Красочные связи.

Кангелари С. Красочные связи. // Ватерпас. 2000. №5-6. C.120-124

Наиболее обобщающим определениям лакокрасочных материалов можно признать те из них, которые относят к таким продуктам композиции (в жидкой или порошковой форме), формирующие после нанесения на поверхность слои новых покрытий с заданными свойствами. При этом от сухих пленок новых покрытий естественно ожидать качественного соответствия эстетическим (декоративным), ремонтным, защитным или профилактическим функциям. Композиции, которые содержат пигментированные составляющие, международный стандарт ISO 4618\1 определяет как Краски, а Лаками называет композиции без таковых. Таким образом, при всех прочих равных обстоятельствах нанесения, лаки от красок отличаются конечным результатом нанесения с образованием прозрачных слоев сухих пленок покрытий. Естественно, принимая это обстоятельство во внимание, возможно говорить о лаках как о прозрачных красках. Традиционное отечественное разделение лакокрасочных материалов указывает на их Основные и Вспомогательные виды. Ко вторым относят составы для подготовки поверхностей оснований (обезжиривающие и моющие средства, адгезионные грунтовые пропитки), разрушающие и технологические жидкости для придания новых свойств (смывки старой краски, растворители, разбавители, сиккативы, гликоли, ингибиторы), составы для ухаживания за сухими покрытиями (пасты, полироли), etc. Основные виды представлены красками, лаками, эмалями, грунтовками, шпатлевками, олифами, составами специального назначения и вида (например, порошковые краски), что нашло свое отражение и в отечественных стандартах маркировки. Красками при этом именуются суспензии пигментов и их смесей с наполнителями в жидкой среде пленкообразующего вещества. Лаками названы растворы пленкообразующих веществ в органических растворителях или воде. Эмалями ? суспензии пигмента и их смесей с наполнителями в лаке. Грунтовками дисперсии пигментов и наполнителей в растворе или эмульсии пленкообразующего вещества. Шпатлевками ? дисперсии в связующем пигментов и наполнителей. Олифами именуются продукты химической или термической переработки растительных масел, etc. Несложно заметить, что для некоторых понятий граница определений условна, а сами описания заставляют подразумевать болезненную увлеченность словесными эквилибрами. Такая классификация призвана, скорее, сознательно ограничить сферу использования продукции при ориентации непрофессионального пользователя. Современным продавцам ничто не мешает называть эмали или грунтовки ? красками, что замечательным образом не сказывается на взаимопонимании с покупателями. Поэтому, важно иметь собственное представление о различиях и сходствах этих лакокрасочных продуктов для принятия соответствующих уместных решений.

Большинство красочных материалов будут изначально представлять собой жидкости. После физических или химических процессов, следующих за их нанесением, образуются слои новых покрытий с ожидаемыми, запроектированными производителями этих составов свойствами. Жидкую составляющую лакокрасочного материала принято называть Связующим веществом (или, коротко ? Связующим), которое может быть раствором или дисперсией Пленкообразующего вещества. Последними могут быть синтетические или природные вещества (или их смеси), которые обеспечивают формирование слоев проектных покрытий. В жидкой среде красочного материала, в которой диспергированы (взвешены) Твердые частицы (Пигменты и Добавки (Наполнители)), кроме пленкообразующего, присутствуют Присадки (также жидкие компоненты лакокрасочного материала).

Синтез и модификация веществ являются предметом изучения органической химии. В живой природе органические вещества состоят из немногих химических элементов ? углерода, водорода, кислорода, азота, серы и фосфора. Органическую химию допустимо определять как науку о соединениях углеводорода, однако наиболее точным и емким будет определение предмета ее изучения как химии соединений углерода. При классификации органических соединений их возможно располагать последовательными рядами веществ, сходных по составам и химическим свойствам. Такие последовательности называются Гомологическими рядами, а составляющие их вещества, соответственно, Гомологами. Каждый из последующих элементов в таких гомологических рядах отличен от каждого предыдущего на одинаковую ?гомологическую разность? ? определенное для этого ряда количество углеводородных соединений СН2. Более чем трехмиллионное многообразие органических соединений обусловлено способностью атомов углерода соединяться между собой и с другими элементами в различном порядке, что характеризует изомерические свойства таких соединений. Изомеры, даже имеющие одинаковые качественный, количественный состав химических элементов и молекулярную массу, но различное пространственное строение, обладают различными свойствами. Это обстоятельство естественно используется для получения разных синтетических продуктов из одинаковых производных. Получение синтетических пленкообразующих веществ производится из исходных низкомолекулярных соединений ? Мономеров, молекулы которых способны вступать в реакции друг с другом или с молекулами других веществ для образования полимеров. Классификация полимерных пленкообразующих веществ по молекулярной массе выделяет молекулярные образования с молекулярной массой 100-10000 ? Олигомеры и молекулярной массой более 10000 ? Полимеры. Реакционно-способные олигомеры, занимающие по размеру молекул область между мономерами и высокомолекулярными соединениями, могут в результате химических реакций образовывать полимерные группы с большой молекулярной массой. И для олигомеров, и для полимеров характерно наличие в молекуле повторяющихся групп атомов, называемых Звеньями, которые связаны ковалентной связью на электронном уровне. В отличие от низкомолекулярных соединений, для полимеров характерно, что в физических и химических процессах принимает участие не вся молекула полимера, а ее звенья или участки полимерных цепей (Сегменты). От того, насколько полно вступили в реакцию звенья полимера, зависит качество и количество конечных продуктов химической реакции. После взаимодействий друг с другом молекулы мономеров образуют Макромолекулы. Эти процессы происходят путем Полимеризации и Поликонденсации.

Под полимеризацией понимается процесс получения высокомолекулярных веществ, при котором макромолекулы образуются путем присоединения молекул одного или нескольких низкомолекулярных веществ к растущему таким образом центральному образованию. В итоге процессов полимеризации звенья образуемых полимеров не отличаются по составу от участвующих в синтезе исходных мономеров. При этом различают Гомополимеризацию (в случае, когда присоединяются мономеры одного вида) и Сополимеризацию (когда таких мономеров более двух). В составах жидких лакокрасочных композиций непосредственно используются полимеры, полученные способами полимеризации в растворах и в дисперсных системах. Их примерами могут быть поливинилацетаты и некоторые полиакрилаты. Процессы полимеризации предполагают как механизмы построения макромолекул, так и механизмы их разрушения или ограничения роста. Это обстоятельство принимается во внимание и используется производителями, например, в связи с необходимостью предотвратить полимеризационные процессы связующего красочных составов во время хранения. Для этого в состав красочных композиций вводятся вещества, называемые Ингибиторами. Они подавляют реакционно-активные молекулярные центры, на которые могут наращиваться мономеры, или же при определенных условиях (например, увеличении концентрации краски как раствора) обрывают цепи макромолекул. Понятие ?ингибиторы? также часто используется в аннотациях к специальным лакокрасочным продуктам. Причина этого похожие действия пассивирующих присадок в их составах по отношению к нежелательным химическим процессам, каковые могут начаться между компонентами краски и оснований, на которые она наносится. Это, например, имеет отношение к коррозионным процессам на металлических основаниях, действиям биодеструкторов (бактерий, плесени, грибов, etc.) на деревянных или минеральных пористых основаниях.

Отличие процессов поликонденсации от полимеризационных состоит в том, что рост макромолекул происходит путем химического взаимодействия молекул мономеров друг с другом и с низкомолекулярными веществами, выделение и накопление которых происходит побочно в ходе этих химических реакций. Звенья образующихся таким образом соединений получаются отличными от исходных мономеров. Примером использования процессов поликонденсации в производстве лакокрасочных материалов являются получаемые таким образом, например, алкидные, эпоксидные и термореактивные смолы на основе формальдегида (мочевино-формальдегидных, феноло-формальдегидных, etc.). После таких реакций макромолекулы полимеров начинают реагировать друг с другом, участвуя в макромолекулярных реакциях. В результате таких взаимодействий между макромолекулами образуются химические связи, которые превращают линейные полимеры в пространственные сетчатые (сшитые). Чем больше таких связей образовано, тем свойства пространственно сшитого полимера приближаются к свойствам кристаллического вещества. Такие полимерные пространственные образования не могут быть растворены без разложения, поскольку сильный растворитель будет беспорядочно разрушать многочисленные химические связи не только между макромолекулами, но и внутри их мономерных цепей. Однако связи между макромолекуламимогут быть и не столь прочными. Для высокомолекулярных соединений характерно, что в концентрированных полимерных растворах макромолекула полимера может быть неоднократно пространственно связана с несколькими различными полимерными образованиями. Такие полимерные растворы называются Структурированными и обладают характерным свойством Тиксотропии. Благодаря высокой вязкости структурированных растворов полимерных пленкообразующих красочные составы с их применением имеют желеобразную консистенцию. Для снижения вязкости и увеличения текучести таких красок их необходимо размешать. Тщательность, длительность и интенсивность такого механического воздействия будет влиять на степень разрушения слабых макромолекулярных связей полимерного связующего. Если после перемешивания красочная композиция будет иметь достаточно удобную вязкость для нанесения избранным ручным малярным инструментом, ее можно немедленно использовать. Если же нет, то необходимо дополнительно привнести растворитель для большего понижения вязкости связующего для нанесения краски, например, с помощью механического оборудования. Все условия, при которых превращения полимеров в составах красочных составов происходят в проектном режиме, заложенном изготовителем, в доступной для потребителя форме представляются в виде аннотаций. Эти предписания в силу предельно упрощенного лапидарного изложения действий потребителя от момента открывания банки до обстоятельств эксплуатации ее сухих слоев предполагают несложное безусловное и буквальное им следование.

Если звенья мономеров нерегулярно располагаются в молекулярной цепи, такие соединения называют Сополимерами. Если же мономеры входят в состав макромолекулы в виде повторяющихся блоков ? соединения имеют название Блок-сополимеров. В случае, когда основные цепи макромолекулы состоят из звеньев одного мономера, а боковые ? из звеньев другого, соединения называют Привитыми сополимерами. Процессы сополимеризации иллюстрируют создание химических композиций, когда основные свойства полимерного образования корректируются с целью использования в совершенно определенных условиях эксплуатации. Естественно, что при изготовлении любых красочных составов производитель прогнозирует их использование в различных внешних условиях, временных амплитудах проектной эксплуатации, для различных целей и нагрузок, и это сказывается на рецептуре красок. Известна осторожная шутка изготовителей: ?Для больших последствий неправильных свойств краски достаточно мало ошибиться в ее рецептуре?. Характер чередования звеньев мономеров в макромолекуле, их количественное соотношение и свойства отдельных мономеров значительно влияют на свойства образованного полимера. Так, блок-сополимерные пленкообразующие вещества обладают высокими поверхностно-активными свойствами, в отличие от полимерных образований с регулярным (гомополимерным) чередованием звеньев, у которых такие свойства отсутствуют. Свойства поверхностно