Порошкові фарби із застосуванням мікросфер, Все про фарби
За останні півстоліття з'явилося багато синтетичних наповнювачів у формі мікросфер, що зумовило розробку лакофарбових матеріалів цільового та загального призначення. Нижче наведемо опис деяких порошкових фарб, які містять мікросфери. Порожнисті мікросфери, які виготовляються у великій кількості на основі неорганічних матеріалів (поліфосфатів, силікатів, поліборатів, борсилікатів), останнім часом і полімерів, широко застосовуються в різних галузях будівництва та промисловості. Керамічні та скляні мікросфери набули найбільшого поширення. За величиною частинок вони виготовляються із широким набором (від 10 до 300 мкм).
Їх використовують і у виробництві лакофарбових матеріалів (ЛКМ), тому що вони досить ефективні та відносно дешеві наповнювачі (ціна 1 кг склосфер вітчизняного виробництва не перевищує 80 руб.). Вони хімічно стійкі, інертні і мають низьку щільність (вона становить у скляних сфер 0, 12-0, 60 г/) і світлорозсіювання. На відміну від інших природних наповнювачів мікросфери, не зможуть змінити колір фарб. Вони підвищують їх покриваність, сприяючи цим економії дуже дорогих пігментів, наприклад діоксиду титану. Керамічні та скляні мікросфери змочуються водою (задовільно) та органічними розчинниками. Також вони добре себе зарекомендували як в органорозчинних лакофарбових матеріалах, так і водно-дисперсійних. Щоб поліпшити їх змочування, часто застосовують обробку відповідними ПАР або модифікують поверхню (апретитрують). Модифіковані мікросфери також виготовляються промислово. Головним чином, виробляють мікросфери повітронаповнені. Можна використовувати як заповнювач та інші гази, наприклад . Міцність тащільність таких порошків залежить від товщини стінкового матеріалу. Товщина стінки коливається в межах – від 0,5 до 2,0 мкм. Низьку теплопровідність мають газонаповнені мікросфери. Наприклад, сфери марки ЗМ Скотчлай, виробництва компанії ЗМ. Вони мають теплопровідність від 0,044 до 0,187 Вт/м К. Основний напрямок використання цих мікросфер-отримання енергозберігаючих теплих і світловідбивних покриттів. Вони можуть застосовуватися і для покриттів широкого призначення - атмосферостійкі, хімстійкі та ін [2-8]. Мікросфери, які мають заповнювачі водою та іншими рідинами, зазвичай мають цільове призначення. Вони можуть бути для виготовлення вогнезахисних покриттів. Більш важкі та міцні – керамічні мікросфери. В основному, їх використовують для отримання покриттів з підвищеною стійкістю до абразиво і твердістю. Вони можуть витримати дисперігрування в плівкоутворювачах при великих навантаженнях. Для отримання порошкових покриттів та фарб, у цій роботі застосовували керамічні та скляні мікросфери фірм: ТОВ «Мікрокомпозит» (Москва) та ЗАТ «ЗМ Україна». Фірма «ЗМ Україна» виготовляла скляні мікросфери марки К20 з розміром частинок 40-90 мкм, щільністю 0,2 г/. Керамосфери марки W-210 мають такі показники: щільність-2, 4 г/, максимальний розмір частинок становить 120 мкм. Мікросфери фірми "Мікрокомпозит" (скляні) мають середній розмір частинок 100 мкм.
Всі мікросфери, що використовуються на вигляд — це високодисперсні білі порошки (сипучі). Для плівкоутворювачів служили: 1) низької щільності поліетилен марки 16803-070, щільністю - 923 г/і температурою плавлення - 110 С)у вигляді порошку, який проходить через сито 0315; 2) епоксидний олігомер DER 664 (е. ч. 4, 5) з димотолом як затверджувач; 3) застосовували товарну епоксидну порошкову фарбу,синього кольору марки ПЕК-901 фірми «Еколон» (СПб) для виготовлення композицій. Сухим змішуванням порошку поліетилену з мікросферами отримували поліетиленові фарби, а епоксидні і сухим змішуванням і в розплаві олігомеру. У першому випадку змішування відбувається в апараті, який містить у собі механічне струшування, у другому – в екструдерній машині. Другий спосіб виявився не застосовним.
При вивченні фарб за допомогою сепарації та мікроскопічного методу з'ясувалося, що частина мікросхем руйнується. Це відбувається за допомогою диспергування та механічного подрібнення. У разі сухого змішування, через хорошу сипкість і рухливість мікросфер, виникають однорідні суміші. Такі суміші здатні до псевдозрідження (перетворення суміші в систему, тверді частинки якої знаходяться у зваженому стані, що нагадує рідину) та нанесення електростатичного розпилення. У сухому змішуванні фракціонування фарб не спостерігається. В результаті утворюються сферонаповнені та непігментовані та пегмінтовані склади. Утворення цих складів залежить від вихідного матеріалу: порошкового лаку, фарб. Спочатку провели дослідження, суть яких полягала у впливі мікросфер на реологічні (деформація, плинність) властивості розплавів поліетилену. Критерієм оцінювання був показник плинності розплавів (ПТР). Цей показник визначали на установці ІІРТ-М. Результати досліджень показали, що що більше мікросфер, то менше ПТР. Отже, підвищується в'язкість розплавів. Причому наявність скляних мікросфер сприяє сильнішому загущенню, а наявність керамічних – слабшому. Судячи з експериментів, можна зробити висновок, що максимальний ступінь наповнення поліетиленових складів мікросферами може бути збільшена при додаванні добавок, що пластифікують, доНаприклад, поліетиленових восків. Визначення показника плинності сферонапольних, епоксидних складів показало, що їх властивості дещо відрізняються від поліетиленових. В даному випадку скляні мікросфери також сприяють зменшенню ПТР, а керамічні, навпаки, ведуть до збільшення плинності. Така властивість пояснюється підвищеною щільністю керамосфер порівняно зі скляними мікросферами. Тому у керамічних сфер рухливість більша, ніж у скляних. За спеціальним методом було проведено визначення розтікання порошкової епоксидної фарби ПЕК-901 з 10% мас. керамосфери W-210. З дослідів випливає, що наявність керамосфер веде до кращої плинності порошкової фарби. Коефіцієнт такої плинності зростає з 52 до 60 мм. Від цього показника залежить блиск покриттів.
З отриманих вимірів слід, що наявність мікросфер (5% мас. ) веде до зниження тепло- і температуропровідності покриттів.