Полімерні дисперсії та латекси для фарб

Полімерні дисперсії - водні колоїдні системи, у яких частинки полімеру, типово 50-500 нм, утримуються від злипання стабілізувальною системою - поверхнево-активними речовинами, захисними колоїдами або їх поєднанням залежно від способу полімеризації, а точний розмір частинок зазначає паспорт марки; після випаровування води частинки зближуються і за температури не нижче ніж MFFT дисперсії або готової рецептури коалесціюють у суцільну плівку. Перехід з органорозчинних сполучних на такі системи відкриває дорогу до низького вмісту ЛОС - на практиці до значень менше ніж 50 г/л, - але підсумкова цифра лишається властивістю готової рецептури: коалесценти, гліколі, консерванти та розчинники пігментних паст здатні підняти її вище. До початку плівкоутворення інструмент відмивається водою; після висихання спосіб очищення залежить від сполучного.

Зведення за класами

Клас і марки	Ключова властивість	Застосування
Стирол-акрилові з твердою плівкою DL 420 G, DL 424, DL 450, PST 50 A, UC-450 EF, LEXOL 220	сухий залишок 49-50 %, Tg 19-24 °C, MFFT 14-20 °C	матові та напівглянцеві фасадні й інтер'єрні фарби, дисперсійні штукатурки
Стирол-акрилові еластичні PST 65, DURAFLEX 70, OSA H, 13-074, R 161E	Tg від мінус 40 до мінус 3 °C, MFFT 0 °C і нижче, сухий залишок 50-57 %	покрівельні та гідроізоляційні склади, товстошарові штукатурки, модифікація цементу, ремонт тріщин
Стирол-акрилові гідрозолі PR 667, 581, XZ 91930.00, DC 640	сухий залишок 33-35 %, частинка близько 50 нм, в'язкість до 500 мПа·с	проникні ґрунтовки по крейдуючому бетону, штукатурці й гіпсу, зміцнення основи на глибину
Стирол-акрилові для лужних систем SF-1290, DL 430	стабільність за високого pH, сумісність з рідким склом і вапном, у SF-1290 MFFT нижче ніж 5 °C	силікатні та вапняні фарби, мінеральні й мозаїчні штукатурки
Антикорозійні сполучні XZ 95034.00, LDM 7461	висока Tg твердої фази, у LDM 7461 частинка core-shell з Tg близько 30 і 98 °C	ґрунтовки та покривні шари по сухому металу за кімнатної температури
Чисті акрилові дисперсії LDM 7510, LDM 7412, LDM 7718, P 888, 590	без стирольних ланок, звідси стійкість до УФ-пожовтіння і лугу; сухий залишок 45-55 %	глянцеві емалі по дереву, металу і ПВХ, мозаїчні штукатурки, еластомерні покриття
Вінілацетат-етиленові (ВАЕ) LDM 1891, LDM 1871 C, LDM 1869, LDM 1828	етилен як внутрішній пластифікатор, MFFT близько 0-1 °C без коалесцента, pH 4-6,5	інтер'єрні фарби з низькою емісією, паропроникні фасадні склади
Стирол-бутадієнові латекси 2012	сухий залишок 51 %, в'язкість близько 200 мПа·с, MFFT 5 °C, частинка 120 нм; подвійні зв'язки окиснюються під УФ	ґрунтовки, гідроізоляція та інтер'єрні фарби без відкритої експозиції
Поліуретанові дисперсії U 9900	аніонний аліфатичний поліефіруретан без розчинників, сухий залишок 39-41 %, MFFT близько 50 °C	паркетні та меблеві лаки, покриття по шкірі й текстилю
Силіконові додаткові сполучні RUCOSIL B-TF, RUCOSIL B-TF 60	емульсії модифікованих полісилоксанових смол, активна речовина близько 50 і 60 %	силіконові фасадні фарби та декоративні штукатурки, введення в одиницях відсотків від рецептури

Основні типи сполучних в асортименті, за хімією полімеру:

• Стирол-акрилові дисперсії - найширший клас із сухим залишком 33-57%: співвідношенням стиролу та акрилатів задається температура склування, тож одна хімія перекриває і тверді матові фарби, і еластичні покриття з Tg до мінус 12°C;
• Чисті акрилові дисперсії - сополімери (мет)акрилатів без стирольних ланок: відсутність ароматичних кілець знімає пожовтіння під УФ і зберігає лугостійкість плівки, що виводить їх у глянцеві емалі по дереву, металу та ПВХ та в антикорозійні системи;
• Вінілацетат-етиленові дисперсії (ВАЕ) - сополімери, де етилен працює внутрішнім пластифікатором: він опускає MFFT приблизно до нуля без зовнішнього коалесцента і знижує водопоглинання плівки проти гомополімерного вінілацетату, звідси застосування в інтер'єрних фарбах із низькою емісією та в паропроникних фасадних складах;
• Стирол-бутадієнові латекси - бутадієнові ланки дають м'яку еластичну плівку за низької в'язкості дисперсії, що полегшує просочення пористих основ у ґрунтовках, гідроізоляції та інтер'єрних фарбах; подвійні зв'язки окиснюються під УФ, тому на відкриту експозицію такі латекси не розраховані;
• Поліуретанові дисперсії - аніонні аліфатичні поліефіруретани, у яких уретанові зв'язки дають стійкість до стирання та хімікатів вищу за акрилову плівку, що виправдовує їх у паркетних і меблевих лаках, покриттях по шкірі та текстилю;
• Силіконові додаткові сполучні - емульсії модифікованих полісилоксанових смол, які вводять не замість органічної дисперсії, а разом з нею: силоксанова частина тримає плівку відкритою для пари і знижує водопоглинання, а органічна дисперсія відповідає за адгезію і механіку, звідси поєднання паропроникності з низьким водопоглинанням у силіконових фасадних системах; введення лежить в одиницях відсотків, тому систему таке сполучне модифікує, а не замінює, а сумісність конкретної пари перевіряють пробним варінням;
• Полівінілацетатні дисперсії та сполучні для будівельних клеїв винесені до групи будівельних і дисперсійних клеїв - клейовий шов оцінюють за адгезією та відкритим часом, а покриття за атмосферостійкістю і декоративністю плівки, тому критерії добору сполучного різні.

Під час добору сполучного відправною точкою слугує MFFT готової рецептури, а не однієї дисперсії: вона разом з точкою роси і режимом сушіння задає нижню межу температури нанесення, для будівельних водних систем по мінеральних основах зазвичай близько +5°C. Допустиму вологість основи встановлюють окремо за її типом, оскільки вимоги до бетону, гіпсу і деревини різняться. Коалесцент добирають під MFFT, температуру склування та умови нанесення, а дозування задають із зазначенням бази розрахунку, частіше від сухого полімеру; марки з градієнтною температурою склування та м'які самоплівкоутворювальні дисперсії потребу в ньому знижують, а можливість обійтися без нього підтверджують на готовій рецептурі.

Змішування різних типів сполучних потребує окремої перевірки. Орієнтири за pH існують - ВАЕ зазвичай постачаються у слабокислій області, акрилові та стирол-акрилові ближче до нейтральної і слаболужної, - але конкретне значення беруть з паспорта марки, а не з класу хімії. Перевірка не зводиться до проби на негайну коагуляцію: дивляться прискорене зберігання, зростання в'язкості, синерезис, а потім плівкоутворення і властивості готового покриття.

У чому різниця між акриловими та стирол-акриловими дисперсіями для фарб? Чисті акрилові побудовані лише на акрилатних мономерах і не жовтіють під УФ, зберігаючи лугостійкість та атмосферостійкість плівки; їх беруть у глянцеві емалі та кольорові фініші тривалої експозиції. Стирол-акрилові містять стирольні ланки: плівка твердіша, а сполучне доступніше, проте ароматичні кільця окиснюються під ультрафіолетом. Практичний висновок - стирол-акрилові оптимальні для матових інтер'єрних фарб, штукатурок і ґрунтів, чисті акрилові - там, де важливі глянець і кольоростійкість.

Чому полівінілацетатні дисперсії не входять до цієї групи? Гомополімери вінілацетату в лакофарбових рецептурах витіснені вінілацетат-етиленовими: етилен як внутрішній пластифікатор знижує MFFT і водопоглинання плівки, тоді як чистий ПВА з Tg близько 30°C критично залежить від коалесцента і дає високе водопоглинання. Основна царина ПВА - клеї для деревини та будівельні склади, тому такі марки зібрані в групі дисперсійних клеїв.

Які дисперсії підходять для фасадів в українському кліматі? Відповідь залежить від того, що потрібно від покриття. Звичайна фасадна фарба будується на акриловому чи стирол-акриловому сполучному з температурою склування близько 15-25 °C: тверда плівка менше збирає пил і переносить миття, а MFFT опускають коалесцентом до рівня, робочого за +5 °C. Якщо покриття має перекривати тріщини основи і витримувати десятки циклів заморожування-відтавання на рік, беруть еластичні марки з Tg від мінус 40 до мінус 3 °C і MFFT близько нуля - плівка лишається податливою на морозі. До обраного сполучного додають рутильний TiO₂ (R-2196, R-609, R-PLUS), мінеральні наповнювачі та пару консервантів - тарний BIOPOL TI 158 і плівковий фунгіцид-альгіцид FUNGIPOL 351, а також інші біоциди та консерванти. Стирольні системи на відкритій південній експозиції з часом крейдують сильніше за акрилові, тому кольорові фінішні шари тривалої експозиції будують на чистих акрилових сполучних. Паропроникність по мінеральних основах забезпечують ВАЕ фасадного призначення та склади з підвищеною об'ємною концентрацією пігменту.

Що відбувається з дисперсією за замерзання і як її зберігати? Замерзання руйнує сольватні оболонки на частинках полімеру, і після відтавання дисперсія часто вже не відновлюється: з'являються коагулят і крупка, в'язкість змінюється незворотно. Типові умови зберігання - закрита тара за +5...+30 °C, без прямого сонця, але конкретний діапазон і строк беруть з паспорта марки; частина марок паспортизована на обмежену кількість циклів заморожування-відтавання, але цю характеристику підтверджують за TDS конкретного продукту. Перед уведенням у рецептуру дисперсію після холодного перевезення витримують до цехової температури і перевіряють на відсутність коагуляту.