Принципы выбора лакокрасочных материалов для различных условий эксплуатации  20.01.2018 10:16

Основным фактором, влияющим на выбор лакокрасочных материалов для окрашивания конкретных конструкций и изделий, является характер и параметры окружающей среды.

По условиям эксплуатации лакокрасочные материалы обычно разделяют на атмосферостойкие, водостойкие и стойкие в особых средах. Под особыми средами понимают нефтепродукты, различные химикаты, биоактивные среды, среды с повышенными температурами, излучениями и др.

Однако недостаточно при выборе лакокрасочного материала ориентироваться только на тип окружающей среды, необходимо учитывать ряд эксплуатационных, технологических и экономических факторов, в том числе:

• материал окрашиваемой конструкции;
• требуемая долговечность покрытия;
• ремонтопригодность;
• совместимость с другими методами защиты (например, с катодной защитой);
• технологичность нанесения материала;
• требования декоративности;
• необходимая степень подготовки поверхности;
• требования взрыво- и пожаробезопасности;
• санитарно-гигиенические требования;
• экономическая целесообразность.

Рассматривается, как правило, несколько вариантов покрытия и по совокупности преимуществ и недостатков выбирается оптимальный вариант.

Ниже рассматривается основные типы лакокрасочных материалов: их свойства, предпочтительные области применения, достоинства и недостатки.

Эпоксидные материалы

Эпоксидные лакокрасочные материалы практически всегда двухупаковочные. Основой эпоксидных лакокрасочных материалов служат эпоксидные смолы, которые представляют собой линейные простые полиэфиры, молекулярные цепи которых имеют реакционно-способные эпоксидные группы на обеих концах и вторичные гидроксильные группы, расположенные вдоль всей цепи.

Образование пространственных полимеров (отверждение смол) происходит в результате сшивки линейных молекул при взаимодействии их с органическими азотосодержащими соединениями (отвердителями). В процессе реакции происходит отверждение смолы и превращение ее в нерастворимое, неплавкое соединение трехмерного строения без выделения побочных продуктов реакции, поэтому почти не происходит усадки покрытия.

Одним из наиболее перспективных лакокрасочных материалов являются материалы, не содержащие растворителей. Их получают на основе жидких эпоксидных смол. Для снижения вязкости в них вводят активные разбавители, которые придают лакокрасочному материалу малярные свойства без использования летучих растворителей. Особенно важно использовать лакокрасочные материалы без растворителей при окрашивании различных цистерн и других замкнутых объемов. Это позволяет резко снизить токсичность, пожаро- и взрывоопасность окрашивания.

Покрытия на основе эпоксидных смол обладают хорошей адгезией к металлу, дереву и другим материалам, высокой твердостью и химической стойкостью, отличной водостойкостью; они устойчивы к воздействию нефти и нефтепродуктов и многих растворителей.

К недостаткам чистых эпоксидных лакокрасочных материалов можно отнести ограничение по нижнему температурному пределу нанесения (не ниже 10°С), необходимость тщательной подготовки поверхности (Sa 2 1/2 — Sa3), двухкомпонентность, ограничения жизнеспособность после смешения компонентов (для некоторых материалов менее 1 часа), склонность к мелению под воздействием солнечного излучения, необходимость ше-рохования в случае нанесения последующих слоев после некоторого промежутка времени.

Для снижения стоимости эпоксидные материалы иногда совмещают с различными битумами, получая эпоксидно-каменноугольные материалы.

Для решения температурного предела применения эпоксидных материалов их модифицируют другими, например, сополимерно-винилхлоридными или хлорвиниловыми смолами. У модифицированных эпоксидных материалов нижний температурный предел снижается до минус 5°С и ниже. В них при необходимости вводят также специальные добавки, которые позволяют снизить требования по подготовке поверхности до степени St2-St3.

Полиуретановые материалы

Полиуретановые материалы, также как эпоксидные, являются чаще всего двухпаковочными. Это продукты взаимодействия полиспиртов с полиизоцианатами. В последнее время начали довольно широко применяться одноупаковочные полиуретаны, отвер-ждаемые влагой воздуха. Использование их наиболее оправдано в районах с высокой влажностью воздуха.

По стойкости к различным агрессивным воздействиям (газы, кислоты, щелочи, растворители, в т.ч. ароматические) полиуретаны превосходят все остальные лакокрасочные материалы. Покрытия на основе полиуретанов обладают превосходным блеском, очень высокой устойчивостью к истиранию и атмосферостойкостью, включая воздействие ультрафиолетового излучения. Полиуретановые лакокрасочные материалы могут наноситься при более низкой температуре, чем эпоксидные.

К недостаткам полиуретановых покрытий можно отнести двухкомпонентность, сложность нанесения, токсичность при нанесении, высокую стоимость.

К недостаткам акриловых лакокрасочных материалов можно отнести низкую стойкость к растворителям, низкий сухой остаток (до 50%), небольшую толщину однослойного покрытия (20-30 мкм).

Материалы на основе сополимеров винилхлорида

Большое распространение в России получили лакокрасочные материалы на основе сополимеров винилхлорида с винилацетатом.

В сополимере, содержащем 85% винилхлорида, примерно на каждые девять молекул хлорида приходится одна молекула винилацетата. Это позволяет улучшить растворимость смолы, так как с увеличение содержания винилацетата растворимость сополимеров возрастает.

Покрытия, полученные на основе сополимера винилхлорида с винилацетатом (А-15), обладают водостойкостью, химической стойкостью и высокой эластичностью. При частичном омылении (гидролизе) сополимера образуется сополимер А-15-0, имеющий некоторое количество гидроксильных групп, способствующих увеличению адгезии. Эти материалы физического отверждения, поэтому их можно наносить при отрицательных температурах.

Лакокрасочные покрытия на основе сополимера А-15-0 обладают водостойкостью, атмосферостойкостью, механической прочностью.

К положительным их качествам можно отнести также быстрое высыхание (1-3 ч) и однокомпонентность.

Для придания большей химстойкости лакокрасочные материалы на основе сополимеров финилхлорида модифицируют эпоксидной смолой. Эти покрытия стойки в воде, щелочах и кислотах, в условиях промышленной и морской атмосферы. Температура их нанесения от минус 10°С до плюс 35°С.

К недостаткам сополимеро-винилхлоридных материалов можно отнести низкий сухой остаток (30-45%), небольшую толщину однослойного покрытия 40-50 мкм), низкую стойкость к воздействию растворителей, необходимость тщательной подготовки поверхности (Sa 2 1/2).

Материалы на основе хлоркаучуков

Эти материалы чаще всего представляют собой продукты хлорирования натурального и синтетического каучуков газообразным хлором. В результате хлорирования каучуки теряют свою эластичность и приобретают растворимость в ароматических растворителях. Для получения сильных эластичных покрытий их пластифицируют. Для получения эластичных покрытий необходимо вводить от одной до двух частей пластификатора на одну часть хлоркаучука. В качестве пластификаторов чаще всего применяют хлорпарафины. Хлоркаучуки — материалы физического отверждения. В России перечень таких материалов довольно ограничен.

Хлоркаучуковые покрытия являются водо-, кислото- и щелочестойкими. Благодаря высокому содержанию хлора они обладают пониженной горючестью. К их достоинствам также можно отнести однокомпонентность, возможность нанесения при отрицательных температурах (до минус 15°С) и относительно непродолжительное время межслойной сушки.

Недостатком хлоркаучуковых материалов являются ухудшение физико-механических свойств под воздействием солнечного света, низкая стойкость к воздействию растворителей и нефтепродуктов, невысокий сухой остаток (не более 50%), небольшая толщина однослойного покрытия (50-70 мкм), необходимость тщательной подготовки поверхности (до степени Sa 2 1/2).