Акриловая дисперсия для чего
Технические свойства акриловой водно-дисперсионной краски
Акриловая водно-дисперсионная краска качественная и прочная, легко наносится на поверхность. Она применяется мастерами на промышленных объектах. Краска производится на водной основе, включает в себя мелкие частицы акрилатной смолы.
Слева – акриловая универсальная водно-дисперсионная краска от Ceresit, справа – акриловая влагостойкая водно-дисперсионная краска для стен и потолка от Ярославские краски.
Преимущества акриловых полимерных дисперсий
Краска акриловая водно дисперсионная выполняет декоративную функцию, защищает стены и потолки.
Дополнительное преимущество – использование краски в различных сферах производства и промышленности. Она отлично окрашивает текстильные изделия. Художники оформляют декоративные предметы, изображения и портреты на холсте.
Акриловые водно-дисперсионные краски быстро наносятся и сохнут в течение 60-120 минут.
Основные эксплуатационные параметры
К основным эксплуатационным параметрам относят цвет, внешний вид поверхности после нанесения, долю содержания смолы, дополнительных компонентов.
Главные свойства краски и технические характеристики:
К свойствам краски относят ее устойчивость к морозам. Она подразумевает под собой количество циклов заморозки, которое покрытие может выдержать в стандартных условиях. Дополнительные параметры – скорость высыхания, устойчивость к воздействию света и механическим повреждениям.
Разновидности водно-дисперсионных красок
Белая матовая версататная акриловая водно-дисперсионная краска под торговой маркой FacadePaint.
На строительном рынке представлены 5 вариантов водно-дисперсионной краски. Они отличаются между собой связующими компонентами.
Каждая из этих видов красок способна прослужить до 20 лет при нормальных условиях.
Методы нанесения
При выполнении ремонта или строительных работ важно соблюдать технологический процесс, методику нанесения слоя.
Мастера могут использовать следующие инструменты в зависимости от выбранного метода:
Производители используют воду в качестве основы, поэтому важно соблюдать технологический процесс.
Правила нанесения материала на поверхность:
Производители разрешают мастерам разбавлять краску водой. Количество жидкости не должно превышать 5% от общего веса.
Базовый инструмент для нанесения акриловой краски.
Акриловая ВДК для наружных работ
Чтобы организовать работы на открытом воздухе, необходимо дождаться благоприятных погодных условий.
При нанесении слоя акриловой ВДК важно руководствоваться следующими правилами:
Наносить акриловую краску требуется согласно инструкции.
После застывания слой материала становится прочным, его невозможно смыть. Для личной безопасности надевают перчатки, либо обрабатывают кожу жирным кремом.
Профессиональные секреты для внутренних работ
Краска может использоваться для работ внутри помещения, но требуется соблюдать требования. После покрытия стен в помещении повышается уровень влажности. Для быстрого застывания слоя нужно установить вентилятор.
Для получения ровного покрытия необходимо соблюдать следующие правила и рекомендации:
Для декорирования стен предназначены готовые трафареты. Недавно появились специальные валики, поверхность которых имеет фактуру. Они применяются для создания сложных элементов декора.
Расход на 1 м2
При расчетах показателя расхода учитывают укрывистость. Это способность покрытия скрывать оттенок стены. Изготовители указывают информацию о приблизительном расходе на упаковке. Этот параметр соответствует реальности.
При затратах материала в 150 г/м² создается шершавая поверхность. Один слой не всегда покрывает первоначальный оттенок стены. Для получения яркого цвета расход повышают до до 200 г/м².
Акриловые ДВК применяется в различных малярных работах – отделка и ремонт зданий, сооружений и помещений. Материал помогает художникам выполнить фигурную покраску ткани или холста.
Целью данной работы является описание технологии изготовления стирол – акриловой.
В результате выполнения технологической части работы, даны характеристика сырья и готовой продукции, обоснован выбор метода переработки, описана технологическая схема производства, рассмотрены виды брака и способы его устранения, вопросы обеспечения безопасности при работе на основном оборудовании.
ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ, СОКРАЩЕНИЯ
Современный многообразный мир полимерных материалов включает в себя обширный ассортимент водных дисперсий полимеров (латексов), который представляют собой один из важнейших в техническом отношении тип коллоидных систем.
Латексы – это коллоидные водные дисперсии полимеров (гидрозоли), которые вследствие своих специфических свойств и доступности нашли широкое применение. Латексы по способу получения делятся на натуральные, синтетические и искусственные.
Эмульсионная полимеризация (ЭП) – один из способов проведения полимеризации, отличающийся тем, что реакция полимеризации протекает в сложной многокомпонентной микрогетерогенной системе – водной эмульсии нерастворимого в воде мономера (или смеси мономеров) в присутствии коллоидных ПАВ – эмульгаторов.
1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1 Характеристика готовой продукции
Дисперсия марки А-701 по своим качественным показателям должна соответствовать требованиям и нормам, указанным в таблице 1 [19].
Жидкость молочно-белого цвета
Содержание нелетучих веществ, %
Вязкость по Брукфильду, МПа·с
Условная вязкость по ВЗ-4, с
Минимальная температура пленкообразования, °C
Устойчивость к механическому перемешиванию
(5мин. при 14000 об/мин.)
Содержание остаточных мономеров, масс.%
Продукт считается качественным, если свойства пробы, взятой из любой единицы продукции, будут соответствовать требованиям ТУ.
На каждую единицу транспортной тары с продуктом наносят данные,
Дисперсию рекомендуется хранить при температурах от +2 до +35°C. Гарантийный срок – 6 месяцев.
Латекс А-701 совмещается с большинством традиционных компонентов и добавок, применяемых в рецептурах ЛКМ (пигментами, коалисцентами, диспергаторами, смачивателями).
Данная эмульсия не обладает токсическими свойствами, физиологически безвредна. Транспортирование, хранение, использование не требуют соблюдения специальных правил по технике безопасности.
При изменении температур окружающей среды, продукт не выделяет вредные вещества и не оказывает отрицательного воздействия на организм человека, не требует специальных средств индивидуальной защиты.
Стирол-акриловая дисперсия имеет следующие свойства:
— высокая водостойкость покрытия;
— высокая проникающая способность в пористые основания;
— высокая механическая стойкость;
— стойкость покрытия к истиранию, износу.
1.2 Обоснование выбора сырья
От качества сырья во многом зависит качество выпускаемой продукции, эксплуатационные и потребительские свойства латекса, производительность оборудования, ритмичность работы предприятия, а также нормальное протекание технологического процесса.
Основа всех полимерных дисперсий – мономер или смесь мономеров. От выбора мономерной составляющей зависит ход технологического процесса и свойства полученного латекса.
В мире известны водные дисперсии полимеров на основе следующих мономерных композиций:
Самое массовое применение низкостирольных латексов – производство пенорезины. Их получают низкотемпературной сополимеризацией до конверсии мономеров не более 80% с последующими стадиями агломерации частиц и концентрирования латекса.
Поливинилацетатные латексы являются следующей по объему производства и применения группой полимерных дисперсий. Особенностью винилацетата является его высокая активность, способность к гидролизу, особенно в щелочной среде.
Основная область применения – производство ЛКМ и строительных композиций, нетканых и ковровых материалов, отделка бумаги.
Акрилатсодержащие латексы являются следующей по объему производства группой полимерных дисперсий и самой широкой по выпускаемому ассортименту.
Сополимеры многих эфиров акриловой и метакриловой кислоты обладают хорошей атмосферостойкостью, маслобензостойкостью, высокой адгезией к различным материалам. Широкое варьирование мономерного состава, включение в полимерную цепь звеньев других мономеров (стирола, бутилакрилата, акрилонитрила, винилхлорида и др.) позволяет получать латексные пленки с заданной прочностью, эластичностью, жесткостью, необходимыми оптическими свойствами (блеском и матовостью).
Основные области применения – производство ЛКМ и строительных композиций, нетканых и ковровых материалов, отделка бумаги и натуральной кожи.
Полибутадиеновые латексы, модифицированные небольшими (до 15%) добавками полярных мономеров (винилпиридит, 2-метил-5-винилпиридит, лиденхлорид и др.) используются при пропитке кордных материалов и должны обеспечивать необходимую прочность связи резины с кордом в производстве шин и резинотехнических изделий.
Нитрилсодержащие латексы получают сополимеризацией диенов (бутадиена, изопрена, пиперилена) с акрилонитрилом.
Галогенсодержащие латексы включают в себя:
— латексы на основе гомополимеров и сополимеров хлорида;
— латексы на основе сополимеров винилхлорида с винилиденхлоридом;
— латексы на основе сополимеров бутадиена с винилхлоридом.
Главными достоинствами гологенсодержащих сополимеров являются огнестойкость, высокая маслобензостойкость. Недостатком хлорсодержащих латексов является склонность к гидролизу, сопровождающемуся отщеплением хлористого водорода. Области применения – производство кислотостойких перчаток, кровельных и нетканых материалов, бумаг и картонов, клеевых композиций [4].
Наибольший интерес для лакокрасочной промышленности представляют акрилатсодержащие латексы.
1.3 Характеристика сырья
Исходная эмульсионная система при синтезе товарных латексов состоит из двух фаз:
— Дисперсной фазы (мономер или смесь мономеров);
— Дисперсионной среды (водная фаза).
В состав водной фазы входит ряд водорастворимых компонентов:
— эмульгатор (чаще смесь эмульгаторов);
В качестве дисперсионной среды применяют воду, предварительно очищенную от солей. Кроме низкой цены, вода обеспечивает хороший теплоотвод. Как правило, соотношение вода: мономер находится в диапазоне от 70:30 до 40:60 по массе.
В качестве основных мономеров в производстве синтетических латексов
применяют бутилакрилат и стирол, а дополнительными могут быть метилметакрилат (ММА), 2-этилгексилакрилат, акрилонитрил, акриловая кислота (АК), метакриловая кислота (МАК) и др. Практически все или почти все эти вещества в воде нерастворимы, или растворяются в ограниченном количестве.
Ряд мономеров применяют в качестве добавок к основным для модификации свойств готового продукта.
К ним относятся такие мономеры:
— акриловая (метакриловая) кислота, улучшающая адгезионные свойства латекса;
— акриламид и другие амиды, повышающие прочность пленок и придающие способность к сшиванию;
— акрилонитрил, предающий пленке прочность и теплостойкость.
Главную роль в процессе эмульсионной полимеризации играет природа и количество эмульгатора.
— увеличивают устойчивость эмульсии мономеров в воде и стабилизируют коллоидную дисперсию образующегося полимера;
— в значительной мере определяют механизм образования частиц, кинетику процесса и размер, образующихся глобул латекса.
Стабильность исходной эмульсии мономера и образующегося латекса обеспечивается введением в систему анионных, катионных и неионогенных ПАВ.
Все эмульгаторы являются поверхностно-активными веществами, способными адсорбироваться на границе раздела фаз, что приводит к существенному
снижению поверхностного натяжения.
Выбор эмульгатора для конкретного процесса эмульсионной полимеризации обусловлен его доступностью и стоимостью, возможностью проведения полимеризации с достаточной скоростью, способностью биологически разлагаться в сточных водах после коагуляции латекса.
На завершающей стадии дополимеризации в реактор запускается консервант и пеногаситель. Биоцид (консервант) выполняет функцию обеззараживания латекса и обеспечивает дальнейшее хранение продукта. Пеногаситель используется для гашения пенообразования.
В производстве дисперсии марки А-701 используется сырье, представленное в таблице 2.
Таблица 2 — Характеристика сырья
Массовая доля основного вещества, %, не менее
Массовая доля воды, %, не более
Массовая доля акриловой кислоты,%,
Массовая доля бутилацетата, %, не более
Массовая доля бутилового спирта, %, не более
Массовая доля ингибитора, ppm
Бесцветная жидкость с
Массовая доля основного вещества
Массовая доля фенилацетилена, %, не более
Массовая доля дивинилбензола, %, не более
Массовая доля карбонильных соединений в пересчете на бензальдегид, %, не более
Массовая доля перекисных соединений в пересчете на активный кислород, %, не более
Массовая доля полимера, %,
Прозрачная однородная жидкость без механичес-ких примесей
Цветность, единицы Хазена, не более
Бесцветная жидкость с резким запахом
Продолжение таблицы 2
Массовая доля основного вещества, %, не менее
Массовая доля воды, %, не более
Массовая доля уксусной кислоты, %, не более
Массовая доля пропиновой кислоты, %, не более
Массовая доля железа,%, не более
Массовая доля основного вещества, %, не менее
Массовая доля мышьяка,%, не более
Кристалличе-ский порошок белого цвета
Массовая доля основного вещества, %, не менее
Массовая доля железа,%, не более
Массовая доля мышьяка,%, не более
Кристалличе-ский порошок белого цвета
Массовая доля основного вещества, %, не менее
Массовая доля хлоридов (Cl), %, не более
Массовая доля сульфатов (SO4 ), %, не более
Кристалличе-ский порошок белого цвета
Аммиак водный технический
Массовая доля основного вещества,%, не менее
Прозрачная бесцветная жидкость
Массовая доля основного вещества, %, не менее
Массовая доля воды, %, не более
Жидкость светло-желтого цвета
Массовая доля основного вещества, %, не менее
Массовая доля воды, %, не более
Бесцветная прозрачная жидкость
Массовая доля основного вещества, %, не менее
Массовая доля воды, %, не более
Жидкость желто-коричневого цвета
Массовая доля основного вещества, %, не менее
Массовая доля воды, %, не более
Массовая доля воды, %, не более
Массовая доля основного вещества, %, не менее
Массовая доля воды, %, не более
Эмульсия молочно-белого цвета
Массовая доля основного вещества, %, не менее
Массовая доля воды, %, не более
Массовая доля этиленгликоля, %, не более
Прозрачная вязкая жидкость
Готовится в условиях предприятия
Общее солесодержание, мг/л, не более 2. pH
Безцветная, прозрачная жидкость, не имеет запаха и вкуса
1.4 Обоснование выбора метода переработки
Объектом данной работы является латекс, который в промышленности получают двумя методами: эмульсионной и суспензионной полимеризацией.
Рассмотрим подробнее оба этих метода.
Суспензионная сополимеризация (капельная)
При суспензионной полимеризации мономер суспензируется в воде в виде капелек и поддерживается в таком состоянии благодаря интенсивному перемешиванию и стабилизации водорастворимыми высокополимерами (поливиниловым спиртом, полиоксиэтиленом, полиакриловой или полиметакриловой кислотой), защитными коллоидами (белковыми продуктами) или твердыми эмульгаторами (гидрофильными порошками). Защитный коллоид не должен совмещаться с мономером и полимером и переходить в масляную фазу. Инициирование и рост цепи происходят в каплях мономера, поэтому используют инициаторы, растворимые в мономере, а не в воде: перекись бензоила, диниз и др. Для обеспечения устойчивости реакционной системы и предотвращения слипания капель мономеров и гранул полимера в реакционную систему вводят стабилизаторы. В качестве стабилизаторов используют водорастворимые полимеры (сополимеры винилацетата и винилового спирта, желатин и др.), а также нерастворимые в воде неорганические соединения, такие как бентонит, каолин, гидроксиды магния и алюминия.
В процессе суспензионной полимеризации каждая капля мономера представляет собой отдельный изолированный объем (блок), в котором и протекает процесс образования полимера, но в отличие от полимеризации в массе, каждая капля мономера в суспензии окружена дисперсионной средой (водой).
Эмульсионная сополимеризация получила наибольшее распространение для получения устойчивых дисперсий полимеров. Она выделяется ярко выраженными особенностями механизма, благодаря чему для нее характерны большие скорости и степени полимеризации.
ЭП протекает в сложной многокомпонентной системе, в которой одновременно имеют место несколько физических и химических процессов. Это диспергирование мономера, перераспределение эмульгатора между мономерной и водной фазами согласно растворимости, распад инициатора на радикалы, микроэмульгирование мономера, инициирование полимеризации.
Все эти процессы влияют на механизм образования полимерно-мономерных частиц (ПМЧ), их диаметр, распределение частиц по размерам (РЧР) и на молекулярную массу (ММ).
Метод эмульсионной сополимеризации стирол – акриловой дисперсии основан на диспергировании мономеров в эмульсионной среде в присутствии эмульгаторов, понижающих поверхностное натяжение на границе между каплями мономеров и водой. Кроме мономеров и воды в реакционной смеси присутствуют эмульгатор, регулятор рН, регулятор молекулярной массы.
В качестве эмульгатора применяют водорастворимые полимеры. Инициаторами служат персульфаты. Дисперсионной средой обычно является умягченная или деминерализованная вода – дешевый, нетоксичный, пожаробезопасный растворитель. В качестве регуляторов молекулярной массы полимера используют метабисульфит натрия.
При введении мономера, нерастворимого или плохо растворимого в воде,
лишь небольшая часть его растворяется и переходит в раствор. Основная часть мономера диспергирована в виде капелек, размер которых зависит от скорости перемешивания.
При эмульсионной полимеризации сополимер образуется высокомолекулярным, решается проблема температурного контроля процесса ( вследствие легкости отвода теплоты реакции из маленьких частиц через водную фазу), устраняется опасность пожара и загрязнения атмосферы. К тому же, процесс эмульсионной сополимеризации возможно проводить при более низких температурах, чем суспензионную полимеризацию, что сказывается на качестве получаемого продукта (полимер образуется с менее низкой степенью полидисперсности) [12].
Также к достоинствам метода относится возможность направленного регулирования свойств полимера.
К главным недостаткам можно отнести многокомпонентность системы, что делает этот процесс более затратным на дополнительные вещества, вследствие чего происходит загрязнение полимера этими веществами.
Общим для этих процессов является то, что исходная система представляет собой эмульсию мономера, а конечная – полимерную суспензию. Отличаются они друг от друга механизмом образования ПМЧ, их размером, который и определяет разницу в их свойствах. При ЭП размер ПМЧ не превышает 0,2 мкм. В таких частицах может находится только один радикал, что является причиной того, что уже на начальной стадии полимеризации образуется полимер высокой ММ. Это единственный радикальный процесс, в котором при высокой скорости полимеризации образуется полимер высокой ММ.
При суспензионной полимеризации размер ПМЧ всегда намного больше,
так как они образуются из капель мономера, размер которых зависит от способа получения эмульсии.
Отличие этих процессов состоит и в том, что в качестве эмульгатора
используются ПАВ разной природы: при ЭП – низкомолекулярные ионогенные, неионные ПАВ, способные понижать межфазное натяжение до низких значений, а при суспензионной – полимерные ПАВ, менее поверхностно – активные по сравнению с применяемыми при ЭП. Это является причиной разных
механизмов образования ПМЧ. При эмульсионной полимеризации они образуются из мицелл ПАВ, микрокапель мономера, а при суспензионной – только из капель эмульсии мономера [2].
1.5 Физико-химические основы технологического процесса
Водно-дисперсионные ЛКМ, полиуретановые и акриловые дисперсии, водоразбавляемые алкиды
Куликова Н.Г., Технический специалист по водным системам
компания «Аттика», г.Санкт-Петербург
Водно-дисперсионные лакокрасочные материалы (ЛКМ) используются при изготовлении красок, грунтовок, шпатлевок и непигментированных материалов. Они классфицируются по химической природе пленкообразующего вещества, которое является основным компонентом рецептуры. Водные ЛКМ, как правило, изготавливаются на акриловых, стирол-акриловых, полиуретановых дисперсиях, водоразбавляемых алкидах и т.п.
Под водными дисперсиями полимеров подразумевают дисперсии, в которых обязательным компонентом дисперсионной среды является вода. Использование водоразбавляемых дисперсий в качестве пленкообразующих систем в значительной мере позволяет решить проблемы окружающей среды.
Классические сферы применения водно-дисперсионных (ВД) ЛКМ — это строительство и бытовой ремонт, но благодаря новым технологиям производства дисперсий их стало можно применять и в промышленном направлении для окраски древесины, металла, пластика, стекла, минеральных оснований и т.д. Формирование покрытий на основе ВД ЛКМ происходит путем испарения воды. Полимерные частицы сначала уплотняются до образования упаковки шаров (рис. 1), затем круглые полимерные частицы под влиянием капиллярного давления жидкости деформируются до ромбических додекаэдров, которые в результате диффузии молекул пленкообразователя постепенно теряют границу раздела (коалесцируют). 
Рис. 1 Процесс пленкообразования водных дисперсий
Ассортимент дисперсий, выпускаемых в настоящее время компанией Synthopol, очень широк, рассмотрим некоторые из них.
1. Акриловые дисперсии — одна из разновидностей полимеров, получаемая путем полимеризации акриловой кислоты и ее эфиров в присутствии эмульгаторов и стабилизаторов. Основные свойства дисперсий (температура стеклования, минимальная температура пленкообразования — МТП) и физико-механические свойства покрытий на их основе зависят от структуры основных и боковых цепей полимерной макромолекулы.
Лакокрасочные покрытия на основе акриловых дисперсий сохраняют цвет и выдерживают интенсивное УФ-излучение, обладают высокой эластичностью и водоотталкивающими свойствами, что позволяет успешно применять такие ЛКМ для минеральных и деревянных поверхностей как снаружи, так и внутри помещений.
Таблица 1. Основные характеристики акриловых дисперсий
Наименование дисперсии
Массовая доля нелетучих веществ, %
Минимальная температура пленкообразования, ºС
Для пропиток по дереву одним из главных показателей является глубина проникновения и водопроницаемоть пропитки, отвечающие за качественные показатели готового продукта.
Глубиной проникновения (Рис.2) называется расстояние, измеряемое в миллиметрах от наружной поверхности древесины до границы проникновения пропитки. При пропитке древесины глубину проникновения определяют путем измерения окрашенной зоны дре-весины (пропитка была затонирована для более точной оценки испытания). 
Рис. 2 Глубина проникновения пропитки на основе Synthalat PWL 819
Водопроницаемость пленки определяют, чтобы показать эффективность и работу пропитки. Пропитка, просачиваясь вглубь древесины, не просто проникает, а закупоривает поры, обеспечивая их водонепроницаемость и увеличивая водостойкость финишного слоя.
Водопроницаемость пленки на древесине
Контрольный образец древесины (неокрашенный)
Начало испытаний
Через 3 мин испытаний
Через 14 мин испытаний
Пропитка на Synthalat PWL 819
Начало испытаний
Через 7 мин испытаний
Через 14 мин испытаний
В настоящее время широкое применение нашли водоразбавляемые ЛКМ. По сравнению с ЛКМ на основе растворителей они обла дают рядом преимуществ, так как экологически безопасны для человека и окружающей среды. Компания «Аттика» является эксклюзивным дистрибьютером сырья для ЛКМ компании-производителя SYNTHOPOL CHEMIE на отечественном рынке. Компания предлагает высококачественные водоразбавляемые дисперсии европейского (Германия) производителя, осуществляя техническое сопровождение продаж и индивидуальный подход к каждому клиенту.
Список литературы:
1. Сорокин М.Ф. Химия и технология пленкообразующих веществ. — М.: Химия, 1989.
2. Мюллер Б., Пот У. Лакокрасочные материалы и покрытия. Принципы составления рецептур. — М.: Пэйнт-Медиа, 2007.
3. Мельников И. Лакокрасочные материалы. Виды лакокрасочных материалов. — ЛитРес, 2011.
4. Казакова Е.Е., Скороходова О.Н. Водно-дисперсионные акриловые лакокрасочные материалы строительного назначения. — М.: Пэйнт-Медиа, 2003.