Выбор пленкообразователя - один из главных вопросов, возникающих при разработке рецептур водно-дисперсионных материалов (ВДМ), так как именно связующее способно обеспечить максимальную адгезию и прочность лакокрасочного покрытия (Пк) или клеевого слоя.

Сориентироваться в многообразии пленкообразователей очень сложно, так как обычно, в их описаниях указаны довольно близкие качественные показатели. Чаще всего в паспорте и спецификации на латекс (дисперсию) приводятся показатели сухого остатка, рН, вязкости; в некоторых случаях указывают МТП (минимальную температуру пленкообразования) и размер частиц, содержание остаточных мономеров. К сожалению, этих данных не всегда достаточно не только для выбора латексов при производстве ВДМ, но и для сравнения даже их между собой. Отметим, что поставщики сырья довольно часто декларируют взаимозаменяемость различных марок латексов, близких по химическому составу: бутадиен-стирольных, стирол-акриловых, акриловых и других, но делают они это зачастую из коммерческих побуждений.

Данная статья посвящается изучению параметра качества, который характеризует адгезионные свойства Пк, с целью его использования при выборе латексов в рамках одной группы продуктов. На адгезионные свойства Пк на основе ВДМ в первую очередь влияют химический состав полимеров, количество латекса в композиции, количество коалесцентов и их правильный выбор, а также условия хранения (так как замораживание материалов в подавляющем большинстве случаев приводит к изменению адгезионных свойств).

Оцениваться будет клеящая способность бутадиен-стирольных, стирол-акриловых и акриловых латексов различных отечественных и за рубежных производителей, взяв за основу методику ГОСТ 18882—80 (п.5.12), разработанную для определения клеящей способности дисперсии ПВА.

Краткое описание применяемой методики.

Из ледерина (ГОСТ 8705— 78 марка А) вырезают две полоски размером 100х15 мм. На изнаночную сторону одной из них наносят латекс (на участок длиной 20 мм от края, кистью из щетины). Затем слой латекса разравнивают одним движением зубцами ножовочного полотна с шириной зуба 1,5 мм и высотой 0,5мм, используя его как зубчатый шпатель, для получения слоя латекса одной толщины. Далее накладывают вторую полоску ледерина, совмещая при склеивании края по всей длине, и помещают склеенные полоски под груз, создающий давление 0,001 мПа (по три образца под один брусок размером 78х20х15 мм массой 172,5 г) на 1 ч. Готовят девять образцов из одной партии латекса или ВДМ. Перед проведением испытания склеенные образцы выдерживают не менее 12 ч без груза при температуре (20±2) °С.

В зажимы разрывной машины Tensometer 10 с максимальным усилием 1000 Н закрепляют свободные края ледериновых полосок и производят разрыв со скоростью движения подвижного захвата 120 мм/мин.

Результаты вычисляются по формуле:

R=F/L

где R — клеящая способность, Н/м;

L — ширина склеенного образца (0,015 м);

F — измеренное максимальное усилие при разрыве образца, Н.

Затем рассчитывают среднее из девяти значений и исключают из рассмотрения значения, отличающиеся от среднего более чем на 20%. Из оставшихся значений (не менее пяти) вычисляют среднее арифметическое, которое принимают за конечный результат. Если после отбраковки результатов остается менее пяти значений, испытания повторяют. Остановимся на некоторых результатах исследования опытно-промышленных и промышленных партий латексов.

Бутадиен-стирольные латексы. Результаты испытаний, приведенные в таблице, свидетельствуют, что отечественные продукты уступают импортным по клеящей способности.

Дальнейшее сравнение с использованием адгезиметра ПСО-2,5 МГЧ водно-дисперсионных материалов, изготовленных на основе различных бутадиен-стирольных латексов, подтверждает, что клеи и грунты, содержащие латексы импортного производства, имеют более высокую прочность сцепления с подложкой и водостойкость.

Важным свойством латексов для применения в России является их способность выдерживать замораживание при транспортировке в зимнее время. При введении в некоторые виды импортных латексов специальных добавок удается получить композицию, выдерживающую замораживание без заметной коагуляции. Тем не менее частичная коагуляция латексов происходит, что косвенно подтверждается падением клеящей способности ВДМ на 30—50% (см. таблицу). На основе отечественных бутадиен-стирольных латексов, к сожалению, не удалось получить морозостойкие композиции. Морозостойкость латексов проверяли в следующих условиях:

• 10ч выдержки при температуре 0-2 °С,
• 10 ч - при -28 °С,
• 48 ч - при -45 °С,
• 10 ч - при -28 °С,
• 10 ч — при 0-2 °С,
• 24 ч оттаивания при комнатной температуре.

Полученные результаты позволяют лишь сравнить латексы между собой. В других условиях замораживания результаты могут получиться иными, и поэтому нельзя с уверенностью сказать, что композиция, содержащая импортный латекс, выдержит любые условия замораживания. Из приведенных данных видно, какую помощь при выборе бутадиен-стирольного латекса может оказать это простая методика, позволяющая не только быстро и качественно оценить адгезию Пк к подложке, но и стабильность ВДМ при хранении в зимних условиях.

Стирол-акриловые латексы. Исследованные дисперсии этого типа очень многообразны, но в основном латексы российского производства (за редким исключением) отличаются низким качеством продукции. Нами испытана клеящая способность как самих стирол-акриловых латексов, так и их смесей с разным содержанием коалесцентов с целью определения их оптимального количества.

Для исследования были выбраны 15 марок стирол-акриловых латексов различных производителей (BASF, Dow Chemical, Finndisp, Rhodia, Rhom & Haas и др.) с МТП 16-22 °С. Клеящая способность при введении оптимальных количеств коалесцентов для разных марок составила 600—1200 Н/м, а без коалесцентов — 400—600 Н/м. Стойкость к замораживанию латексов этой группы в целом значительно выше, чем бутадиен-стирольных: лишь один латекс из испытываемой группы не выдержал замораживания. Клеящая способность композиций, на основе стирол-акриловых латексов после замораживания снижается на 20—40%.

Полученные данные показывают, насколько отличаются по клеящей способности близкие по описаниям фирм-изготовителей стирол-акриловые латексы одной ценовой группы и как важно правильно подобрать количество коалесцента для получения качественного Пк с максимальной адгезией к подложке. Используя данную методику, оптимальное количество коалесцента можно выбрать намного быстрее, чем при работе с ВДМ, содержащим большое количество компонентов. Описанная методика применялась нами при разработке рецептур клеев и красок для выбора оптимального количества пленкообразователя, наполнителя и пластификатора путем контроля адгезии ВДМ к реальной подложке (бетон, штукатурка, древесина) адгезиметром ПСО-2,5 МГЧ. Замечено, что определение клеящей способности существенно помогает при оценке свойств продуктов различных фирм, а также при проведении входного контроля сырья. Необходимо отметить, что эта методика не претендует на универсальность, так как для достижения полной сходимости результатов важно выдержать стабильность очень многих факторов (температура при склеивании образцов, влажность, толщина слоя, время выдержки образцов).

Полученные данные не являются универсальными, они относятся только к определенному склеиваемому материалу (ледерину). Однако при большом количестве испытаний и последующем контроле адгезии готового продукта к реальной подложке, что, несомненно, является более длительным и трудоемким испытанием, достоверность полученных результатов возрастает и появляется возможность более корректной интерпретации результатов наблюдений.

Данная экспресс-методика определения клеящей способности может применяется при разработке рецептур широкого спектра лакокрасочной продукции, входном контроле сырья и контроле качества продукции.

Авторы исходника: Д.В. Котельников, Б.Б. Сергуненков, А. В. Евдокимов