Полімерні дисперсії та латекси для фарб

Полімерні дисперсії - це водні колоїдні системи типу емульсія-у-воді, в яких синтетичні полімерні частинки розміром 50-500 нм стабілізовані поверхнево-активними речовинами та утворюють молочно-білу рідину. Після нанесення на поверхню і випаровування води полімерні частинки зближуються, деформуються і коалесцують при температурі вище мінімальної температури плівкоутворення (MFFT), формуючи суцільну полімерну плівку з міцною адгезією до субстрату. На відміну від розчинних полімерних систем (алкіди, епоксиди в органічних розчинниках), водні дисперсії виключають леткі органічні сполуки (ЛОС менше 50 г/л), пожежобезпечні, не потребують спеціальної вентиляції та відповідають сучасним екологічним нормам ЄС (VOC Directive 2004/42/EC) і США (EPA VOC regulations).

Основні типи полімерних дисперсій за хімічною природою полімеру:

• Полівінілацетатні дисперсії (ПВА) - гомополімери вінілацетату, вміст сухого залишку 50-55%, в'язкість 500-3000 мПа·с, MFFT 5-15°C, застосовуються для інтер'єрних водоемульсійних фарб економ-сегменту (витрата 150-200 г/м² у 2 шари, укривність 6-8 м²/кг), клеїв для деревини класу D3 за EN 204 (міцність склеювання бука 10-12 МПа), шпалерних клеїв (дозування 3-5%). Недоліки: низька водостійкість (набухання плівки у воді 15-25%), схильність до біопошкодження, обмежена морозостійкість (5 циклів заморожування-відтанення)
• Вініл-ацетат-етиленові дисперсії (ВАЕ/VAE) - сополімери вінілацетату з етиленом (5-20% етилену), вміст сухого залишку 50-60%, в'язкість 1000-5000 мПа·с, MFFT 0-10°C, перевершують звичайні ПВА за водостійкістю (водопоглинання плівки 8-12% проти 15-25% у ПВА), еластичністю (подовження до розриву 200-400% проти 10-50% у ПВА), морозостійкістю (15-25 циклів проти 5 циклів), лужностійкістю (pH до 12), застосовуються для будівельних клеїв класу D4 за EN 204 (міцність склеювання 12-15 МПа, водостійке склеювання), плиткових клеїв і затирок (адгезія до керамограніту 1,5-2,5 МПа за EN 12004), самовирівнювальних стяжок (еластифікація, тріщиностійкість), фасадних фарб економ-сегменту (водостійкість вища за ПВА, але нижча за чисті акрилові). Дорожчі за ПВА на 15-25%, дешевші за акрилові на 20-30%
• Акрилові дисперсії (AC) - сополімери метилметакрилату, бутилакрилату та етилакрилату, вміст сухого залишку 45-55%, Tg від -20°C до +25°C, MFFT 0-12°C, висока атмосферостійкість (збереження блиску і кольору понад 5 років за EN 927), водостійкість (водопоглинання плівки менше 5% за 24 години), лужностійкість (pH до 13 без омилення), застосовуються для фасадних фарб (витрата 120-180 г/м², стійкість до меління менше 1 бала за ISO 4628-6), еластичних покриттів (відносне подовження до розриву 200-400%), антикорозійних ґрунтів (адгезія до металу 5 МПа за ISO 4624). Чисті акрилові дисперсії дорожчі за стирол-акрилові на 30-50%
• Стирол-акрилові дисперсії (SAC) - сополімери стиролу (30-50%) з акрилатами, вміст сухого залишку 45-52%, Tg 0-20°C, MFFT 0-8°C, оптимальне співвідношення ціна/якість, твердість плівки за Кеніґом 70-120 с, блиск 60° 20-50%, застосовуються для інтер'єрних і фасадних фарб середньої цінової категорії (витрата 150-200 г/м², клас стійкості до мокрого стирання 2-3 за EN 13300, понад 5000 циклів), ґрунтівок для пористих основ (вбирання в бетон 50-100 г/м²), клеїв для підлогових покриттів (міцність відриву лінолеуму 2-3 Н/см). Жовтіють під дією УФ-випромінювання через окислення стирольних ланок
• Поліуретанові дисперсії (PU) - водні дисперсії поліефір- або поліестер-уретанів, вміст сухого залишку 35-60%, в'язкість 50-1000 мПа·с, MFFT 0-50°C, формують еластичні плівки з видатною стійкістю до стирання (індекс Табера менше 50 мг/1000 циклів CS-10/1 кг), хімічною стійкістю (розчинники, олії, кислоти pH 3-11), міцністю на розрив 20-40 МПа, застосовуються для захисних лаків для деревини і паркету (зносостійкість понад 10000 циклів за EN 13696), покриттів для шкіри (м'якість, дихання, стійкість до згинів понад 100000 циклів), текстильних покриттів (каландрування, друк). Дорожчі за акрилові в 2-3 рази

Полімерні дисперсії перевершують традиційні органорозчинні системи (алкідні фарби на уайт-спіриті, нітроцелюлозні лаки на ацетоні) за екологічною безпекою (без різкого запаху, можна працювати в закритих приміщеннях, інструменти миються водою), пожежобезпекою (температура спалаху вище 100°C проти 23-40°C для розчинних систем), швидкістю висихання (2-4 години до відлипу при 20°C і 60% вологості проти 6-24 годин для алкідів), збереженню еластичності при низьких температурах (акрилові плівки не розтріскуються при -40°C, алкідні стають крихкими при -20°C). Проте водні дисперсії не можна наносити при температурі нижче +5°C (уповільнення коалесценції), на вологі основи (вологість понад 8%), потребують додавання коалесцентів (2-5% бутилдигліколю, Texanol) для зниження MFFT і покращення плівкоутворення.

Вибір типу дисперсії визначається областю застосування (інтер'єр, фасад, деревина, метал, текстиль), вимогами до водостійкості (клас мокрого стирання 1-5 за EN 13300, водопоглинання за ISO 62), атмосферостійкості (клас експозиції 1-5 за EN 927, стійкість до УФ, озону, температурних циклів), механічної міцності (твердість маятника, індекс стирання Табера, міцність на розрив), сумісністю з пігментами (діоксид титану, залізооксидні, фталоціанінові пігменти), наповнювачами (карбонат кальцію, каолін, тальк до 60-70% об'ємної концентрації пігменту PVC) та добавками (диспергатори, піногасники, загусники, біоциди). Рекомендується узгоджувати підбір з технічним фахівцем або запитувати TDS для уточнення сумісності компонентів, реологічного профілю, умов плівкоутворення та фінальних характеристик покриття.