Акрил

Акрил

Акрил (оргстекло) – синтетический материал, изготовленный из акриловых смол.

Оргстекло получают двумя способами: экструзией и литьем. Сам способ производства накладывает ряд ограничений и определяет некоторые свойства пластика. Экструзионное оргстекло получают методом непрерывной экструзии расплавленной массы гранулированного ПММА через щелевую головку с последующим охлаждением и резкой по заданным размерам. Литьевое получают методом заливки мономера ММА между двумя плоскими стеклами с дальнейшей его полимеризацией до твердого состояния.

Особенности экструзионного оргстекла по сравнению с литым оргстеклом: ряд возможных толщин листов меньше, что определяется возможностью экструдера, возможная длина листов больше, разнотолщинность листов в партии меньше (допуск по толщине 5% вместо 30% у литого акрила), меньшая ударостойкость, меньшая химическая стойкость, большая чувствительность к концентрации напряжений, лучшая способность к склеиванию, меньший и более низкий диапазон температур при термоформовке (примерно 150-170°С вместо 150-190°С), меньшее усилие при формовке, большая усадка при нагреве (6% вместо 2% у литого акрила).

Свойства:

1. Легкость.
Плотность оргстекла — 1,19 г/см 3. Оргстекло почти в 2,5 раза легче обычного стекла, на 17% легче компактного ПВХ и на 7% — полиэфирных стекол, поэтому при строительстве самонесущих конструкций не требуется применение дополнительных опор. Оргстекло имеет равный вес с поликарбонатом и на 15% тяжелее полистирола.

2. Ударопрочность.
Ударная прочность акрилового листа в 5 раз выше, чем у обычного силикатного стекла.

3. Влагостойкость.

4. Стойкость к атмосферным явлениям. 40-градусные морозы оргстеклу не страшны — оно способно работать в широком диапазоне температур, не размягчаясь и не деформируясь при высоких температурах, и не трескаясь и не коробясь при низких, устойчиво к неблагоприятным погодным явлениям. Акриловое стекло отличается высокой устойчивостью к старению. Его механические и оптические свойства не изменяются заметным образом при многолетних атмосферных воздействиях.

5. Органическое стекло пропускает 90% ультрафиолетовых лучей, при этом обладает хорошей светостойкостью и превосходным уровнем устойчивости к действию ультрафиолетовых лучей, не требуя специальной защиты. Это объясняется тем, что по своей химической природе оргстекло прозрачно для ультрафиолетового излучения. Поэтому ультрафиолет не задерживается в массе полимера и не действует разрушающе на его внутреннее строение (ультрафиолетовые лучи не вызывают его пожелтения и деградации, и материал не теряет своих механических свойств в течение 10 и более лет).

6. Светопроницаемость. Отсутствие собственной окраски и прозрачность предоставляют возможность обеспечить высокую светопроницаемость. Светопроницаемость у акриловых листов такая же, как и у стекла. Светопропускание составляет до 93% видимого света (только 8 % падающего света отражается) — это больше, чем у любого другого полимерного материала. Окраска оргстекла не изменяется с течением времени, сохраняет свой оригинальный цвет. Светопропускание «матового» оргстекла может находиться в пределах от 20% (т. е. быть практически «глухим») до 75% (полупрозрачным). Листы со светопропусканием 50—75% используются, например, для производства светильников. Оптимальный вариант светопропускания для рекламных изделий с внутренней подсветкой — 25—30%.

7. Акриловое стекло устойчиво к действию различных газов, присутствующих в городском воздухе и воздухе морских побережий. Оно также устойчиво к воздействию сырости, бактерий и микроорганизмов, обладает высокой химической стойкостью к воздействию неорганических веществ, солей и их растворов. С другой стороны, такие органические вещества, как хлоропроизводные углеводородов, кетоны и эфиры являются растворителями для акрилового стекла.

8. Оргстекло — легковоспламеняющийся материал, но при горении оно не так опасно, как другие горючие пластики, т. к. не выделяет никаких ядовитых газов. Температура воспламенения — 460—635 °С.

Ткань под названием акрил: что это такое

Акрил — экологически чистый материал, не продуцирует никаких токсических веществ и абсолютно безопасен. Он может использоваться на улице и в помещениях, в том числе в детских и лечебных учреждениях. Оргстекло может быть полностью использовано повторно после его переработки.

10. Акриловое стекло легко в обработке. Его можно резать, сверлить, склеивать, гнуть и формовать, полировать и фрезеровать, окрашивать и гравировать (в том числе осуществлять лазерную гравировку), оно имеет отличное сцепление со всеми видами самоклеящихся виниловых пленок.

11. Акриловое стекло легко гнется «холодным способом» (без нагрева).

12. Оргстекло — термопластичный материал, т. е. оно имеет способность размягчаться при нагреве и сохранять при охлаждении ту форму, которую ему придали. Литьевое акриловое стекло великолепно формуется, что позволяет изготавливать из него объемные изделия различного назначения, в том числе эксклюзивную барельефную и полнообъемную световую рекламную продукцию.

13. Температура размягчения акрилового стекла (в зависимости от производителя и марки) находится в пределах 90—110 °С, максимальная температура его применения соответствует 80—100 °С.

14. 10-летняя гарантия на сохранение всех свойств оргстекла, без изменения его оптических, физико-механических и эксплуатационных характеристик.

15. Хорошие диэлектрические свойства. Молекулярная структура органического стекла такова, что препятствует проникновению электрически заряженных частиц в его волокна. Отсюда низкая электропроводность акрила, позволяющая использовать его при производстве самой широкой номенклатуры продукции.

1. Акриловые полимеры и сополимеры и их получение

К этому типу пленкообразующих веществ относятся  олигомеры, полимеры и сополимеры акриловой, метакриловой кислот и их производных: эфиров, амидов, нитрилов и др. В зависимости  от применяемых мономеров и сомономеров  можно получить термопластичные или термореактивные полимеры с разнообразными физическими свойствами.

Сырьем для  получения акриловых полимеров  и сополимеров служат различные  мономеры. Полимеризацию акриловых мономеров можно проводить различными методами. Для изготовления лаков наиболее пригоден лаковый метод; метод эмульсионной полимеризации применяется для получения латекса.

При эмульсионной полимеризации акриловых мономеров инициаторами служат растворимые в воде пероксиды (пероксид аммония, пероксид водорода и т. п.). В реактор загружают дистиллированную воду и мономер в соотношении около 1:3, эмульгатор (около 3% от массы мономера) и инициатор (около 0,5%). В качестве эмульгатора применяют соли жирных высокомолекулярных кислот (олеиновая), соли органических сульфокислот и другие поверхностно-активные вещества. Реакцию ведут в нейтральной или слабокислой среде. Процесс полимеризации протекает при 60–90 °С за 2–4 ч. Окончание процесса определяют по содержанию остаточного мономера в полимере, которое не должно превышать 1 – 2 %. Получаемый латекс может служить полуфабрикатом для производства клеев, водоэмульсионных красок и других композиций.

Если необходимо выделить полимер из эмульсии, к  латексу добавляют серную кислоту  и отгоняют воду.

Что за ткань акрил: плюсы и минусы материала

При этом эмульсия разрушается, и полимер выпадает в осадок в виде дисперсного порошка. Осажденный полимер отфильтровывают  и промывают от эмульгатора водой  или спиртом и сушат при 40—70 °С.

При лаковой  полимеризации акриловых мономеров  в качестве растворителей применяют  бензол, изопропилбензол, хлорбензол, толуол, циклогексанон и др. Инициаторами служат органические пероксиды и динитрил азобис(изомасляной) кислоты. Процесс полимеризации ведется при температурах около 70 °С. Окончание полимеризации устанавливают по содержанию мономера в полимере, которое не должно превышать 2%. Если процесс получения полимера проводится в среде растворителя, не растворяющего полимер, то последний выпадает в осадок в виде тонкого порошка, подвергаемого затем очистке и сушке.

При лаковой  полимеризации акриловых мономеров  в качестве растворителей применяют  бензол, изопропилбензол, хлорбензол, толуол, циклогексанон и др.

Инициаторами служат органические пероксиды и  динитрил азобис(изомасляной) кислоты. Процесс полимеризации ведется при температурах около 70 °С. Окончание полимеризации устанавливают по содержанию мономера в полимере, которое не должно превышать 2%. Если процесс получения полимера проводится в среде растворителя, не растворяющего полимер, то последний выпадает в осадок в виде тонкого порошка, подвергаемого затем очистке и сушке.

1.1 Общие свойства

Полимеры могут  быть твердыми, растворимыми в органических растворителях или воде, а также в виде эмульсий или дисперсий.

Полиакрилаты, по сравнению с другими пленкообразующими веществами для красок, обладают рядом преимуществ:

1)  устойчивостью  к воздействию химических веществ;

2)  бесцветностью,  прозрачностью, устойчивостью к  пожелтению даже при длительном воздействии неблагоприятных температур;

3) устойчивостью к поглощению излучения с длиной волны свыше 300 нм (УФ облапь спектра, в том случае, если полиакрилаты не содержат стирол или схожие с ним ароматические соединении);

4)  отсутствием двойных связей;

5)  способностью к сохранению глянца;

6)  стабильностью акрилатов и особенно метакрилатов к гидролизу.

Считается, что  наличие перечисленных свойств  у покрытий обусловлено свойствами индивидуальных мономеров, из которых  получен полимер. Метилметакрилат  способствует повышенной атмосфероустойчивости, светопрочности, жесткости и сохранности  глянца в течение длительного  периода. Стирол увеличивает прочность  и устойчивость к воде, химическим веществам, солевому туману, по уменьшает  светопрочность и сохранность глянца. Алкилированные акрилаты и метакрилаты  придают покрытию гибкость и гидрофобность, а акриловая и метакриловая кислоты  способствуют улучшению адгезии  с металлами.

В свете того что защита окружающей среды становится псе более актуальной, к смолам красок стали применяться новые требования, что существенно расширило ассортимент лакокрасочных систем. Современные лаки и краски должны содержать малое количество растворителя (высокий сухой остаток) или совсем не содержать растворителя (порошковые покрытия), должны разбавляться водой (водно-дисперсионные краски), быть термопластичными или реакционноспособными. Все эти свойства должны быть получены за счет полимерной структуры пленкообразующих веществ. Ниже описаны наиболее важные технические параметры полимером.

Температура стеклования (Т) влияет на адгезию, хрупкость и  отслаивание от подложки, образование трещин и устойчивость к высоким ударным воздействиям. Отрегулировать Т в акрилатах относительно легко, например, при помощи изменения соотношения метилированного метакрилата (Тg гомополимера – 105 °С) к n-бутил-акрилату (Тg гомополимера – 54 °С). Т также влияет им свойства дисперсий и вязкость растворов. При высоких значениях Т увеличивается время сушки. При низких значениях молекулярной массы (< 6000), что весьма важно особенно для красок с высоким содержанием сухого остатка, температура стеклования зависит от молекулярной массы. Последующее структурообразование приводит к повышению температуры стеклования, который не зависит от плотности образования поперечных межмолекулярных связей.

Наличие стирола  в составе пленкообразующих веществ  снижает устойчивость к УФ-облучению  и к атмосферным воздействиям, но при этом повышает устойчивость к воздействию химически активных веществ, улучшает адгезию и смачиваемость пигмента. Поэтому производители стараются не использовать стирол в красках, которые применяются в качестве верхнего слоя при наружной окраске и для получения прозрачных покрытий.

Разработка красок с низким количеством растворителя (с высоким содержанием сухого остатка) напрямую связана с использованием полимеров, обладающих очень низкой вязкостью. Для таких пленкообразующих веществ принципиально важными параметрами, определяющими вязкость, являются молекулярная масса и молекулярно-массовое распределение (ММР). Для изготовления красок с высоким содержанием сухого остатка необходимы олигомеры с молекулярной массой около 1000—3000. Акрилатное пленкообразующее вещество с молекулярной массой 100 000 можно использовать для получения краски с содержанием сухою остатка около 12,5 % и с низкой вязкостью, достаточной для ее нанесения. Пленкообразующее вещество с молекулярной массой около 6000 дает возможность получись краску с содержанием сухого остатка рапным 50 %. Для получения низкой вязкости достаточно минимального ММР. Однако с увеличением молекулярной массы физико-механические свойства краски улучшаются. Поэтому пленкообразующие вещества с низкой молекулярной массой, которые сшиваются после нанесения, используются для изготовления красок с низким содержанием твердого сухого остатка. Исходная краска состоит из низкомолекулярных олигомеров, а прочные полимерные пленки образуются после поперечной сшивки и в процессе высыхания. Дальнейшие возможности по уменьшению вязкости связаны со специфическими взаимодействиями между молекулами пленкообразующего вещества и с выбором низковязкого растворителя, который практически не взаимодействует с полимером. Для порошковых покрытий особенно важна вязкость расплава. В этом отношении акриловые полимеры находятся в невыгодном положении по сравнению с полиэфирами.

Для промышленного производства дисперсий необходимо введение функциональных групп в полимерную цепь. Большинство водно-дисперсионных систем представляют собой полимеры со свободными карбоксильными группами. Способность к разбавлению водой достигается посредством нейтрализации кислотных групп водной щелочью или аминами. Пленкообразующие вещества могут также содержать группы азота. Последующее образование дисперсии может происходить после нейтрализации (например, уксусной или молочной кислотой). Так как вязкость дисперсий очень слабо зависит от молекулярной массы, то обычно используются полимеры с очень высокой молекулярной массой. Поэтому дисперсии идеально подходят для получения покрытий, высыхаемых физическим способом. Структурообразование происходит за счет введения функциональных групп.

При использовании  безводных дисперсий можно уменьшить выделение растворителя из красок без понижения молекулярной массы. Акрилаты были описаны выше как пленкообразующие вещества для безводных дисперсий, но кроме низкой вязкости они обладают еще некоторыми преимуществами над обычными покрытиями и, более того, должны конкурировать с красками с высоким содержанием сухого остатка и с порошковыми покрытиями.

1.2 Структурообразование полиакрилатов

В отличие от термопластических полимеров структурированные полимеры нерастворимы, обладают более высокой твердостью и устойчивостью к воздействию химических веществ. Эти свойства чрезвычайно важны для изготовления высококачественных покрытий. Реакции структурообразования приобрели значимость в 1950-х годах после внедрения акриловых смол в автомобильную промышленность.

Следующий импульс  и области создания ЛКМ был связан с ужесточением законодательства об охране окружающей среды. Появление требований к понижению содержания растворителей в красках и замене традиционных красок на растворителях красками со средним и высоким сухим остатком означало, что молекулярная масса пленкообразующих веществ может быть снижена до такого уровня, при котором невозможно сохранить требуемые свойства красок (например, получение покрытий с оптимальным пленкообразованием, твердостью и эластичностью). Эти свойства возможно получить путем увеличения молекулярной массы в результате структурообразования после нанесения покрытия. Химическая реакция после нанесения также дает преимущества дисперсиям с высокой молекулярной массой. У них повышается температура стеклования и прочность пленки.

Широко используемый метод структурообразования пленок краски состоит из реакции между  гидроксилсодержащими акрилатами и  меламинформальдегидными смолами  или мочевиноформальдегидными смолами.

Гидроксилсодержащие акрилаты получают при помощи сомономеров, таких как гидроксиэтилметакрилат или моноакрилат бутандиола. Аминосмолы являются в некоторой степени самоструктурирующимися, они также образуют межмолекулярные связи с акрилатами через гидроксильные группы. Структурообразование может происходить в процессе отверждения при температуре около 130 °С, либо при наличии кислотных катализаторов. Такие краски обладают замечательным глянцем и устойчивостью к атмосферным воздействиям.

Другой важный метод структурирования — это  взаимодействие гидроксилсодержащих  акрилатов с полиизоцианатами, которые  выступают в качестве отвердителей. Такая смесь структурируется  при комнатной температуре и, следовательно, должна изготовляться  и храниться как двухкомпонентная система, состоящая из основы и отвердителя. Реакция между ароматическими изоцианатами и гидроксилсодержащими акрилатами происходит очень быстро. Поскольку алифатические изоцианаты вступают в реакцию гораздо медленнее, то реакцию катализируют путем добавления дибутилоловодилаурата, аминов или кислот. Свойства таких полиуретановых красок превосходят свойства большинства других лакокрасочных материалов, и их сфера применения постоянно растет. Имеются также однокомпонентные полиуретановые краски, созданные на основе гидроксилсодержащих акрилатов. В них в качестве отвердителя используются блокированные изоцианаты. Для таких систем обычно требуется относительно высокая температура сушки (более 150 °С).

Третья группа реакций структурообразования затрагивает  акриловые смолы, содержащие свободные  группы карбоновой кислоты. Полиэпоксиды в основном используются как структурообразующие  вещества для производства органорастворимых  красок или порошковых покрытий. В  отношении стойкости к щелочам  и растворителям такие соединения превосходят другие, например, отвержденные изоцианатами, или меламиноформальдегидными смолами. Для этого им требуется  очень высокая температура отверждения (более 200 °С). Температуру отверждения  можно уменьшить до 120-150 °С, если в качестве катализатора использовать иодид тетрабутиламмония или  третичные амины. Однако использование  катализаторов снижает стабильность при хранении до нескольких недель.

Если к химической устойчивости, истиранию и прочности  предъявляются менее жесткие  требования (за это ответственна полнота  сшивки), то карбоксилсодержащие акрилаты можно отверждать путем использования  диаминов или комплексов металлов. Этот метод широко применяется, особенно при изготовлении водных дисперсий. Сообщалось также о структурообразонлиии с бисоксазолином.

Водные акриловые дисперсии активно применяются в производстве покрытий для дерева или антикоррозийных покрытий. Такие краски чаще не требуют сушки при повышенных температурах и их механические свойства улучшаются, если структурообразование происходит при комнатной температуре. Азиридины или дигидраиты обычно используют в качестве сшивающих агентов, которые смешивают с дисперсиями после окончания производственного процесса.

Существует много других структурообразующих процессов, но они не нашли широкого применения, либо появились лишь недавно как результаты научных разработок. Сообщается о структурообразовании зпоксидсодержащих акрилатов с аминосмолами и реакциях с полисульфоназидами.

Альтернативой отверждаемым краскам является получение самосшивающихся акриловых полимеров, которые реагируют между собой при пониженных темперах без добавления внешних структурирующих веществ. Такие покрытия нашли применение благодаря устойчивости к химическим веществам, прочности и эластичности, но они менее разнообразны по составу и могут создавать проблемы из-за своей нестабильности в процессе хранения. Кроме того, для достижения высокой степени структурообразования необходимо, чтобы минимальная молекулярная масса была больше, чем у смол, которые не являются самоструктурирующимися. Соответственно, при использовании таких систем невозможно получить краски с высоким содержанием сухого остатка.

1.3 Области применения

Акриловые краски и лаки используются в разных областях и их наносят всеми обычно применяемыми методами. Недавние исследования красок с низким содержанием растворителей и водных дисперсий показали, что возникла необходимость в создании новых специальных рецептур.

Страницы:12следующая →

Акрил (оргстекло) – синтетический материал, изготовленный из акриловых смол.

Оргстекло получают двумя способами: экструзией и литьем. Сам способ производства накладывает ряд ограничений и определяет некоторые свойства пластика. Экструзионное оргстекло получают методом непрерывной экструзии расплавленной массы гранулированного ПММА через щелевую головку с последующим охлаждением и резкой по заданным размерам. Литьевое получают методом заливки мономера ММА между двумя плоскими стеклами с дальнейшей его полимеризацией до твердого состояния.

Особенности экструзионного оргстекла по сравнению с литым оргстеклом: ряд возможных толщин листов меньше, что определяется возможностью экструдера, возможная длина листов больше, разнотолщинность листов в партии меньше (допуск по толщине 5% вместо 30% у литого акрила), меньшая ударостойкость, меньшая химическая стойкость, большая чувствительность к концентрации напряжений, лучшая способность к склеиванию, меньший и более низкий диапазон температур при термоформовке (примерно 150-170°С вместо 150-190°С), меньшее усилие при формовке, большая усадка при нагреве (6% вместо 2% у литого акрила).

Свойства:

1. Легкость.
Плотность оргстекла — 1,19 г/см 3. Оргстекло почти в 2,5 раза легче обычного стекла, на 17% легче компактного ПВХ и на 7% — полиэфирных стекол, поэтому при строительстве самонесущих конструкций не требуется применение дополнительных опор. Оргстекло имеет равный вес с поликарбонатом и на 15% тяжелее полистирола.

2. Ударопрочность.
Ударная прочность акрилового листа в 5 раз выше, чем у обычного силикатного стекла.

3. Влагостойкость.

4. Стойкость к атмосферным явлениям. 40-градусные морозы оргстеклу не страшны — оно способно работать в широком диапазоне температур, не размягчаясь и не деформируясь при высоких температурах, и не трескаясь и не коробясь при низких, устойчиво к неблагоприятным погодным явлениям. Акриловое стекло отличается высокой устойчивостью к старению. Его механические и оптические свойства не изменяются заметным образом при многолетних атмосферных воздействиях.

5. Органическое стекло пропускает 90% ультрафиолетовых лучей, при этом обладает хорошей светостойкостью и превосходным уровнем устойчивости к действию ультрафиолетовых лучей, не требуя специальной защиты. Это объясняется тем, что по своей химической природе оргстекло прозрачно для ультрафиолетового излучения. Поэтому ультрафиолет не задерживается в массе полимера и не действует разрушающе на его внутреннее строение (ультрафиолетовые лучи не вызывают его пожелтения и деградации, и материал не теряет своих механических свойств в течение 10 и более лет).

6. Светопроницаемость. Отсутствие собственной окраски и прозрачность предоставляют возможность обеспечить высокую светопроницаемость. Светопроницаемость у акриловых листов такая же, как и у стекла. Светопропускание составляет до 93% видимого света (только 8 % падающего света отражается) — это больше, чем у любого другого полимерного материала. Окраска оргстекла не изменяется с течением времени, сохраняет свой оригинальный цвет. Светопропускание «матового» оргстекла может находиться в пределах от 20% (т. е. быть практически «глухим») до 75% (полупрозрачным). Листы со светопропусканием 50—75% используются, например, для производства светильников. Оптимальный вариант светопропускания для рекламных изделий с внутренней подсветкой — 25—30%.

7. Акриловое стекло устойчиво к действию различных газов, присутствующих в городском воздухе и воздухе морских побережий. Оно также устойчиво к воздействию сырости, бактерий и микроорганизмов, обладает высокой химической стойкостью к воздействию неорганических веществ, солей и их растворов.

Стоит ли бояться синтетических тканей: универсальность лёгкого акрила

С другой стороны, такие органические вещества, как хлоропроизводные углеводородов, кетоны и эфиры являются растворителями для акрилового стекла.

8. Оргстекло — легковоспламеняющийся материал, но при горении оно не так опасно, как другие горючие пластики, т. к. не выделяет никаких ядовитых газов. Температура воспламенения — 460—635 °С.

9. Акрил — экологически чистый материал, не продуцирует никаких токсических веществ и абсолютно безопасен. Он может использоваться на улице и в помещениях, в том числе в детских и лечебных учреждениях. Оргстекло может быть полностью использовано повторно после его переработки.

10. Акриловое стекло легко в обработке. Его можно резать, сверлить, склеивать, гнуть и формовать, полировать и фрезеровать, окрашивать и гравировать (в том числе осуществлять лазерную гравировку), оно имеет отличное сцепление со всеми видами самоклеящихся виниловых пленок.

11. Акриловое стекло легко гнется «холодным способом» (без нагрева).

12. Оргстекло — термопластичный материал, т. е. оно имеет способность размягчаться при нагреве и сохранять при охлаждении ту форму, которую ему придали. Литьевое акриловое стекло великолепно формуется, что позволяет изготавливать из него объемные изделия различного назначения, в том числе эксклюзивную барельефную и полнообъемную световую рекламную продукцию.

13. Температура размягчения акрилового стекла (в зависимости от производителя и марки) находится в пределах 90—110 °С, максимальная температура его применения соответствует 80—100 °С.

14. 10-летняя гарантия на сохранение всех свойств оргстекла, без изменения его оптических, физико-механических и эксплуатационных характеристик.

15. Хорошие диэлектрические свойства. Молекулярная структура органического стекла такова, что препятствует проникновению электрически заряженных частиц в его волокна. Отсюда низкая электропроводность акрила, позволяющая использовать его при производстве самой широкой номенклатуры продукции.

1. Акриловые полимеры и сополимеры и их получение

К этому типу пленкообразующих веществ относятся  олигомеры, полимеры и сополимеры акриловой, метакриловой кислот и их производных: эфиров, амидов, нитрилов и др. В зависимости  от применяемых мономеров и сомономеров  можно получить термопластичные или термореактивные полимеры с разнообразными физическими свойствами.

Сырьем для  получения акриловых полимеров  и сополимеров служат различные  мономеры. Полимеризацию акриловых мономеров можно проводить различными методами. Для изготовления лаков наиболее пригоден лаковый метод; метод эмульсионной полимеризации применяется для получения латекса.

При эмульсионной полимеризации акриловых мономеров инициаторами служат растворимые в воде пероксиды (пероксид аммония, пероксид водорода и т. п.). В реактор загружают дистиллированную воду и мономер в соотношении около 1:3, эмульгатор (около 3% от массы мономера) и инициатор (около 0,5%). В качестве эмульгатора применяют соли жирных высокомолекулярных кислот (олеиновая), соли органических сульфокислот и другие поверхностно-активные вещества. Реакцию ведут в нейтральной или слабокислой среде. Процесс полимеризации протекает при 60–90 °С за 2–4 ч. Окончание процесса определяют по содержанию остаточного мономера в полимере, которое не должно превышать 1 – 2 %. Получаемый латекс может служить полуфабрикатом для производства клеев, водоэмульсионных красок и других композиций.

Если необходимо выделить полимер из эмульсии, к  латексу добавляют серную кислоту  и отгоняют воду. При этом эмульсия разрушается, и полимер выпадает в осадок в виде дисперсного порошка. Осажденный полимер отфильтровывают  и промывают от эмульгатора водой  или спиртом и сушат при 40—70 °С.

При лаковой  полимеризации акриловых мономеров  в качестве растворителей применяют  бензол, изопропилбензол, хлорбензол, толуол, циклогексанон и др. Инициаторами служат органические пероксиды и динитрил азобис(изомасляной) кислоты. Процесс полимеризации ведется при температурах около 70 °С. Окончание полимеризации устанавливают по содержанию мономера в полимере, которое не должно превышать 2%. Если процесс получения полимера проводится в среде растворителя, не растворяющего полимер, то последний выпадает в осадок в виде тонкого порошка, подвергаемого затем очистке и сушке.

При лаковой  полимеризации акриловых мономеров  в качестве растворителей применяют  бензол, изопропилбензол, хлорбензол, толуол, циклогексанон и др. Инициаторами служат органические пероксиды и  динитрил азобис(изомасляной) кислоты. Процесс полимеризации ведется при температурах около 70 °С. Окончание полимеризации устанавливают по содержанию мономера в полимере, которое не должно превышать 2%. Если процесс получения полимера проводится в среде растворителя, не растворяющего полимер, то последний выпадает в осадок в виде тонкого порошка, подвергаемого затем очистке и сушке.

1.1 Общие свойства

Полимеры могут  быть твердыми, растворимыми в органических растворителях или воде, а также в виде эмульсий или дисперсий.

Полиакрилаты, по сравнению с другими пленкообразующими веществами для красок, обладают рядом преимуществ:

1)  устойчивостью  к воздействию химических веществ;

2)  бесцветностью,  прозрачностью, устойчивостью к  пожелтению даже при длительном воздействии неблагоприятных температур;

3) устойчивостью к поглощению излучения с длиной волны свыше 300 нм (УФ облапь спектра, в том случае, если полиакрилаты не содержат стирол или схожие с ним ароматические соединении);

4)  отсутствием двойных связей;

5)  способностью к сохранению глянца;

6)  стабильностью акрилатов и особенно метакрилатов к гидролизу.

Считается, что  наличие перечисленных свойств  у покрытий обусловлено свойствами индивидуальных мономеров, из которых  получен полимер. Метилметакрилат  способствует повышенной атмосфероустойчивости, светопрочности, жесткости и сохранности  глянца в течение длительного  периода. Стирол увеличивает прочность  и устойчивость к воде, химическим веществам, солевому туману, по уменьшает  светопрочность и сохранность глянца. Алкилированные акрилаты и метакрилаты  придают покрытию гибкость и гидрофобность, а акриловая и метакриловая кислоты  способствуют улучшению адгезии  с металлами.

В свете того что защита окружающей среды становится псе более актуальной, к смолам красок стали применяться новые требования, что существенно расширило ассортимент лакокрасочных систем. Современные лаки и краски должны содержать малое количество растворителя (высокий сухой остаток) или совсем не содержать растворителя (порошковые покрытия), должны разбавляться водой (водно-дисперсионные краски), быть термопластичными или реакционноспособными. Все эти свойства должны быть получены за счет полимерной структуры пленкообразующих веществ. Ниже описаны наиболее важные технические параметры полимером.

Температура стеклования (Т) влияет на адгезию, хрупкость и  отслаивание от подложки, образование трещин и устойчивость к высоким ударным воздействиям.

Что такое акрил?

Отрегулировать Т в акрилатах относительно легко, например, при помощи изменения соотношения метилированного метакрилата (Тg гомополимера – 105 °С) к n-бутил-акрилату (Тg гомополимера – 54 °С). Т также влияет им свойства дисперсий и вязкость растворов. При высоких значениях Т увеличивается время сушки. При низких значениях молекулярной массы (< 6000), что весьма важно особенно для красок с высоким содержанием сухого остатка, температура стеклования зависит от молекулярной массы. Последующее структурообразование приводит к повышению температуры стеклования, который не зависит от плотности образования поперечных межмолекулярных связей.

Наличие стирола  в составе пленкообразующих веществ  снижает устойчивость к УФ-облучению  и к атмосферным воздействиям, но при этом повышает устойчивость к воздействию химически активных веществ, улучшает адгезию и смачиваемость пигмента. Поэтому производители стараются не использовать стирол в красках, которые применяются в качестве верхнего слоя при наружной окраске и для получения прозрачных покрытий.

Разработка красок с низким количеством растворителя (с высоким содержанием сухого остатка) напрямую связана с использованием полимеров, обладающих очень низкой вязкостью. Для таких пленкообразующих веществ принципиально важными параметрами, определяющими вязкость, являются молекулярная масса и молекулярно-массовое распределение (ММР). Для изготовления красок с высоким содержанием сухого остатка необходимы олигомеры с молекулярной массой около 1000—3000. Акрилатное пленкообразующее вещество с молекулярной массой 100 000 можно использовать для получения краски с содержанием сухою остатка около 12,5 % и с низкой вязкостью, достаточной для ее нанесения. Пленкообразующее вещество с молекулярной массой около 6000 дает возможность получись краску с содержанием сухого остатка рапным 50 %. Для получения низкой вязкости достаточно минимального ММР. Однако с увеличением молекулярной массы физико-механические свойства краски улучшаются. Поэтому пленкообразующие вещества с низкой молекулярной массой, которые сшиваются после нанесения, используются для изготовления красок с низким содержанием твердого сухого остатка. Исходная краска состоит из низкомолекулярных олигомеров, а прочные полимерные пленки образуются после поперечной сшивки и в процессе высыхания. Дальнейшие возможности по уменьшению вязкости связаны со специфическими взаимодействиями между молекулами пленкообразующего вещества и с выбором низковязкого растворителя, который практически не взаимодействует с полимером. Для порошковых покрытий особенно важна вязкость расплава. В этом отношении акриловые полимеры находятся в невыгодном положении по сравнению с полиэфирами.

Для промышленного производства дисперсий необходимо введение функциональных групп в полимерную цепь. Большинство водно-дисперсионных систем представляют собой полимеры со свободными карбоксильными группами. Способность к разбавлению водой достигается посредством нейтрализации кислотных групп водной щелочью или аминами. Пленкообразующие вещества могут также содержать группы азота. Последующее образование дисперсии может происходить после нейтрализации (например, уксусной или молочной кислотой). Так как вязкость дисперсий очень слабо зависит от молекулярной массы, то обычно используются полимеры с очень высокой молекулярной массой. Поэтому дисперсии идеально подходят для получения покрытий, высыхаемых физическим способом. Структурообразование происходит за счет введения функциональных групп.

При использовании  безводных дисперсий можно уменьшить выделение растворителя из красок без понижения молекулярной массы. Акрилаты были описаны выше как пленкообразующие вещества для безводных дисперсий, но кроме низкой вязкости они обладают еще некоторыми преимуществами над обычными покрытиями и, более того, должны конкурировать с красками с высоким содержанием сухого остатка и с порошковыми покрытиями.

1.2 Структурообразование полиакрилатов

В отличие от термопластических полимеров структурированные полимеры нерастворимы, обладают более высокой твердостью и устойчивостью к воздействию химических веществ. Эти свойства чрезвычайно важны для изготовления высококачественных покрытий. Реакции структурообразования приобрели значимость в 1950-х годах после внедрения акриловых смол в автомобильную промышленность.

Следующий импульс  и области создания ЛКМ был связан с ужесточением законодательства об охране окружающей среды. Появление требований к понижению содержания растворителей в красках и замене традиционных красок на растворителях красками со средним и высоким сухим остатком означало, что молекулярная масса пленкообразующих веществ может быть снижена до такого уровня, при котором невозможно сохранить требуемые свойства красок (например, получение покрытий с оптимальным пленкообразованием, твердостью и эластичностью). Эти свойства возможно получить путем увеличения молекулярной массы в результате структурообразования после нанесения покрытия. Химическая реакция после нанесения также дает преимущества дисперсиям с высокой молекулярной массой. У них повышается температура стеклования и прочность пленки.

Широко используемый метод структурообразования пленок краски состоит из реакции между  гидроксилсодержащими акрилатами и  меламинформальдегидными смолами  или мочевиноформальдегидными смолами. Гидроксилсодержащие акрилаты получают при помощи сомономеров, таких как гидроксиэтилметакрилат или моноакрилат бутандиола. Аминосмолы являются в некоторой степени самоструктурирующимися, они также образуют межмолекулярные связи с акрилатами через гидроксильные группы. Структурообразование может происходить в процессе отверждения при температуре около 130 °С, либо при наличии кислотных катализаторов. Такие краски обладают замечательным глянцем и устойчивостью к атмосферным воздействиям.

Другой важный метод структурирования — это  взаимодействие гидроксилсодержащих  акрилатов с полиизоцианатами, которые  выступают в качестве отвердителей. Такая смесь структурируется  при комнатной температуре и, следовательно, должна изготовляться  и храниться как двухкомпонентная система, состоящая из основы и отвердителя. Реакция между ароматическими изоцианатами и гидроксилсодержащими акрилатами происходит очень быстро. Поскольку алифатические изоцианаты вступают в реакцию гораздо медленнее, то реакцию катализируют путем добавления дибутилоловодилаурата, аминов или кислот. Свойства таких полиуретановых красок превосходят свойства большинства других лакокрасочных материалов, и их сфера применения постоянно растет. Имеются также однокомпонентные полиуретановые краски, созданные на основе гидроксилсодержащих акрилатов. В них в качестве отвердителя используются блокированные изоцианаты. Для таких систем обычно требуется относительно высокая температура сушки (более 150 °С).

Третья группа реакций структурообразования затрагивает  акриловые смолы, содержащие свободные  группы карбоновой кислоты. Полиэпоксиды в основном используются как структурообразующие  вещества для производства органорастворимых  красок или порошковых покрытий. В  отношении стойкости к щелочам  и растворителям такие соединения превосходят другие, например, отвержденные изоцианатами, или меламиноформальдегидными смолами. Для этого им требуется  очень высокая температура отверждения (более 200 °С). Температуру отверждения  можно уменьшить до 120-150 °С, если в качестве катализатора использовать иодид тетрабутиламмония или  третичные амины. Однако использование  катализаторов снижает стабильность при хранении до нескольких недель.

Если к химической устойчивости, истиранию и прочности  предъявляются менее жесткие  требования (за это ответственна полнота  сшивки), то карбоксилсодержащие акрилаты можно отверждать путем использования  диаминов или комплексов металлов. Этот метод широко применяется, особенно при изготовлении водных дисперсий. Сообщалось также о структурообразонлиии с бисоксазолином.

Водные акриловые дисперсии активно применяются в производстве покрытий для дерева или антикоррозийных покрытий. Такие краски чаще не требуют сушки при повышенных температурах и их механические свойства улучшаются, если структурообразование происходит при комнатной температуре. Азиридины или дигидраиты обычно используют в качестве сшивающих агентов, которые смешивают с дисперсиями после окончания производственного процесса.

Существует много других структурообразующих процессов, но они не нашли широкого применения, либо появились лишь недавно как результаты научных разработок. Сообщается о структурообразовании зпоксидсодержащих акрилатов с аминосмолами и реакциях с полисульфоназидами.

Альтернативой отверждаемым краскам является получение самосшивающихся акриловых полимеров, которые реагируют между собой при пониженных темперах без добавления внешних структурирующих веществ. Такие покрытия нашли применение благодаря устойчивости к химическим веществам, прочности и эластичности, но они менее разнообразны по составу и могут создавать проблемы из-за своей нестабильности в процессе хранения. Кроме того, для достижения высокой степени структурообразования необходимо, чтобы минимальная молекулярная масса была больше, чем у смол, которые не являются самоструктурирующимися. Соответственно, при использовании таких систем невозможно получить краски с высоким содержанием сухого остатка.

1.3 Области применения

Акриловые краски и лаки используются в разных областях и их наносят всеми обычно применяемыми методами. Недавние исследования красок с низким содержанием растворителей и водных дисперсий показали, что возникла необходимость в создании новых специальных рецептур.

Страницы:12следующая →

Акрил материал что это такое

Акрил – использующееся в разговорной речи научное название полимера и полимерных материалов на основании производных от акриловой кислоты.

Акриловая кислота, химическая формула СН2=СН-СООН – простейшая представительница о карбоновых кислот. Является прозрачной бесцветной жидкостью, обладающая с резким запахом, растворимая в воде, диэтиловых эфирах, этанолах, хлороформе.

Акрил – материал  абсолютной  чистоты и прозрачности, имеющий отличные  физико-техническими характеристики:

  • прекрасные механические признаки;
  • не опасается воздействий температуры;
  • обладает маленьким  удельным  весом в соединении с неплохой прочностью;
  • довольно устойчивый к ультрафиолетовым лучам.

На основании акрила вырабатывают акриловую краску и лаки, в составе их используют дисперсии пластмассы способные к растворению в воде, при высыхании они образуют крепкую защитную пленку, с хорошими декоративными свойствами. Родиной этих материалов является Мексика, где они появились в 1950 году, сразу после этого их стали производить в США и в Европе.

Акриловый лак представляет собой готовую к использованию жидкость, однородную по своему составу, как правило, молочного цвета. Основу акрилового лака  составляют высококачественные водные дисперсии акриловых смол, в которые добавлены  облагораживающих субстанции.  

[ad010]

Для чего?

Акриловый лак используют как для выполнения декоративной отделки, так и для того, чтобы защитить поверхность дерева или древесных материалов либо окрашенных поверхностей от различных повреждений. При этом  техника производства работ не изменяется.

Преимущества

  • Самое главное преимущество акриловых лаков – быстрое высыхание.

Их возможно разбавлять водой и наносить как в жидком, так и в пастообразном виде, при этом они не растрескиваются, создают ровную, слегка блестящую пленку. Смыть её после высыхания можно только специальным растворителем.

  • Они наносятся на любые не жирные поверхности.

Так же они дают прозрачные, высокопрочные и эластичные покрытия. Они не изменяют цвет подложки, и усиливают слоевой рисунок дерева. Причем их цена не является сильно высокой.

  • Приобрести их можно практически в любом специализированном магазине.

Выбор безграничен. Выполнение работ этими материалами довольно востребовано, поскольку ими можно выполнять декоративную отделку покрытий.

  • Кроме того, многие виды являются экологически чистыми и не содержат органических растворителей, а также имеет высокую степень стойкости к ультрафиолетовому излучению, к различным моющим средствам и устойчивость к влаге.

Общие сведения о лаках — все вопросы и ответы

Что такое акриловая краска

Вы узнаете что такое акриловая краска, почему ее так называют, ее плюсы и минусы и как правильно выбрать акриловую краску для рисования.

Давайте разберемся что же такое акриловая краска.
Если взять более сложное определение, то это водо-дисперсная краска на основе полиакрилата. Если же начать в этом разбираться, то становится все более понятно — в составе краски находятся: пигмент, вода и акриловая смола. Так вот за счет этой акриловой смолы краска называется акриловая и приобретает все свои замечательные свойства.

Вообще, акриловая краска очень молодая, ей всего 50 лет. Она еще не прошла испытание временем, как масляная, темперная краски, но уже за эти 50 лет она завоевала многие сердца за счет своих свойств. А сейчас давайте посмотрим минусы и плюсы акриловой краски, разберем ее особенности.

Минусы акриловой краски

  1. Акрил при высыхании не размывается водой, то есть его не возможно уже размыть водой и сделать какие-то плавные переходы и приходится постоянно намешивать цветовые оттенки.

    Кому-то это нравится то, что акрил высыхает. Кому-то это не нравится, что он быстро высыхает и не позволяет сделать нужные размывки.

  2. При высыхании акрил становится темнее. Мы помним, что в гуаши есть минус то, что при высыхании она выбеливается и становится светлее. У акрила же наоборот при высыхании, он становится чуть темнее. Единственная краска, которая не меняет цвет при высыхании, это масляная краска. Но акрил в этом ей уступает и становится на тон темнее. Это является, наверное, одним из самых главных минусов, который мешает в работе. Нужно это учитывать и всегда делать картину чуть светлее, чтобы при высыхании вы увидели именно то, что хотели изобразить.
  3. Акриловая краска немного блестит. За счет акриловой смолы, за счет своего состава, краска немного становится глянцевой. Есть, конечно же, отдельно глянцевый акрил, есть обычный художественный акрил и он менее глянцевый. Но, все равно, вот этот глянец остается. И, если мы хотим создать какую-то матовую работу, то он нам мешает. Приходится использовать сверху матовый лак, чтобы этот блеск убрать. Возможно и наоборот, если мы рисуем в технике масляной живописи, и нам нужен блеск масла, то эффект блеска акрила нам только помогает.

Все минусы, которые я перечислил, можно назвать и плюсами. Это уже зависит от человека, который рисует этими красками.

Плюсы акриловой краски

Вы удивитесь насколько их много.

Что такое акрил и где он используется

И, если Вы еще не пробовали рисовать этой краской, то после перечисленный мной плюсов, Вы обязательно загоритесь желанием и побежите в магазин приобретать эти чудесные акриловые краски.

  1. Акрил не дает трещин. Акриловая смола, входящая в состав краски, делает ее очень пластичной, тягучей и можно сравнить акрил с жидкой пластмассой. то есть при высыхании эффект тягучести остается и акрил не дает трещин, он очень пластичен. Можно им рисовать на любой поверхности: на стекле, на дереве, на холсте, просто на ткани (одежде). То есть любая поверхность, главное чтобы она была обезжирена и акрил никогда не даст трещин.
  2. Акрил не выгорает на солнце. Со временем он не тухнет, не жухнет, не меняет цвет. В отличие, например, от масляной краски, если мы неправильно просушим подмалевок, сделаем слишком толстый слой, немного неправильно смешаем оттенки, пигменты, то цвет может пожухнуть. если мы добавили не тот разбавитель, то цвет может пожелтеть. Много нюансов, которые нужно учитывать в масляной живописи. В акриле же такого нет. То есть при высыхании, какой цвет наносился, такой и остается на всю жизнь. То есть с течением времени он остается таким же ярким.
  3. Следующий плюс может кто-то назвать и минусом, но, так как я акрил использую больше в декоративной среде, то это для меня плюс. Плюс — его палитра. Палитра цветов очень яркая и они такие насыщенные, глубокие, немного, конечно, неестественные, но эта яркость, особенно в декоративном творчестве, дает супер картины, на которые мы смотрим часами. По этому, если вы любите яркую живопись, вам нравится яркие, и даже какие-нибудь неоновые цвета, то акрил вам даст эту палитру и позволит создать действительно очень яркие работы.
  4. Этот плюс порадует многих. Акрил не требует закрепления. Он очень стоек за счет своей гибкости. То есть при написании картины в технике масляной живописи, само масло требуется покрыть лаком, чтобы защитить поверхность от царапин, от солнечных лучей, чтобы дольше сохранялся цвет. Акрил же этого не требует, его не нужно покрывать лаком. Он становится немножко глянцевым и очень-очень стойким. Не нужно тратить время, не нужно его дополнительно покрывать лаком или другими фиксаторами, которые защищают слой краски.
  5. Акриловая краска не пахнет. Она не имеет запаха. И те люди, у кого аллергия на резкие запахи, аллергия на состав масляных красок, имеют возможность рисовать даже в помещении, где есть маленькие дети. И специальные разбавители с резкими запахами для акрила не нужны, акрил можно разбавлять водой. Отсутствия запаха делает акрил просто чудесной краской по сравнению с другими. Но при разведении водой нужно учитывать одну особенность! Так как в составе акрила есть акриловая смола, которая дает все те отличные свойства, то при разведении водой эти свойства уменьшаются. Чем больше вы разбавляете акрил водой, тем меньше свойств, которые ему дает акриловая смола, остается. Поэтому, если вы рисуете в технике очень тонкой, лессировочной, либо в акварельной технике, то лучше дополнительно добавлять специальные разбавители для акрила. Они тоже без запаха. Но они позволят вашей работе сохранится на долгие времена. Ну а если вы рисуете очень густо, то акрил очень жидкий, как сметана, и его практически водой разбавлять не нужно, и он все свои свойства в работе оставляет.

Какой акрил выбрать

Фирм очень много: Мастер-класс, Ладога, Сонет (я сейчас перечислил те, которые у меня есть). Мне больше всего нравится Ладога за счет своей демократичной цены. Меньше мне нравится Сонет за сет неудобной упаковки. Если Вы обратите внимание, верхняя крышка, после некоторого использования краски, не всегда позволяет аккуратно ее открыть, так как там акрил засыхает и намертво склеивает крышку. В Ладоге же все идеально — и упаковка, и крышечка. Мастер-класс намного дороже за счет своих пигментов. Мастер-класс для более профессиональных художников. Но, на самом деле, Ладога ничем не уступает, акрил очень хороший и я его всем советую. Ну, а если говорить о баночках в небольших наборах с акриловыми красками, их я советую не брать, потому что, если вы долго не будете работать этой краской, она засохнет прямо в баночках. Акрил засыхает при реакции с воздухом. И, волей-неволей, когда вы рисуете акрилом из банок, воздух поступает туда и краска быстрее засыхает. В тубах же такого нет, то есть вы выдавили краску, закрутили и воздух туда не попадает. В тубах акриловая краска не засохнет и вы сможете долгое время творить и создавать свои прекрасные работы.
Очень интересно узнать и Ваше мнение об акриле. Если вам есть чем поделиться, пишите в комментариях к этой статье.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

ya krevedko