Содержание

В чем отличие водоэмульсионной краски от водо-дисперсионной?

Для начала стоит сказать, что водоэмульсионная и водо-дисперсионная краски имеют много общего. Обе они имеют в составе воду. Просты в применении, не содержат органических растворителей, а значит не имеют запаха, экологически безопасны, подходят для окраски детских садов и школ. Им присуще свойство быстро сохнуть после нанесения, большинство таких красок высыхает на отлип за 2 часа. Водоэмульсионная и водо-дисперсионная краски образуют дышащее матовое покрытие. Эти краски легко колеруются универсальными колерами.

Незначительные отличия этих красок обусловлено разницей в составе. Среди водоэмульсионных красок выделяют акриловые, силикатные, силиконовые, минеральные. У водно-дисперсионных красок различают краски на основе акриловых полимеров и винилацетатов.

В обоих случаях акриловое связующее является наиболее распространенными и востребованными. Акриловая дисперсия, делает краску устойчивой к влаге и ультрафиолетовым излучениям.

В водоэмульсионных красках акриловый полимер присутствует в виде эмульсии, в водо-дисперсионной – в виде дисперсии.

Эмульсия – это полимерные частицы, существующие в жидком виде. Их измельчают, в результате получая эмульсию.  

Дисперсия – это полимерные твердые частицы, определенным образом растворенные в жидкости. Существует в виде сухого материала.

За счет этого отличия в составе, водоэмульсионные краски отличаются лучшей способностью укрывать основание, а водо-дисперсионные являются более устойчивыми к износу. Это незаметное для потребителя различие и дает разницу в названиях.


 

Водно дисперсионная и водоэмульсионная краска: сходства и чем отличаются

Планируя и осуществляя работы по отделке и ремонту квартиры, потребитель часто сталкивается с проблемой выбора отделочных лакокрасочных материалов для покрытия стен, потолков, фасада дома, тем более что рынок этих товаров насыщен и разнообразен. Существуют краски на водной основе, используемые как для внутренних, так и для наружных работ. К таковым относятся водоэмульсионная и водно дисперсионная краски. Чтобы определиться с выбором покрытия для стен или потолков, необходимо разобраться, в чём состоит отличие между ними.

Водно дисперсионная краска

«Дисперсия» в переводе с латинского означает «рассеяние, раздробление на очень мелкие частички». Отсюда понятно, что в основе воднодисперсионной краски использован пигмент (глобул), мельчайшим образом перетёртый и разведённый эмульгатором (водой или спиртовым раствором), причём пигментный состав не является растворимым в воде или спирте.

В составе краски имеются компоненты: минеральные или органические пигменты, наполнители, вода, связующие элементы (акрил). Разнообразные по типу связующего вещества, они различаются и областями применения:

  • Водостойкими и высокоэластичными являются стирол-акриловые.
  • Бутадиен-стирольные выгодны по стоимости, но быстро желтеют и слабоэластичны.
  • Винилацетатные – по эластичности и окисляемости обладают средними показателями.

Дисперсии с акрилом долговечны, поскольку они атмосферостойкие, паропроницаемые, обладают отличной адгезией (сцеплением с окрашенной поверхностью).
Водно дисперсионная краска
При нанесении этого жидкого или пастообразного материала на окрашиваемые поверхности он образует тонкое, но довольно прочное, плёночное покрытие, устойчивое к влаге. При высыхании это покрытие обладает значительной эластичностью, что исключает появление мелких трещин. Поверхности можно мыть. Чем чаще предполагается чистить поверхности, тем выше должен быть показатель содержания акрилового вещества. Период полноценного просыхания недолгий – около трёх часов, одного слоя – около получаса.

Водно дисперсионная краска будет подходящей для окрашивания любых поверхностей (бетонных, кирпичных, штукатуреных, деревянных, ДСП), чаще используются для покраски наружных поверхностей: фасадов, карнизов и цоколей различных зданий. Ценен такой показатель, как укрывистость: способность данного вида краски полностью скрывать предыдущий цвет окрашиваемой поверхности при одном-двух нанесениях.

Водоэмульсионная краска

«Эмульсия» — это суспензия двух жидкостей, одна из которых насыщена мельчайшими капельками другой. По внешнему виду краска представляет собой вязкое пастообразное вещество, компоненты которой образуют мелкодисперсную взвесь. Составные компоненты водоэмульсионки:

  • Наполнители.
  • Загустители.
  • Латекс.
  • Антисептики.

В зависимости от составных компонентов могут быть классифицированы на:

  • Акриловые.
  • Минеральные.
  • Силикатные.
  • Силиконовые.

Водоэмульсионка

Водоэмульсионка не имеет резкого запаха, экологически безопасна, подходит для покраски любой поверхности, исключая металлические. Используется для окрашивания стен, потолков, фасадных поверхностей. Сроки высыхания незначительные – около двух часов. После нанесения краски на поверхность водная основа испаряется, не испаряя никаких вредных веществ, полимерные составляющие быстро затвердевают, образуя прочное защитное покрытие. Нанесённая в несколько слоёв, она прекрасно заполняет мелкие трещины.

Схожесть и отличительные особенности красок на водной основе

Дисперсионная и эмульсионная краски схожи тем, что основным компонентом их является вода. Сфера их применения также является одинаковой. В отличие от других лакокрасочных материалов, они не имеют резкого запаха, поскольку не содержат химических соединений. Они экологичны, что даёт возможность применения их в детских организациях, медицинских центрах.

Отличительными чертами данного вида красок являются:

  • Несмотря на то, что общим компонентом данного вида красок является вода, основное их отличие заключено в составе. В воднодисперсионных красках – наличие виниловых и акриловых химических соединений, в эмульсионных – латекс, загустители, наполнители.
  • Воднодисперсионные краски более влагоустойчивые, водоэмульсионную легче смыть водой, поэтому при выборе краски, например для ванных комнат, этот параметр важно учитывать.
  • Водоэмульсионной краске проще придать нужный цвет добавлением в неё красящего пигмента необходимого оттенка. Водно дисперсионная краска обычно белого цвета с различными оттенками. Для получения насыщенной белизны цвета добавляется диоксид титана или оксид цинка. Другие компонентные наполнители этих красок одинаковые.
  • Время высыхания водоэмульсионной краски более длительное в сравнении с дисперсионной, и показатели укрывистости у неё значительно выше, однако прочность покрытия ниже.
  • По способу нанесения красок более простой является водоэмульсионная, поскольку для нанесения воднодисперсионной необходима специальная подготовка окрашиваемой поверхности, что существенно может повлиять на качество выполненной работы.
  • Водно дисперсионная краска наносится при температурных показателях не ниже + 5 градусов.
  • Различаются эти краски также ценовыми показателями. Воднодисперсионные краски более доступны по цене и менее расходны по количеству на один квадратный метр окрашиваемой поверхности.

Чем отличается суспензия от эмульсии

Средой в суспензиях выступает жидкость, а фазой – твердые вещества. В эмульсиях среда – жидкость и фаза тоже жидкость.

Что такое суспензия и эмульсия

Эмульсии и суспензии – неоднородные непрозрачные системы. Между капельками вещества или частицами и молекулами растворителя не возникает ни физических, ни химических взаимодействий.

Эмульсии и суспензии не устойчивые системы, они с течением времени отстаиваются и расслаиваются на дисперсионную среду и дисперсионную фазу (на два несмешивающихся вещества: воду и глину, масло и воду). Например, частицы глины в воде оседают на дно.

Суспензия представляет собой взвесь микроскопических твердых частиц в жидкости, в качестве которой, как правило, выступает вода или масло. Другими словами, суспензия – это нерастворимый порошок в воде (масле). Суспензии нашли применение в фармакологии, строительной технологии, выпуске бумаги, лакокрасочных изделий и прочих строительных материалов.

Эмульсия

– взвесь микроскопических частиц какой-либо жидкости, неспособной растворяться в другой жидкости. Классическая эмульсия – масло в воде. Их используют в приготовлении лекарств, строительных материалов, косметических средств, пищевой промышленности, мыловарении, живописи, автомобильной промышленности и сельском хозяйстве.

Сравнение суспензии и эмульсии

В чем разница между эмульсией и суспензией?

Если в качестве среды в эмульсиях и суспензиях выступает жидкость, то в роли дисперсионной фазы задействованы жидкости и твердые вещества соответственно.

Частицы в суспензиях, несмотря на свою мизерность, достаточно крупны, чтобы оказывать противостояние броуновскому движению. Они сравнительно быстро всплывают или выпадают в осадок.

Эмульсии бывают прямыми (масло в воде), когда в полярной среде распределяются капли неполярной жидкости (к примеру, водоэмульсионные краски).

Кроме того, существуют обратные (вода в масле) эмульсии. К ним относятся нефтяные эмульсии.

Отличие суспензии от эмульсии заключается в следующем:

  1. Суспензия – это система твердое вещество-жидкость, а эмульсия – жидкость-жидкость.
  2. Для эмульсии требуются малорастворимые или вовсе нерастворимые друг в друге жидкости.
  3. Для суспензии необходимы твердые вещества нерастворимые или практически нерастворимые в представленной жидкой среде.

1.1. Водные дисперсии полимеров | Всё о красках

Полимеры в воде могут существовать в виде раствора или дисперсии. Для растворения в воде макромолекулы полимера должны содержать ионные группы (карбоксильные, аммониевые) или значительное количество неионных гидрофильных групп либо сегментов (гидроксильные, карбонильные, аминнные, амидные группы и/или полиэфирные цепи). Если гидрофильность полимерной молекулы недостаточна для образования истинных растворов (гидрозолей), несколько полимерных макромолекул ассоциируются в крупные агрегаты и образуют вторичные коллоидные системы — гидрогели. Еще более крупные агрегаты полимерных частиц образуют дисперсии (эмульсии). Основные свойства водных систем полимеров, используемых в технологических процессах, приведены в таблице  1.

Дисперсия — многофазная система, в которой по крайней мере одна фаза существует в виде микроскопических частиц (дисперсная фаза жидкая или твердая) внутри однородной фазы (дисперсионной среды — жидкой или газообразной). Дисперсии, у которых и дисперсионная среда, и дисперсная фаза жидкие, называются эмульсиями.

В водных дисперсиях полимеров дисперсная фаза состоит из сферических полимерных частиц диаметром менее 1 мкм, а дисперсионной средой является вода. Водные дисперсии полимеров представляют собой молочно-белые жидкости с различной вязкостью. В 1 мл дисперсии полимера содержится около 1015 частиц, каждая из которых состоит из 1-10 000 макромолекул, а каждая макромолекула включает около 108 блоков (мономерных единиц) .

Дисперсии полимеров термодинамически неустойчивы. Полимерные частицы имеют тенденцию к минимизации внутренней площади поверхности путем агломерации, коагуляции или оседания. Для предотвращения этих явлений используют разные стабилизаторы, но несмотря на это различные внешние воздействия (встряхивание, сильное перемешивание и т.п.) могут дестабилизировать дисперсии, что приводит к их коагуляции.

Таблица 1

СистемаВнешний видМолеку­лярная массаРазмер частиц, мкмТип частицДобавка
Раствор (гидрозоль)Прозрачная жидкость200000,01Ионные молекулыНейтрализующий агент (амин, кислота)
Вторичная коллоидная дисперсияПочти прозрачная жидкость100000,1Клубок из большого числа молекулНезначительное количество нейтрализующего агента
Эмульсия (суспензия)Жидкость от прозрачной до молочно-белого цвета20 000 — 500000,1Капли или гранулыЭмульгатор
Первичная дисперсияЖидкость молочно-белого цвета1000000,05—5Почти сферические полимерные частицыЭмульгатор, стабилизатор

Полимерные дисперсии делятся на первичные и вторичные. Первичные — получают полимеризацией мономеров в жидкой фазе (эмульсионная полимеризация в воде), вторичные — путем эмульгирования при перемешивании готового полимера, например раствора олигомерного пленкообразователя в жидкой среде.

Наибольший интерес для лакокрасочной промышленности представляют первичные дисперсии, получаемые методом эмульсионной полимеризации.

Наиболее распространенными пленкообразователями, используемыми в рецептурах ЛКМ, являются водные дисперсии акриловых сополимеров (чистые акрилаты), акрилстирольных сополимеров (стиролакрилаты), а также гомо — и сополимеров винилацетата (с этиленом, этиленвинилхлоридом, эфирами акриловой или метакриловой кислоты).

Другие водные дисперсии, например сополимеров стирола с бутадиеном и полиуретанов, практически не используют в рецептурах широко применяемых ВД-ЛКМ. Причиной этого являются низкая атмосфере-стойкость и сильное пожелтение покрытий на основе стиролбутадиено-вых сополимеров и высокая стоимость вторичных полиуретановых дисперсий.

Алкидная технология производства водоразбавляемых краскок

Алкидная технология производства водоразбавляемых краскок

Более 50 лет алкидные смолы, поставляемые в уайт-спирите, повсеместно используются при производстве декоративных красок. В настоящее время наблюдается тенденция к использованию низкоароматичных растворителей и приготовлению высоконаполненных красок, что позволяет обеспечивать конечного потребителя менее вредным продуктом и снижать влияние на окружающую среду.

Осознание конечным потребителем неблагоприятного эффекта от воздействия растворителей ускоряет процесс перехода к водоразбавляемым продуктам. Алкидные эмульсии дают возможность сохранить преимущества алкидных смол, при этом заменяя органические растворители водой.

В данной статье показаны преимущества использования водных алкидных эмульсий как в качестве основного связующего, так и в сочетании с другими водными связующими, а также их влияние на конечные свойства краски.

Свойства алкидных эмульсий

Обратимся к химической природе и процессу пленкообразования. Водоразбавляемые алкиды являлись одним из путей удовлетворения потребностей рынка в водных ЛКМ. Это первое поколение алкидных систем, разбавляемых водой, которое, однако, требует введения летучих аминов и сорастворителей. Последние исследования в области технологий эмульгирования позволили разработать алкидные эмульсии с чрезвычайно низким содержанием растворителей, которые при этом обеспечивают технические характеристики, сопоставимые со свойствами традиционных органосодержащих ЛКМ.

Особенности пленкообразования алкидных эмульсий

Алкидные смолы представляют собой полимеры с относительно низкой молекулярной массой, получаемые в результате реакции этерификации многоосновной кислоты и многоатомного спирта и модифицированные маслами и жирными кислотами. Естественная сушка происходит путем окисления ненасыщенных жирных кислот, приводящего к образованию поперечно-сшитой системы. Алкидные эмульсии получают в ходе процесса постэмульгации с использованием специального высокотехнологичного оборудования. Так как специфический процесс пленкообразования алкидных эмульсий является ключевым фактором, объясняющим все преимущества данной технологии, необходимо обратить особое внимание на различные этапы этого механизма.

Благодаря низкой молекулярной массе пленкообразование алкидных эмульсий представляет собой не такой комплексный многостадийный процесс, как в случае акриловых дисперсий (включающих этап коалесцирования частиц полимера). В частности, как только вода испаряется из пленки алкидной эмульсии, происходит инверсия фазы. Высокая вязкость акриловых полимеров препятствует такому инвертированию фазы, граница раздела частиц пропадает не так быстро, Таким образом, пленка, получаемая на алкидных эмульсиях, более гомогенная. Заключительная стадия процесса пленкообразования состоит в реакции окисления алкидной цепи кислородом воздуха с образованием поперечно-сшитых связей. Так как данная реакция при нормальных условиях протекает достаточно медленно, катализаторы или сиккативы на основе металлов добавляются при приготовлении рецептуры для ускорения данного процесса.

Создание высокого блеска

Эстетический аспект — это ключевой показатель для декоративного рынка, в связи с этим производители краски зачастую стараются обеспечить высокий глянец своих покрытий наряду с образованием гладкой равномерной пленки. Достижение уровня
глянца органорастворимых покрытий с помощью водорастворимых покрытий — одна из первоочередных и сложно осуществимых задач, которая стоит сегодня перед производителями водных красок. Однако характерное пленкообразование алкидных эмульсий позволяет производителям решать эту задачу и достигать очень высоких показателей глянца. Так, существует корреляция между топографией поверхности и уровнем глянца краски: чем выше гладкость поверхности пленки, тем сильнее отражение света, что приводит к более высокому блеску покрытия. Обеспечение гладкости поверхности является ключевой задачей для достижения высокого глянца.

С помощью атомной силовой микроскопии (AFM) можно описать поверхность пленки краски, и в данном случае она наглядно демонстрирует, почему алкидные смолы обладают потенциалом для обеспечения такого высокого уровня блеска. Алкидные эмульсии образуют качественную пленку с небольшими неровностями поверхности и высоким показателем глянца, сопоставимым с традиционными органоразбавляемыми алкидными смолами.

Обычно уровень глянца от 85 единиц при угле 20° и выше легко достижим на алкидных эмульсиях, тогда как для акриловых водных дисперсий характерен только глянец от 50 до 60 единиц при 20°. Хотя за последние годы новые разработки в области акриловых дисперсий продвинулись достаточно далеко, механизм пленкообразования таких типов связующих никогда не позволит достичь того уровня глянца, что возможен на алкидных смолах. Несмотря на то что данные продукты представляют собой водные эмульсии, их механизм пленкообразования ближе к органоразбавляемым алкидам, чем к акриловым дисперсиям, поэтому они демонстрируют аналогичные характеристики и свойства. Глянец, несомненно, является одним из наиболее заметных показателей, однако другие преимущества алкидной технологии, например, проникающая способность, адгезия и химическая стойкость, могут быть получены с помощью алкидных эмульсий.

Проникающая способность и адгезия к пористым субстратам

Для того чтобы добиться наилучшей защиты подложки, необходимо обеспечить хорошую адгезию покрытия. Наряду с другими показателями, аналогичными алкидным смолам, алкидные эмульсии благодаря своей относительно низкой молекулярной массе глубоко проникают в пористые субстраты, такие как древесина или штукатурка, вследствие чего являются наиболее подходящими связующими для пропиток, грунтов и морилок по древесине. Ключевыми критериями, регулирующими данную проникающую способность, являются жирность алкида, размер частиц, молекулярная масса, а также вязкость наносимого покрытия.

Древесина — это очень сложный субстрат. Одна из основных функций фасадных покрытий по древесине — ее защита от грибковой и бактериальной атаки и доступа влаги. Благодаря своей высокой проникающей способности алкидные эмульсии позволяют сохранить приятное восприятие древесины, а также гарантировать доставку фунгицидов глубоко внутрь поверхности и обеспечить хорошую адгезию системы покрытий за счет механического сцепления.

Самосшивающиеся водоразбавляемые связующие

В отличие от стиролакриловых дисперсий алкидные эмульсии являются действительно самосшивающимися водоразбавляемыми технологиями. В процессе окисления алкидной цепи при комнатной температуре и с помощью катализаторов, ускоряющих процесс, образуется система поперечно-сшитых 3D-связей. Это свойство присуще химической природе алкидных смол, в то время как в акриловых дисперсиях самосшивающийся механизм необходимо создавать с помощью функциональных мономеров. Алкидные эмульсии
вследствие этого позволяют получать покрытия, которые можно наносить при пониженных температурах и которые не требуют коалесцентов, что также приводит к быстрому набору твердости и химической стойкости за счет самосшивающегося механизма.

Следующее свойство, улучшенное у алкидных эмульсий за счет образования ими более равномерной пленки, — это водопроницаемость. Формирование пространства поперечных связей в процессе высыхания усиливает барьерные свойства для проникания воды. Однако не стоит забывать, что за счет специфического процесса синтеза алкидных эмульсий, независимо от их химической природы, гидрофильные группы необходимы для эмульгирования алкидной смолы и стабилизации системы. Такие гидрофильные группы, внутренние или внешние (ПАВы), не позволяют достигать степени гидрофобности, присущей традиционным органоразбавляемых алкидным смолам. Однако в результате тестирования наблюдается, что водо- и паропроницаемость алкидных эмульсий ближе к аналогичным показателям для алкидов на основе растворителей, чем для стандартных акриловых дисперсий. Устойчивость таких покрытий в камере соляного тумана оказывается выше по сравнению с покрытиями на акриловых дисперсиях, что дает производителям ЛКМ возможность использовать алкидные эмульсии при создании антикоррозионных покрытий.

Свойства нанесения

Как правило, профессиональные маляры неохотно используют водоразбавляемые краски в связи с их плохой растекаемостью и специфическими свойствами нанесения.

Для органоразбавляемых алкидных систем характерен ньютоновский реологический профиль, который обеспечивает легкость и удобство при нанесении. Более того, значительный набор вязкости у таких покрытий происходит только после испарения растворителя, при этом процесс является обратимым, и полимер легко растворим в течение всего времени формирования пленки. Когда маляр наносит второй слой для корректировки дефектов поверхности, происходит взаимодействие растворителя с первым слоем покрытия, он может повторно растворять алкидную смолу и, таким образом, обеспечивать гомогенизацию обоих слоев. Это приводит к образованию очень гладкой пленки краски и очень длительному открытому времени. Водные дисперсии отличаются реологическим профилем, для которого характерно разжижение при усилии сдвига. Для таких систем вязкость при низких скоростях сдвига обычно достаточно высока и ее сложно регулировать, в результате этого наблюдаются плохое растекание и выравнивание краски, что особенно критично при нанесении покрытия кистью.

Вследствие плохого растекания после высыхания покрытия на поверхности зачастую остаются следы от кисти. Это связано с резким набором вязкости при испарении воды, в результате которого критичный объем жидкой фракции приближается к максимальному объему упакованной фракции полимера. В этом случае частицы полимера могут образовывать агрегаты, не растворимые в воде, и этот процесс необратим. Таким образом, поверхность краски больше не может быть доработана, дефекты не могут быть сглажены — следы от валика или кисти обязательно останутся.

Алкидные эмульсии SYNAQUA® обладают реологическим профилем, необходимым для обеспечения превосходных свойств нанесения, в результате чего образуется равномерная гладкая пленка с улучшенными эстетическими показателями. Хорошие характеристики нанесения краски, в частности текучесть и выравниваемость, высоко ценятся профессиональными рабочими. Более равномерная пленка будет обеспечивать формирование зеркальной поверхности, высокий глянец, яркость и отражающий эффект.

Комбинирование алкидных эмульсий с акриловыми дисперсиями

В приведенной таблице эксплуатационные качества алкидных эмульсий SYNAQUA® сравниваются с акриловыми дисперсиями и органоразбавляемыми алкидами. Акриловые дисперсии, широко используемые в водных декоративных покрытиях, обладают своими
преимуществами, в частности устойчивостью к пожелтению, атмосферостойкостью при наружном использовании, быстрой физической сушкой и хорошим сохранением глянца.

В свою очередь, такие свойства, как глянец, проникающая способность, адгезия, твердость и поперечная сшивка, не являются сильной стороной акриловых дисперсий. Поэтому возникает вопрос, почему бы не совместить преимущества обеих технологий в одном продукте?

Таблица 1. Сравнение свойств покрытий на основе: а) алкидных смол SYNOLAC™; б) алкидных эмульсий SYNAQUA™; в) акриловых дисперсий ENCOR™.

 

При правильном выборе алкидной эмульсии и акриловой дисперсии можно объединить преимущества этих технологий и получить комбинированную систему. В зависимости от соотношения алкид/акрилат пленкообразование будет больше напоминать «алкидный» или «акриловый» тип. Конечные свойства покрытия также будут зависеть от этого соотношения. Это еще раз демонстрирует синергизм между данными технологиями. Несомненно, решение не может быть идеальным, но с помощью этих двух технологий можно достигнуть компромиссного решения в характеристиках покрытия, которые на данный момент по отдельности не обеспечит ни одна технология. К тому же это сильно расширяет выбор связующих и решений, доступных производителям ЛКМ, когда встает вопрос о создании высококачественного водоразбавляемого декоративного ЛКМ.

Области применения алкидных эмульсий для декоративных покрытий

Эмали и краски для окон и дверей и высококачественные краски для стен SYNAQUA® 4804 и 4893 специально созданы для высокоглянцевых эмалей для окон и дверей, предоставляя производителям ЛКМ полный перечень необходимых эксплуатационных характеристик: высокий глянец, быстрый набор твердости, хорошая стабильность к бытовым загрязнителям, хорошая адгезия к деревянным подложкам и, что немаловажно, отличные свойства нанесения.

Разработаны также новые акриловые дисперсии SNAP® 2142, специально предназначенные для комбинирования с алкидными эмульсиями SYNAQUA® 4804 и 4893 для составления рецептур качественных красок и эмалей.

Пропитки и морилки по древесине

Производители ЛКМ постоянно ищут решения для создания лучшей защиты деревянных подложек и сохранения эстетических аспектов древесины. При использовании алкидных эмульсий появляется возможность сохранить естественную красоту древесины и обеспечить максимальную и долговечную защиту засчет пропиток и красок по древесине. Алкидная эмульсия на основе масла средней жирности SYNAQUA® 2070 обеспечивает превосходную проникающую способность в структуру древесины и прекрасные свойства нанесения.

Использование ее в комбинации с акриловой дисперсией ENCOR® 2502 увеличивает защиту против УФ-излучения. Конечная система отвечает всем требованиям по качеству, предъявляемым к наружным декоративным покрытиям по древесине как прозрачным пропиткам, так и наполненным краскам и эмалям.

Грунтовки

Грунтовки, или первичные покрытия, играют ключевую роль для системы покрытий. Они гарантируют образование равномерной поверхности, позволяющей избежать проблем с адгезией последующих слоев или адсорбции финишного покрытия в подложку.

Хорошее пленкообразование наряду с высокой смачиваемостью субстрата алкидных эмульсий позволяет составлять рецептуры ЛКМ, которые подходят для большинства различных подложек: древесины, металла и ранее окрашенных поверхностей.

Алкидные эмульсии демонстрируют хорошую проникающую способность в пористые субстраты, такие как штукатурки, древесина и т.д., сравнимую с проникающей способностью органоразбавляемых алкидов, что обеспечивает хорошее скрепление субстрата, столь необходимое для грунтовок.

SYNAQUA® 2070 — это практичное решение для рецептур грунтовок и первичных покрытий.

Разработана также самоэмульгируемая алкидная смола SYNAQUA® 6812, которую можно использовать в качестве сосвязующего с виниловыми или стиролакриловыми дисперсиями. Эта смола улучшает адгезию к рыхлым субстратам (штукатуркам, старым алкидам и др.) и скрепляет их. Кроме того, данная смола помогает увеличивать открытое время покрытий.

Выводы

Алкидные эмульсии — это уникальное техническое решение для производителей ЛКМ. Их можно использовать как самостоятельные связующие для достижения эксплуатационных характеристик, которые трудно достичь с помощью стандартных водоразбавляемых технологий, так и в комбинации с другими водными связующими, в частности правильно подобранными стиролакриловыми дисперсиями для обеспечения максимального синергизма свойств при производстве высококачественных экологически чистых декоративных покрытий.

Не стоит забывать, что алкидные смолы — это по-настоящему «зеленая» технология, производимая в большей мере на основе возобновляемых или биоразлагаемых источников сырья. Алкидные эмульсии не требуют использования коалесцентов и позволяют составлять ЛКМ с очень низким содержанием ЛОС и минимальной нагрузкой на окружающую среду.

О. Аллорант, П. Зосимова / Лакокрасочные материалы и их применение. 2013 — № 10.

Водные гибридные дисперсии на основе полиуретанов

Водные гибридные дисперсии на основе полиуретанов
Сочетание обычных полиуретановых дисперсий с акриловыми эмульсиями обеспечивает превосходный баланс цены и качества. Возможны два варианта: физическое смешивание отдельных полимеров или создание гибридных систем, в которых одна система становится реакционноспособной в присутствии второй. Во многих случаях соотношение цена/качество у гибридных систем лучше, чем у смесей.

Наиболее распространенные органоразбавляемые полиуретановые (ПУ) ЛКМ — высококачественные продукты, применяемые для промышленной окраски. Уретановые полимеры, образующиеся при реакции большого спектра смол, содержащих гидроксильные группы, с изоцианатными группами, составляют базу для создания ЛКМ с широким набором характеристик.

Благодаря высокой химстойкости, блеску, устойчивости к ударным нагрузкам и истиранию, ЛКМ на ПУ основе подходят для применения в областях, где требуется высокое качество лакокрасочного покрытия (ЛКП). Внимание к здоровью людей и безопасности окружающей среды внесло изменения в производство ЛКМ. В обществе сформировалась потребность на менее токсичные и опасные материалы. Особое внимание уделяется снижению ЛОС вследствие ужесточения законодательства в отношении ЛОС в ряде стран. Поэтому разрабатываемые сегодня водные ПУ ЛКМ не должны уступать по своим характеристикам органоразбавляемым.

Описание

ПУ дисперсии — это полностью прореагировавшие системы, не содержащие свободных изоцианатов, низкотоксичные, с большой молекулярной массой, стабилизированые в сферических частицах диаметром менее 100 нм. Могут выпускаться в различных модификациях — от очень мягких, пластичных систем, подходящих для окраски текстиля и кож, до твердых систем для окраски древесины, металла, бетона. Можно синтезировать многочисленные промежуточные варианты под конкретные задачи.

Преимущество ПУ дисперсий состоит в том, что они однокомпонентны, однако для приведения водостойкости, химстойкости и стойкости к истиранию к оптимальному уровню могут потребоваться внешние сшивающие агенты. Как правило, ПУ дисперсии низковязкие и требуют загущения перед использованием. Доля сухого вещества колеблется от 30 и достигает максимума до 50%.

По внешнему виду ПУ дисперсии могут варьировать от прозрачных до мутных, со множеством промежуточных степеней прозрачности. Их внешний вид зависит от многих факторов: присутствия сорастворителя, молекулярного состава, системы стабилизации при производстве и среднего размера частиц.

Прозрачные ПУ дисперсии, как правило, имеют очень малый размер частиц, благодаря чему они более стабильны при хранении и придают покрытию более высокий блеск.

ПУ дисперсии имеют лучшие физико-химические свойства по сравнению с другими водными системами. Основной их недостаток — относительно высокая цена. Уменьшить расходы помогает сочетание ПУ дисперсии с другими водными связующими, например акриловыми эмульсиями.

Сравнение акриловых эмульсий и ПУ дисперсий по основным параметрам

Стиролакриловые и акриловые эмульсии наряду с ПУ дисперсиями являются самыми популярными связующими для водных ЛКМ. Акрилаты широко используются в интерьерных и архитектурных красках. В промышленных покрытиях использование акриловых эмульсий ограничено их невысокой химстойкостью.

Для достижения наилучшего соотношения цена/качество и получения ряда характеристик ПУ дисперсии смешивают с акриловыми эмульсиями. Такое сочетание обладает следующими преимуществами:

  • улучшение абразивостойкости;

  • повышение ударопрочности;

  • улучшение эластичности при низких температурах;

  • улучшение скорости высыхания при введении коалесцентов;

  • меньшая потребность в коалесцентах за счет акрилатов с высокой Tg;

  • улучшение стойкости к слипанию на ранних стадиях;

  • повышение химстойкости.

К сожалению, простое смешивание не всегда дает хороший результат. Может наблюдаться значительное снижение качества, например потеря блеска и ухудшение пленкообразования. Это объясняется тем, что при простом смешивании не происходит смешения на молекулярном уровне, между полимерными цепями нет диффузии, вследствие этого пленкообразование идет в доменах, полимеры разделены фазами.

Гибридные ПУ-акриловые дисперсии

Гибридные системы включают два связующих с их типичными свойствами и механизмом отверждения. В нашем случае — это единая цепь ПУ-акрилового полимера. Системы полимеров, созданные путем простого смешивания, обладают ограниченным потенциалом, в то время как специально синтезированные гибриды обладают новыми и необычными свойствами.

Гибридные системы создаются привычным путем: сначала из преполимеров синтезируется ПУ дисперсия, затем акриловая эмульсия синтезируется в присутствии ПУ дисперсии. ПУ действует как стабилизатор реакции.

Помимо акриловой части можно встроить самосшивающуюся функциональную группу. Сшивка происходит во время высыхания. Таким образом, можно создать полимер, который придаст конечному продукту совершенно новые свойства.

Нижеприведенное исследование демонстрирует разницу в отверждении между простой смесью ПУ и акриловых полимеров и гибридным полимером.

Таблица 1. Сравнение основных характеристик акриловых эмульсий и ПУ дисперсий

Преимущества:

Акриловая эмульсия

ПУ дисперсия

Твердость или гибкость Устойчивость к слипанию до 180 °C
Хорошая механическая прочность Пленкообразование при 0 °C без коалесцента
Не желтеет Устойчивость к растворителям
Атмосферостойкость Механическая прочность
Возможность пигментирования Превосходный баланс прочности/гибкости
Устойчивость к деформации Высокий блеск
Быстрое высыхание (высокое содержание сухого вещества) Хорошая адгезия к разным подложкам
Водостойкость

УФ-стабильность

Ударопрочность

Недостатки:

Акриловая эмульсия

ПУ дисперсия

Термопластичность Цена
Низкая химстойкость pH нестабильность
Для пленкообразования могут понадобиться коалесценты Потеря адгезии после контакта с водой 

Таблица 2. Характеристики полимерных дисперсий

 

EH 3070E

EH 1050

Конкурентный продукт

Сухое вещество, % масс.

37–39

33–35

37–39

 Вязкость при 22 °C, сПз

 < 250

< 300 

10–250 

 Сорастворитель

2%-ный дипропиленгликоль диметилового эфира 

 4%-ный дипропиленгликоль диметилового эфира

4%-ный N-метилпирролидон 

 pH

8,0–9,0 

7,5–8,5 

7,5–9,0 

 Размер частиц, нм

 75–95

45–65 

 50–70

 Остаточные мономеры, ppm

 < 250

 < 250

< 250 

Таблица 3. Базовая рецептура полуглянцевого покрытия

Компонент

     
Связующее*

82,1

Связующее  
Dowanol DPnB

4,0

Коалесцент Dow Сhemical
Дистиллированнная вода

9,0

   
Byk 028

1,0

Пеногаситель Byk Chemie
Byk 024

0,2

Пеногаситель Byk Chemie
Byk 346

0,2

Смачивающая добавка Byk Chemie
Byk 381

0,5

Смачивающая добавка Byk Chemie
Acematt TS 100

0,5

Матирующая добавка Degussa
Acrysol RM 8 (5%-ный раствор)

2,5

Модификатор реологии Rohm & Haas

*Все связующие разведены дистиллированной водой до содержания сухого вещества 32%.

Таблица 4. Твердость по Персозу (в секундах) в зависимости от времени

Время, ч

Конкурентный продукт

Eh4070E

Eh2050

6

60

70

120

24

115

120

180

48

145

145

198

168

170

176

200

336

175

180

201

504

178

182

204 

Исследование

Введение:

Измерение твердости по Персозу в функции от времени дает представление о скорости отверждения связующего. Исследованы три связующих: EH 1050, EH 3070E и смесь ПУ и акриловых полимеров, доступная в продаже.

  • EH 1050 — самосшивающаяся ПУ-акриловая гибридная система.
  • EH 3070E — смесь ПУ и акриловых полимеров, способная к самосшиванию.
  • Конкурентный продукт — это тоже смесь с самосшивающимся комплексом.

Испытания:

На основе исследуемых продуктов создано полуглянцевое покрытие, рецептура которого представлена в табл. 3.

Результаты:

Результаты измерения твердости по Персозу представлены на рисунке 1.

Рисунок 1. Твердость по Персозу (в секундах) в зависимости от времени

Водные гибридные дисперсии на основе полиуретанов

Заключение:

EH 1050 немного тверже, чем EH 3070E и конкурентный образец. Твердость связующего обеспечивает устойчивость ЛКП к царапанью.

Наиболее примечательна скорость отверждения: время отверждения EH 1050 меньше, чем у конкурентного продукта и EH 3070E. Спустя 6 ч EH 1050 достигает 60%-ного отверждения, остальные — только 34%. Спустя 24 ч EH 1050 отвердждается на 88%, остальные — на 65%.

Начальная скорость отверждения у EH 1050 (гибридная система) выше, чем у двух других продуктов, которые являются смесями отдельно полимеризированных дисперсий. Это явление объясняется разной морфологией частиц в смесях. Отдельно полимеризированные дисперсии не смешиваются на молекулярном уровне, не происходит диффузии полимерных цепей. Вследствие этого пленкообразование идет в доменах, полимеры разделены фазами.

Гибридные системы, в которых полимеризация двух связующих идет совместно, образуют гомогенную структуру, и ко времени пленкообразования полимеры уже смешиваются на молекулярном уровне, что обеспечивает равномерное пленкообразование и более быстрое отверждение.

М. Буффель, Г. Боргер / Лакокрасочные материалы и их применение. 2013 — № 8.

Эмульсии как дисперсные системы — Справочник химика 21

    Все двухфазные дисперсные системы делятся на две группы по величине удельной свободной межфазной энергии, измеряемой поверхностным натяжением а. К первой группе относятся лиофобные дисперсные системы — термодинамически агрегативно неустойчивые, характеризующиеся некоторым временем существования, с относительно высоким межфазным натяжением а большим граничного значения а . Ко второй группе относятся лиофильные дисперсные системы — термодинамически устойчивые, самопроизвольно образующиеся эмульсии со значением межфазной поверхностной энергии, меньшим граничного значения а ,. [c.15]
    Вода и нефть часто образуют трудно разделимую нефтяную эмульсию, В общем случае эмульсия есть система из двух взаимно нерастворимых жидкостей, в которых одна распределена в другой во взвешенном состоянии в виде мельчайших капель. Та жидкость, которая образует взвешенные капли, называется дисперсной фазой, а та, в которой взвешены капли, — дисперсионной средой. Смолистые нефти, содержащие нафтеновые кислоты или сернистые соединения, отличаются большей склонностью к образованию эмульсий. Эмульгированию нефти способствует также интенсивное перемешивание ее с водой при добыче. [c.177]

    Большинство же эмульсий, суспензий, иен, коллоидных растворов являются полидисперсными системами, т. е. содержат частицы самых разных размеров. Удельная поверхность всякой дисперсной системы равна общей поверхности между фазами S, деленной на объем дисперсной фазы V. Удельную поверхность эмульсий, содержащих сферические частицы радиусом г, можно вычислить по уравнению  [c.24]

    Эмульсии — дисперсные системы, образованные двумя не смешивающимися между собой жидкостями, и пены, в которых дисперсная фаза — газ — распределена в жидкой дисперсионной среде, по ряду свойств весьма близки друг к другу, вследствие чего эти два вида дисперсных систем обычно рассматриваются совместно. Общность многих свойств эмульсий и пен находит свое отражение и в применяющейся терминологии часто название эмульсия применяется только для разбавленных систем, независимо от того будут ли частицы дисперсной фазы являться жидкостью или газом (газовые эмульсии). [c.158]

    Битумные эмульсии — дисперсные системы, которые состоят из битума, воды и эмульгатора, придающего системе устойчивость. Битум в такой системе может выступать как в качестве дисперсной фазы, так и в качестве дисперсионной среды. В первом случае имеет место так называемая эмульсия прямого типа (система масло в воде , М/В), во втором — обратная эмульсия (система вода в масле , В/М) Тип получаемой эмульсии определяется, главным образом, свойствами и количеством вводимого эмульгатора -.  [c.24]


    Газовые эмульсии — дисперсные системы, с которыми часто приходится сталкиваться при получении и переработке полимерных материалов, пищевых продуктов, жидкого топлива, а также в массообменных процессах химической технологии, при дегазации и т. п. [c.2]

    К высококонцентрированным или желатинированным эмульсиям относятся дисперсные системы жидкость — жидкость с большим содержанием дисперсной фазы (более 74% об.). Такие эмульсии имеют совершенно иные свойства, чем концентрированные. [c.21]

    Эмульсии — дисперсные системы с жидкими поверхностями раздела между двумя несмешивающимися друг с другом фазами. [c.14]

    Опрыскивание — нанесение химических составов в капельножидком состоянии. При опрыскивании жидкость может быть в виде истинных или коллоидных растворов, суспензий (взвеси твердых частиц размером больше 0,1]ш) или эмульсий (дисперсная система, состоящая из несмешивающихся жидкостей). [c.8]

    Используемые для опрыскивания жидкости представляют собой различные системы-—истинные и коллоидные растворы, суспензии и эмульсии. Дисперсные системы должны быть стабильными, хорошо смачивать обрабатываемые поверхности, растекаться на них, обладать прилипаемостью и удерживаться на обрабатываемых поверхностях. Истинные и коллоидные растворы представляют собой стабильные системы. [c.17]

    Выделение воды из эмульсии подчиняется закону Стокса, по которому скорость движения выпадающих частиц дисперсной системы равна (в см/с)  [c.12]

    Суспензия — такая дисперсная система, которая состоит из дисперсионной среды (жидкости) и находящейся во взвешенном состоянии дисперсной фазы (мельчайшие твердые частицы). Неоднородность системы обнаруживается невооруженным глазом. Если в жидкости находятся во взвешенном состоянии мельчайшие капельки другой жидкости, такая система носит название эмульсии. [c.35]

    Из формул (2.34) — (2.36) можно получить выражение для определения скорости звука в двухфазных дисперсных системах (суспензиях, эмульсиях, пористых телах и др.)  [c.33]

    Газовые эмульсии — это дисперсные системы, состоящие из пузырьков газа (дисперсная фаза) и жидкости (дисперсионная среда). Содержание газовой дисперсной фазы несколько процентов (редко достигает десятков процентов). В газовой эмульсии интенсивно протекают процессы седиментации и перераспределения пузырьков газа по размерам, что обусловлено большой разностью плотностей ее фаз. [c.145]

    Коалесценция глобул воды в нефтяной эмульсии — процесс необратимый, поскольку дисперсная система является термодинамически неравновесной. [c.17]

    Эмульсии представляют собой дисперсные системы двух жидкостей, не растворимых или малорастворимых друг в друге, одна из которых диспергирована в другой в виде мелких капелек (глобул). [c.14]

    Эмульсии — это дисперсные системы, состоящие из двух практически взаимно нерастворимых жидких фаз, одна из которых распределена в другой в виде мельчайших капелек. Размеры частиц дисперсной фазы эмульсий находятся в пределах от 0,1 до 50 мкм, и их можно наблюдать в обычный микроскоп. [c.193]

    Пены и газовые эмульсии — свободнодисперсные системы, со стоящие из газообразной дисперсной фазы и жидкой дисперсион ной среды. Газовые эмульсии — это разбавленные сист