ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДНОДИСПЕРСИОННОГО КРАСИТЕЛЯ ДЛЯ ХВОЙНОЙ ДРЕВЕСИНЫ
Чижова М.А. (ЛфСибГТУ, г. Лесосибирск, РФ)
In given clause(article) composite principles of reception of water - dispersive dyes for coniferous wood which can form a basis by development of new finishing materials are stated.
Основными направлениями развития технологии лакокрасочных покрытий являются улучшение декоративных и эксплуатационных свойств покрытий за счет разработки новых материалов и методов их нанесения, снижения использования вредных веществ.
В последнее время в оценку качества ЛКП кроме функциональных свойств (обеспечение защитных свойств) включают и внешний вид покрытия – цвет, фактура.
Конечные свойства покрытий не должны зависеть от вида подложки и ее предварительной подготовки.
Сложность физико-химических явлений на границе полимер – твердая поверхность, наряду с использованием гидродинамических характеристик процесса нанесения материалов, требует учета явлений смачивания и кинетики растекания красящих составов по поверхности древесины, так и последующее взаимодействие ЛКМ с окрашенной поверхностью.
В воднодисперсионных красителях водные дисперсии полимерных материалов выполняют функции пленкообразующей системы.
Полимерные дисперсии различаются не только природой пленкообразователя, но и системами стабилизации, лиофильностью, пленкообразующей способностью. Необходимо, чтобы входящие в состав красителя пленкообразователи не набухали и не растворялись, т.е. не коагулировали, но в то же время обладали лиофильными свойствами. К таким пленкообразователям относятся лиофобные дисперсии поливинилацетата, в частицах которых молекулы поливинилацетата, находящиеся на границе с водной фазой, быстро омыляются, поверхность обогащается гидроксильными группами и становится гидрофильной.
Помимо этого в состав лакокрасочных материалов входят пигменты и целевые добавки. Пигменты в лакокрасочных материалах выполняют различные функции. В основном они применяются для придания цвета и повышения защитных свойств покрытиям. При выборе пигментов для воднодисперсионных красителей возникает ряд задач, связанных с обеспечением химической и коллоидной устойчивости в водной среде, а также необходимой дисперстности. Для пигментирования воднодисперсионных красителей подходит ограниченный набор пигментов. Они в первую очередь должны характеризоваться повышенной нерастворимостью и инертностью в водной среде.
Проведение исследования позволяют сделать вывод о том, что в технологическом процессе получения воднодисперсионных красителей пигменты лучше всего использовать в виде водных пласт. Это облегчает их диспергирование. В состоянии водной пасты пигменты подвергают дополнительной стабилизации поверхностно-активными веществами. В последующем это сказывается на стабильности красителя.
При стабилизации пигментной пасты с водной дисперсией необходимо сохранить дисперстность как пигментной, так и полимерной фазы, иными словами обеспечить устойчивость смешанной суспензии. В связи с разной адсорбцией поверхностно-активных веществ (стабилизаторов) на разнородных межфазных границах, смешанные дисперсные системы менее устойчивы. Агрегативная устойчивость низковязкой системы является основным показтелем качества при практическом использовании и одним из условий образования равномерного покрытия на древесной подложке.
На границе пигмент–вода межфазное натяжение выше, чем на границе полимер-вода. Из этого следует, что любое адсорбирующееся поверхностно-активное вещество обладает большей поверхностной активностью по отношению к границе пигмент-вода. Это также значит, что в водной дисперсии адсорбционное равновесие всегда смещено в сторону большей адсорбционной насыщенности границы пигмент-вода. Поверхностно-активные вещества (эмульгаторы), адсорбируются преимущественно на границе полимер-вода и обеспечивают агрегатную и кинетическую устойчивость водной дисперсии. Группа поверхностно-активных веществ (смачиватели) понижает поверхностное натяжение на границе вода-воздух, а также облегчает и ускоряет смачивание пигментов. От смачивателей не требуется высокая поверхностная активность и прочность адсорбционной связи. В водных дисперсиях применяют низкомолекулярные поверхностно-активные вещества – полиэтиленовые эфиры алкифенола. Чаще всего их применяют для получения дисперсий поливинилацетата.
Поверхностное натяжение и вязкость состава оказывают существенное влияние на технологические свойства, связанные с распылением и растеканием по поверхности древесины красящего состава. Изменение поверхностного натяжения 20% - ного раствора поливинилацетата от количества введенного поверхностно-активного вещества показана на рисунке 1.
Анализируя полученные данные можно заключить, что поверхностное натяжение снижается с увеличением количества поверхностно-активных веществ. При этом следует отметить их влияние на структуру и свойства пленок.
Избыток поверхностно-активных веществ приводит к образованию пленок "открытой" структуры. Получаемые покрытия обладают неудовлетворительными техническими свойствами.
Помимо снижения поверхностного натяжения необходимо обеспечить низкую вязкость воднодисперсионного красителя, при которой нанесение может осуществляться методом пневматического распыления.
Рисунок 1 – Изменение поверхностного натяжения
Важной задачей при использовании поверхностно-активных веществ в качестве модифицирующей добавки, улучшающей смачивание лакокрасочных материалов, является количественная оценка смачивающей способности поверхностно-активных веществ. Минимальная концентрация поверхностно-активных веществ, при которой достигается полное смачивание подложки, представляет количественную характеристику смачивающей способности поверхностно-активных веществ и, следовательно, чем ниже эта концентрация, тем эффективнее данное вещество влияет на смачивание.
Компоненты, входящие в состав воднодисперсионных красителей, достаточно специфичны. Композиционные принципы получения воднодисперсионных красителей для хвойной древесины отличаются от традиционных, пленкообразующие системы которых составляют растворы пленкообразователей в органических растворителях. При выборе составных компонентов необходимо учитывать основные принципы их подбора и применения.