Акрилатная дисперсия: Акриловая дисперсия – что это такое – преимущества, технические характеристики и особенности

Что такое акрилатная краска | Лидер ЛКМ

Ещё сто лет назад красочное покрытие образовывали природные полимеры – смолы и олифа (растительное масло, сваренное с соединениями различных металлов). У красок на основе этих веществ были свои недостатки: они слишком долго сохли, с их помощью было трудно получить гладкое покрытие без потёков, и пр. Затем органический синтез подарил производителям лакокрасочных материалов новые полимеры: одни из них были более дешёвыми аналогами природных соединений, другие открыли принципиально новые возможности.

Одним из таких веществ стал акрил, который полимеризуется с образованием прочной эластичной плёнки, сохраняющей свои свойства в широком температурном диапазоне. Акрил (в виде водной дисперсии) стал основой обширной группы лакокрасочных материалов, используемых во внешней и внутренней отделке. Нетоксичность, укрывистость, устойчивость к внешним воздействиям, долговечность, отличные возможности для колеровки – благодаря всем этим качествам акриловые и акрилатные краски завоевали широкую популярность. Кстати, материалы на основе полиакрилатов во многом способствовали возрождению моды на деревянную наружную отделку.

Акриловая краска и акрилатная – есть ли разница?

Разница действительно есть, и она не только терминологическая. В том и другом случае основу составляют полиакрилаты и их сополимеры. Но в акрилатной краске присутствуют дополнительные компоненты, придающие ей дополнительные свойства – например, повышающие паропроницаемость покрытия, укрывистость и т.д.

В качестве сополимеров обычно используются следующие вещества:

• Латекс – повышает вязкость краски, придаёт ей умеренный блеск. Добавляется в краски для потолка и обоев
• Винил – обеспечивает ровное матовое покрытие
• Силикон – придаёт покрытию водостойкость и грязеотталкивающие свойства. Добавляется в фасадные краски, особенно предназначенные для окраски цоколей, и в краски для интенсивно загрязняемых поверхностей

Акрилатные краски – одни из самых дорогих, но если разделить их стоимость на срок службы акрилового покрытия (он составляет 10–20 лет), то станет ясно, что это весьма выгодное вложение средств. Об остальных их преимуществах Вы можете прочитать здесь.

Акрилатная краска производства Tikkurila

Фасадные акрилатные краски прошли проверку самыми неблагоприятными климатическими условиями – как в жарких, так и в полярных регионах. Будь то Средняя Азия или Шпицберген, фасады, окрашенные акрилатной краской «Тиккурила», долгие годы выглядят безупречно. Они устойчивы не только к осадкам, но и к промышленным загрязнениям и кислотным дождям, неизбежным в промышленных регионах и мегаполисах. Фасадные краски с минеральными включениями позволяют получать стойкие поверхности с оригинальной фактурой.

Группа интерьерных красок включает в себя средства для любых поверхностей, включая текстурные виниловые обои. В их числе специальные краски – например, гипоаллергенная «Джокер», рекомендованная для людей с аллергией и астмой, краски для влажных помещений, выдерживающие постоянное воздействие пара, износостойкие краски, которые можно часто мыть щёткой. Поскольку это краски на водной основе, они практически не выделяют летучих веществ и могут применяться круглогодично – даже зимой, когда нельзя распахнуть окна для проветривания. Акрилатная краска Tikkurila одинаково хороша и для скромного косметического ремонта, и для воплощения самых смелых дизайнерских идей.

Водно-дисперсионные ЛКМ, полиуретановые и акриловые дисперсии, водоразбавляемые алкиды

Куликова Н.Г., Технический специалист по водным системам
компания «Аттика», г.Санкт-Петербург
Водно-дисперсионные лакокрасочные материалы (ЛКМ) используются при изготовлении красок, грунтовок, шпатлевок и непигментированных материалов. Они классфицируются по химической природе пленкообразующего вещества, которое является основным компонентом рецептуры. Водные ЛКМ, как правило, изготавливаются на акриловых, стирол-акриловых, полиуретановых дисперсиях, водоразбавляемых алкидах и т.п.
Под водными дисперсиями полимеров подразумевают дисперсии, в которых обязательным компонентом дисперсионной среды является вода. Использование водоразбавляемых дисперсий в качестве пленкообразующих систем в значительной мере позволяет решить проблемы окружающей среды.
Классические сферы применения водно-дисперсионных (ВД) ЛКМ — это строительство и бытовой ремонт, но благодаря новым технологиям производства дисперсий их стало можно применять и в промышленном направлении для окраски древесины, металла, пластика, стекла, минеральных оснований и т.д. Формирование покрытий на основе ВД ЛКМ происходит путем испарения воды. Полимерные частицы сначала уплотняются до образования упаковки шаров (рис. 1), затем круглые полимерные частицы под влиянием капиллярного давления жидкости деформируются до ромбических додекаэдров, которые в результате диффузии молекул пленкообразователя постепенно теряют границу раздела (коалесцируют).

Рис. 1 Процесс пленкообразования водных дисперсий

Ассортимент дисперсий, выпускаемых в настоящее время компанией Synthopol, очень широк, рассмотрим некоторые из них.
1. Акриловые дисперсии — одна из разновидностей полимеров, получаемая путем полимеризации акриловой кислоты и ее эфиров в присутствии эмульгаторов и стабилизаторов. Основные свойства дисперсий (температура стеклования, минимальная температура пленкообразования — МТП) и физико-механические свойства покрытий на их основе зависят от структуры основных и боковых цепей полимерной макромолекулы.
Лакокрасочные покрытия на основе акриловых дисперсий сохраняют цвет и выдерживают интенсивное УФ-излучение, обладают высокой эластичностью и водоотталкивающими свойствами, что позволяет успешно применять такие ЛКМ для минеральных и деревянных поверхностей как снаружи, так и внутри помещений.

Таблица 1. Основные характеристики акриловых дисперсий 

Водная, самосшивающияся чисто акриловая эмульсия

Для понижения МТП водных дисперсий используют коалесцирующие добавки. К ним относят малолетучие органические жидкости, ограниченно растворимые в воде и по­лимере, обеспечивающие временную пластификацию полимера в период пленкообразова­ния и испаряющиеся из пленки в основном в процессе ее формирования. К таким вещест­вам относятся гликолевые эфиры, способные совмещаться с полимерами.
2. Полиуретановые дисперсии — это класс синтетических полимеров, получаемых взаимодействием полиизоцианатов с соединениями, содержащими гидроксильные группы. С помощью подбора компонентов (изоцианатов и гидроксилсодержащих соединений) можно в широких пределах варьировать их свойства. Основными свойствами полиуретановых дисперсий являются хорошая механическая прочность и одновременно эластичность. Преимуществом полиуретановых дисперсий можно считать и то, что они сочетают в себе такие качества, как химстойкость и стойкость к воздействию механических нагрузок. В связи с этим они нашли широкое применение, особенно в водных лаках для паркета и мебели (табл. 2).

Таблица 2. Основные характеристики полиуретановых дисперсий 

Водная дисперсия алифатического полиуретана

Водная акрил-модифицированная полиуретановая дисперсия

Акрил-полиуретановая дисперсия является единой цепью ПУ акрилового полимера. Системы комбинированных дисперсий, созданные путем простого смешивания, обладают ограниченными возможностями (при простом смешении не происходит связи на молекулярном уровне, между полимерными цепями нет взаимодействия). В то время как специально синтезированные гибридные системы, такие, как Liopur PFL 3198, обладают более высокими качественными свойствами.
3. Водоразбавляемые алкиды. Алкиды — это полиэфиры, которые имеют разветвленное строение. Они являются продуктами взаимодействия жирных кислот и спиртов. Алкидные смолы подразделяются на водо- и органоразбавляемые.

Таблица 3. Основные характеристики водоразбавляемых алкидов 

Уретан-модифицированная алкидная смола

В предлагаемой публикации рассмотрена пропитка по дереву  на основе уретан-модифицированной алкидной смолы Synthalat  PWL 819 (см. Табл. 4).

Таблица 4. Характеристики  пропитки по дереву на основе

уретан-модифицированной алкидной смолы Synthalat  PWL 819

Для пропиток по дереву одним из главных показателей является глубина проникновения и водопроницаемоть пропитки, отвечающие за качественные показатели готового продукта.
Глубиной проникновения (Рис.2) называется расстояние, измеряемое в миллиметрах от наружной поверхности древесины до границы проникновения пропитки. При пропитке древесины глубину проникновения определяют путем измерения окрашенной зоны дре-весины (пропитка была затонирована для более точной оценки испытания).

Рис. 2 Глубина проникновения пропитки на основе Synthalat  PWL 819

Водопроницаемость пленки определяют, чтобы показать эффективность и работу пропитки. Пропитка, просачиваясь вглубь древесины, не просто проникает, а закупоривает поры, обеспечивая их водонепроницаемость и увеличивая водостойкость финишного слоя.

Водопроницаемость пленки на древесине 

В настоящее время широкое применение нашли водоразбавляемые ЛКМ. По сравнению с ЛКМ на основе растворителей они обла дают рядом преимуществ, так как экологически безопасны для человека и окружающей среды. Компания «Аттика» является эксклюзивным дистрибьютером сырья для ЛКМ компании-производителя SYNTHOPOL CHEMIE на отечественном рынке. Компания предлагает высококачественные водоразбавляемые дисперсии европейского (Германия) производителя, осуществляя техническое сопровождение продаж и индивидуальный подход к каждому клиенту.
Список литературы:
1. Сорокин М.Ф. Химия и технология пленкообразующих веществ. — М.: Химия, 1989.
2. Мюллер Б., Пот У. Лакокрасочные материалы и покрытия. Принципы составления рецептур. — М.: Пэйнт-Медиа, 2007.
3. Мельников И. Лакокрасочные материалы. Виды лакокрасочных материалов. — ЛитРес, 2011.
4. Казакова Е.Е., Скороходова О.Н. Водно-дисперсионные акриловые лакокрасочные материалы строительного назначения. — М.: Пэйнт-Медиа, 2003.

1.3. Полиакрилаты, акриловые и стиролакриловые сополимеры

Полимерные акриловые дисперсии делятся на акриловые и стирола-криловые. Акриловые — дисперсии полимеров, полученных из акриловых или метакриловых мономеров, стиролакриловые — при сополимеризации производных акриловой (метакриловой) кислоты со стиролом. В табл. 3 приведены характеристики мономеров, используемых для получения дисперсий обоих типов [13]. Так как акриловую кислоту и ее производные получают из пропана, метакриловую и ее эфиры — из 2-гидрокси-2-метилпропилонитрила, изобутана или изо-бутиральдегида в результате многостадийных процессов, эти мономеры более дороги, чем стирол и винилацетат. Поэтому акриловые сополимеры дороже стиролакриловых и сополимеров ви-нилацетата.

В то же время поли(мет)акрилаты обладают высокой атмосферо-стойкостью, стойкостью к действию УФ-излучения, хорошей водостойкостью и устойчивостью к пожелтению покрытий на их основе, возможностью легко получать сополимеры с заданной жесткостью, гибкостью и твердостью. Высокий блеск покрытий и его сохранение при длительном атмосферном воздействии в сочетании со стойкостью покрытий к действию щелочей, кислот и воды делает этот класс сополимеров незаменимым в рецептурах ЛКМ для наружного применения.

Структура и свойства акриловых сополимеров

Основные свойства полимеров, такие, как температура стеклования (Тст), минимальная температура пленкообразования (МТП) и физико-механические свойства покрытий на их основе, зависят от структуры основной и боковых цепей полимерной макромолекулы.

Таблица 3

Растворимость мономера в воде, приведенная в табл. 3, может быть мерой полярности гомополимера: при ее увеличении возрастает полярность образующегося полимера. Свободные кислоты (акриловая и мета-криловая) повышают растворимость полимера в воде, особенно в нейтрализованном состоянии. С—С-связь в основной цепи химически инертна и позволяет получать химически и атмосферостойкие по-ли(мет)акрилаты. Вследствие низкой прочности связи а-СН-групп, примыкающих к карбонильному центру (С=О), полиакрилаты менее стабильны, чем полиметакрилаты. Гидролитическая устойчивость поли-метакрилатов из-за стерических особенностей карбонильного центра, примыкающего к метальной группе, ниже, чем полиакрилатов.

Жесткость полиметакрилатов выше, чем соответствующих полиакрилатов, так как дополнительная метальная группа вызывает стеричес-кие затруднения при вращении цепи. Возрастание жесткости вызывает повышение Тст и твердости и снижение гибкости полиметакрилатов. При увеличении длины цепи макромолекулы повышаются Тст полимера (рис. 2), увеличивается твердость и относительное удлинение пленок вследствие возрастания степени кристалличности поли(мет)акрилатов. В табл. 4 приведены деформационно-прочностные свойства пленок по-ли(мет)акрилатов с различной длиной боковой цепи макромолекулы [ 14], а в табл. 5 — значения Тст для поли(мет)акрилатов с различными заместителями в боковой цепи [13].

Эмульсионная сополимеризация различных мономеров дает возможность получать полиакриловые дисперсии с различными свойствами

Температура стеклования получаемых сополимеров может быть приблизительно рассчитана при помощи эмпирического уравнения Фокса:

1/Тст (сополимера) =W1/Tст1+W2/Тст2+W3/Тст3, где W1, W2, W3 — массовые доли мономеров, причем W1+ W2+ W3 = 1; Тст1, Тст2, Тстз — температуры стеклования гомополимеров, К.

Таблица 4

Таблица 5

Для ЛКМ обычно используют продукты, полученные при сополи-меризации «мягких» мономеров с низким значением Тст (бутил — и этилгексилакрилат) с «твердыми» мономерами с высокой Тст (бутил — и метилметакрилат). Такое сочетание позволяет получать сополимеры с Тст 0-40°С.

Как отмечалось выше, производные метакриловой кислоты достаточно дороги. Стоимость пленкообразователей, а в конечном итоге ЛКМ может быть снижена, а их свойства оптимизированы при частичной или полной замене метилметакрилата, который обычно используют для достижения необходимой твердости, на стирол.

Получение сополимеров акрилатов со стиролом возможно благодаря способности этих мономеров легко сополимеризоваться с акрила-тами и почти одинаковой температуре стеклования гомополимеров. Использование неполярного мономера стирола взамен метилметакрилата приводит к улучшению водо — и щелочестойкости получаемых сополимеров, увеличению сродства к пигменту и повышению блеска покрытий. Однако высокое содержание стирола может быть причиной снижения атмосферостойкости, что проявляется в мелении, потере блеска и пожелтении покрытия. В табл. 6 качественно охарактеризованы свойства сополимеров, содержащих либо метилметакрилат, либо стирол [8].

При сравнении свойств полиакрилатов с поливиниловыми эфира-ми следует отметить, что первые образуют более гидрофобные, устойчивые к действию воды и омылению покрытия с более высокой атмо-сферостойкостью. Благодаря более высокому коэффициенту преломления и однородности акриловых дисперсий блеск покрытий на их основе выше, чем при использовании поливинилацетата.

Чистые акрилаты применяют в основном для получения ЛКМ для наружной отделки, производства лаков, пропиточных составов, красок для глянцевых и полуглянцевых покрытий для внутренних работ, т.е. в материалах с низким содержанием пигментов и наполнителей или не содержащих их совсем.

Таблица 6

++ — очень хорошо; + — хорошо; +/ — — удовлетворительно; — — неудовлетворительно

Стиролакриловые дисперсии вследствие благоприятного соотношения цена/качество практически универсальны. Их использование следует ограничивать в рецептурах лаков, пропиточных составов и ЛКМ с небольшим содержанием пигментов.

ХИМСЕРВИС. Стиролакриловая дисперсия

На современном отечественном рынке строительных материалов широко представлены химические продукты, в основе которых — стиролакриловая дисперсия производства зарубежных фирм. В частности, объективно заслуженной популярностью пользуются высококачественные краски, штукатурки, шпатлёвки, грунтовки, пр. на основе стиролакриловых дисперсий  таких фирм,     как          CH Polymers (Финляндия) ,FINNDISP (Швеция), Мовилит (Германия) и др. Наша компания представляет широкий ассортимент продукции этих фирм — стиролакриловые дисперсии на водной основе для производства лакокрасочных материалов.

Природа стиролакриловой дисперсии

Стиролакриловая дисперсия — это так называемая «смесь» полиакрилата и стирола, полученная в результате сополимеризации. Чтобы получить стиролакриловую дисперсию, используют производные акриловой кислоты из 2-гидрокси-2-метилпропилонитрила, изобутиральдегида или изобутана. В «союзе» с фенилэтиленом, винилбензолом эти полимеры дают уникальную основу для создания высококлассных современных лакокрасочных материалов.

Свойства стиролакриловых дисперсий определяет структура основной и боковой цепей полимерной макромолекулы. Таким образом, можно задать стиролакриловой дисперсии определенную температуру стеклования, минимальную температуру пленкообразования и разные физико-механические свойства покрытий на их основе.

В производстве лакокрасочных материалов, как правило, применяют стиролакриловые дисперсии на водной основе, которые получены путём сополимеризации «мягких» и «твёрдых» мономеров, то есть, химических веществ с разными температурами стеклования. Применение стирола, в частности, значительно удешевляет производство исходных для лакокрасочных материалов и даёт им особые ценные свойства.

Характеристики стиролакриловых дисперсий

Стиролакриловая дисперсия прекрасно подходит для создания качественных лакокрасочных материалов, потому что обладает рядом специфических характеристик, которые передаются конечному продукту на основе каждой стиролакриловой дисперсии.

Итак, стиролакриловая дисперсия имеет высокую стойкость к атмосферному влиянию, к перепадам температур и действию ультрафиолетовых лучей. Поэтому лакокрасочные материалы на основе стиролакриловых дисперсий со временем не желтеют, не выгорают и не теряют цвет. Лакокрасочные материалы на основе стиролакриловой дисперсии обладают стойкостью к воздействию влаги, кислот и щелочей. Таким образом, конечные продукты, в составе которых есть стиролакриловая дисперсия, имеют высокую степень износостойкости и долговечности.

Лакокрасочные продукты на основе водной стиролакриловой дисперсии

Очевидно, почему передовые технологии в разработке новых рецептур лакокрасочных материалов по-прежнему основываются на применении стиролакриловых дисперсий. Стиролакриловая дисперсия по природе своей отличается уникальной «подвижностью», а это позволяет создавать на её основе сополимеры с определенными характеристиками твёрдости, гибкости, жесткости, т.е., огромный ассортимент грунтовок, шпатлёвок, штукатурок, лаков и красок, покрытий и соединений.

К слову, уникальные характеристики стиролакриловой дисперсии дают возможность создавать отличные краски — от матовых до глянцевых — самых разных оттенков, идеально подходящих для внутренних и наружных работ. Отличительная черта таких красок — «сродство» пигментов и стриролакриловых дисперсий, что обеспечивает стойкость цвета и не тускнеющий блеск.
Стиролакриловые дисперсии на водной основе от ведущих мировых производителей обладают ещё одной важной характеристикой: это лучшее предложение по соотношению цена сырья — качество продукции.

Стирол-акриловая дисперсия универсального применения c низкой температурой пленкообразования

Водная дисперсия сополимера эфиров акриловой и метакриловой кислот и стирола, не содержащая пластификаторов, стабилизированная анионными и неионными ПАВ.

 ТУ 2241-001-53912669-2012

СВОЙСТВА

·         Низкая минимальная температура пленкообразования

·         Высокая пигментоемкость

·         Хорошая совместимость с цементом и другими связующими (силикатными, силиконовыми и др.)

·         Устойчивость к механическому перемешиванию

·         Высокая эластичность пленки

·         Хорошая адгезия к различным поверхностям

·         Быстрый набор  твердости

·         Водо- и щелочестойкость

·         Хорошая паропроницаемость

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Благодаря низкой минимальной температуре пленкообразования и высокой эластичности пленок дисперсия может рекомендоваться в качестве универсального связующего для ЛКМ и клеевых материалов строительного назначения в рецептурах без коалесцентов и сорастворителей, в частности:

·         для интерьерных и фасадных красок по минеральным основаниям (при высоких и средних ОКП)

·         для грунтовок, шпатлевок и штукатурок для внешних и внутренних работ

·         для высоконаполненных строительных клеев

·         для систем фасадной теплоизоляции

·         для модификации бетонных смесей

·         для гидроизоляционных мембран.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

 ХРАНЕНИЕ

Дисперсию рекомендуется хранить при температуре от +2 до +35°С. . Гарантийный срок хранения – 6 месяцев

Не допускать замораживания!

СПОСОБЫ ПРИМЕНЕНИЯ

При составлении рецептур необходимо проверять совместимость компонентов.

Имеющийся опыт применения свидетельствует о том, что дисперсия хорошо совмещается с большинством традиционных компонентов и добавок, применяемых в рецептурах строительных ЛКМ и клеев, в частности:

—  с наполнителями на основе карбоната кальция, тальком

—  с различными пигментами для водных ЛКМ (различными марками диоксида титана, пигментными пастами)

—  с такими коалесцентами и сорастворителями, как бутилдигликольацетат, тексанол, бутилацетат, уайт-спирит

—  с диспергаторами и смачивателями на основе низкомолекулярных полиакрилатов (Additol XW330, Pigmentverteiler A), полифосфатов (ТПФ Na), поверхностно-активных веществ (BYK 346, ОП-7, ОП-10)

—  с пеногасителями на основе силиконов (например, BYK-037, BYK-034, BYK 024, BYK 025, Tego Foamex 810), а также с полимерными пеногасителями

В составы на основе дисперсии рекомендуется вводить тарные консерванты в количестве 0,1-0,2 масс.% (например, Acticide MV или Неомид 129).

Системы на основе дисперсии novopol 001А эффективно загущаются эфирами целлюлозы и ассоциативными загустителями (полиуретановыми, акриловыми).

Дисперсии | ГК Аттика

Полиуретановые дисперсии