение научно-технического прогресса оказало растущее влияние на производство лаков и красок. Среди лакокрасочных материалов наиболее распространенными и часто используемыми являются алкидные краски.

Алкидами называются полиэфиры разветвленного строения, представляющие собой продукты неполной полиэтерификации многоатомных спиртов, многоосновных кислот и одноосновных жирных кислот.

Алкиды были одними из первых синтетических полимеров, использованных в технологии покрытий. Оказалось очень полезным химически связать масла или жирные кислоты масел в структуру сложного полиэфира и, тем самым, существенно улучшить механические свойства, скорость высыхания и долговечность этих связующих по сравнению с маслами и масляносмоляными связующими. К числу преимуществ этого вида лакокрасочных покрытий относится использование хотя бы частично для их производства возобновляемого природного сырья и, главным образом, возможность изготовления огромного разнообразия композиций [3].

Строение алкидного олигомера можно схематично представить следующим образом: где Я -остаток жирной кислоты [2].

В зависимости от используемых многоатомных спиртов алкидные олигомеры классифицируют на глифталевые, пентафталевые, этрифтале-вые, ксифталевые. Глифталевые алкиды - продукты поликонденсации трехатомного спирта - глицерина, фталевого ангидрида и растительных масел (триг-лицеридов жирных кислот); в пентафталевых алки-дах глицерин заменен на четырехатомный спирт-пентаэритрит; в этрифталевых - на пятиатомный спирт-этриол; в ксифталевых - на шестиатомный спирт - ксилит.

В зависимости от типа растительного масла или жирной кислоты, входящих в состав алкидных олигомеров, последние подразделяются на высыхающие (льняное, тунговое, ойтисиковое и др. масла), полувысыхающие (подсолнечное, соевое, хлопковое и другие) и невысыхающие (касторовое).

В зависимости от содержания модификатора алкидные олигомеры классифицируют на сверхтощие (до 34%), тощие (35-45%), средней жирности (46-55%) и жирные (50-70%).

Алкидные олигомеры получают главным образом методом алкоголиза и значительно реже -жирнокислотным методом. Основной реакцией во

всех случаях является полиэтерификация, проводимая с избыточным количеством многоатомного спирта.

Алкоголизный метод включает три стадии: первая стадия - алкоголиз (переэтерификация) растительного масла многоатомным спиртом (например, глицерином) в присутствии щелочного катализатора (КОН, №ОИ, Ма2СО3) при 240- 260 °С. На этой стадии образуется смесь неполных эфиров глицерина - моно- и диглицеридов.

На второй стадии происходит этерификация неполных эфиров (глицеридов) фталевым ангидридом яри 200-240 °С с образованием неполных кислых эфиров 1 и 2, которые затем подвергаются поликонденсации.

неполный кислый эфир

Аналогичным методам получают пентафта-левые и этрифталевые олигомеры. Процесс контролируют по вязкости и кислотному числу.

Жирнокислотный метод заключается в образовании неполных эфиров жирных кислот и многоатомных спиртов на стадии этерификации с последующей полиэтэрификацией по схеме [2]:

Возможны и другие методы, например, так называемый моноглицеридный метод, в котором на первой стадии осуществляется модификация масла. В этом методе глицерин (или другой полиол) и масло в молярном соотношении 2:1 взаимодействуют при температуре, примерно, 240 °С в присутствии основного катализатора (гидроксида натрия, свинцового глета и др.), образуя «моноглицерид», моноэфир жирной кислоты и глицерина. Менее распространенным методом является ацидолиз, когда масло реагирует сначала с полиосновной кислотой до взаимодействия с полиолом.

Свойства товарных алкидных лаков и эмалей и образуемых ими покрытий в значительной мере зависят от типа входящих в их состав глифта-левых и пентафталевых смол и полуфабрикатных лаков.

Пленкообразующие свойства алкидных олигомеров определяются природой мономеров, образующих полиэфирную цепь, а также природой и количеством модификатора, способствующего получению алкида разветвленного строения. В качестве модификаторов используют свободные моно-карбоновые кислоты или их производные. Наибольшее распространение получили такие модификаторы, как растительные масла или их жирные кислоты, синтетические жирные кислоты, ароматические монокарбоновые кислоты и др. Модификация непредельными жирно-кислотными остатками придает алкидным олигомерам способность отвер-ждаться за счет протеканий химических реакций, растворяться в различных растворителях и совмещаться с другими плёнкообразователями с образованием продуктов, называемых модифицированными алкидами.

Модифицированные алкидные лакокрасочные материалы образуют покрытия с хорошими декоративными и защитными свойствами, высокой твердостью, атмосферо- и влагостойкостью и др. Их можно длительно эксплуатировать в атмосферных условиях и внутри помещений. Поэтому они получили широкое распространение в промышленности, строительстве, на транспорте, автомобилестроении и в быту. Эти краски обладают широчайшей гаммой разнообразных оттенков и цветов, по степени блеска их разделяют на несколько групп: совершенно матовые, матовые, полуматовые, глянцевые, полуглянцевые, совершенно глянцевые, что определяет их широкое применение при отделке помещений.

Ассортимент алкидных материалов включает около 15 марок лаков, 50 марок эмалей, 20 марок грунтовок и несколько марок шпатлевок. Эмали в большинстве случаев выпускаются различных цветов, например, эмаль ГФ-230 общего назначения -более 25 цветов, эмали ПФ-115, ПФ-223 и ПФ-133 -20 цветов каждая и т. д. [4].

Очень перспективным направлением в современном дизайне является использование принципиально новых декоративных покрытий из полимерных алкидных красок, нанесенных на оцинко-ванный/алюмооцинкованный стальной лист офсетным способом. Главное преимущество таких покрытий заключается в многообразии расцветок и рисун-

ков: под дерево, кирпич, натуральный камень, природные материалы, черепицу и многие другие, что позволяет придавать готовым изделиям неповторимый внешний вид. Эти покрытия отличается превосходной износостойкостью, более длительным сохранением цвета и блеска, повышенной устойчивостью к погодным условиям и механическим повреждениям (царапинам).

Таким образом, огромное разнообразие цветов и оттенков в сочетании с высокими эксплуатационными качествами алкидных красок позволяет использовать их в разработке уникального и неповторимого дизайна объектов, дает возможность заметно преобразить внешний и внутренний облик здания, выделить экстерьер среди серых построек массового строительства, сгладить или наоборот

выгодно подчеркнуть незначительные дефекты различных поверхностей.

Литература

1. Whitley David S. Cave Paintings and the Human Spirit: The Origin of Creativity and Belief / S.Whitley David. -Prometheus, 2009. - P. 35.

2. Карякина, М.И., Технология полимерных покрытий: Учебное пособие для техникумов / М.И.Карякина, В.Е.Попцов. - М.: Химия,1983. - 465с.

3. Ламбурн Р. Лакокрасочные материалы и покрытия. Теория и практика./ Р.Ламбурн, Дж. Бентли Дж. Ро-линсон и др. - СПб.: Химия, 1991. - 619с.

4. Лившиц, М.Л, Лакокрасочные материалы: Справочное пособие / М.Л.Лившиц, Б.И.Пишляковский. - М.: Химия, 1989. - 547с.

© В. В. Пискарев - доцент каф. дизайна, КНИТУ, piskarevv@art-pi.ru; Е. А. Викторова - студент каф. дизайна, КНИТУ, viktorovaevgeniya@gmail.com.

© V. V. Piskarev - senior lecturer of the department «Design» of KNRTU, piskarevv@art-pi.ru ; E. A.Viktorova - student of the department «Design» of KNRTU, viktorovaevgeniya@gmail.com.