CC BY
42
УДК 691.32; 691.328 Т.С. Шмарова - ассистент
Пензенский государственный университет архитектуры и строительства (ПГУАС)
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛИМЕРСИЛИКАТНЫХ КРАСОК ДЛЯ ВНУТРЕННИХ ОТДЕЛОЧНЫХ РАБОТ
АННОТАЦИЯ
Приведены сведения о рецептуре полимерсиликатной краски на основе натриевого жидкого стекла, реологических и технологических свойствах краски.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: Покрытие, содержание пигмента, внутренние напряжения, высыхание.
T.S. Shmarova - assistant
Penza State University of Architecture and Construction (PSUAC)
TECHNOLOGICAL PROPERTIES OF POT Y'MIRO-SII.ICATT PAINTS FOR INTERNAL DECORATIVE WORKS
ABSTRACT
The data on compounding of polymero-silicate paints on the basis of sodium soluble silicate, rheological and technological properties of paint are stated.
KEYWORDS: Coating, pigmentation, internal pressures, drying-out.
В производстве отделочных малярных работ широкое применение находят силикатные краски. В практике хорошо зарекомендовали себя силикатные красочные составы фирмы Degussa, представляющие собой суспензию пигментов и наполнителей в полимерсиликатном связующем [1].
Учитывая дефицит калиевого жидкого стекла на отечественном рынке, сделана попытка разработать красочный силикатный состав на основе смеси натриевого жидкого стекла с применением полимерных дисперсий, предназначенный для внутренних отделочных работ. Для разработки составов применялись жидкое натриевое стекло плотностью 1,15 г/см3, стирол-акриловые дисперсии Лакротэн Э-21 и Новопол 110, выпускаемые ООО «Оргхимпром» (г. Дзержинск Нижегородской области). Содержание стирол-акриловой дисперсии составляло 30 % от массы жидкого стекла. Лакротэн Э-21 и Новопол 110 представляют собой водные дисперсии стирол-акрилового сополимера с содержанием сухого остатка 50 % и показателем рН 7-9. Диаметр частиц дисперсии Лакротэн Э-21 составляет 0,17 мкм, диаметр частиц дисперсии Новопол 110 - 0,1-0,15 мкм. Красочные составы с применением стирол-акриловой дисперсии Новопол 110 отличаются меньшей вязкостью и более длительным высыханием покрытий, по сравнению с составами на основе дисперсии Лакротэн Э-21.
При разработке рецептуры краски в качестве пигмента применяли сурик железный, оксид хрома, охру; в качестве наполнителя - цветной песок Нижнеаблязовского месторождения (Пензенская область, Кузнецкий район). Для регулирования вязкости состава применялась акриловая дисперсия Лакротэн Э-41, выпускаемая ООО «Оргхимпром», в количестве 2-3 % от массы состава.
Реологические свойства составов оценивали по показателю условной вязкости, определяемому с помощью вискозиметра ВЗ-4. Оптимальное содержание пигмента и наполнителя было рассчитано двумя методами, учитывающими топологию.
Рассчитанный расход пигмента (наполнителя) приведен в табл. 1.
Полученные значения объемной концентрации для различных видов пигментов и наполнителей были использованы в дальнейшем при разработке рецептуры красочных составов.
Оценка напряженного состояния покрытия в процессе отверждения была проведена на составах, отличающихся наличием и содержанием наполнителя взамен части пигмента. Внутренние напряжения измерялись по методике измерения радиуса закручивания подложки с красочным покрытием [2].
Исследование кинетики внутренних напряжений в процессе высыхания пленки проведено на основе следующих составов (% по объему):
Наименование Удельная поверхность, м2/кг Средний размер частиц, мкм Насыпная плотность, кг/м3 Истинная плотность, кг/м3 Коэффициент раздвижки частиц Объем частиц пигмента (наполнителя), ед. об. Объем монолитных частиц пигмента (наполнителя), ед. об. Объем раствора пленкообразователя, ед.об. Объемная концентрация аян мя ея ъи бц оар 8 І Iа Кр
Сурик * железный 510,0 3,72 1265 3163 2,607 0,384 0,153 0,847 0,152 0,17
Оксид хрома 975,9 1,33 927 4635 8,648 0,116 0,023 0,977 0,023 0,09
Охра 1171,6 1,78 720 2885 5,702 0,175 0,044 0,956 0,044 0,12
Песок цветной 67,9 33,20 1516 2527 1,132 0,833 0,530 0,470 0,533 -
Песок цветной ** молотый 506,5 4,73 870 2527 2,177 0,459 0,164 0,836 0,162 0,21
Примечание: * - значения критической объемной концентрации пигментов приведены при применении дисперсии Лакротэн Э-21; ** - значения критической объемной концентрации пигментов приведены при применении дисперсии Новопол 110.
состав I - контрольный (без наполнителя): жидкое стекло - 62,6,
стирол-акриловая дисперсия Лакротэн Э-21 - 18,0, стирол-акриловая дисперсия Лакротэн Э-41 - 4,2, сурик железный - 15,2;
состав II (объемное содержание смеси пигмента и наполнителя 0,260): жидкое стекло - 54,6,
стирол-акриловая дисперсия Лакротэн Э-21 - 15,7, стирол-акриловая дисперсия Лакротэн Э-41 - 3,7, сурик железный - 14,2, песок цветной - 11,8;
состав III (объемное содержание смеси пигмента и наполнителя 0,335): жидкое стекло - 49,1,
стирол-акриловая дисперсия Лакротэн Э-21 - 14,1, стирол-акриловая дисперсия Лакротэн Э-41 - 3,3, сурик железный - 13,2, песок цветной - 20,3.
На рисунке приведены кинетические кривые испарения жидкой фазы (кривые 1, 3, 5) и внутренних напряжений (кривые 2, 4, 6) в процессе формирования покрытий.
Анализ экспериментальных данных показывает, что в процессе образования пленки можно выделить три стадии. На первой стадии формирования покрытия наблюдается интенсивное испарение жидкой фазы, приводящее к уменьшению массы покрытия (участок оа кривой 1). При этом в покрытии возникают незначительные внутренние напряжения,
составляющие О в =0,007 МПа (участок ОА кривой 2).
На второй стадии замедляется процесс испарения жидкой фазы (участок аб кривой 1), начинается интенсивный рост внутренних напряжений (участок АБ кривой 2). На третьей стадии - после 2,5 ч. отверждения покрытия - внутренние напряжения достигают максимального значения =0,056 МПа (участок БВ кривой 2), содержание жидкой фазы составляет 6 %. В дальнейшем, примерно после 4 ч. отверждения покрытия, наблюдается релаксация напряжений до значения =0,046 МПа.
У составов, в которых часть пигмента заменена наполнителем, наблюдаются более низкие значения внутренних напряжений. При замене пигмента наполнителем в соотношении 2:2,1 (состав II) внутренние напряжения составляют 0,0092 МПа, при замене в соотношении 1:2,1 (состав III) - 0,0057 МПа. Полученные кинетические кривые испарения воды и роста внутренних напряжений в покрытиях, содержащих песок в качестве наполнителя, имеют такой же характер, как и для покрытий без наполнителя.
Степень высыхания определяли по 5-балльной шкале в соответствии с ГОСТ 12007-73* «Материалы лакокрасочные. Метод определения времени и степени высыхания». В табл. 2 приведены значения времени высыхания до степени 5 при температуре 1 = (20±2) ° С и относительной влажности воздуха 60 %. Установлено, что введение песка в рецептуру силикатной краски изменяет время высыхания. Так, время высыхания до
Л
с
к
X
I
Ї
(К
О-
с
X
X
X
й
□_
£
г
ой
Время отверждения, ч.
Рис. Временные зависимости внутренних напряжений (2, 4, 6) и содержания жидкой фазы (1, 3, 5) в покрытиях:
1, 2 - с оптимальным содержанием пигмента (состав I);
3, 4 - с объемным содержанием смеси пигмента и наполнителя 0,260 (состав II);
5, 6 - с объемным содержанием смеси пигмента и наполнителя 0,335 (состав Ш)
Таблица 2
Вид подложки Время высыхания, мин (до степени 5)
Сурик железный (состав I - контрольный) Сурик железный, песок цветной (Соотношение пигмент-наполнитель -2:2,1 - состав II) Сурик железный, песок цветной (Соотношение пигмент-наполнитель -1:2,1 - состав III)
Стекло 64 50 47
Цементно- песчаная подложка 42 35 31
Таблица 3
Вид подложки Время высыхания, мин (до степени 5)
Сурик железный Оксид хрома Охра
Соотношение пигмент-наполнитель (по массе)
Без наполнителя 3:1 2:1 1:1 Без наполнителя 3:1 1:1 Без наполнителя 3:1 1:1
Стекло 94 91 87 82 84 78 74 118 96 91
Цементно- песчаная подложка 83 75 72 68 63 61 49 113 88 60
№
Таблица 4
Вид пигмента и наполнителя Укрывистость, г/м2
Соотношение пигмент-наполнитель (по массе)
Без наполнителя (состав I -контрольный) 2:2,1 (состав II) 1:2,1 (состав III)
Сурик железный, песок цветной немолотый 113 213 271
Таблица 5
Вид пигмента и наполнителя Укрывистость, г/м2
Соотношение пигмент-наполнитель (по массе)
Без наполнителя 3:1 2:1 1:1
Сурик железный, песок цветной молотый 104 108 121 125
Оксид хрома, песок цветной молотый 121 142 - 167
Охра, песок цветной молотый 278 299 - 314
степени 5 составов, в рецептуре которых содержится песок, на стеклянной подложке составляет 47-50 мин., а у контрольного - 64 мин.
При замене Лакротэна Э-21 стирол-акриловой дисперсией Новопол 110 и с применением молотого цветного песка время высыхания увеличивается (табл. 3). На цементно-песчаной подложке время высыхания составляет 83 мин. (при применении дисперсии Лакротэн Э-21 - 42 мин.).
В табл. 4 приведены результаты определения укрывистости для красочных составов с применением дисперсии Лакротэн Э-21 с различными соотношениями пигмента и наполнителя. С увеличением объемного содержания наполнителя расход краски на квадратный метр повышается.
В табл. 5 содержатся результаты определения укрывистости для красочных составов с применением дисперсии Новопол 110 с различными соотношениями пигментов и наполнителя.
Результаты исследований эксплуатационных свойств краски и покрытий на основе разработанной полимерсиликатной краски свидетельствуют, что покрытия обладают достаточной адгезией к цементной подложке, составляющей 1,4-1,8 МПа, розлив составляет 4-5 мин., условная вязкость по вискозиметру ВЗ-4 - 8-16 с. Покрытия не водостойки, что обуславливает применение краски только для внутренних малярных работ. Покрытия обладают высокой декоративной выразительностью. Применение в качестве наполнителя местного материала (цветного песка) позволит расширить сырьевую базу, снизить затраты на изготовление краски.
Литература
1. Ludwig F., Klocker O. Грунты и пропиточные составы для минеральных поверхностей // Лакокрасочные материалы, 2006, N° 2-3. - С. 12-17.
2. Микульский В.Г., Козлов В.В. Склеивание бетона. - М.: Стройиздат, 1975. - 240 с.
