Теорія лаків і фарб, як роблять фарби, з чого складаються фарби, полімеризація лакофарбових

Найбільш узагальнюючим визначенням лакофарбових матеріалів можна визнати ті з них, які відносять до таких продуктів композиції (в рідкому або порошкової формі), що формують після нанесення на поверхню шари нових покриттів із заданими властивостями. При цьому від сухих плівок нових покриттів природно очікувати якісного відповідності естетичним (декоративним), ремонтним, захисним або профілактичним функцій. Композиції, які містять пігментовані складові, міжнародний стандарт ISO 4618 \ 1 визначає як Фарби, а Лаками називає композиції без таких. Таким чином, при всіх інших рівних обставин нанесення, лаки від фарб відрізняються кінцевим результатом нанесення з утворенням прозорих шарів сухих плівок покриттів. Природно, приймаючи цю обставину до уваги, можливо говорити про лаки як про прозорі фарбах. Традиційне вітчизняне поділ лакофарбових матеріалів вказує на їх Основні і допоміжні види. До других відносять суміші для підготовки поверхні підстав (знежирюючі і миючі засоби, адгезійні грунтові просочення), що руйнують і технологічні рідини для додання нових властивостей (змивки старої фарби, розчинники, розріджувачі, сикативи, гліколі, інгібітори), склади для залицяння за сухими покриттями ( пасти, поліролі), etc. Основні види представлені фарбами, лаками, емалями, грунтовками, шпаклівками, оліфами, складами спеціального призначення і виду (наприклад, порошкові фарби), що знайшло своє відображення і в вітчизняних стандартах маркування. Фарбами при цьому іменуються суспензії пігментів і їх сумішей з наповнювачами в рідкому середовищі плівкоутворювального речовини. Лаками названі розчини плівкоутворюючих речовин в органічних розчинниках або воді. Емалями "суспензії пігменту і їх сумішей з наповнювачами в лаку. Грунтовки дисперсії пігментів і наповнювачів в розчині або емульсії плівкоутворювального речовини. Шпаклівкою" дисперсії в сполучному пігментів і наповнювачів. Оліфами іменуються продукція хімічної або термічної переробки рослинних масел, etc. Нескладно помітити, що для деяких понять межа визначень умовна, а самі опису змушують мати на увазі хворобливу захопленість словесними Еквілібр. Така класифікація покликана, скоріше, свідомо обмежити сферу використання продукції при орієнтації непрофесійного користувача. Сучасним продавцям ніщо не заважає називати емалі або грунтовки "фарбами, що чудовим чином не позначається на взаєморозумінні з покупцями. Тому, важливо мати власне уявлення про відмінності і подібності цих лакофарбових продуктів для прийняття відповідних доречних рішень.

Більшість фарбових матеріалів будуть спочатку являти собою рідини. Після фізичних або хімічних процесів, що настають за їх нанесенням, утворюються шари нових покриттів з очікуваними, запроектованими виробниками цих складів властивостями. Рідку складову лакофарбового матеріалу прийнято називати Сполучною речовиною (або, коротко "Сполучною), яке може бути розчином або дисперсії плівкоутворюючих речовини. Останніми можуть бути синтетичні або природні речовини (або їх суміші), які забезпечують формування шарів проектних покриттів. В рідкому середовищі барвистого матеріалу , в якій дисперговані (зважені) Тверді частинки (Пігменти і Добавки (Наповнювачі)), крім пленкообразующего, присутні Присадки (також рідкі компоненти лакофарбових матеріалів).

Синтез і модифікація речовин є предметом вивчення органічної хімії. У живій природі органічні речовини складаються з небагатьох хімічних елементів "вуглецю, водню, кисню, азоту, сірки і фосфору. Органічну хімію допустимо визначати як науку про з'єднання вуглеводнів, проте найбільш точним і містким буде визначення предмета її вивчення як хімії сполук вуглецю. При класифікації органічних сполук їх можливо розташовувати послідовними рядами речовин, подібних за складом і хімічними властивостями. Такі послідовності називаються гомологічних рядами, а складові їх ве щества, відповідно, Гомологами. Кожен з наступних елементів в таких гомологічних рядах відмінний від кожного попереднього на однакову "гомологічну різниця" "певну для цього ряду кількість вуглеводневих сполук СН2. Більш ніж трехмиллионное різноманіття органічних сполук обумовлено здатністю атомів вуглецю з'єднуватися між собою і з іншими елементами в різному порядку, що характеризує ізомеріческіе властивості таких сполук. Ізомери, навіть мають однакові якісний, кількісний склад хімічних елементів і молекулярну масу, але різне просторове будова, мають різні властивості. Ця обставина природно використовується для отримання різних синтетичних продуктів з однакових похідних. Отримання синтетичних плівкоутворювальних речовин проводиться з вихідних низькомолекулярних сполук "мономерів, молекули яких здатні вступати в реакції один з одним або з молекулами інших речовин для утворення полімерів. Класифікація полімерних плівкоутворюючих речовин з молекулярної масі виділяє молекулярні освіти з молекулярної масою 100-10000" Олігомери і молекулярної масою більше 10000 "Полімери. Реакційно-здатні олігомери, що займають за розміром молекул область між мономерами і високомолекулярними сої нання, можуть в результаті хімічних реакцій утворювати полімерні групи з великою молекулярною масою. І для олігомерів, і для полімерів характерна наявність в молекулі повторюваних груп атомів, які називаються Ланками, які пов'язані ковалентним зв'язком на електронному рівні. На відміну від низькомолекулярних сполук, для полімерів характерно , що в фізичних і хімічних процесах бере участь не вся молекула полімеру, а її ланки або ділянки полімерних ланцюгів (Сегменти). Від того, наскільки повно вступили в реакцію ланки полімеру, залежить якість і кількість кінцевих продуктів хімічної реакції. Після взаємодій один з одним молекули мономерів утворюють Макромолекули. Ці процеси відбуваються шляхом Полімеризації і поліконденсації.

Під полімеризацією розуміється процес отримання високомолекулярних речовин, при якому макромолекули утворюються шляхом приєднання молекул одного або декількох низькомолекулярних речовин до зростаючого таким чином центральному утворення. В результаті процесів полімеризації ланки утворених полімерів не відрізняються за складом від беруть участь в синтезі вихідних мономерів. При цьому розрізняють гомополімеризації (в разі, коли приєднуються мономери одного виду) і кополімеризації (коли таких мономерів більше двох). У складах рідких лакофарбових композицій безпосередньо використовуються полімери, отримані способами полімеризації в розчинах і в дисперсних системах. Їх прикладами можуть бути полівінілацетати і деякі поліакрилати. Процеси полімеризації припускають як механізми побудови макромолекул, так і механізми їх руйнування або обмеження зростання. Ця обставина береться до уваги і використовується виробниками, наприклад, у зв'язку з необхідністю запобігти полімеризації процеси сполучного барвистих складів під час зберігання. Для цього до складу барвистих композицій вводяться речовини, звані Інгібіторами. Вони пригнічують реакційно-активні молекулярні центри, на які можуть нарощуватися мономери, або ж за певних умов (наприклад, збільшення концентрації фарби як розчину) обривають ланцюги макромолекул. Поняття "інгібітори" також часто використовується в анотаціях до спеціальних лакофарбовим продуктам. Причина цього схожі дії пасивуючих присадок в їх складах по відношенню до небажаних хімічних процесів, якісь можуть початися між компонентами фарби і підстав, на які вона наноситься. Це, наприклад, має відношення до корозійних процесів на металевих підставах, діям біодеструкторів (бактерій, цвілі, грибів, etc.) на дерев'яних або мінеральних пористих підставах.

Відмінність процесів поліконденсації від полімеризацій полягає в тому, що зростання макромолекул відбувається шляхом хімічної взаємодії молекул мономерів один з одним і з низькомолекулярними речовинами, виділення і накопичення яких відбувається побічно в ході цих хімічних реакцій. Ланки утворюються таким чином з'єднань виходять відмінними від вихідних мономерів. Прикладом використання процесів поліконденсації у виробництві лакофарбових матеріалів є одержувані в такий спосіб, наприклад, алкідні, епоксидні і термореактивні смоли на основі формальдегіду (сечовини-формальдегідних, феноло-формальдегідних, etc.). Після таких реакцій макромолекули полімерів починають реагувати один з одним, беручи участь в макромолекулярних реакціях. В результаті таких взаємодій між макромолекулами утворюються хімічні зв'язки, які перетворюють лінійні полімери в просторові сітчасті (зшиті). Чим більше таких зв'язків утворено, тим властивості просторово зшитого полімеру наближаються до властивостей кристалічної речовини. Такі полімерні просторові освіти не можуть бути розчинені без розкладання, оскільки сильний розчинник буде безладно руйнувати численні хімічні зв'язки не тільки між макромолекулами, а й усередині їх мономерних ланцюгів. Однак зв'язку між макромолекуламімогут бути і не настільки міцними. Для високомолекулярних сполук характерно, що в концентрованих полімерних розчинах макромолекула полімеру може бути неодноразово просторово пов'язана з декількома різними полімерними утвореннями. Такі полімерні розчини називаються структурованими і володіють характерною властивістю тиксотропії. Завдяки високій в'язкості структурованих розчинів полімерних плівкоутворюючих барвисті склади з їх застосуванням мають желеподібну консистенцію. Для зниження в'язкості і збільшення плинності таких фарб їх необхідно розмішати. Ретельність, тривалість та інтенсивність такого механічного впливу впливатиме на ступінь руйнування слабких макромолекулярних зв'язків полімерного сполучного. Якщо після перемішування барвиста композиція буде мати досить зручну в'язкість для нанесення обраним ручним малярським інструментом, її можна негайно використовувати. Якщо ж ні, то необхідно додатково привнести розчинник для більшого зниження в'язкості сполучного для нанесення фарби, наприклад, за допомогою механічного устаткування. Всі умови, при яких перетворення полімерів у складах барвистих складів відбуваються в проектному режимі, закладеному виробником, в доступній для споживача формі подаються у вигляді анотацій. Ці приписи в силу гранично спрощеного лапідарного викладу дій споживача від моменту відкривання банки до обставин експлуатації її сухих шарів припускають нескладне безумовне і буквальне їм проходження.

Якщо ланки мономерів нерегулярно розташовуються в молекулярної ланцюга, такі сполуки називають сополімери. Якщо ж мономери входять до складу макромолекули у вигляді послідовності блоків "сполуки мають назву Блок-сополімерів. У разі, коли основні ланцюга макромолекули складаються з ланок одного мономера, а бічні" з ланок іншого, з'єднання називають прищеплених кополімерів. Процеси сополимеризации ілюструють створення хімічних композицій, коли основні властивості полімерного освіти коригуються з метою використання в цілком певних умовах експлуатації. Природно, що при виготовленні будь-яких барвистих складів виробник прогнозує їх використання в різних зовнішніх умовах, тимчасових амплітудах проектної експлуатації, для різних цілей і навантажень, і це позначається на рецептурі фарб. Відома обережна жарт виробників: "Для великих наслідків неправильних властивостей фарби досить мало помилитися в її рецептурою". Характер чергування ланок мономерів в макромолекулі, їх кількісне співвідношення і властивості окремих мономерів значно впливають на властивості утвореного полімеру. Так, блок-сополімерні пленкообразующие речовини мають високі поверхнево-активними властивостями, на відміну від полімерних утворень з регулярним (гомополімерним) чергуванням ланок, у яких такі властивості відсутні.