Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

на тему: Декоративно-защитные пигменты

По масштабам производства и применения в лакокрасочных материалах белые пигменты занимают первое место, они составляют 65 70 % не только для изготовления пигментированных лакокрасочных материалов белого цвета, но и всех цветных (колерных) красок светлых (пастельных) тонов. Белые пигменты и наполнители входят в состав пигментных смесей в количестве 80 95 % (масс.) и по мере возрастания красящей способности цветных пигментов содержание базисного белого пигмента в колерных красках возрастает. Белые пигменты широко применяются также в производстве пластмасс, химических волокон, резины, бумаги, полиграфических красок, строительных материалов, керамики, неорганических глазурей и эмалей, косметических и других изделий.

Из большого числа неорганических веществ белого цвета в качестве пигментов нашли практическое применение лишь немногие технические продукты, отвечающие определенному комплексу физических, химических, технических, экономических и санитарно-технических требований. К ним относятся: диоксид титана (анатазной и рутильной формы), цинковые белила, литопон (смесь сульфида цинка и сульфата бария) и свинцовые белила. В табл 1 приведены важнейшие показатели белых пигментов.

Таблица 1 - Физико-технические свойства важнейших белых пигментов

Несмотря на более высокую стоимость диоксида титана, в расчете на конечный продукт -- готовое лакокрасочное покрытие, этот пигмент оказывается экономичнее других. Рутильная форма пигментного диоксида титана обеспечивает длительный срок службы покрытий в атмосферных условиях, в то время как анатазная форма диоксида титана, цинковые белила и литопон долговечны только в покрытиях, применяемых внутри помещений. Свинцовые белила дают особо стойкие покрытия, даже при эксплуатации их в морской воде, но они ядовиты, поэтому их производство и применение ограничены законом. Происходит планомерное изменение структуры вырабатываемых пигментов в пользу наиболее эффективного пигмента -- диоксида титана. Другие белые пигменты имеют целевое назначение и применяются весьма ограниченно: типографские белила (гидроксид алюминия), алюминат цинка, фосфат цинка, сульфопон, титанаты цинка, магния, бария и кальция, циркониевые, сурьмяные, висмутовые и другие белила. К перспективным белым пигментам относят: метаборат бария, боросиликат кальция и бария, молибдат кальция и цинка. По-видимому, в будущем керновые (оболочковые) белые пигменты заменят применяемые в настоящее время монолитные титановые и цинковые пигменты.

1.1 Диоксид титана

Диоксид титана (двуокись титана) TiO₂ полиморфен, он кристаллизуется в двухсингониях: брукит -- в ромбической, рутил и анатаз -- в тетрагональной, но последние различаются строением кристаллической решетки. В обоих случаях каждый атом титана находится в центре октаэдра и окружен 6 атомами кислорода. Пространственное же расположение октаэдров разное: в анатазе на каждый октаэдер приходится 4 общих ребра, в рутиле только два (рис. 1).

Рис. 1 Атомные модели диоксида титана рутильной (а) и анатазной (б) формы: атомы титана, атомы кислорода.

Элементарная ячейка анатаза состоит из четырех молекул, а рутила только из двух:

Благодаря более плотной упаковке ионов в кристаллах рутил превосходит анатаз по стабильности, плотности, твердости, показателю преломления, диэлектрической постоянной и обладает пониженной фотохимической активностью. При температуре 915°С анатаз переходит в рутил. Полностью этот процесс заканчивается при 950 °С, но полученный при этом рутил отличается высокой абразивностью и низкой дисперсностью. Поэтому раньше в качестве пигмента применялся только анатаз. В 1949 г. была найдена возможность управления кристаллизацией введением рутилизирующих добавок, а в последующем зародышей, что позволило снизить температуру перехода анатаза в рутил до 850 °С и получать первичные частицы размером 0,15 0,20 мкм округлой формы. Ионы Zn²⁺, Mg²⁺, Al³⁺, Sn²⁺ являются стабилизаторами рутильной формы, ионы SO₄², РО₄³ -- анатазной. В присутствии даже малых количеств соединений фосфора переход анатаза в рутил становится невозможным. Рутилизирующие зародыши получают, обрабатывая гидратированный диоксид титана после пятой стадии промывки раствором едкого натра. При этом образуется тетратитанат натрия Na₂Ti₄O₃, который обрабатывают соляной кислотой, и пептизируют продукт гидролиза, предварительно освобожденный от ионов SO₄². Такие зародыши вводятся перед прокаливанием.

Рутил, прокаленный при температуре около 1000 °С и содержащий примеси Fe, Cr, Ni, Mn, проявляет свойство фототропии. При освещении он становится коричневым, в темноте вновь светлеет. Это объясняется окислением примесных металлов в высшие оксиды вследствие выделения кислорода при освещении ТiO₂ с деформированной решеткой.

Минимальное количество примесей, внедрение которых в кристаллическую решетку рутила вызывает изменение окраски, составляет (в г на 1 г ТiO₂): 310⁵ Fe₂O₃ -- желтая окраска; 1,510⁶ Сr₂O₃ -- коричневая: 310⁵ МnO₂ -- серая: 710⁵ V₂O₅ -- серо-голубая. Диоксид титана, особенно его гидраты, легко адсорбирует оксиды и гидроксиды железа, которые придают желтую окраску анатазу уже при содержании 0,009 %, рутилу 0.003 %.

В чистом виде диоксид титана, особенно в анатазной форме, обладает высокой фотохимической активностью, что вызывает разрушение лакокрасочной пленки («меление») и выцветание органических пигментов. Закрытие активных центров поверхности частиц диоксида титана гидроксидами Al, Si, Zn резко уменьшает фотохимическую активность. Такой модифицированный рутильный диоксид титана обладает незначительной фотохимической активностью и пригоден для атмосферостойких ответственных эмалей для автомашин и сельскохозяйственной техники.

Диоксид титана химически инертнен, нерастворим в слабых кислотам и щелочах и органических растворителях. Не ядовит, ПДК в воздухе рабочих зон 10 мг/м³ Диоксид титана может применяться со всеми видами пленкообразователей и растворителей. Пригоден для водоэмульсионных, воднодисперсионных и порошковых красок. Пигментный диоксид титана широко используется для окрашивания в массе изделий из резины, пластмасс, линолеума, бумаги и химических волокон. Лакокрасочная промышленность потребляет 63 65 % всего вырабатываемого пигментного диоксида титана, промышленность пластмасс 12 %, бумажная промышленность 14 %. Помимо пигментного диоксида титана, содержащего 82 95 % (масс.) TiO₂, вырабатывается диоксид титана для твердых сплавов, стекол, керамики с более высоким содержанием TiО₂. Мировое производство пигментного диоксида титана в 1980 г. составило 2,1 млн. т, из них более 75 % рутильной формы.

Сырье, для получения диоксида титана. Для переработки в пигментный диоксид титана используются минералы: природный рутил, содержащий 92 95 % (масс.) TiO₂ и примесь Fe₂О₃, придающую ему красный цвет (рутил красный); ильменит FeOTiO₂ или измененный ильменит-- арканзит Fe₂О₃3TiO₂; титаномагнетиты, состоящие из зерен ильменита и магнетита и содержащие 8 12 % (масс.) TiO₂.

В чистом виде титансодержащие минералы встречаются редко. Для освобождения от примесей других минералов и пустой породы измельченные руды подвергают магнитному и другим видам обогащения и получают концентраты. Ниже приведен типовой химический состав титаномагнетитовых концентратов, % (масс.):

Наиболее ценным и перспективным сырьем являются титановые шлаки, получаемые при доменной и особенно электрометаллургической переработке титансодержащих руд и концентратов. Содержание ТiO₂ в злаках достигает 80 85 % в легко растворимой в серной кислоте форме.

1.2 Цинковые белила

Цинковые белила представляют собой оксид цинка ZnO, имеющий гексагональную структуру с размером первичных игольчатых частиц 0,1--1,0 мкм, из которых иногда образуются сросшиеся звездообразные частицы. Но могут быть получены и коллоидные частицы округлой формы размером 0,01 мкм. Оптимальный оптический размер частиц 0,48--0,50 мкм. С уменьшением размера частиц улучшается разбеливающая способность и укрывистость пигмента, но возрастает его фотоактивность и ухудшается атмосферостойкость, поэтому практически для лакокрасочных покрытий предпочитают иглообразные частицы размером 0,5--1,0 мкм.

Цинковые белила марок ЦБ 04 в зависимости от способа и режима получения представляют собой смесь частиц различной формы и размеров: игольчатые (длина более чем в 10 раз превышает ширину частиц) --2--20%; призматические (длина менее чем в 10 раз больше ширины) 70--90%; кубические (длина близка к ширине) 2--15%. Удельная поверхность S_уд колеблется от 2 до 30 м²/г.

Оксид цинка имеет чисто белый цвет и высокий коэффициент яркости (98--99%), он поглощает УФ-лучи особенно в области = 360 нм и обладает высокой фотохимической активностью. Кристаллическая решетка оксида цинка, получаемого конденсационным способом -- окислением цинка в паровой фазе,-- чаще всего дефектна -- имеет в большом количестве вакансии в узлах, которые должны занимать цинк. Это является причиной некоторой нестехиометричности состава, повышенной реакционной способности, высокой фотохимической активности и хороших адсорбционных свойств.

Оксид цинка имеет амфотерный характер, он растворим как в кислотах, так и в щелочах, но нерастворим в воде. Сильнее проявляется его основной характер. При хранении во влажной атмосфере поглощает диоксид углерода и постепенно на поверхности частиц образуется слои основного карбоната цинка (ZnOH)₂CO₃, что ухудшает пигментные свойства оксида цинка и увеличивает содержание в нем водорастворимых солей. Со свободными жирными кислотами оксид цинка образует соли -- мыла. Цинковые мыла являются ПАВ, они способствуют смачиванию, диспергированию и структурированию красочных систем. С пленкообразующими веществами, имеющими высокие кислотные числа, цинковые белила не могут применяться, так как при большом содержании цинковых мыл происходит загустевание и даже необратимое затвердевание красок при хранении. Цинковые белила несовместимы и с поливинилацетатными дисперсиями, так как ионы цинка могут вызывать их коагуляцию.

Цинковые белила широко применяются для многих видов лакокрасочных материалов, предназначенных для покрытий, которые эксплуатируются внутри помещений. Большое количество (до 50%) высокодисперсных химически активных цинковых белил используется в резинотехнической промышленности.

Цинковые белила, вырабатываемые из чистого рафинированного цинка (ЦБ-0, ЦБ-1, ЦБ-2), малотоксичны; ПДК в воздухе рабочей зоны 0,5 мг/м³

Различают прямые пирометаллургические способы производства оксида цинка из обоженных рудных концентратов или вторичного сырья, содержащих 30--60 % ZnO, косвенные способы -- из чистого цинка, а также гидрометаллургические способы -- из растворов солей цинка.

1.3 Литопон

Нормальным литопоном называется эквимолекулярная смесь пигмента -- сульфида цинка и наполнителя -- сульфата бария, полученная соосаждением из растворенных в воде солей:

BaS + ZnSO₄ > ZnS BaSO₄.

Высокопроцентный литопон содержит вдвое больше ZnS и может быть получен по реакции

2BaS + ZnSO₄ + ZnCl₂ > 2ZnS BaSO₄ + BaCl₂.

Сульфид цинка кристаллизуется в двух сингониях: кубической сфалерит и гексагональной -- вюртцит. Только вюртцит обладает высокими пигментными свойствами. При осаждении из раствора образуется сфалерит, который при 1020 °С переходит в вюртцит, но при такой температуре часть ZnS разлагается и переходит в ZnO. Добавка небольших количеств (0,005%) CoS снижает температуру перекристаллизации до 700 °С. Во избежание обратного перехода вюртцита в сфалерит расcкаленный продукт быстро охлаждают («гасят») в холодной воде, при этом пигментные свойства значительно улучшаются; возрастают укрывистость и красящая способность, снижается маслоемкость, улучшается цвет, облегчается диспергирование. Все эти изменения обусловлены распадом агрегатов, т. е. увеличением дисперсности при гашении.

Литопон не светостоек, под воздействием солнечных лучей он при обретает серую окраску, которая очень медленно в темноте может исчезнуть. Потемнение наблюдается только в присутствии ZnO и влаги и объясняется протеканием на свету реакции:

2ZnO +ZnS > 3Zn + SO₂.

Выделившийся металлический цинк и придает пигменту серую окраску. С течением времени он может окислиться в ZnO белого цвета, и тогда серый оттенок пигмента исчезает. Присутствие в сырье кобальта снижает температуру прокаливания и уменьшает возможность образования ZnO. Для получения так называемого светостойкого литопона после прокаливания из него удаляют ZnO, растворяя его слабой (2%-ной) соляной или серной кислотой с последующей отмывкой. Поскольку эта операция удорожает продукт, она проводится не всегда.

Литопон нейтрален, в воде нерастворим, щелочи на него не действуют, неорганические кислоты могут разлагать ZnS с выделением H₂S. С жирными кислотами масел химически не взаимодействует. Прочность пленок, пигментированных литопоном, определяется свойствами самого пленкообразователя.

Литопон применяется для пигментирования лакокрасочных мате риалов на основе любых пленкообразователей; особенно пригоден он для воднодисперсионных красок, так как не вызывает коагуляции.

Из-за недостаточной свето- и атмосферостойкости покрытия, пигментированные литопоном, пригодны к эксплуатации только внутри помещений.

Литопон практически безвреден и находит применение в производстве клеенки, санитарных и бытовых изделий из резины.

1.4 Свинцовые белила

Свинцовые белила (основной карбонат свинца) имеют переменный состав: соотношение РbСО₃: Рb(ОН)₂ меняется от 3:2 до 5:2; наилучшие пигментные свойства соответствуют соотношению 2: 1, т. е. составу 2РbСО₃ Рb(ОН)₂.

Как средний, так и основной карбонаты свинца кристаллизуются одинаково в гексагональной системе. Однако средний карбонат свинца пигментными свойствами не обладает.

Основной карбонат свинца мало растворим в воде, сравнительно легко растворяется в кислотах и щелочах. Благодаря наличию основных групп реагирует с пленкообразователями, содержащими карбоксильные группы, что способствует структурированию пленкообразователя в покрытиях, повышению деформационно-прочностных, изолирующих и водоотталкивающих свойств покрытий. Свинцовые белила обладают невысокой укрывистостью, но высокой свето-, атмосферо- и водостойкостью. В случае масляных пленкообразователей основной карбонат свинца реагирует с жирными кислотами масел и образует на поверхности частиц нерастворимые мыла, которые не смачиваются водой (гидрофобны), поэтому покрытия обладают высоким глянцем и водоотталкивающим свойством. Свинцовые белила не пропускают коротковолновую часть солнечного спектра в толщу покрытия, предохраняют пленку от деструкции и сохраняют ее защитные и декоративные свойства в течение 10--15 лет даже в жестких условиях морского тропического климата. Свинцовые белила являются одним из самых эффективных противокоррозионных пигментов. Взаимодействуя с коррозионно-активными газами (Сl₂, SO₃, H₂S), они значительно замедляют процесс коррозии металла под лакокрасочным покрытием (от сероводорода покрытия темнеют вследствие образования черного сульфида свинца).

Свинцовые белила весьма токсичны и дороги. ПДК в воздухе рабочей зоны 0,01 мг/м³. Производство и применение свинцовых белил в СССР с 1930 г. ограничено специальным законом. Однако, поскольку нет равноценной по атмосферостойкости замены свинцовых белил, для окраски морских судов, мостов и других инженерных конструкций в ограниченном количестве выпуск свинцовых белил продолжают.

1.5 Белые наполнители

Наполнители являются активными компонентами пигментированных лакокрасочных материалов. Они оказывают положительное влияние на распределение частиц пигментов, структуру и реологические свойства красок, увеличивают твердость, атмосферостойкость покрытий. Наполнители вводят в краски и грунтовки в количестве 25--100% от массы пигментов. В шпатлевках, как правило, они применяются самостоятельно. В грунтовках и шпатлевках могут применяться и окрашенные наполнители, но основное значение имеют белые наполнители, не обладающие способностью селективно поглощать свет.

Наполнители отличаются от пигментов относительно низким показателем преломления света (n_D = 1,451,75), поэтому в органических пленкообразователях, имеющих такой же показатель преломления, они неукрывисты -- (прозрачны). В водных красках, после испарения воды и замещения пор воздухом, наполнители имеют достаточную укрыви-стость (например, мел в клеевых побелках) и применяются самостоятельно как пигменты. Следовательно, разделение на пигменты и наполнители условно и часто такие наполнители называют пигментами-наполнителями. Но наполнители имеют и свои собственные особые функции в красочных системах и наполненных лакокрасочных покрытиях (например, изменяют реологические свойства красок, армируют пленки), поэтому их часто называют функциональными пигментами.

Наполнители классифицируют по разным признакам.

1. По происхождению наполнители делят на природные (минеральные) и синтетические. К природным относят горные породы и рыхлые осадочные (глины), а также остатки микроорганизмов и водорослей, раковины, панцири и скелеты (мел, диатомит, инфузорная земля); к синтетическим -- карбонат кальция (мел), сульфат бария (бланфикс), карбонат бария, оксид и гидроксид алюминия (типографские белила), алюмосиликат, гидроксид кремния (белая сажа) и др.

2. По форме частиц различают зернистые, чешуйчатые, пластинчатые, игольчатые и волокнистые наполнители.

3. По происхождению частиц различают природно дисперсные -- рыхлые продукты выветривания и гидросепарации горных и осадочных пород (глины, каолин, бентонит, маршалит, доломит и др.) и механически измельчаемые монолитные горные породы (барит, кальцит, мел, гипс и др.).

4. По степени измельчения наполнители разделяют на обыкновенные -- с размером частиц 5--50 мкм (пластинчатые до 100 мкм) и микронизированные,-- содержащие до 90 % частиц с размерами менее 1 мкм при полном отсутствии частиц более 10 мкм.

5. По химическому составу. Диоксид кремния: природные -- кварц, песок, кремнеземы (диатомит, кизельгур, инфузорная земля), синтетические -- белая сажа, аэросил; карбонаты кальция: мел, мрамор, кальцит; карбонат магния -- магнезит; карбонат кальция и магния -- доломит; карбонат бария -- витерит; сульфаты бария: природный -- барит (тяжелый шпат), синтетический -- бланфикс; сульфаты кальция: ангидрит (легкий шпат), гипс; силикаты магния: тальк, асбест; силикаты алюминия: природные -- каолин, бентонит, синтетический силикат алюминия; силикат алюминия и калия -- слюда (мусковит); силикат кальция -- волластонит.

6. По характеру взаимодействия с пленкообразователями различают наполнители активные и инертные.

Основные показатели наиболее часто применяемых белых наполнителей приведены в табл. 2

Таблица 2. Свойства и функции наполнителей в лакокрасочных материалах и покрытиях

Белые наполнители имеют плохую укрывистость, однако аддитивности в изменении укрывистости в смесях пигментов с наполнителями не наблюдается. Наполнители начинают заметно ухудшать укрывистость только при содержании их в смесях более 25--30 % (по массе) (рис. 2).

Рис. 2. Зависимость укрывистости смесей пигмента -- диоксида титана с наполнителем баритом от состава смесей: теоретическая аддитивная зависимость; ---- реальная зависимость

Это позволяет частично заменять пигменты дешевыми наполнителями.

Особо ценными свойствами отличаются наполнители с пластинчатой (чешуйчатой) формой частиц: каолин, тальк, слюда, вермикулит и др. Они способны легко раскалываться вдоль листочков-пакетов и с большие трудом поперек. Это обусловлено строением их кристаллов, состоящих из двойных кремнекислородных слоев, образующих пакеты, связанные атомами алюминия или магния. Внутри пакетов связи ковалентные, а между пакетами действуют слабые силы Ван-дер-Ваальса. Схематично строение пакета талька показано на рис. 3.

Рис. 3. Модель слоистого строения «пакета» талька

Внешние плоскости пакетов состоят из атомов кислорода и это придает им жирность на ощупь, способность к скольжению и укладке параллельно друг другу Такая упаковка частиц в покрытии является наиболее плотной (высокое ОСП) и создает черепичное перекрывание зазоров между слоями, а это, в свою очередь, понижает газо-, водо- и светопроницаемость покрытий, повышает их твердость и атмосферостойкость, препятствуе образованию сквозных трещин.

Наполнители, имеющие игольчатую или волокнистую форму частик (асбест, волластонит), армируют покрытия и придают им эластичность, вибро- и звукопоглощающие свойства.

Перспективным наполнителем с особо ценными свойствами является асбестин -- смесь талька, частицы которого имеют чешуйчатое строение, с тремолитов Ca₂Mg₅[Si₄O₁₁]₂ (ОН)₂, частицы которого имеют волокнистое строение.

Оптимальное содержание наполнителей определяют по минимальному значению маслоемкости смесей с пигментами, характеризующей плотность совместной упаковки частиц.

Находящиеся на боковых частях пластин -- изломах пакетов-- ионы Si⁴⁺, Al³⁺, Mg²⁺, К⁺, ОН и другие активно взаимодействуют как с функциональными группами пленкообразователей и модификаторов, так и с соседними частицами, образуя коагуляционные цепочечные и сетчатые структуры, которые придают красочным системам повышенную вязкость и тиксотропность. Подбирая различные наполнители можно регулировать реологические свойства красок. Микронизированные каолин, доломит, тальк и особенно аэросил и бентонит значительно увеличивают вязкость и тиксотропность. Малоактивные зернистые наполнители такие, как барит и бланфикс, молотые кварц и слюда с низкой маслоемкостью (пластерит), уменьшают вязкость красок и вызывают потерю тиксотропности.

Введение в лакокрасочные материалы добавок высокомаслоемких аморфных наполнителей (аэросил, диатомит, кизельгур, микронизированные каолин и тальк) резко снижает глянец покрытий, делает их матовыми, что иногда используют для устранения неприятного неравномерного блеска покрытий на волнистых подложках.

Наполнители широко используют в качестве носителей -- субстратов для осаждения на них интенсивных органических красителей и пигментов и в качестве основы -- ядер для производства оболочковых (керновых) пигментов. Прозрачные неукрывистые наполнители применяются в шпатлевках-порозаполнителях для дерева, не закрывающих природной текстуры древесины. Для этого используют аэросил, сульфат кальция, оксид и гидроксид алюминия. Для увеличения трения, например при окраске палуб судов, в краски вводят такие наполнители, как молотые кварц, пемзу и вулканический пепел.

Каолин, тальк, слюда и кварц снижают электрическую проводимость покрытий, барит устраняет их проницаемость для рентгеновских лучей, магнетит и маггемит придают покрытиям магнитные свойства, графит и магнетит -- электрическую проводимость.

Технология производства наполнителей. Наполнители получают из горных или осадочных пород, подвергая их отборке, обогащению, отмучиванию гидросепарацией от абразивных примесей, сушке, измельчению, сепарации и микронизации. Минералы и породы, имеющие изометрическое строение, при измельчении дают вполне определенные по форме спайности обломки. Так измельченный кальцит (искусственный мел) обязательно будет иметь частицы, имеющие форму ромбоэдра, частицы барита -- всегда прямоугольники. Из тонких пластинок -- чешуек всегда состоят частицы слюды, талька, пирофиллита, графита. Пластинки и волокна сохраняются при измельчении истиранием на бегунах и в стержневых мельницах. В шаровых мельницах получаются более короткие обломки. Измельчение их до размеров менее 3 мкм нецелесообразно.

В процессах измельчения и микронизации проводят модифицирование -- гидрофобизацию поверхности, добавляя 0,5--1,5 % ПАВ. Гидрофобизация поверхности мела, кальцита, каолина имеет двоякую цель. Прежде всего, улучшаются технологические свойства самого наполнителя: повышается его подвижность -- сыпучесть порошка, снижаются влажность, слеживаемость, «зависание сводов» при хранении в бункерах, появляется возможность автоматизированного дозирования и перевозки в цистернах в виде сухого порошка или водных нефлокулирующих пульп, содержащих 70--90% твердого вещества. Гидрофобизированные наполнители легче смачиваются и взаимодействуют с пленкообразователями при изготовлении красок и шпатлевок. Так, гидрофобизированный 0,45% (масс.) синтетических жирных кислот (СЖК) природный мел в белой водоэмульсионной краске успешно заменяет 30 % диоксида титана, повышает стойкость эмульсий, укрывистость и блеск покрытий. Наполнители, имеющие основной характер (мел, доломит) модифицируют жирными кислотами C₁₇ -- С₂₀; нейтральные (барит) -- мылами Ca, Al, Zn; наполнители кислого характера (каолин, бентонит) -- аминами и четвертичными аммониевыми основаниями.

Природные наполнители даже после обогащения всегда содержат примеси сопутствующих пород. Особо чистые и высокодисперсные наполнители получают осаждением из очищенных от ионов Fe, Mn и других примесей растворов. Такие наполнители являются синтетическими.

Особое место занимает аэросил -- синтетический диоксид кремния, содержащий не менее 99,8 % SiO₂. Размер его частиц 0,015--0,10 мкм, S_уд = 130380 м²/г. Аэросил получают гидролизом паров тетрахлорида кремния в пламени водорода при температуре более 1100°С. Это производство аналогично получению диоксида титана хлоридным способом.

Прозрачные, непористые, округлой формы коллоидные частицы аэросила имеют большой запас поверхностной энергии и легко образуют обратимые сетчатые коагуляционные структуры. Добавка всего лишь 0,5--1,5% (масс.) аэросила придает тиксотропность лакокрасочным материалам.

На поверхности частиц аэросила всегда имеются силанольные группы , среднестатистическая плотность которых составляет 3 группы на 10 нм² поверхности.

Силанольные группы образуют водородные связи, и аэросил имеет гидрофильный характер; эти группы могут диссоциировать в воде, поэтому рН водной вытяжки 3,6--4,3.

На поверхности могут происходить ионообменные реакции. Модифицирование поверхности аэросила, например диметилдихлорсиланом, придает ей гидрофобность.

Такой модифицированный аэросил добавляют в количестве 1--2 % (масс.) в противокоррозионные краски, содержащие цинковую пыль, он придает краскам высокую седиментационную устойчивость, а покрытиям -- водоотталкивающие свойства.

Аэросил, как и другие содержащие кремний соединения, попадая в легкие, вызывает фиброзные процессы -- заболевание силикозом.

Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочих помещений 1 мг/м³. Для уменьшения пыления аэросил выпускают в гранулированном виде с размером гранул от 5 до 40 мкм.

В краски вводится обычно в виде перетертой пасты, содержащей 10 % (масс.) аэросила. краска наполнитель пигмент белило

В прошлом использование наполнителей имело целью только удешевление лакокрасочных материалов или придание покрытиям необходимой толщины в случае применения органических пигментов с высокой красящей способностью; применялись наполнители также для шпатлевок.

По мере выявления и изучения особых свойств наполнителей, способствующих улучшению технологических свойств красок и увеличению срока службы покрытий, значение наполнителей как функциональных пигментов непрерывно возрастает. Потребность в качественных наполнителях приближается к потребности в белых пигментах.

Размещено на Allbest.ru