Полимерные дисперсии и латексы для красок

Полимерные дисперсии - водные коллоидные системы, в которых частицы полимера, типично 50-500 нм, удерживаются от слипания стабилизирующей системой - поверхностно-активными веществами, защитными коллоидами или их сочетанием в зависимости от способа полимеризации, а точный размер частиц указывает паспорт марки; после испарения воды частицы сближаются и при температуре не ниже MFFT дисперсии или готовой рецептуры коалесцируют в сплошную плёнку. Переход с органорастворимых связующих на такие системы открывает дорогу к низкому содержанию ЛОС - на практике до значений менее 50 г/л, - но итоговая цифра остаётся свойством готовой рецептуры: коалесценты, гликоли, консерванты и растворители пигментных паст способны увести её выше. До начала плёнкообразования инструмент отмывается водой; после высыхания способ очистки зависит от связующего.

Сводка по классам

Класс и марки	Ключевое свойство	Применение
Стирол-акриловые с твёрдой плёнкой DL 420 G, DL 424, DL 450, PST 50 A, UC-450 EF, LEXOL 220	сухой остаток 49-50 %, Tg 19-24 °C, MFFT 14-20 °C	матовые и полуглянцевые фасадные и интерьерные краски, дисперсионные штукатурки
Стирол-акриловые эластичные PST 65, DURAFLEX 70, OSA H, 13-074, R 161E	Tg от минус 40 до минус 3 °C, MFFT 0 °C и ниже, сухой остаток 50-57 %	кровельные и гидроизоляционные составы, толстослойные штукатурки, модификация цемента, ремонт трещин
Стирол-акриловые гидрозоли PR 667, 581, XZ 91930.00, DC 640	сухой остаток 33-35 %, частица около 50 нм, вязкость до 500 мПа·с	проникающие грунтовки по мелящему бетону, штукатурке и гипсу, упрочнение основания на глубину
Стирол-акриловые для щелочных систем SF-1290, DL 430	стабильность при высоком pH, совместимость с жидким стеклом и известью, у SF-1290 MFFT ниже 5 °C	силикатные и известковые краски, минеральные и мозаичные штукатурки
Антикоррозионные связующие XZ 95034.00, LDM 7461	высокая Tg твёрдой фазы, у LDM 7461 частица core-shell с Tg около 30 и 98 °C	грунты и покрывные слои по сухому металлу при комнатной температуре
Чистые акриловые дисперсии LDM 7510, LDM 7412, LDM 7718, P 888, 590	без стирольных звеньев, отсюда стойкость к УФ-пожелтению и щёлочи; сухой остаток 45-55 %	глянцевые эмали по дереву, металлу и ПВХ, мозаичные штукатурки, эластомерные покрытия
Винилацетат-этиленовые (ВАЭ) LDM 1891, LDM 1871 C, LDM 1869, LDM 1828	этилен как внутренний пластификатор, MFFT около 0-1 °C без коалесцента, pH 4-6,5	интерьерные краски с низкой эмиссией, паропроницаемые фасадные составы
Стирол-бутадиеновые латексы 2012	сухой остаток 51 %, вязкость около 200 мПа·с, MFFT 5 °C, частица 120 нм; двойные связи окисляются под УФ	грунтовки, гидроизоляция и интерьерные краски без открытой экспозиции
Полиуретановые дисперсии U 9900	анионный алифатический полиэфируретан без растворителей, сухой остаток 39-41 %, MFFT около 50 °C	паркетные и мебельные лаки, покрытия по коже и текстилю
Силиконовые со-связующие RUCOSIL B-TF, RUCOSIL B-TF 60	эмульсии модифицированных полисилоксановых смол, активное вещество около 50 и 60 %	силиконовые фасадные краски и декоративные штукатурки, ввод в единицах процентов от рецептуры

Основные типы связующих в ассортименте, по химии полимера:

• Стирол-акриловые дисперсии - самый обширный класс с сухим остатком 33-57%: соотношением стирола и акрилатов задаётся температура стеклования, поэтому одна химия перекрывает и твёрдые матовые краски, и эластичные покрытия с Tg до минус 12°C;
• Чистые акриловые дисперсии - сополимеры (мет)акрилатов без стирольных звеньев: отсутствие ароматических колец снимает пожелтение под УФ и сохраняет щёлочестойкость плёнки, что выводит их в глянцевые эмали по дереву, металлу и ПВХ и в антикоррозионные системы;
• Винилацетат-этиленовые дисперсии (ВАЭ) - сополимеры, где этилен работает внутренним пластификатором: он опускает MFFT примерно до нуля без внешнего коалесцента и снижает водопоглощение плёнки против гомополимерного винилацетата, отсюда применение в интерьерных красках с низкой эмиссией и в паропроницаемых фасадных составах;
• Стирол-бутадиеновые латексы - бутадиеновые звенья дают мягкую эластичную плёнку при низкой вязкости дисперсии, что облегчает пропитку пористых оснований в грунтовках, гидроизоляции и интерьерных красках; двойные связи окисляются под УФ, поэтому на открытую экспозицию такие латексы не рассчитаны;
• Полиуретановые дисперсии - анионные алифатические полиэфируретаны, у которых уретановые связи дают стойкость к истиранию и химикатам выше акриловой плёнки, что оправдывает их в паркетных и мебельных лаках, покрытиях по коже и текстилю;
• Силиконовые со-связующие - эмульсии модифицированных полисилоксановых смол, которые вводят не вместо органической дисперсии, а вместе с ней: силоксановая часть держит плёнку открытой для пара и снижает водопоглощение, а органическая дисперсия отвечает за адгезию и механику, отсюда сочетание паропроницаемости с низким водопоглощением у силиконовых фасадных систем; ввод лежит в единицах процентов, поэтому систему такое связующее модифицирует, а не заменяет, а совместимость конкретной пары проверяют пробной варкой;
• Поливинилацетатные дисперсии и связующие для строительных клеёв вынесены в группу строительных и дисперсионных клеёв - клеевой шов оценивают по адгезии и открытому времени, а покрытие по атмосферостойкости и декоративности плёнки, поэтому критерии выбора связующего разные.

При подборе связующего отправной точкой служит MFFT готовой рецептуры, а не одной дисперсии: она вместе с точкой росы и режимом сушки задаёт нижнюю границу температуры нанесения, для строительных водных систем по минеральным основаниям обычно около +5°C. Допустимую влажность основания устанавливают отдельно по его типу, поскольку требования к бетону, гипсу и древесине различаются. Коалесцент подбирают под MFFT, температуру стеклования и условия нанесения, а дозировку задают с указанием базы расчёта, чаще от сухого полимера; марки с градиентной температурой стеклования и мягкие самоплёнкообразующие дисперсии потребность в нём снижают, а возможность обойтись без него подтверждают на готовой рецептуре.

Смешение разных типов связующих требует отдельной проверки. Ориентиры по pH существуют - ВАЭ обычно поставляются в слабокислой области, акриловые и стирол-акриловые ближе к нейтральной и слабощелочной, - но конкретное значение берут из паспорта марки, а не из класса химии. Проверка не сводится к пробе на немедленную коагуляцию: смотрят ускоренное хранение, рост вязкости, синерезис, а затем плёнкообразование и свойства готового покрытия.

В чём разница между акриловыми и стирол-акриловыми дисперсиями для красок? Чистые акриловые построены только на акрилатных мономерах и не желтеют под УФ, сохраняя щёлочестойкость и атмосферостойкость плёнки; их берут в глянцевые эмали и цветные финиши длительной экспозиции. Стирол-акриловые содержат стирольные звенья: плёнка твёрже и связующее доступнее по цене, но ароматические кольца окисляются под ультрафиолетом. Практический вывод - стирол-акриловые оптимальны для матовых интерьерных красок, штукатурок и грунтов, чистые акриловые - там, где важны глянец и цветостойкость.

Почему поливинилацетатные дисперсии не входят в эту группу? Гомополимеры винилацетата в лакокрасочных рецептурах вытеснены винилацетат-этиленовыми: этилен как внутренний пластификатор снижает MFFT и водопоглощение плёнки, тогда как чистый ПВА с Tg около 30°C критически зависит от коалесцента и даёт высокое водопоглощение. Основная область ПВА - клеи для дерева и строительные составы, поэтому такие марки собраны в группе дисперсионных клеёв.

Какие дисперсии подходят для фасадов в украинском климате? Ответ зависит от того, что требуется от покрытия. Обычная фасадная краска строится на акриловом или стирол-акриловом связующем с температурой стеклования около 15-25 °C: твёрдая плёнка меньше собирает пыль и переносит мытьё, а MFFT опускают коалесцентом до уровня, рабочего при +5 °C. Если покрытие должно перекрывать трещины основания и выдерживать десятки циклов замораживания-оттаивания в год, берут эластичные марки с Tg от минус 40 до минус 3 °C и MFFT около нуля - плёнка остаётся податливой на морозе. К выбранному связующему добавляют рутильный TiO₂ (R-2196, R-609, R-PLUS), минеральные наполнители и пару консервантов - тарный BIOPOL TI 158 и плёночный фунгицид-альгицид FUNGIPOL 351, а также другие биоциды и консерванты. Стирольные системы на открытой южной экспозиции со временем мелят сильнее акриловых, поэтому цветные финиши длительной экспозиции строят на чистых акриловых связующих. Паропроницаемость по минеральным основаниям обеспечивают ВАЭ фасадного назначения и составы с повышенной объёмной концентрацией пигмента.

Что происходит с дисперсией при замерзании и как её хранить? Замерзание разрушает сольватные оболочки на частицах полимера, и после оттаивания дисперсия часто уже не восстанавливается: появляются коагулят и крупка, вязкость меняется необратимо. Типовые условия хранения - закрытая тара при +5...+30 °C, без прямого солнца, но конкретный диапазон и срок берут из паспорта марки; часть марок паспортизована на ограниченное число циклов замораживания-оттаивания, но эту характеристику подтверждают по TDS конкретного продукта. Перед вводом в рецептуру дисперсию после холодной перевозки выдерживают до цеховой температуры и проверяют на отсутствие коагулята.