Растворимые виниловые полимеры UCAR для покрытий
advertisement
РАСТВОРИМЫЕ ВИНИЛОВЫЕ ПОЛИМЕРЫ UCAR Гибкие решения в области покрытий Содержание Растворимые виниловые полимеры UCAR для покрытий 2 Таблица с типичными свойствами 4 Таблица с применениями 6 Таблица с основными характеристиками 6 Статус FDA 7 Сополимеры винилхлорида и винилацетата 7 Сополимеры карбоксилированного винилхлорида с винилацетатом 8 Сополимеры эпоксидированного винилхлорида с винилацетатом 9 Сополимеры гидроксилированного винилхлорида с винилацетатом 9 Гидролизованные полимеры 9 Полимеры, получаемые прямой полимеризацией 9 Сополимер модифицированного карбоксилом и гидроксилом винилхлорида с винилацетатом Сополимер, модифицированный сульфонатом Растворимые виниловые полимеры для VOC-совместимых покрытий – полимеров на основе воды Растворы 10 10 11 11 Поведение вязкости 14 Способы применения 15 Приготовление растворов 15 Составы для бесцветных покрытий 17 Пластификаторы 17 Термостабилизаторы 17 Светостабилизаторы 18 Составы для цветных покрытий Модификация другими полимерами 20 23 Совместимость 23 Реакционноспособные (сшивающие) системы 23 Адгезия 25 Где нельзя использовать виниловые покрытия Управление качеством продукции 25 26 Растворимые виниловые полимеры UCAR для покрытий Благодаря передовой технологии растворимых виниловых полимеров фирма Dow успешно продолжила 50-летнюю историю эффективной службы винилхлоридов. Растворимые виниловые полимеры UCAR™ представлены четырьмя типами модифицированных сополимеров: Винилхлорид/винилацетат Карбоксилированный винилхлорид/винилацетат Эпоксидированный винилхлорид/винилацетат Гидроксилированный винилхлорид/винилацетат Эти сополимеры доступны в форме порошков и растворов с широким диапазоном молекулярных масс и составов. Покрытия на основе этих полимеров не подвержены окислению и всегда эластичны. Они характеризуются отсутствием цвета, запаха и вкуса. При обычных температурах они стойки к воздействию разбавленных щелочей и минеральных кислот, спиртов, жиров, масел и алифатических углеводородов. Они имеют низкую влаго- и паропроницаемость, низкий уровень впитывания воды, а также прочны и долговечны. Растворимость и другие физические свойства полимера зависят от молекулярной массы и соотношения винилхлорида и винилацетата. С увеличением молекулярной массы (степени полимеризации) повышается вязкость раствора и прочность пленки. Винилхлорид придает пленке прочность и сопротивляемость к разрыву, а также стойкость к воздействию воды и химикатов. Винилацетат улучшает растворимость и эластичность пленки. Хорошо окрашенные покрытия на основе сополимеров винилхлорида/винилацетата превосходно служат для наружных применений. Модификация гидроксильной группой повышает совместимость компонентов и адгезию, а также поставляет центры сшивки. Модификация карбоксильной группой приводит к составам покрытий, которые прочно удерживаются на чистых металлических поверхностях при воздушной сушке. Эпоксидирование способствует сшивке с модифицированными карбоксильной группой виниловыми полимерами, создавая реакционную систему для получения виниловых пластиков, обладающих термореактивными характеристиками, наиболее высокой разрывопрочностью, расширенным диапазоном физических свойств и чрезвычайной стойкостью к действию химикатов. Растворимые виниловые полимеры UCAR, получаемые в патентованном процессе полимеризации в растворе, обладают рядом преимуществ. Высокая чистота В производстве не используются никакие водорастворимые суспендирующие агенты или поверхностно-активные вещества; что способствует выдающейся водостойкости продукта. Кроме того, в свежеполученных сухих виниловых порошках не обнаруживается содержания мономера винилхлорида (VCM). Однородный состав полимера и узкое распределение молекулярных масс Обеспечивает предсказуемые вязкости растворов и однородность составов партий в условиях серийного производства. Низкое гелеобразование Хорошая растворимость и низкое содержание гелеобразующих и нерастворимых материалов. Совместимость Все растворимые виниловые полимеры UCAR полностью совместимы друг с другом и многими другими типами полимеров. Повторное нанесение покрытий Обычно методом сушки на воздухе. Винилы, модифицированные гидроксильной группой, могут быть отверждены путем сшивки. Таблица 1A. Типичные свойства растворимых виниловых полимеров UCAR † Растворимые виниловые полимеры UCAR VYNS-3 VYHH VYHD VMCH VMCC VMCA VERR-40 VCl 90 86 86 86 83 81 82 VAc 10 14 14 13 16 17 9 Прочие — — — 1 a a a — — — карбоксил карбоксил карбоксил эпоксид — — — 1,0 1,0 2,0 1,8 g, h Кислотное число — — — 10 10 19 — Гидроксильное число — — — — — — — Эпоксидный эквивалентный вес — — — — — — 1600 h Инкремент вязкости по стандарту ASTM-D1243 0,74 0,50 0,40 0,50 0,38 0,32 — Относительная плотность по стандарту ASTM-D792 1,36 1,35 1,35 1,35 1,34 1,34 — Температура стеклования. (Т. ст.), ºC 79 72 72 74 72 70 67 Средний молекулярный вес, Мср. j 44 000 27 000 22 000 27 000 19 000 15 000 15 000 Вязкость раствора k при 25 ºC, cP (сантипуаз) 1300 m 600 200 650 100 55 — Твердые вещества, вес. % 15 20 25 20 25 30 40 c MEK/Толуол 67/33 50/50 33/67 50/50 25/75 25/75 — Вязкость при 25 ºC, cP (сантипуаз) 250 200 175 150 250 370 1000 Состав полимера, вес. % Тип реакционноспособной функциональной группы Вес. % 1 2 9 b, c Типичные свойства раствора (a) Малеиновая кислота (b) Эпоксисодержащий мономер (c) Раствор — 40% полимера в MEK/толуоле, 3/2 вес. % (g) Кислород оксирана (h) В твердом виде (j) Отнесенный к полистирольному стандарту (k) 30% полимера в MEK (m) 20 % полимера в MEK † Перечисленные здесь данные отражают типичные физические свойства, а не спецификацию конкретного продукта. Таблица 1B. Типичные свойства растворов виниловых полимеров UCAR † Растворимые виниловые полимеры UCAR Связующий компонент UCARMAG™ VAGH VAGD VAGF VAGC VROH 527 569 VCl 90 90 81 81 81 82 85 VAc 4 4 4 Состав полимера, вес. % Прочие Тип реакционноспособной функциональной группы 6 d 6 d 15 4 e 15 4 e 15 4 e 14 13 a, e 2f гидроксил гидроксил гидроксил гидроксил гидроксил гидроксил/ карбоксил сульфонат 2,.3 2, 3 1,8 1,9 2,0 2,0 1,0 Кислотное число — — — — — — — Гидроксильное число 76 76 59 63 66 59 — Эпоксидный эквивалентный вес — — — — — — — Инкремент вязкости по стандарту ASTM-D1243 0,53 0,44 0,56 0,44 0,30 0,56 0,33 Относительная плотность по стандарту ASTM-D792 1,39 1,39 1,37 1,36 1,37 1,37 1,35 Температура стеклования (Т. ст.), ºC 79 77 70 65 65 72 72 Средний молекулярный вес, Мср. j 27 000 22 000 33 000 24 000 15 000 35 000 17 000 Вязкость раствора k при 25 °C, cP (сантипуаз) 1000 400 930 275 70 720 850 20 25 20 30 30 20 20 50/50 50/50 50/50 50/50 25/75 50/50 50/50 350 400 171 184 340 170 500 Вес. % Типичные свойства раствора Твердые вещества, вес. % MEK/толуол Вязкость при 25 ºC, cP (сантипуаз) (a) Малеиновая кислота (d) Виниловый спирт (e) Гидроксиалкилакрилат (f) Сульфонатсодержащий мономер (j) Отнесенный к полистирольному стандарту (k) 30% полимера в MEK † Перечисленные здесь данные отражают типичные физические свойства, а не спецификацию конкретного продукта. Применение и характеристики Таблица 2. Применение Растворимый виниловый полимер UCAR Упаковка Пищевая Не пищевая Металл. изделия VYNS-3 VYHH VYHD VMCH VMCC VMCA VERR-40 VAGH VAGD Судоходство и техника Краски Клеи Съемные покрытия VAGF VAGC VROH Магнитные носители Связующий компонент UCARMAG 527 569 Таблица 3. Общие характеристики растворимых виниловых полимеров UCAR Внешний вид † Белый порошок Размер частиц, вес. % в минуту через сито 20 меш 98 Объемная плотность, фунт./фут3 от 24 до 34 Тепловые потери, вес. %, макс. 3,0 Содержание воды, вес. %, макс. 0,5 Точка плавления, ºC от 93 до 135 † VERR-40 – раствор Отделка древесины Статус FDA Растворимые виниловые полимеры UCAR, перечисленные ниже, внесены в следующие нормы 1 Управления по санитарному надзору за пищевыми продуктами и медикаментами Соединенных Штатов (FDA) для применений, предусматривающих контакт с пищевыми продуктами, например, в качестве покрытий для посуды, бумаги, пленок и фольги, а также покрытий для крышек. Норма FDA Использование Растворимые виниловые полимеры UCAR 21CFR 175.105 Компоненты клеев, используемых в товарах, предназначенных для упаковки, транспортировки или хранения пищевых продуктов. VYHD, VYHH, VYNS-3, VMCA, VMCC, VMCH, VAGD, VAGH, VERR-40 21CFR 175.300 (b)(3)(XV) Компоненты пластиковых и полимерных материалов, используемых для покрытий изделий, предназначенных для длительного контакта с продовольствием – при обработке, производстве, консервировании, приготовлении, разогревании, упаковке, хранении или транспортировке пищевых продуктов. VYHD, VYHH, VYNS-3, VMCA, VMCC, VMCH, VAGD, VAGH, ВЕРСИЯ 40 21CFR 175.320 Компоненты полимеров, применяемых для сплошного одностороннего или двустороннего покрытия базовых пленок, изготовленных из одного или нескольких олефиновых полимеров, соответствующих норме 177.1520. VYHD, VYHH, VYNS-3, VMCA, VMCC, VMCH, VAGD, VAGH 21CFR 176.170 (b) Компоненты покрытий для бумаги и картона, контактирующих с пищевыми продуктами – для упаковки водных и жирных пищевых продуктов. VYHD, VYHH, VYNS-3, VMCA, VMCC, VMCH, VAGD, VAGH 21CFR 176.180 Компоненты покрытий для бумаги и картона, контактирующих с сухими пищевыми продуктами. VYHD, VYHH, VYNS-3, VMCA, VMCC, VMCH, VAGD, VAGH, VERR-40 21CFR 177.1210 Компоненты покрытий для крышек с уплотнительными прокладками, предназначенных для емкостей с пищей. VYHD, VYHH, VYNS-3, VMCA, VMCC, VMCH, VAGD, VAGH, VERR-40 Поскольку правительственные нормы могут быть пересмотрены, соблюдение текущих норм Свода федеральных нормативных актов и Федерального регистра лежит на ответственности потребителей. (1) Сополимеры винилхлорида и винилацетата Растворимый виниловый полимер UCAR VYNS-3 Растворимый виниловый полимер UCAR VYNS-3 с самой высокой молекулярной массой, в состав которого входит приблизительно 90% винилхлорида и 10% винилацетата, обычно растворяют в относительно сильных кетоновых системах, где он образует полимерные растворы с содержанием от 13 до 17% твердого вещества. UCAR VYNS-3 используется там, где требуется предельная прочность, долговечность и стойкость к действию химикатов. Благодаря великолепной прочности на разрыв, растворимый виниловый полимер UCAR VYNS-3 идеально подходит для применения в качестве съемных покрытий. Для улучшения распыляемости твердых частиц UCAR VYNS-3 часто смешивают с другим растворимым виниловым полимером UCAR VYHH. Растворимый виниловый полимер UCAR VYHH UCAR VYHH – высокомолекулярный растворимый полимер, в состав которого входит приблизительно 86% винилхлорида и 14% винилацетата – предлагает прекрасный баланс стойкости к действию химикатов, растворимости, прочности пленки и термопластичности. Обычно его растворяют в комбинации довольно сильных растворителей/разбавителей, например в смеси растворителя кетона с ароматическим разбавителем (50/50 вес. %). В этой системе может быть достигнуто содержание твердого вещества от 20 до 22 процентов. Корабельные и технические покрытия, красители и лаки для виниловых субстратов, съемные покрытия и покрытия для бетона и металла – это главные области применения растворимого винилового полимера UCAR VYHH. Растворимый виниловый полимер UCAR VYHD UCAR VYHD – растворимый виниловый полимер со средней молекулярной массой, в состав которого входит приблизительно 86% винилхлорида и 14% винилацетата – лучше растворим в кетонах и других растворителях, чем UCAR VYHH, и поэтому имеет большие допуски для использования ароматических углеводородов в качестве разбавителей. Растворением UCAR VYHD в системе кетон - ароматический разбавитель (35/65 вес. %) могут быть достигнуты растворы с концентрацией твердого полимера 25 %. Растворимый виниловый полимер UCAR VYHD может служить прекрасной заменой для UCAR VYHH в большинстве применений, где требуется более высокое содержание полимера в растворе. Сополимеры карбоксилированного винилхлорида с винилацетатом Сополимеры модифицированного карбоксильной группой винилхлорида с винилацетатом специально созданы для получения покрытий, обладающих превосходной адгезией к различным субстратам, особенно металлам, целлюлозам и некоторым пластмассам. Растворимый виниловый полимер UCAR VMCH Растворимый виниловый полимер UCAR VMCH с высокой молекулярной массой, в состав которого входит приблизительно 86% винилхлорида и 13% винилацетата и 1% малеиновой кислоты, обычно растворяют в комбинации относительно сильных растворителя/разбавителя, например состава 50% кетона на 50% ароматического углеводорода, получая растворы с концентрацией твердого полимера от 20 до 22%. Растворимый виниловый полимер UCAR VMCH используется прежде всего для сохнущих на воздухе отделочных составов. Так, VMCA применяют в качестве покрытий в судоходстве, технике, для защиты металлических поверхностей, а также часто используют для изготовления термоклейких пленок для упаковочных материалов. Растворимый виниловый полимер UCAR VMCC UCAR VMCC – растворимый виниловый полимер со средней молекулярной массой, в состав которого входит приблизительно 83% винилхлорида, 16% винилацетата и 1% малеиновой кислоты – лучше, чем UCAR VMCH, растворим в кетонах, сложных эфирах и других растворителях, используемых для растворения виниловых полимеров. Благодаря этому UCAR VMCC имеет большие допуски для использования ароматических углеводородов в качестве разбавителей. Используя для растворения подходящую смесь растворителей, например, смесь состава 50% кетона на 50% ароматического углеводорода, можно достичь содержания полимера в растворе от 23 до 25%. Растворимый виниловый полимер UCAR VMCC часто применяется в тех же областях, где применяют UCAR VMCH. Однако ввиду большей растворимости UCAR VMCC используется также в качестве активатора адгезии для виниловых органозолей, служащих для покрытия различных емкостей. Растворимый виниловый полимер UCAR VMCA Растворимый виниловый полимер UCAR VMCA – низкомолекулярный полимер, содержащий приблизительно 81% винилхлорида, 17% винилацетата и 2% малеиновой кислоты – отличается высокой степенью растворимости в смесях растворителей с высоким содержанием ароматического углеводорода. Используя для растворения подходящую смесь растворителя/разбавителя, например, смесь состава 25% кетона на 75% ароматического углеводорода, можно достичь содержания полимера в растворе 30%. Растворимый виниловый полимер UCAR VMCA обладает хорошим балансом растворимости и вязкости, необходимым для технических и строительных отделочных композиций, отверждаемых путем сушки на воздухе. Кроме того, он может использоваться для покрытий и клеев, где требуется более высокая концентрация полимера в растворе. Сополимеры эпоксидированного винилхлорида с винилацетатом Растворимый виниловый полимер UCAR VERR-40 Растворимый виниловый полимер UCAR VERR-40 – низкомолекулярный сополимер, модифицированный эпокси-группой – доступен только в виде раствора с содержанием 40% полимера в смеси MEK/толуол (в соотношении 3/2 по весу). UCAR VERR-40 может быть смешан с карбоксилированными винилами (VMCH, VMCC и VMCA), создавая чисто виниловую реакционную систему для покрытий, которая при термическом отверждении образует покрытия с повышенной прочностью, гибкостью и стойкостью к действию растворителей. Сополимеры гидроксилированного винилхлорида с винилацетатом Сополимеры модифицированного гидроксильной группой винилхлорида с винилацетатом производятся двумя различными способами. Используя два различных процесса. Растворимые виниловые полимеры UCAR VAGH и VAGD – полимеры, получаемые в двухстадийном процессе, основным продуктом которого является виниловый спирт. Другие модифицированные гидроксилом полимеры получают в одностадийном процессе полимеризации, подобном описанному выше процессу получения сополимеров и полимеризуемых растворов, обладающих функциональностью карбоксила. Сополимеры гидроксилированного винилхлорида с винилацетатом особенно отличаются совместимостью с другими пленкообразующими полимерами, например алкидами, уретановыми эластомерами, и полимерами на основе изоцианатов, эпоксидов, меламина и мочевины. Благодаря этому модифицированные гидроксилом винилы часто вводят в составы с этими и другими пленкообразующими материалами, чтобы улучшить такие свойства покрытия, как адгезию, эластичность, прочность на разрыв, жесткость и стойкость к действию химикатов. Гидроксилированные полимеры часто используют для придания покрытию способности быстрой сушки. Гидроксильные группы обеспечивают реакции сшивки для реактопластов, покрытия из которых обладают выдающейся стойкостью к действию химикатов и воды. Покрытия, основанные на этих полимерах, отличаются также хорошей адгезией к грунтовкам, металлам, дереву и многим пластмассовым субстратам. Гидролизованные полимеры Растворимый виниловый полимер UCAR VAGH Высокомолекулярный растворимый виниловый полимер UCAR VAGH из частично гидролизованного винилхлорида и винилацетата содержит приблизительно 90% винилхлорида, 4% винилацетата, а также порядка 2,3% гидроксила. UCAR VAGH может растворяться в комбинации довольно сильных растворителей/разбавителей, например в смеси растворителя кетона с ароматическим углеводородом (50/50 вес. %), образуя растворы с содержанием полимера 20%. Покрытия из растворимого винилового полимера UCAR VAGH имеют широкий диапазон применений в качестве отделочных материалов в промышленности и судоходстве, в деревообработке, в качестве покрытий для бумаги, декоративных покрытий для металла и различных емкостей, а также в качестве связующего компонента в магнитных лентах. Растворимый виниловый полимер UCAR VAGD Растворимый виниловый полимер UCAR VAGH со средней молекулярной массой, полученный из частично гидролизованного винилхлорида и винилацетата, содержит приблизительно 90% винилхлорида, 4% винилацетата, а также порядка 2,3% гидроксила. Пониженная молекулярная масса способствует улучшенной растворимости и позволяет формировать составы с более высоким содержанием твердого вещества. Полимеры, получаемые прямой полимеризацией Растворимый виниловый полимер UCAR VAGF Высокомолекулярный сополимер, образуемый из винилхлорида, винилацетата и гидроксиалкилакрилата. На долю винилхлорида приходится приблизительно 81%, а содержание гидроксила составляет 1,8%. Вязкость раствора и другие свойства растворимого винилового полимера UCAR VAGF очень похожи на свойства UCAR VAGH. Растворимый виниловый полимер UCAR VAGF находит широкое применение в качестве отделочных материалов в промышленности и судоходстве, в деревообработке, в качестве покрытий для бумаги, для изделий из металла, а также в качестве связующего компонента в магнитных лентах. Растворимый виниловый полимер UCAR VAGC Сополимер со средней молекулярной массой, образуемый из винилхлорида, винилацетата и гидроксиалкилакрилата. На долю винилхлорида приходится приблизительно 81%, а содержание гидроксила составляет 1,9%. Вязкость раствора и другие свойства растворимого винилового полимера UCAR VAGC очень похожи на свойства UCAR VAGD. Растворимый виниловый полимер UCAR VAGC находит промышленное применение в качестве бесцветных и окрашенных покрытий для металла, дерева, бумаги, бетона, камня, пленок, фольги, тканей и кожи. Растворимый виниловый полимер UCAR VROH Низкомолекулярный сополимер, образуемый из винилхлорида, винилацетата и гидроксиалкилакрилата. На долю винилхлорида приходится приблизительно 81%, а содержание гидроксила составляет 2%. Высокие допуски для спиртов и алифатических растворителей повышают полезность растворимого винилового полимера UCAR VROH. Этот полимер может быть растворен в комбинации относительно сильных растворителя/разбавителя, например состава 25% кетона на 75% ароматического углеводорода, с образованием растворов с концентрацией твердого полимера 30%. Кроме того, раствор с содержанием 35% полимера UCAR VROH может быть приготовлен с использованием открытых систем растворителей стандарта Rule 66 (покрытия для деревообрабатывающей промышленности), содержащих целых 30 объемных процентов бутанола. Растворимый виниловый полимер UCAR VROH может широко использоваться в качестве бесцветных и окрашенных покрытий для металла, дерева, бумаги, пленок, фольги и тканей. Сополимер модифицированного карбоксилом и гидроксилом винилхлорида с винилацетатом Связующий полимер UCARMAG 527 Высокомолекулярный сополимер, образуемый из винилхлорида, винилацетата и гидроксиалкилакрилата и карбоксилированного мономера. Содержание винилхлорида составляет около 80%, а содержание гидроксила – около 1,8%. Молекулярная масса и физические свойства связующего полимера UCARMAG 527 подобны свойствам растворимого винилового полимера UCAR VAGF. Карбоксилированный мономер в связующем полимере UCARMAG 527 дает сополимеру превосходные смачивающие свойства и улучшает способность к диспергированию красителей, делая его особенно полезным для применения в покрытиях магнитных лент, содержащих нейтральные или основные пигменты. Благодаря уникальным функциональным качествам связующий полимер UCARMAG 527 может также найти применение в качестве связующего компонента для печатных красок, покрытий для бумаги и отделочных покрытий для изделий из металла. Сополимер, модифицированный сульфонатом Связующий полимер UCARMAG 569 Сополимер со средней молекулярной массой, содержащий винилхлорид, винилацетат и мономер, обладающий реакционными свойствами сульфоната металла. Содержание винилхлорида в сополимере составляет около 85 вес. %. Наличие сульфонатной функциональной группы обеспечивает сополимеру исключительную способность к смачиванию, что делает его прекрасной диспергирующей средой для нанесения красителей на большие площади поверхности, например при изготовлении магнитных лент. Поскольку сополимер имеет превосходную термостабильность, он может применяться в условиях операций сильного размалывания компонентов для лучшего диспергирования в случае больших площадей поверхности или в случае использования высокопористых красителей. Свойства связующего полимера UCARMAG 569, обеспечиваемые сульфонатной функциональной группой, могут также быть полезны не только для магнитных лент, но и в других случаях, требующих хороших диспергирующих способностей. В частности, связующий полимер служит эффективным измельчающим связующим для трудно диспергируемых органических красителей типа литоля рубиново-красного. В красках и покрытиях концентраты красителя хорошо передают блеск и насыщенность оттенков цвета. Растворимые виниловые полимеры для VOC-совместимых покрытий – полимеров на основе воды Водная дисперсия винилового полимера UCAR AW-875 Со времен начала промышленного использования 50 лет назад полимеризуемые в растворе виниловые полимеры UCAR стали стандартом для широкого круга покрытий. Способ получения водной дисперсии винилового полимера UCAR AW-875 разработан для совместимости с покрытиями, клеями и красками на основе воды. Для этой водной дисперсии полимера используется основа полимеризуемых в растворе виниловых полимеров, химически модифицированная для возможности диспергирования в воде. Растворы При выборе растворителей и разбавителей для растворимых виниловых полимеров UCAR следует учитывать несколько критериев: Сила растворителя Летучесть Токсичность Запах Стоимость Воспламеняемость Область применения Растворимые виниловые полимеры UCAR легко образуют прозрачные растворы при комнатной температуре в кетонах, нитропарафинах, сложных эфирах и хлорированных углеводородах. В общем случае кетоны – наиболее подходящие растворители для виниловых полимеров. По сравнению с другими растворителями, кетоны позволяют достигать более высоких концентраций полимера без гелеобразования, а кроме того, вязкость кетоновых растворов полимера ниже, чем других растворов с эквивалентным содержанием полимера. Благодаря хорошей растворяющей способности кетоны допускают большее разбавление дешевыми углеводородными растворителями и более устойчивы при хранении. На рисунке 1 приведено сравнение растворяющей способности различных кетонов на примере растворимого винилового полимера UCAR VYHD. Сложные эфиры полезны в применениях, где желательно минимальное воздействие на субстрат (например, в случае покрытий для пластмасс). Ввиду низкой растворяющей способности по отношению к винилам, их следует использовать в сочетании с другими активными растворителями. Уретановые сложные эфиры предпочтительны для получения растворов с минимальной вязкостью и оптимальной стабильностью вязкости. На рис. 2 сравнивается растворяющая способность различных сложных эфиров по отношению к растворимому виниловому полимеру UCAR VYHD. Рисунок 1. Зависимость вязкости растворов винилового полимера UCAR VYHD в кетонах от концентрации полимера Изофорон Циклогексанон Метил-изобутил-кетон Метилэтилкетон Ацетон Вязкость при 25 ºC, cP (сантипуаз) Содержание твердых веществ, вес. % * ПРИМЕЧАНИЕ. Вязкость определялась с помощью вискозиметра Brookfield модели RVT, работающего на 50 или 100 об/мин с мешалками #2÷5, выбранными как наиболее подходящие для исследуемых растворов. Рисунок 2. Зависимость вязкости растворов винилового полимера UCAR VYHD в сложных эфирах от концентрации полимера Methyl PROPASOL Acetate™ (метилпропазолацетат) Изопропилацетат Бутилацетат Этилацетат Вязкость при 25 ºC, cP (сантипуаз) Содержание твердых веществ, вес. % * ПРИМЕЧАНИЕ. Вязкость определялась с помощью вискозиметра Brookfield модели RVT, работающего на 50 или 100 об/мин с мешалками #2÷5, выбранными как наиболее подходящие для исследуемых растворов. Таблица 4. Вязкость растворов винилового полимера UCAR VYHH в кетонах и смесях кетона с ароматическим растворителем Растворитель кетон Вязкость раствора при 25 ºC, cP (сантипуаз) Формула A Формула B Ацетон 84 88 Метилэтилкетон 86 130 Метилпропилкетон 124 212 Метил-изобутил-кетон 230 360 Метил-изоамил-кетон 304 504 Метил-н-амил-кетон 316 684 Циклогексанон 672 360 Изофорон 930 484 Состав Формула A Формула B Растворимый виниловый полимер UCAR VYHH 20 20 Растворитель кетон 80 40 Ксилол — 20 Толуол — 20 100 100 Всего % ПРИМЕЧАНИЕ. Вязкость определялась с помощью вискозиметра Brookfield модели RVT, работающего на 50 или 100 об/мин с мешалками #2÷5, выбранными как наиболее подходящие для исследуемых растворов. Разбавители снижают стоимость покрытия, изменяют скорости испарения и придают покрытиям другие важные качества. Типичные разбавители для использования с растворимыми виниловыми полимерами UCAR – ароматические углеводороды, например толуол и ксилол. Для целей разбавления могут также использоваться алифатические углеводороды, например уайт-спирит, керосин марки VM&P и гептан. Алифатические углеводороды менее эффективны, чем ароматические, и должны использоваться при содержании, не превышающем 10% от смеси растворителей. Кетоны допускают присутствие больших количеств ароматических растворителей, чем это возможно при использовании в качестве растворителей сложных эфиров. В таблице 4 сравнивается вязкость растворов винилового полимера UCAR VYHH в кетонах с вязкостью в смесях кетон/растворитель. Оптимальная устойчивость состава и самые низкие вязкости растворов достигаются в смесях растворителей, содержащих только активные растворители. С увеличением доли разбавителя устойчивость раствора снижается. На рисунках 3–5 показана зависимость вязкости растворов виниловых полимеров UCAR в метилэтилкетоне и в смеси метил-изобутил-кетон/толуол (50/50) от содержания твердого вещества. Составы с чрезмерно высоким содержанием твердого вещества или со смесями слабых растворителей могут привести к растворам с изменчивой вязкостью и даже к гелеобразованию. Однако при использовании полимеров с более низкой молекулярной массой доля разбавителя может быть увеличена при сохранении того же уровня вязкости. Рисунок 3. Зависимость вязкости растворов сополимера винилхлорида с винилацетатом в метилэтилкетоне от концентрации полимера Вязкость при 25 ºC, cP (сантипуаз) Содержание твердых веществ, вес. % ПРИМЕЧАНИЕ. Вязкость определялась с помощью вискозиметра Brookfield модели RVT, работающего на 50 или 100 об/мин с мешалками #2÷5, выбранными как наиболее подходящие для исследуемых растворов. Рисунок 3A. Зависимость вязкости растворов сополимера винилхлорида с винилацетатом в смеси метилизобутил-кетон/толуол (50/50) от концентрации полимера Вязкость при 25 ºC, cP (сантипуаз) Содержание твердых веществ, вес. % ПРИМЕЧАНИЕ. Вязкость определялась с помощью вискозиметра Brookfield модели RVT, работающего на 50 или 100 об/мин с мешалками #2÷5, выбранными как наиболее подходящие для исследуемых растворов. Рисунок 4. Зависимость вязкости растворов модифицированных гидроксилом сополимеров в метилэтилкетоне от концентрации полимера Вязкость при 25 ºC, cP (сантипуаз) Содержание твердых веществ, вес. % ПРИМЕЧАНИЕ. Вязкость определялась с помощью вискозиметра Brookfield модели RVT, работающего на 50 или 100 об/мин с мешалками #2÷5, выбранными как наиболее подходящие для исследуемых растворов. Рисунок 4A. Зависимость вязкости растворов модифицированных гидроксилом сополимеров в смеси метил-изобутил-кетон/толуол (50/50) от концентрации полимера Вязкость при 25 ºC, cP (сантипуаз) Содержание твердых веществ, вес. % ПРИМЕЧАНИЕ. Вязкость определялась с помощью вискозиметра Brookfield модели RVT, работающего на 50 или 100 об/мин с мешалками #2÷5, выбранными как наиболее подходящие для исследуемых растворов. Рисунок 5. Зависимость вязкости растворов модифицированных карбоксилом сополимеров в метилэтилкетоне от концентрации полимера Вязкость при 25 ºC, cP (сантипуаз) Содержание твердых веществ, вес. % ПРИМЕЧАНИЕ. Вязкость определялась с помощью вискозиметра Brookfield модели RVT, работающего на 50 или 100 об/мин с мешалками #2÷5, выбранными как наиболее подходящие для исследуемых растворов. Рисунок 5A. Зависимость вязкости растворов модифицированных карбоксилом сополимеров в смеси метил-изобутил-кетон/толуол (50/50) от концентрации полимера Вязкость при 25 ºC, cP (сантипуаз) Содержание твердых веществ, вес. % ПРИМЕЧАНИЕ. Вязкость определялась с помощью вискозиметра Brookfield модели RVT, работающего на 50 или 100 об/мин с мешалками #2÷5, выбранными как наиболее подходящие для исследуемых растворов. Рисунок 6. Эффект запоминания в растворах виниловых полимеров Охлажденный Комнатная температура Нагретый Вязкость Время (недели) Поведение вязкости Поведение вязкости виниловых растворов зависит от концентрации полимера, используемого активного растворителя, соотношения растворителя и разбавителя и температуры раствора. Изменение вязкости виниловых растворов происходит в результате различных равновесных процессов, протекающих в ходе подготовки и хранения растворов полимера. Наблюдаемое увеличение вязкости вызвано формированием слабой микрокристалличности между смежными полимерными молекулами в растворе. Время, необходимое для достижения равновесной вязкости в растворах виниловых полимеров зависит от молекулярной массы полимера, его концентрации, силы растворителя, времени обработки и температуры. Вязкость растворов виниловых полимеров обычно возрастает со временем. Полный уровень возрастания вязкости может колебаться от незначительных до сильных изменений, вплоть до гелеообразования. Виниловые растворы, в которых произошло гелеообразование из-за чрезмерной концентрации полимера или слабости растворителя, могут быть разжижены путем разбавления и перемешивания. Еще одним равновесным фактором, который влияет на вязкость раствора, является эффект запоминания. Этот эффект замечен в виниловых растворах, которые подвергались нагреванию или охлаждению, и отличались значительной инерционностью возврата раствора к равновесной вязкости после температурного изменения. Например, виниловый раствор, подвергшийся нагреванию, после возврата к начальной температуре имеет заниженную вязкость в течение длительного периода времени. Это изменение вязкости вызвано разницей в степени микрокристалличности раствора при различных температурах. С ростом температуры количество микрокристаллических областей, которые существуют в растворе, уменьшается, поэтому понижается вязкость раствора. Эффект запоминания проиллюстрирован на рисунке 6. Разработчики рецептур должны иметь в виду оба этих эффекта и знать время достижения равновесия, чтобы избежать проблем нестабильности вязкости, возникающих из-за из подготовки растворов с неправильными концентрациями полимера или в неподходящих растворителях. Способы применения Покрытия, основанные на растворимых виниловых полимерах UCAR, могут применяться с использованием обычных способов применения: нанесение кистью, распыление, погружение субстрата в раствор и нанесение покрытия валиком. Самое главное во всех применениях – подобрать правильную консистенцию покрытия и подходящую скорость испарения растворителя, использованного в конкретном способе применения. В таблице 5 приведены свойства растворителей, применяемых для растворимых виниловых полимеров UCAR. Покрытия для бумаги и тканей могут быть сформированы с высоко летучими растворителями, такими как ацетон и метилэтилкетон. Применение для нанесения покрытий валиком требует растворителей и разбавителей с медленным испарением. В этих случаях используется изофорон, поскольку это превосходный растворитель для винилов, и он испаряется медленно. Растворители метилпропазолацетат и циклогексанон используются для покрытий, наносимых кистью, так как это медленно испаряющиеся растворители, что способствует легкости нанесения и их хорошему растеканию. Приготовление растворов Для приготовления растворов виниловых полимеров UCAR лучше использовать высокоскоростной (high-shear) миксер. Низкоскоростные лопастные перемешивающие устройства не столь эффективны, как высокоскоростные (high-shear) миксеры. Миксеры следует снабдить плотно посаженными крышками. Смесь растворителя с разбавителем помещают в высокоскоростной (high-shear) миксер. После перемешивания смеси растворителей медленно добавляют полимер. Быстрое добавление полимера может привести к образованию сгустков. При добавлении растворимых виниловых полимеров UCAR в аппараты, содержащие огнеопасную жидкость или пары, должны соблюдаться необходимые меры предосторожности во избежание статического электрического разряда (см. руководство по хранению и использованию растворимых виниловых полимеров UCAR). Как вариант, готовят суспензию винилового полимера в смеси растворителя и разбавителя, содержащей приблизительно 20% растворителя. Полимер добавляют медленно. После смачивания всего порошка полимера энергично перемешивают суспензию и медленно добавляют оставшуюся часть активного растворителя. Не следует готовить суспензию винилового полимера, используя только разбавитель. Смешивание с разбавителями может вызвать статический электрический разряд и привести к возгоранию. Необходимо соблюдать все меры предосторожности для работы с органическими растворителями и разбавителями. При высокоскоростном перемешивании происходит разогрев растворов, особенно вязких. Следует поддерживать температуру раствора возможно более низкой. Если растворы длительное время хранятся при повышенной температуре, может произойти их обесцвечивание. Добавление к полимеру приблизительно 1,.0–2,0% циклоалифатического эпоксида ERL-4221† поможет избежать обесцвечивания, не отражаясь на качестве покрытия. Для обеспечения максимальной стабильности растворы виниловых полимеров должны храниться в футерованных фенолсодержащими материалами емкостях, подвергнутых термической обработке. † Примечание. Циклоалифатический эпоксид ERL-4221 не имеет разрешения FDA (Управления по контролю за продуктами и лекарствами, США) для применений, предусматривающих контакт с пищевыми продуктами. Таблица 5. Растворители для растворимых виниловых полимеров UCAR Растворители Относительная скорость испарения (для BuAc = 100) Растворимость VYHH a, b Вес 1 галлона при 20 °C, (в фунтах) Интервал кипения, °C Точка воспламенения в закрытом тигле, °F Ацетон 1160 Р 6, 59 56- 57 0 Этилацетат, 99% 615 Р 7,51 76-78 30 Метилэтилкетон 570 Р 6,71 78-81 24 Изопропилацетат, 99% 500 Р-Г 7,26 86- 90 42 Пропилацетат 275 Р 7,39 99-103 58 Быстро испаряющиеся Испаряющиеся со средней скоростью Метил-изобутилкетон 165 Р 6,67 114-117 61 Изобутилацетат, сорт для уретанов (Urethane Grade) 145 Р 7,25 112-117 62 Бутилацетат, сорт для уретанов (Urethane Grade) 100 Р 7,34 124-129 84 Медленно испаряющиеся Амилацетат, первичный 42 Р 7,29 140-150 101 Циклогексанон 23 Р 7,89 156 111 Растворитель метилпропазолац етат 34 Р 8,09 146 114 Ди-изобутилкетон 18 Р-Г 6,72 163-173 120 Диацетоновый спирт 14 Р 7,82 145-172 133 Изофорон 3 Р 7,67 210-218 179 (a) 0.5g VYHH в 4,5 мл растворителя (b) Р = Растворим Р-Г = Растворим, но возможно гелеобразование Составы для бесцветных покрытий В бесцветные виниловые покрытия могут добавляться пластификаторы, термо- и светостабилизаторы и другие вещества для придания им особых качеств. Перед включением в состав любого модификатора необходимо четко представлять, насколько данный модификатор соответствует требованиям применения. Не следует использовать бесцветные виниловые покрытия для применений, предусматривающих длительное воздействие ультрафиолетовых лучей. Пластификаторы Добавление пластификатора в состав покрытия увеличит его эластичность и помогает минимизировать задержание растворителя в пленке. Обычные фталатные, адипатные, цитратные, эпоксидные и фосфатные пластификаторы совместимы с растворимыми виниловыми полимерами UCAR. В общем случае совместимость уменьшается с увеличением углеводородной природы пластификатора. Полимерные пластификаторы менее эффективны, чем мономерные. Другими факторами, которые следует учитывать при выборе пластификаторов, являются растворимость, летучесть, влияние на долговечность при использовании вне помещений, потребность в эластичности при низкой температуре и пригодность для контакта с пищевыми продуктами. Некоторые цитраты, эпоксиды, и фталаты разрешены нормами FDA. Чаще всего используются мономерные пластификаторы, хотя полимерные пластификаторы используют, когда требуется придать пленкам особые качества: низкую экстрагируемость и миграцию. Фосфатные пластификаторы обычно не рекомендуются для наружных применений из-за недостаточной светостойкости. Учет летучести пластификатора особенно важен в случаях, когда предполагается термообработка. Пластификатор может улетучиться до концентраций, существенно более низких, чем предполагалось для составов, отвержденных в естественных условиях. Оптимальный выбор пластификатора для состава зависит от конкретного используемого полимера и качества покрытия, требуемого в данном применении. Для получения эквивалентной степени эластичности полимеры с более высокой молекулярной массой требуют большего количества пластификатора, чем полимеры с более низкой молекулярной массой. Обычно пластификаторы используются в пропорции 10–25 частей пластификатора на 100 частей полимера. В таблице 6 приведен список пластификаторов, имеющих хорошую совместимость с растворимыми виниловыми полимерами UCAR. Термостабилизаторы Как и все виниловые полимеры, растворимые виниловые полимеры UCAR разлагаются при продолжительном воздействии тепла. Продукты разложения включают хлористый водород, который ускоряет дальнейшее разложение полимера и приводит к появлению полимерных структур с ненасыщенными связями, легко подвергающихся окислению. Результат этого – хрупкость, утрата эластичности, и обесцвечивание виниловой пленки. Для уменьшения степени деградации виниловых пленок следует добавить к составу соответствующие термостабилизаторы. Нагревание при температурах выше 248 ºF (120 ºC) более пяти минут обычно требует наличия в составе термостабилизатора, предотвращающего деградацию пленки. Использование стабилизатора меркаптид олова (1 процент) в сочетании с жидким эпокси-полимером†, например циклоалифатическим эпоксидным полимером ERL-4221 или полимером диглицидилового эфира бисфенола A (3–5%) дает наилучший результат.† Не следует использовать бариевые, кадмиевые или цинковые стабилизаторы с виниловыми полимерами, модифицированными карбоксилом, так как они имеют тенденцию вступать в реакцию с карбоксильными группами. Цинковые стабилизаторы, кроме того, имеют тенденцию к быстрому окрашиванию, особенно в системах с низким содержанием пластификатора. Железные и цинковые поверхности могут ускорять разложение и обесцвечивание. † от веса винилового полимера Светостабилизаторы Адекватное количество маскирующего пигмента защищает от падающего излучения и служит лучшим светостабилизатором для цветных виниловых покрытий. Не следует использовать неокрашенные виниловые покрытия на открытом воздухе. В случаях, предполагающих ограниченное воздействие ультрафиолетового света, составы для прозрачных пленок должны включать светостабилизаторы, предотвращающие изменение цвета. Лучшая система для светостабилизации включает поглотитель ультрафиолетовых лучей (замещенные бензофеноны), светостабилизатор из класса затрудненных аминов (HALS) и циклоалифатический эпоксидный полимер ERL-4221. Состав типичной светостабилизирующей системы: Ингредиенты %† Поглотитель ультрафиолетовых лучей 1 1 HALS 2 Циклоалифатический эпоксидный полимер ERL-4221 † 2 3 от веса винилового полимера (1) Поглотитель ультрафиолетовых лучей – Uvinul D-5O (BASF), Tinuvin 327 или 328 (Ciba Geigy) или эквивалентный. (2) HALS – Tinuvin 292 (Ciba Geigy) или эквивалентный. Во всех случаях необходимо тщательно выбирать стабилизаторы и проверять их в реальных условиях. Для получения конкретных рекомендаций следует проконсультироваться у поставщика стабилизатора. Таблица 6. Типичные пластификаторы для растворимых виниловых полимеров UCAR Тип Продукт Фталат Ди-изооктилфталат Ди-изодецилфталат Бутилбензилфталат Бутил-2-этилгексилфталат 2-Этилгексил-изодецилфталат Цитрат Ацетилтрибутилцитрат Ацетилтриэтилцитрат Трибутилцитрат Фосфат Три (2-2-этилгексил)фосфат Трифенилфосфат Трибутилфосфат Эпоксид Пластификатор FLEXOL™ EPO Plasticizer (эпоксидированное соевое масло) Пластификатор FLEXOL EP-8 Plasticizer (2этилгексилэпокситаллат) Пластификатор FLEXOL LOE Plasticizer (эпоксидированное льняное масло) Полимер Полиэфир адипиновой кислоты Полиэфир азелаиновой кислоты Полиэфир себациновой кислоты Окисленное касторовое масло Окисленное соевое масло Окисленное льняное масло Смешанный Дибутилсебацинат Ди(2-этилгексил)себацинат Ди(2-этилгексил)азелат Составы для цветных покрытий Красители выбираются в зависимости от кроющей способности, защиты от ультрафиолетового света, чистоты и легкости смачивания. Хотя наиболее доступные в промышленном масштабе пигменты годятся для использования с растворимыми виниловыми полимерами UCAR, следует учитывать некоторые общие соображения. Кроме того, имеются особенности, касающиеся виниловых полимеров UCAR, модифицированных карбоксилом. Не следует использовать ни с какими растворимыми виниловыми полимерами UCAR природные красители на основе окиси железа. Эти пигменты содержат следовые количества примесей, которые могут вызвать гелеобразование, или обесцвечивание, или чрезмерное меление (пыление краски). Не следует также использовать железосодержащие пигменты, например берлинскую лазурь или так называемый “зеленый крон” (смесь берлинской лазури и хромата свинца). Однако хромовая зелень (окись хрома) хорошо служит для растворимых виниловых полимеров UCAR. Когда желательно использовать в качестве красителя окись железа, лучше воспользоваться синтетическими окислами железа: они хорошо работают с растворимыми виниловыми полимерами UCAR. В покрытиях, содержащих синтетические окислы железа, используют термостабилизатор, особенно, когда температура обработки может достигать 248 ºF (120 ºC). Металлические золотисто-бронзовые пигменты представляют собой измельченные в порошок сплавы меди и цинка. Они реагируют с винилами, вызывая дополнительное окрашивание и гелеобразование. При использовании в приготовлении золотистых красок, порошок примешивается к связующему краски незадолго до использования, и краску готовят в количествах, необходимых для работы. Существует минимальное количество пигмента, которое должно использоваться для защиты от ультрафиолетового света. Минимальное количество двуокиси титана, например, составляет 65 частей TiO 2 на 100 частей винилового полимера. Для получения максимального эффекта защиты от ультрафиолета в тонких пленках требуется приблизительно 125 частей TiO2 на 100 частей винилового полимера. Превышение этого уровня может привести к чрезмерному мелению. Если желательны цветные пигменты, они могут полностью заменить TiO 2 в равных объемах. Ультратонкие порошки пигментов, как исключение, используются в гораздо меньших концентрациях. Использование дополнительных пигментов или наполнителей способствует удешевлению состава. Эти добавки помогут также предотвратить провисание толстых непросохших пленок на вертикальных поверхностях и регулировать блеск (матовость) в нижних слоях, что позволит увеличить толщину пленки покрытия. В качестве пигментов-наполнителей могут использоваться тальки, глины, бариты и кремнеземы. Эти добавки также вносят небольшой вклад в поглощение ультрафиолета. В состав должно быть включено достаточное количество основных пигментов, поглощающих ультрафиолетовый свет. В таблице 7 перечислены типы пигментов и объем загрузки, обычно рекомендуемый для виниловых сополимеров и гидроксилированных виниловых полимеров UCAR. Составы с карбоксилированными виниловыми полимерами UCAR VMCH, VMCC и VMCA имеют некоторые особенности. Карбоксильные группы в этих материалах беспорядочно расположены в полимерной цепи и реагируют с основными компонентами, приводя к образованию необратимых гелей или увеличенной связности комбинаций пигмент - винил. Не следует использовать с растворимыми карбоксилированными виниловыми полимерами UCAR основные пигменты, расширители или наполнители. Особенно следует избегать применения свинец-содержащих пигментов (свинцовый сурик, хромовый желтый, хромовый оранж), цинковой пыли или окиси цинка, стронций-содержащих пигментов и карбоната кальция. В пигментных смесях недопустимо использовать даже малые количества этих основных веществ. При незначительном содержании основных пигментов, отклонение вязкости непредсказуемо: некоторые партии могут иметь нормальную вязкость, а другие будут образовывать гели. В таблице 8 перечислены пигменты, обычно используемые с растворимыми виниловыми полимерами UCAR, модифицированными карбоксилом. Таблица 7. Типичные пигменты для виниловых сополимеров UCAR и растворимых виниловых полимеров UCAR, модифицированных гидроксилом Пигмент Частей пигмента на 100 частей полимера Красные Пигмент Частей пигмента на 100 частей полимера Темно-красные Пигмент алый — Permanent Red 2B (неполимеризованные кальциевые, бариевые или стронциевые лаки на основе 2-B Acid) † Типы тиоиндиго — — Ализариновые типы — BON Reds (Флобафены BON??) — Типы BON — Пиразолон Reds — Перилен темно-красный — Индантрен Reds Хинакридон Reds — Перилен алый — Пирантрон алый — Перилен ярко-красный — Окись железа, синтетические типы от 55 до 100 Желтые Коричневые Окись железа, синтетические типы от 55 до 100 Черные Сажа черная от 5 до 7 Печная сажа от 5 до 7 Ламповая сажа от 5 до 7 Окись железа, синтетические типы от 55 до 100 Никель-титановый желтый — Типы индантрена — Бензидины — Азо-типы никеля — Окись сурьмы — Флавантрон — Двуокись титана от 75 до 125 Антрапиримидин — Окись цинка — Пиратекс желтый — Окись железа, синтетические типы от 55 до 100 Оранжевые Кубовый оранжевый — Дианизидин оранж — Бензидин оранж — Антантрон — Белые Фиолетовые Карбазол — Диоксанкарбазол — Металлические Алюминиевые пасты (65 %), для листовой или не листовой окраски от 60 до 85 Синие Фталоцианиновый синий Зеленые Фталоцианиновый зеленый † — от 15 до 25 — указывает, что минимальный уровень пигмента для предотвращения разложения ультрафиолетовым светом не установлен. Таблица 8. Типичные пигменты для растворимых виниловых полимеров UCAR, модифицированных карбоксилом Пигмент Частей пигмента на 100 частей полимера Алюминиевый порошок от 35 до 50 Двуокись титана от 75 до 125 Фталоцианиновый зеленый (неполимеризованный) от 15 до 30 Фталоцианиновый синий (неполимеризованный) от 15 до 30 Сажа черная 7 Железный синий Сильно мелит Оксид железа желтый, синтетический a от 60 до 125 Оксид железа красный, синтетический от 60 до 125 Оксид железа черный, синтетический от 60 до 125 Оксид железа коричневый, синтетический от 60 до 125 Ультрамарин синий Мелит и тускнеет Фосфат цинка 75 Тальк Используются как наполнители Глина или наполнитель Баритовые пигменты Кремнезем Природные оксиды не подходят. Синтетические оксиды подходят для покрытий, отверждаемых на воздухе или при нагревании. (a) Если в цветном покрытии, содержащем карбоксилированный винил, присутствует вода, молекулы воды могут образовывать мостики между карбоксильной группой полимера и поверхностью пигмента. Гидраты кремнезема и глинозема склонны к образованию мостиков или водородных связей. Так как в большинство обрабаток хлоридами пигментов TiO2 включены обработки кремнеземом, окисью цинка или глиноземом, эти пигменты могут образовывать водородные связи. Образование водородных связей проявляется в нестабильности вязкости. Вязкость может возрастать медленно в течение нескольких месяцев или может увеличиться быстро, за несколько дней или недель. Если содержание воды достигает двух процентов от веса карбоксилированного винила, краска может даже образовать гель. В промышленных сортах материалов содержание воды обычно соответственно ограничено, и они не должны вносить серьезной нестабильности вязкости. Если в составе присутствует вода, она может быть внесена растворителями или является результатом несоответствующих способов хранения. Органические кислоты, минеральные кислоты и сложные эфиры некоторых кислот разрывают мостики, возникшие из-за от избыточной влаги. Органические кислоты (например лимонная, малеиновая или малоновая) или неорганические кислоты (например фосфорная) эффективны при концентрациях от одной четверти до одного процента от веса карбоксилированного винилового полимера. Для восстановления текучести загустевшей краски сначала готовят раствор кислоты или сложного эфира кислоты в ацетоне или другом совместимом растворителе. Затем при перемешивании медленно добавляют раствор к загустевшей краске. Однако кислотная обработка покрытия может повлиять на адгезию и уменьшить блеск. Небольшое количество кислоты или сложного эфира кислоты может также предотвратить или уменьшить колебания вязкости во время производства краски. Как и в случае разжижения загустевших красок, эта обработка может также повлиять на адгезию и уменьшить блеск. Лучший способ устранения колебаний вязкости из-за содержания воды – предотвращение попадания воды в состав. Пигменты могут быть легко диспергированы в виниловых покрытиях с помощью стандартного оборудования: шаровые мельницы, дробилки песка и высокоскоростные мешалки. Чтобы предотвратить загрязнение железом, не следует использовать стальные шаровые мельницы для диспергирования пигмента. Наиболее общая методика – растворение виниловых полимеров в соответствующих растворителях. Затем виниловый раствор смешивают с пластификаторами, стабилизаторами, размалывающими добавками и пигментами. Для получения более блестящих покрытий пигмент предварительно диспергируют в пластификаторе с разбавителями и размалывающими добавками, а затем добавляют к раствору винилового полимера. В случаях, когда желателен максимальный блеск, пигменты добавляют или в виде крошек винилового пигмента или в виде виниловой пигментной пасты. Для более быстрого диспергирования в состав включают смачивающие вещества. Соевый лецитин или Nuosperse 657 (компании Creanova) были всесторонне проверены и являются эффективными смачивающими веществами, когда используются в концентрациях от одного до пяти процентов от веса пигмента. Другие поставщики, например фирма Byk Chemie, предлагают добавки, полезные для диспергирования пигментов. Модификация другими полимерами Совместимость Сополимеры винилхлорида с винилацетатом совместимы друг с другом и с большинством акриловых полимеров. Однако они имеют слабую совместимость с большинством других типов полимеров. Растворимые виниловые полимеры UCAR, модифицированные карбоксилом, улучшают общие адгезивные характеристики других растворимых виниловых полимеров UCAR. Они также улучшают прилипание многих акриловых покрытий при сушке на воздухе. Растворимые виниловые полимеры UCAR, модифицированные гидроксилом (особенно VAGF, VAGC, VAGH, VAGD, VROH), совместимы с широким кругом других пленкообразователей, в частности, алкидов, меламинов, мочевины, эпоксидов и уретановых форполимеров. В таблице 9 перечислены типичные модификаторы и показана их относительная совместимость с растворимыми виниловыми полимерами UCAR, модифицированными гидроксилом. Реакционноспособные (сшивающие) системы Растворимые виниловые полимеры UCAR, модифицированные гидроксилом, могут быть отверждены с помощью аминополимеров или изоцианатных форполимеров для повышения прочности пленки и стойкости к воздействию растворителей, химикатов и влаги. Виниловые шпатлевки для дерева, отверждаемые с добавлением сополимеров формальдегида и мочевины и кислых катализаторов, быстро отверждаются при температуре окружающей среды или при кратковременной термической обработке с невысокой температурой. Виниловые покрытия для металлических контейнеров, отверждаемые с добавлением полимеров фенола или меламина требуют термической обработки при более высокой температуре, но образуемые покрытия имеют превосходную устойчивость при погружении в воду, пастеризации и стерилизации паром. Гидроксилированные полимеры, отверждаемые с уретановыми форполимерами, отверждаются при температуре окружающей среды или небольшом нагреве. Пленки могут обладать качествами от жестких до высокоэластичных в зависимости от выбора уретанового форполимера. Таблица 9. Совместимостьa растворимых виниловых полимеров UCAR, модифицированных гидроксилом, с другими полимерами Соотношение винил/модификатор b VAGH Полимер-модификатор VAGD VROH 4:1 1:4 4:1 1:4 4:1 1:4 C C C C C C Beckosol 11-035, средне полимеризованное соевое масло, содержание ФА - 42% C Н C Н C М Beckosol 12-005, слабо полимеризованное соевое масло, содержание ФА -42% C C C C C C Beckosol 11-070, средне полимеризованное льняное/соевое масло, содержание PA - 31% C Н C Н C М Beckosol 12-054, жирные кислоты таллового масла, слабо полимеризованное масло, содержание PA - 41% C C C C C C Beetle 55 (метилированный полимер) Н Н Н Н Н Н Beetle 60 (метилированный полимер) Н Н Н Н Н Н Beetle 65 (метилированный полимер) Н Н Н Н Н Н Beetle 80 (бутилированный полимер) C C C C C C C C C C C C Cymel 350 C C C C C C Cymel 370 (метилированный полимер) C C C C C C Cymel 225-10 (быстроотверждаемый полимер) Н М Н М Н М Mondur CB- 60, ароматический полиизоцианат C C C C C C Desmondur N-75, алифатический полиизоцианат C C C C C C Mondur HC, сополимер полиизоцианата C C C C C C Алкиды (несушащие) c Beckosol 12-021, слабо полимеризованное кокосовое масло, содержание ФА - 47% Алкиды (сушащие) c Сополимеры мочевины с формальдегидом d Гексаметоксиметилмеламин d Cymel 303 Сополимер меламина с формальдегидом Уретановые форполимеры d e Условные обозначения: C = Совместим (a) 5-мил (125 микрон) влажная вытяжка на стекле; перед оценкой покрытия сушили 20 минут при 140 °F (60 °C) М = Пленка мутновата, но покрытие однородно (b) Н = Несовместим (c) ФА = Фталевый Ангидрид (d) Поставщик: Cytec Industries (e) Поставщик: Bayer Твердая основа Поставщик: Reichhold Адгезия Для хорошей адгезии поверхности должны быть свободны от ржавчины, смазки, масла и других загрязнений. Общие методы очистки поверхностей включают промывку растворителями, обезжиривание в парах растворителя, химическую обработку и очистку щетками. Чтобы добиться максимальной адгезии, используйте обработку фосфатом или грунтовку винилбутиральдегидом перед применением винилового покрытия. В случаях, когда используется грунтовку винилбутиральдегидом, следующий слой должен быть основан преимущественно на гидроксилированных полимерах (VAGF, VAGC, VAGH или VAGD). Максимальной адгезии виниловых покрытий обычно достигают термической обработкой при температуре, достаточно высокой для удаления остатков растворителей. В случае пористых поверхностей типа бетона и ткани, механической адгезии должно быть достаточно для хорошего качества покрытия, и нагревание обычно не требуется. Нагреваемые покрытия могут отверждаться нагретым воздухом, инфракрасным излучением или путем нагрева металлической поверхности, на которую наносится покрытие. Необходимо тщательно контролировать температуру, чтобы избежать перегрева покрытия. Следует также обеспечить вентиляцию и равномерное распределение температуры. Растворимые виниловые полимеры UCAR, модифицированные гидроксилом, хорошо подходят для многих типов отделок и весьма полезны в случаях, когда не подходят покрытия, основанные на немодифицированных виниловых полимерах. Растворимые виниловые полимеры UCAR, модифицированные карбоксилом, хорошо подходят для чистых металлических поверхностей и для грунтовок, у которых верхний слой высушивается на воздухе или при нагревании. В таблице 10 сравнивается адгезия высушиваемых на воздухе покрытий, основанных на трех основных типах растворимых виниловых полимеров UCAR. Где нельзя использовать виниловые покрытия Виниловые покрытия не следует использовать в случаях, когда постоянная рабочая температура превышает 140 ºF (60 ºC). Для случаев, когда рабочая температура покрытия превышает 140 ºF (60 ºC) периодически или неоднократно, трудно дать конкретные рекомендации. Рекомендации по использованию термостабилизаторов в растворимых виниловых полимерах UCAR, даны в другом разделе этого буклета и относятся к одноразовым операциям термообработки. Разработчики рецептур не должны буквально применять сведения о термостабилизаторах к приложениям, где рабочая температура периодически превышает 140 ºF (60 ºC). Термстабилизаторы, которые являются эффективными при высоком нагреве — выше 350 ºF (176 ºC) — могут иметь неблагоприятный эффект на адгезию покрытия, используемого при более низких рабочих температурах. Таблица 10. Адгезия покрытий на основе растворимых виниловых полимерах UCAR при сушке на воздухе Субстрат VYHH VAGH VMCH Полимеры на основе акриловых и метакриловых эфиров Превосходно Превосходно Превосходно Алкидные полимеры Плохо Превосходно Удовлетворительно Ткани Плохо Хорошо От удовлетворительной до превосходной Бетон (зависит от типа) Хорошо Хорошо Превосходно Стекло Плохо Удовлетворительно Удовлетворительно Металл (чистый и гладкий) Плохо Плохо Превосходно Металл, фосфатированный Плохо Превосходно Удовлетворительно Нитроцеллюлоза Плохо Плохо Удовлетворительно Масляносмоляные (широкий разброс) Плохо От удовлетворительной до превосходной Плохо Бумага Плохо Хорошо Хорошо Фенольные смолы Плохо Хорошо Удовлетворительно Штукатурка (зависит от типа) Хорошо Хорошо Превосходно Резина, хлорированная Удовлетворительно Удовлетворительно Удовлетворительно Шеллак Удовлетворительно Хорошо Плохо Полимочевины Плохо Хорошо Удовлетворительно Винилбутиральдегидный полимер Плохо Превосходно Удовлетворительно Поливинилхлориды Превосходно Превосходно Превосходно Дерево Плохо Удовлетворительно Удовлетворительно Управление качеством продукции Химическая фирма Dow неуклонно заботится обо всех, кто производит, распределяет и использует ее продукцию, а также об окружающей среде. Эта забота – основа нашей концепции управления качеством продукции, согласно которой мы оцениваем сведения о воздействии нашей продукции на здоровье людей и окружающую среду и на их основе предпринимаем соответствующие шаги для защиты здоровья служащих и потребителей нашей продукции, а также окружающей среды. Наша служба управления качеством продукции учитывает каждого индивидуума, имеющего дело с продуктами Dow – от начальной концепции и исследований до производства, продажи, распространения и размещения каждого изделия. При намерении использовать любой продукт Dow в конкретном применении, потребители должны ознакомиться с нашими последними спецификациями по безопасности и убедиться, что предполагаемое применение безопасно. Для ознакомления со спецификациями по безопасности материалов и другими данными по безопасности звоните в фирму Dow по телефону, указанному на задней обложке этой брошюры. Перед обработкой любых других продуктов, упомянутых в тексте, потребители должны получить имеющиеся данные по безвредности изделия и предпринять необходимые шаги для гарантии безопасности использования.
