Кремнийорганические эмали и краски

В производственной практике при подготовке изделий под окраску для удаления старых лакокрасочных покрытий применяются различные смывающие составы. Преимущество смывок перед механическими способами очистки заключается в меньшей трудоемкости и возможности механизации процесса очистки, а также в возможности очистки мелких изделий и изделий сложной конфигурации.

Различают смывки на основе кислот, щелочей, солей, органических растворителей, используются и водоэмульсионные смывки. Особенно широкое применение получили смывки на основе органических растворителей. Смывки имеют довольно сложную рецептуру и обычно состоят из активных растворителей, загустителей, замедлителей испарения, разрыхлителей, эмульгаторов и ингибиторов коррозии.

Водоэмульсионные смывки содержат активные растворители и другие компоненты, диспергированные в воде. Их преимущество перед другими смывками заключается в практической негорючести.

Процесс удаления лакокрасочных покрытий под действием органических растворителей можно рассматривать следующим образом: растворители в результате диффузионных процессов проникают в покрытие, при этом на скорость диффузии оказывают влияние многочисленные факторы, связанные со свойствами растворителей, пленкообразователей и их термодинамическим сродством. В результате проникновения растворителей к поверхности металла и замещения молекул полимера адсорбированного на подложке молекулами растворителя происходит нарушение адгезионной связи и отслаивание покрытий.

Для лакокрасочных покрытий на основе термопластичных полимеров этот процесс заканчивается растворением пленки; покрытия на основе термореактивных полимеров набухают и отслаиваются от подложки. Адгезионная прочность покрытий зависит от типа подложки и степени подготовки поверхности.

Ниже приведены значения коэффициентов диффузии растворителей по отношению к эпоксидным пленкам на основе смолы ЭД-20 и полиэтиленполиамина, отвержденных при температуре 200°С в течение 2 ч:

Коэффициенты диффузии растворителей рассчитывались по формулам на основании данных процессов сорбции и адгезионной прочности покрытий:

где Qt и Q∞ — количество растворителя в образце толщиной l в момент времени t и в состоянии равновесия; At и A∞ — адгезионная прочность в момент времени г и в состоянии равновесия; D, — коэффициент диффузии растворителя; Dэфф — эффективный коэффициент диффузии.

Наиболее высокими коэффициентами диффузии Обладают хлорированные углеводороды и метиловый спирт. Высокая диффузионная способность метилового спирта по сравнению с другими спиртами объясняется малыми размерами его молекул (Vмол=40,7-106 м3/моль).

Для оценки эффективности действия растворителей при разработке рецептур смывок можно с некоторым приближением использовать концепцию параметров растворимости. В этом случае, предварительно задаваясь значениями параметров растворимости пленкообразователей или растворителей, можно рассчитать состав активной части смывок.

Предположим, поставлена задача подобрать малотоксичную смесь растворителей, растворяющая способность которой приближалась бы к растворяющей способности метиленхлорида. Для этого параметр растворимости смеси должен соответствовать параметру растворимости метиленхлорида, а параметры растворимости выбранных растворителей должны отвечать следующему условию (в случае бинарной смеси):

Довольно сложно подобрать смесь растворителей, одновременно характеризующуюся высокой эффективностью и малой токсичностью. В качестве активных растворителей наиболее широко применяются хлорированные углеводороды, в основном метиленхлорид.

Достоинство этого растворителя заключается в его малой токсичности и высокой проникающей способности (в результате малого молярного объёма). Метиленхлорид является хорошим флегматизатором и при добавлении к горючим растворителям снижает пожароопасность смеси.

Хлорированные углеводороды применяются в смывках в смеси с другими растворителями: спиртами, кетонами, сложными эфирами. К наиболее эффективным «сорастворителям» метиленхлорида относятся метиловый спирт и метилформиат, также отличающиеся высокой проникающей способностью.

Можно использовать в качестве сорастворителя метилаль (диметоксиметан) сн2(OCH3)2, который представляет собой легковоспламеняющуюся жидкость с температурой кипения 42,30C и плотностью 0,864 г/см3.

Метилаль получают конденсацией метилового спирта с формальдегидом

или путем выделения легкокипящей фракции нерастворимых в воде побочных продуктов при производстве 4,4-диметил-1,3-диоксана. Смывка, в составе которой имеется метилаль, по эффективности не уступает смывкам, содержащим метиловый спирт.

Для замедления испарения активных растворителей в состав смывок вводят специальные добавки — всплывающие воскообразные вещества (парафин, различные воска, например, пчелиный воск, смесь озокерита с парафином) и жидкости (глицерин, стеариновую кислоту, пропиленгликоль). Пригодность различных восков для применения в смывках оценивают по их растворимости в активных растворителях:

Наиболее эффективны воскообразные добавки, хорошо растворимые в активных растворителях.

Воскообразные добавки рекомендуется вводить в количестве 0,5—3 % от массы смывок. При небольших добавках [до 1,0% (масс.)] парафин существенно снижает скорость испарения растворителя. С повышением концентрации парафина в смывке его растворимость падает и образуется дисперсная фаза, из которой растворитель испаряется легче.

Подобный эффект характерен и для глицерина. При введении в больших количествах пропиленгликоля и стеариновой кислоты существенно замедляется испарение активных растворителей из смывок, благодаря хорошей совместимости этих веществ с растворителями. Недостатком воскообразных добавок является возможное загрязнение поверхности изделий, которое в дальнейшем отрицательно сказывается на адгезии покрытий. Чтобы обезжирить поверхность от остатков парафина, ее протирают толуолом, бутилацетатом или уайт-спиритом .

В качестве загустителей в смывках чаще всего применяются эфиры целлюлозы, которые одновременно являются хорошими адгезивами. Однако высокая горючесть ограничивает их использование.

Представляет интерес введение в смывки тиксотропных добавок, таких, как тиксотрол ST, органофильный бентонит, аэросил. Изучение
гических свойств смывок показало, что наиболее эффективным является тиксотрол ST, добавляемый в количестве 6,65% (масс).

Для облегчения диффузии растворителей в покрытия рекомендуется вводить в смывки неорганические и органические кислоты, которые оказывают влияние как на взаимодействие растворителя с полимером, так и на скорость диффузионных процессов. В последнем случае это влияние зависит от размеров молекул кислот. Необходимо учитывать, что кислоты могут оказывать разрушающее действие на металлические поверхности, поэтому не рекомендуется применять легкодиссоциирующие кислоты (с высокими значениями констант диссоциации).

В состав многих смывок входят ПАВ, которые, с одной стороны, обеспечивают стабильность системы, а, с другой стороны, облегчают удаление остатков смывки с обрабатываемых поверхностей с помощью воды.

Эмульгаторы — обычно мыла жирных кислот — добавляют в количестве 2—5 % (масс.) от содержания воскообразных веществ. Для предотвращения коррозии металла рекомендуется вводить 0,5—3,0 (масс.) ингибиторов от состава смывок.

Выпускаемые отечественной промышленностью смывки перечислены в табл. 30, освоено также производство «Автосмывки старой краски» CM-I (ТУ 201 РСФСР 1—72).

С помощью смывок можно удалить лакокрасочные покрытия на основе большинства пленкообразователей. Так, эпоксидные покрытия удаляются составами, содержащими метиленхлорид, смесь метиленхлорида с ацетоном, смесь этилендиамина и диметилформами-да, смесь тетрагидрофурана и диоксана с добавкой 10—90 % хлорированных углеводородов, смесь метиленхлорида или дихлорэтана с плавиковой кислотой. Для удаления эпоксидных покрытий с изделий методом окунания предлагается эффективная смывка на основе 10—15 %-ного водного раствора фенола, нагретого до 70—80°С.

Эпоксидные покрытия горячей сушки смываются с помощью композиции «Продуктоль», представляющей собой смесь метиленхлорида, фенола и щелочей. С поверхности стали, алюминия и магния старая краска удаляется с помощью такого состава в течение 11—14 ч. Описана смывка для снятия эпоксидных покрытий, состоящая из метиленхлорида, муравьиной кислоты и фенола.

Продолжительность удаления такой смывкой покрытия толщиной 60 мкм составляет 1 ч. В состав смывки для быстрого удаления эпоксидного покрытия вводят четыреххлористый углерод, метиленхлорид, ацетон,хлороформ, фенол, загустители и эмульгаторы.

Покрытия на основе лака этиноль рекомендуется удалять составом из смеси полиэтиленполиамина и органических растворителей.

Полиуретановые покрытия удаляются смывками, содержащими хлорированные углеводороды в смеси с плавиковой кислотой. Алкидные, масляные и виниловые покрытия удаляются практически всеми смывками, содержащими органические растворители, поэтому смывки, применяемые для удаления эпоксидных и полиуретановых покрытий, можно использовать и для снятия этих покрытий.

ТАБЛИЦА 30. Состав и характеристика смывок

 Смывки, не содержащие агрессивных кислот и щелочей, не вызывают коррозионного разрушения металла, и их можно применять для снятия покрытий со стальных, алюминиевых, магниевых поверхностей, а также с фасадов зданий. Для удаления красок с поверхности алюминия и его сплавов рекомендуется ингибированный состав, содержащий метилсиликат натрия, додецилбеизолсульфат, резинат и станнат натрия, производные 1,3-диоксана (УНИСТы).

Пожароопасность смывок определяется их составом. Нередко ценные свойства смывок, содержащих хлорированные углеводороды, снижаются в результате введения горючих добавок, например производных целлюлозы. Практически негорючими являются смывки СПС-1, АС-1, «Автосмывка старой краски», а также водоэмульсионные смывки СЭУ-1 и СЭУ-2.