IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

По данным Федеральной службы государственной статистики спрос на лакокрасочные материалы растет с каждым годом, а максимальная активность потребителей отмечается в центральном федеральном округе. Лакокрасочные покрытия это недорогой и доступный материал, который легко наносится на поверхность, и значительно повышает привлекательность зданий и сооружений, а также может защищать от внешних негативных воздействий. Все чаще мы сталкиваемся с такими явлениями, как вандализм, проявляющийся в нанесении граффити и оклеивании объявлениями стен, остановочных павильонов, заборов и пр., что делает конструкции и сооружения не эстетичными. Кроме того, ежегодно тратятся миллионы рублей на очистку, окраску и придание привлекательности внешнему виду зданий и конструкций. Решением проблемы является создание защитного лака, препятствует сцеплению обрабатываемой поверхности с красками и клеями, тем самым защищая от несанкционированных действий.

Связующим веществом в данном материале являются кремнийорганические и эпоксидные смолы. Лак на основе кремнийорганической смолы является раствором смол в органических растворителях и изготавливается на основе кремнийорганических полимеров. Растворителем могут быть ароматические углеводороды, в том числе с примесью эфиров, спиртов, кетонов.

Антивандальное лакокрасочное покрытие приобретает защитные характеристики благодаря поверхностной обработке конструкции гидрофобизирующими составами или модификацией состава гидрофобизирующей добавкой. Химическая модификация лакокрасочного материала – наиболее целесообразный метод, позволяющий избежать дополнительных технологических операций и сократить время обработки поверхности светопрозрачной конструкции. Одними из самых распространенных модифицирующих гидрофобизирующих добавок являются фторсодержащие кремнийорганические добавки, содержащиеся так же в лаках на основе кремнийорганической смолы, а также кремнийорганическая гидрофобизирующая жидкость.

Гидрофобизирующая кремнийорганическая жидкость представляет собой водный раствор метилсиликоната калия и является поверхностно-активным веществом. Характеристики ГКЖ-11 представлены в таблице 1:

Таблица 1. Параметры, характеризующие основные свойства ГКЖ-11

Наименование показателя	Норма
Внешний вид	Прозрачная или слегка мутная жидкость
Плотность при температуре г/см3	1,2-1,23
Щелочность в пересчете на КОН, %	13-16
Массовая доля нелетучих веществ, %	28,5-32,5

ГКЖ-11 придает конструкции, зданию или сооружению гидрофобные свойства: обработанная поверхность не вбирает в себя влагу, при этом газо- и воздухопроницаемость сохраняется. Гидрофобизирующая жидкость также используется в лакокрасочной промышленности в качестве добавки. Она придает составу защитные свойства, препятствующие адгезии уже нанесенного лакокрасочного состава с прочими веществами (грязь, краска, клей и пр.).

С целью получения защитных декоративных лакокрасочных составов на основе кремнийорганической смолы с оптимальными физико-химическими характеристиками, а именно: увеличенным углом смачивания до 120 и выше, и поверхностным натяжением.

Для придания материалу гидрофобизирующих свойств целесообразно введение гидрофобизирующей жидкость ГКЖ-11 в количестве 6% от общего объема состава, при этом угол смачивания увеличивается до , а поверхностное натяжение увеличилось примерно на 12,5 % по сравнению с обычными составами. Введение этилцеллюлозы в количестве 0,3-0,5 % также увеличило поверхностное натяжение связующего на 2,4%.

В качестве веществ, ускоряющего пленкообразование, необходимо использовать сиккативы (льняное масло, кобальтовый сиккатив) в размере 3 % от общей массы. Скорость высыхания при этом сокращается примерно на 45%. В результате добавления сиккативов лакокрасочный материал теряет свою эластичность, что возможно скомпенсировать добавлением пластификаторов, в числе которых эфир целлюлозы. Эфир целлюлозы является продуктом, получаемым соединением целлюлозы со спиртами и кислотами, и представляет собой аморфное пленкообразующее вещество. Эфир целлюлозы является органическим загустителем и используется в лакокрасочных материалах для изменения реологических свойств, а именно для увеличения показателя вязкости. В данных лакокрасочных материалах применяется этилцеллюлоза, нитрат и ацетат целлюлозы. Наиболее оптимальные характеристики вязкости, пластичности и скорости высыхания получены с использованием этилцеллюлозы, химическая формула которой:

Среди достоинств этилцеллюлозы также приобретение пластичности при нагревании, атмосферостойкость, стойкость к воздействию щелочей и кислот, высокая адгезия. Полученный лак за счет добавления в него этилцеллюлозы при дозировке 0,1-0,3 % от общей массы состава обладает высокими защитными и декоративными характеристики, становится более эластичным и стойким к внешним воздействиям.

С целью ингибации осаждения пигментов необходимо использовать соя-лецитин, который также регулирует реологические характеристики лакокрасочных в размере 0,2 % . Осадок при этом становится более рыхлым, смесь – однородной.

Характеристика полученных составов приведена в таблице 2:

Наименование показателя	Значение
Вязкость, с	18-20
Толщина однослойного высушенного покрытия, мкм	20-25
Расход материала,	80
Время высыхания одного слоя, ч	8
Температура высыхания одного слоя,	203
Вязкость при стандартных условиях, с	100
Плотность, г/см3	0,95-0,99
Адгезия, балл	1
Эластичность, мм	1
Угол смачивания,	130

Таким образом, показатели вязкости увеличились в 1,5 раза, угол смачивания – в 5,2 раза. Разработка таких материалов позволяет более широкое их использование в различных областях и для защиты конструкций, зданий и сооружений из любых строительных материалов.

Код для цитирования: Скопировать