Кремнийорганические лакокрасочные материалы
В качестве пленкообразующего вещества в производстве кремнийорганиче-ских лакокрасочных материалов применяют разветвленные полиорганосилоксаны, отличающиеся высокой термостойкостью в течение длительного времени (от 200 до 500—700 0C).
Полиорганосилоксаны получают гидролитической поликонденсацией алкил-или арилхлорсиланов в присутствии бутилового спирта. В результате гидролиза ди — и трифункциональных хлоралкил — и хлорарилсиланов образуются гидрокси-алкил — и гидрокснарилсиланы, которые при последующей поликонденсации образуют разветвленные полимеры. Проведение реакции поликонденсации в присутствии бутилового спирта способствует частичной этерификации гидроксильных групп бутиловым спиртом с образованием более устойчивых бутоксильных групп. Это предотвращает преждевременное (до нанесения на поверхность) превращение разветвленных полимеров в сетчатые.
Свойства разветвленных полиорганосилоксанов зависят от типа радикала у атома кремния и степени замещения. Так, наличие низших алкильных радикалов снижает термостойкость полимера, но повышает эластичность покрытия. Введение арильных радикалов (C6H5) повышает термостойкость, твердость и одновременно хрупкость покрытия.
Для -получения лакокрасочных материалов в основном применяют полиорганосилоксаны, содержащие и метильные, и фенильные группы, реже применяются полиметилсилоксаны и полифенилсилоксаны. Полиметилфенилсилоксаны хорошо растворяются в толуоле, ксилоле, в их смесях с простыми и сложными эфирами, кетонами, спиртами и хлорированными углеводородами. В бензинах, уайт-спирите и других алифатических углеводородах н спиртах полиметилфенилсилоксаны растворимы ограниченно.
Выпускаемые кремнийорганические лаки представляют собой растворы по-лиметилфенилсилоксанов в толуоле, ксилоле или других растворителях с содержанием нелетучих веществ от 20 до 70% (масс).
Полиметилфенилсилоксаны наряду с высокой термостойкостью обладают морозостойкостью до минус 45—60 С, гидрофобностью, негорючестью и высокими электроизоляционными показателями. Покрытия на основе полиметилфенилси-локсанов стойки к действию различных химических реагентов (2—10%-ных растворов неорганических кислот, разбавленных растворов щелочей, солей металлов, аммиака, фенола и др.), не подвержены мелению под действием атмосферных факторов, обладают хорошей атмосфере — и влагостойкостью. Однако крем-нийорганическим лакокрасочным покрытиям на основе полиметилфенилсилокса-нов присущи некоторые недостатки: повышенная хрупкость покрытий, трудно устраняемая введением пластификаторов из-за их повышенной летучести при температуре эксплуатации термостойких покрытий; слабая адгезия и недостаточная стойкость к действию минеральных масел и углеводородных растворителей; склонность покрытий прн нагревании к размягчению и снижению твердости до 0,2—0,3; очень высокая температура сушки лаков и эмалей на основе поли-метилфенилсилоксанов и других полиорганоснлоксаиов (около 200СС).
Устранение недостатков достигается путем модификации органическими полимерами, с которыми кремнийорганические соединения хорошо совмещаются. Наибольшее распространение в качестве модификатора получили алкидные смолы, введение которых способствует повышению твердости, адгезии и ускорению сушки.
Модификация полиакрилатами и эфирами целлюлозы позволяет получать покрытия холодной сушки повышенной твердости, но несколько понижает их термо — и бензостойкость. Окончательное отверждение таких покрытий с образованием сетчатого полимера происходит в процессе горячей сушки последнего слоя покрытия либо при эксплуатации термостойкого покрытия.
Введение пигментов и наполнителей в кремнийорганические лакокрасочные материалы способствует повышению термостойкости покрытий, твердости и механической прочности. В частности, введение алюминиевой пудры позволяет повысить термостойкость покрытия до 450—5000C длительно и до 700—750 °С кратковременно.
Состав. В состав лаков входит кремнийорганический полимер, модификатор, ускоритель высыхания и растворители. В состав эмалей и грунтовок, кроме того, вводят пигменты и наполнители.
В качестве пленкообразующего вещества применяют кремнийорганические лаки ^модифицированные и модифицированные (КО-08, КО-85, КО-815, КО-921 и др.). Для модификации используют полиэфиры, полиакрилаты (БМК-5 и др.), коллоксилин, этилцеллюлозу.
Ускорителями высыхания служат сиккативы, соли карбоновых кислот (ок-тоаты цинка, кобальта), полиорганосилазаны. Обычно их вводят перед применением лакокрасочного материала, ибо при хранении они могут вызвать образование нерастворимого продукта, т. е. выпадение полимера из раствора.
В качестве пигментов применяют двуокись титана, цинковые белила, желе-зоокисные пигменты, окись хрома, кадмиевые пигменты, металлические порошки, преимущественно алюминиевую пудру, а в качестве наполнителей — тальк, молотую слюду, асбест, барит и др. Основными растворителями служат толуол и ксилол. Для растворения модификаторов, не растворяющихся в ароматических растворителях (смола БМК-5, эфиры целлюлозы), вводят ацетаты, кетоны, цел-лозольвы, спирты.
Получение. Кремнийорганические эмали и грунтовки получают в три стадии: получение раствора модификатора (коллоксилина, этилцеллюлозы, смолы БМК-5 и др.), пигментной пасты и составление эмали или грунтовки с последующей типизацией их и очисткой через ватно-марлевый фильтр или на калиб-. рованном патронном фильтре.
Раствор модификатора получают в вертикальном смесителе в смеси активных органических растворителей с применением в случае необходимости подогрева. Пигментную пасту получают в шаровой мельнице, футерованной фарфоровыми плитками и заполненной фарфоровыми или уралитовыми шарами. Диспергирование пигментов проводят в среде кремнийорганических лаков или растворов модификаторов до требуемой степени дисперсности.
Составление эмали и .грунтовки проводят в вертикальном смесителе из угле-
родистой стали с рамной илн якорной мешалкой. Типизацию эмали и грунтовки
по цвету, вязкости и содержанию нелетучих веществ проводят в том же сме-
сителе. "
Свойства и применение. На основе кремнийорганических полимеров выпускают широкий ассортимент термостойких, электроизоляционных и атмосферо-стойких лакокрасочных материалов. Кремнийорганические покрытия наряду с термостойкостью и высокими электроизоляционными показателями обладают атмосфере — и тропикостойкостью, в том числе в условиях влажного тропического климата. Они’ хорошо сохраняют внешний вид и блеск после ‘длительного воз* действия высоких температур (до 2500C)1 устойчивы к окислительной деструк-
ции и действию солнечной радиации. Кремнийорганнческие эмали способны длительно защищать от атмосферной коррозии изделия и сооружения из черных и цветных металлов, бетона и дерева.