РЕДИСПЕРГИРУЕМЫЕ В ВОДЕ КРАСКИ СТРОИТЕЛЬНОГО
НАЗНАЧЕНИЯ
С.Ю. Тузова, Е.М. Антипов
Российский
химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия
В настоящее время в связи с ужесточением экологических
требований одними из наиболее перспективных красок являются редиспергируемые в
воде порошковые краски. Подобные краски представляют собой сухую порошковую смесь
минерального вяжущего, полимера и различных добавок, таких как: отвердитель,
пигмент, водоудерживающая добавка, пеногаситель и др. В качестве минерального
вяжущего наиболее часто используются цемент, известь и гипс [1]. Данные
краски разводятся водой до нужной консистенции непосредственно перед
употреблением, тщательно перемешиваются и наносятся на окрашиваемую поверхность
валиком или кистью. Формирование покрытий происходит при комнатной температуре.
В связи с
перспективностью подобных лакокрасочных материалов нами были разработаны
редиспергируемые краски на основе цементного вяжущего. При отработке состава
краски нами было исследовано как влияние полимерного связующего, различных
малых добавок, так и количеств добавляемой воды, которая, собственно и
обуславливает, процесс кристаллизации цемента.
Как известно, одним из основных средств регулирования
свойств лакокрасочных материалов является введение в рецептуру малых добавок
или аддитивов [2]. Следует отметить, что
отверждение лакокрасочного материала проходит в достаточно тонком слое и
высокая скорость испарения воды не позволяет
в отсутствии специальных добавок протекать процессу отверждения цемента
в полном объеме и приводит к получению покрытия с низкими эксплуатационными
свойствами [3]. Поскольку
свойства лакокрасочных материалов определяются прежде всего составом рецептуры,
все компоненты которой взаимосвязаны, при выборе аддитива учитывалось, что
каждый аддитив, достаточно специфичный в отношении своей основной функции,
должен не значительно изменять остальные свойства краски. В то же время при выборе малых добавок учитывалось,
что используемые добавки должны быть сухими, негигроскопичными и
быстрорастворимыми в воде.
В связи с вышеизложенным нами
исследовалось влияние на процесс отверждения
таких малых добавок как ускорители твердения и схватывания цемента,
водоудерживающих добавок, пеногасителей
и др.
Как известно, минеральные вяжущие, к которым относится
цемент, обеспечивают высокую прочность при сжатии, но не могут работать на
растяжение и на изгиб. Полимерные компоненты создают в порах цементного камня
эластичные связующие мостки, в связи с
этим модифицированные ими цементсодержащие краски выдерживают большие
деформирующие нагрузки, имеют повышенную стойкость против истирания и
повышенную химическую стойкость, а также высокую ударопрочность [4, 5]. В тоже время, краски на минеральных вяжущих
имеют адгезию только к "родственным" материалам, например, к бетону и
кирпичу, но плохо адгезируются на сложные основы, особенно на не впитывающие
воду – глазурованной керамике, пластмассам, металлам и т.п. Включение
полимерных компонентов в состав подобных красок позволяет преодолеть указанные
недостатки адгезии. Следует также отметить, что минеральные цементсодержащие
материалы гидрофильны, это снижает их морозостойкость и долговечность. Введение
в их состав полимерного связующего позволяет снизить водопоглощение и
отрегулировать паропроницаемость, а также уменьшить риск высолов [6]. С помощью
полимерных связующих можно придать цементсодержащим краскам и другие
необходимые свойства, например пористость, тиксотропность, разжижающий эффект и
т.д. В проведенных исследованиях нами было изучено влияние полимерного связующего
на свойства редиспергируемых в воде порошковых красок. При выборе полимерного
компонента для редиспергируемых в воде лакокрасочных материалов учитывалось, что он должен
находиться в твердом агрегатном состоянии при комнатной температуре (что
связано с необходимостью использования его в виде порошкового материала), быть
способен к редиспергированию в воде, иметь достаточную щелочестойкость в связи
с использованием в составе краски цемента и быть устойчивыми к умеренным
добавкам электролитов. В связи с вышеизложенным нами было исследовано влияние
различных редиспергируемых полимеров как на процессы кристаллизации цементного
компонента краски, так и на эксплуатационные свойства получаемых покрытий.
Было
обнаружено, что введение полимерного компонента в состав подобных красок менее 5%
приводит к получению покрытий с низкой эластичностью, а выше 30% ухудшает свойства покрытий в связи
с тем, что большое количество полимерного компонента затрудняет
кристаллизационные процессы цементого вяжущего.
Полученные нами покрытия на основе разработанных
редиспергируемых в воде лакокрасочных материалов строительного назначения имели
высокие эксплуатационные характеристики (табл. 1).
Разработанные нами составы редиспергируемх в воде порошковых лакокрасочных материалов
ряд несомненных преимуществ:
·
Отсутствие органических
растворителей в составе этих красок благоприятно сказывается как на общей
экологической обстановке, на здоровье людей, находящихся в контакте с такими
красками, поскольку при их отверждении происходит исключительно испарение воды,
примененной в качестве растворителя;
·
Так как редиспергируемые
сухие краски разбавляются водой непосредственно перед применением, отсутствует
необходимость транспортировки большого объема краски (растворителя) к месту
назначения.
·
Выпускная форма краски в
виде порошкового материала не требует фасовки материала в дорогостоящую
металлическую тару и допускает
затаривание краски в мешки, что обеспечивает легкость утилизации последних
после использования и позволяет существенно снизить конечную стоимость таких красок.
·
Редиспергируемые сухие краски, несмотря на
свою многокомпонентность, имеют стабильный состав в связи с отсутствием седиментационных
процессов при хранении, как в случае обычных органорастворимых и
водно-дисперсионных красок, что гарантирует получение заданных технических
характеристик покрытия при использовании красок после длительного времени
хранения.
·
Использование подобных
красок позволяет приготовить необходимое количество раствора порциями.
·
При строительстве,
ремонте и реставрации указанные краски возможно наносить на влажные
поверхности, что в значительной мере может облегчить проведение покрасочных
работ.
·
Редиспергируемые в воде
краски позволяют получить «дышащие» покрытия, что часто является необходимым
условием применения их при реставрации памятников архитектуры и различных
монументов.
Таблица 1.
Эксплуатационные характеристики[1]
покрытий
|
Эксплуатационные характеристики покрытия |
Значение, единицы измерения |
|
Адгезия к бетону, стеклу, металлу |
1 балл |
|
Твердость |
0,35-0,67 у.е |
|
Эластичность |
1 мм |
|
Прочность на удар |
14,7 Дж |
|
Химическая стойкость в воде, кислой и
щелочной средах |
4-5 баллов |
Библиографические ссылки
1. Бутт, Ю.М., Сычев М.М., Тимашев В.В. Химическая
технология вяжущих материалов: Учебн./ - М., 1980.- 472 с.
2. Верхоланцев В. Малые добавки (аддитивы)//ЛКМ, 1998, №7
3. Сари М., Лекселлент Дж. "Регулирование процессов
схватывания и отверждения минеральных вяжущих".-Mix Build, СПб, 3-5
декабря 2002 г
4.
Шпынова, Л.Г. Физико-химические
основы формирования структуры цементного камня: монография/ - Львов, 1981.-157
с.
5.
Колбасов В.М. Леонов И.И.,
Сулименко Л.М. Технология вяжущих материалов: Уч. Для техникумов/ -М.:
Стройиздат, 1987, -432с.
6.
Кузнецова Т.В., Кудряшов И.В.,
Тимашев В.В. Физическая химия вяжущих веществ: учебн./ - М., 1989.- 382 с.