Покрытия на водной основе — это покрытия, в которых в качестве растворителя используется вода, составляющая 70–90% воды. Они не содержат токсичных органических растворителей, таких как бензол, альдегиды и галогенированные углеводороды, а также соединений тяжелых металлов, таких как формальдегид, свинец и хром. Они нетоксичны, экологически безопасны, практически не содержат летучих веществ, не имеют запаха и стабильны, что делает их безопасным и экологически чистым типом покрытий.
Модификация покрытий на водной основе
В последние годы, для устранения некоторых недостатков покрытий на водной основе, появились исследования по их модификации. Наиболее распространенные модифицирующие материалы включают: наночастицы, полиуретан, полиакрилаты, кремнийорганические соединения, эпоксидные смолы и нанооксидные модификации.
Среди них наполнители (пигменты-экстендеры), как важный компонент покрытий, являются ключевым подходом к технологии неорганической модификации. Наполнители представляют собой в основном белые или слегка окрашенные порошки, не обладающие красящими свойствами и укрывной способностью, но они увеличивают толщину пленки, регулируют реологические свойства, улучшают механическую прочность, повышают долговечность пленки и снижают затраты. В основном это соли щелочноземельных металлов, силикаты и соли легких металлов, таких как алюминий и магний.
В настоящее время в качестве наполнителей в покрытиях на водной основе обычно используются: углеродные материалы (графен, углеродные нанотрубки), карбонат кальция, бентонит, каолин, диоксид кремния, порошок слюды, сульфат бария и тальк. Среди них карбонат кальция обладает значительным преимуществом в стоимости, а также демонстрирует превосходную выравнивающую способность, суспензионность и износостойкость.
Применение покрытий на водной основе
Экологичные строительные материалы
Неорганические строительные покрытия на водной основе, широко используемые в строительстве, изготавливаются с использованием водных растворов силикатов, модифицированных щелочными металлами, и водных дисперсий коллоидного диоксида кремния в качестве основных пленкообразующих веществ, с добавлением пигментов, наполнителей и добавок. Полученные покрытия экологически безопасны и нетоксичны, огнестойки, не отслаиваются, обладают превосходной атмосферостойкостью и сохранением цвета.
Древесные изделия
Основная функция карбоната кальция в водорастворимых покрытиях для древесины — заполнение зазоров. Он не требуется в водорастворимых лаках для древесины, добавляется в небольших количествах в водорастворимые краски для древесины однотонного цвета и в больших количествах в водорастворимую шпатлевку для древесины.
Автомобильная промышленность
В настоящее время страны с развитой автомобильной промышленностью в значительной степени заменили покрытия на основе растворителей на водорастворимые покрытия. В настоящее время водорастворимые покрытия в основном используются в автомобилях в качестве грунтовок, промежуточных и финишных покрытий.
Например, акриловые антискребковые покрытия для днища кузова в основном составляются на основе акриловой смолы, полученной путем сополимеризации акрилатных мономеров, а также наполнителей и добавок; это эмульсия синтетической смолы. По сравнению с наиболее широко используемыми системами ПВХ-пластизоля и полиуретановыми эластомерными покрытиями для днища автомобиля, стирол-акриловые эмульсии используют воду в качестве основного растворителя, имеют чрезвычайно низкое содержание летучих органических соединений (ЛОС), что позволяет избежать воспламеняемости и токсичности растворителей. Кроме того, они обладают хорошей кислото- и щелочестойкостью, водостойкостью и ударопрочностью, что делает их новым типом антискребковых покрытий для днища автомобиля.
Однако на практике использование покрытий на водной основе в автомобильной промышленности по-прежнему сталкивается с некоторыми проблемами. Из-за низкой температуры кипения воды, трудностей с испарением, значительной чувствительности к влажности окружающей среды, высокого поверхностного натяжения, склонности к образованию пузырьков и низкого электрического сопротивления покрытия на водной основе склонны к провисанию и дефектам.