Пленкообразующие вещества являются основными компонентами лакокрасочных материалов, придающими им способность образовывать тонкую твердую пленку, прочно связанную с защищаемой поверхностью. Это природные вещества (растительные масла, канифоль, шеллак, копалы, продукты обработки древесины и др.) или синтетические высокомолекулярные соединения (алкидные, мочевиноформальдегидные, эпоксидные и другие смолы, полимеры и сополимеры винилхлорида и др.).
Природные пленкообразующие вещества. Значительное место среди пленкообразующих веществ занимают растительные масла. По своему составу масла (животные и растительные) представляют собой продукты взаимодействия жирных кислот и трехатомного спирта — глицерина, в технике их называют глицеринами, или триглицеридами (на одну молекулу глицерина приходится три молекулы жирных кислот).
По способности к высыханию масла разделяют на следующие пять групп:
1. Высыхающие (льняное, конопляное, перилловое, древесное, или тунговое). Масла этой группы сравнительно быстро высыхают (в течение 5—6 дней). Высохшая пленка не размягчается, не плавится и почти не растворима в органических растворителях.
2. Полувысыхающие масла (маковое, ореховое, подсолнечное, бобовое). Эти масла высыхают значительно медленнее, чем масла первой группы. Высохшие пленки способны снова размягчаться и плавиться, легко растворимы.
3. Невысыхающие масла (оливковое, хлопковое). Эти масла высыхают только при добавлении сиккативов (ускорителей сушки), но и в присутствии последних пленки получаются липкими.
4. Масла типа касторового, которые высыхают только после специальной сложной переработки.
5. Рыбьи жиры. Рыбьи жиры не высыхают. В их состав входит до 40% насыщенных кислот: пальмитиновой, стеариновой. Состав и качество рыбьих жиров зависят от происхождения (тюлений жир, дельфиний и др.), способа добычи, очистки и хранения.
Олифы являются пленкообразующими веществами, представляют собой жидкости светло-желтого или темно-коричневого цвета. Олифа должна выдерживать колебания температуры, механические воздействия, переменное действие дождя, солнца, холода, газов.
Основным сырьем для производства натуральных олиф являются высыхающие масла типа льняного. Натуральные олифы применяют для изготовления и разведения густотертых красок, а также в качестве самостоятельного материала для малярных работ, особенно при проведении ответственных наружных покрасок. Краски на натуральной олифе хорошо высыхают и не дают «отлила», покрытия на их основе отличаются длительным сроком службы.
Кроме натуральных выпускают олифы-заменители: олифа Ок-соль, касторовая олифа, глифталевая олифа.
К естественным смолам относят копалы, шеллак и канифоль. Копаловые смолы отличаются большой твердостью, высокой температурой плавления, глянцем и слабой растворимостью в обычных растворителях.
Шеллак применяют для приготовления спиртовых лаков и политур. Пленки шеллачных лаков отличаются хорошей механической прочностью, водостойкостью и способностью полироваться до высокого глянца. Шеллак обладает электроизоляционными свойствами, что обусловило его широкое применение для производства изоляционных лаков.
Канифоль нерастворима в воде, хорошо растворяется в щелочах, этиловом спирте, эфире, бензоле, петролейном эфире, ацетоне, скипидаре, маслах и других растворителях. Канифоль в чистом виде мало применяется в лаках, пленки чистой канифоли отличаются хрупкостью и липкостью.
Синтетические пленкообразующие вещества. Искусственные (синтетические) смолы получают в результате сложных химических процессов, называемых реакциями поликонденсации и полимеризации.
Искусственные смолы широко применяют в промышленности. Они не только заменяют природные смолы (шеллак, копалы), но в ряде случаев превосходят эти смолы по некоторым характеристикам и имеют самостоятельное назначение. На основе искусственных смол можно получать весьма разнообразный ассортимент лаков и эмалей.
Смолы, получаемые поликонденсацией, называют поликонденсационными. К важнейшим типам поликонденсационных лаковых смол относят алкидные, фенолоформальдегидные, мочевиноформальдегидные, меламиноформальдегидные, кремнийорганические, эпоксидные, полиуретановые и др.
Алкидные смолы представляют собой сложные полиэфиры.
Смолы, изготовляемые с применением глицерина, называют глифталевыми, а с применением пентаэритрнта — пентафталевыми. Для придания алкидным смолам растворимости, а пленкам на их основе водостойкости и эластичности в них вводят растительные масла, для удешевления и упрощения технологического процесса окраски — канифоль.
Мочевино- и меламиноформальдегидные смолы получают в результате поликонденсации мочевины или мела-мина с формальдегидом. Мочевино- и меламиноформальдегидные смолы очень светлые, поэтому их применяют в основном для изготовления белых грунтов и эмалей, для повышения водостойкости и гибкости пленок в эти смолы добавляют алкидные. В настоящее время разработаны рецептуры водорастворимых мочевиноформальдегидных смол.
Эпоксидные смолы в зависимости от условий поликонденсации и соотношения компонентов значительно отличаются
друг от друга по своим свойствам. Низкомолекулярные эпоксидные смолы — мазеобразные массы, высокомолекулярные — твердые вещества. Неотвержденные эпоксидные смолы легко плавятся, растворимы и неводостойки. Для создания хороших лакокрасочных покрытий к ним добавляют отвердители. Отвержденные эпоксидные пленки стойки к действию щелочей, бензина и других органических растворителей.
Фенолоформальдегидные смолы в чистом виде применяют только при изготовлении спиртовых лаков, так как вследствие нерастворимости в маслах их нельзя использовать в производстве масляных лаков. Лакокрасочные материалы на основе фенолоформальдегидных смол образуют покрытия, обладающие хорошей водо- и атмосферостойкостью и очень высокой стойкостью к действию бензина и нефтяных продуктов. Атмосферостойкость — способность покрытия выдерживать действие солнечного света, дождя, снега и других атмосферных факторов.
Кремний органические смолы выдерживают действие высоких температур (250—400°С), вместе с тем они гибки и упруги, пленки лаков на основе кремнийорганических смол обладают хорошей водостойкостью и высокими электроизоляционными свойствами.
Полиуретановые смолы применяют для изготовления водостойких и электроизоляционных лаков.
Смолы, получаемые полимеризацией, называют полимеризационными. К полимеризационным смолам относят полихлорвиниловые и перхлорвиниловые, акриловые, винилацетали, нитроцеллюлозы, этилцеллюлозы и др.
Полихлорвиниловая смола — это белый или желтоватый порошок, содержит около 56% хлора, поэтому не горит, при действии пламени плавится и разлагается, но не вспыхивает, как нитроцеллюлоза. Поливинилхлоридная смола хорошо растворяется только в циклогексане и некоторых хлорированных углеводородах.
Пер хлорвиниловая смола — белый или желтоватый порошок. Содержание хлора в смоле составляет 63—65%- Пер-хлорвиниловая смола хорошо растворяется во многих органических растворителях: ацетатах, кетонах, хлорированных и ароматических углеводородах, а также в их смесях.
Лакокрасочные материалы на основе акриловых смол обладают значительной свето- и атмосферостойкостыо, поэтому применяются для изготовления защитных лаков.
Поливинилацетали используются для изготовления фосфатирующих грунтов, обладающих хорошей адгезией (прилипанием) к стали и цветным металлам.
Из эфиров целлюлозы наибольшее применение в лакокрасочной промышленности находит нитроцеллюлоза. Нитроцеллюлоза — белое волокнистое вещество, не растворяющееся в воде и минеральных кислотах.
Этилцеллюлоза растворяется в бензоле, толуоле, ксилоле, ацетоне, бутилацетате и хлорированных углеводородах. Лаковые пленки на ее основе отличаются хорошей щелоче-водо, морозо- и светостойкостью, а также высокими электроизоляционными свойствами.
