Химические процессы при окрашивании. Наружные и внутренние работы

Любая краска обязательно состоит из двух компонентов — пигмента определенного цвета и связующего вещества, т. е. того, в чем этот пигмент распределен. Все остальное, что вводится в краску, служит для придания ей особых свойств.

Краски принято разделять по типу связующего вещества на масляные и эмалевые, к которым относятся клеевые, силикатные, эмульсионные. Первые в качестве связующего компонента содержат олифу, вторые — синтетические смолы или другие высокомолекулярные соединения, переведенные в раствор с помощью какого-либо органического растворителя.

Самые распространенные в быту — масляные краски. Их можно наносить на поверхность кистью, валиком или набрызгивать. Итак, первый слой нанесен, и в реакцию вступает кислород воздуха. В олифе (на ее основе и готовят эту категорию красок) происходят реакции окисления по месту двойных связей в наиболее характерных для растительных масел остатках ненасыщенных органических кислот типа линолевой:

Растительные масла подобно всем жирам, как вы помните из первой главы, представляют собой сложные эфиры глицерина и кислот (преимущественно ненасыщенных), и химически точное их название триглицериды:

Когда мы говорим о высыхании выстиранного белья, луж после дождя или растений во время засухи, то представляем этот общеизвестный процесс как испарение воды. Частично и во время высыхания олифы происходит испарение, но только не воды (ее в составе олифы нет), а продуктов распада громоздких органических молекул. Эти продукты мы узнаем по запаху, который возникает в помещении при окраске.

Образующиеся по месту двойных связей органические пероксиды и гидропероксиды R_х — О — О — R_у или R_z — О — О — Н служат инициаторами дальнейшей полимеризации. Запах в помещении вскоре пропадает, но это еще не значит, что олифа высохла,— в пленке постепенно возникает полимер сетчатой структуры. Длится этот процесс сутки, а то и дольше, пока не образуется прочная пленка.

Высыхание олифы ускоряется, если к ней добавлены вещества, способствующие окислению. Их общее название —сиккативы. Это катализаторы и их «помощники», активизирующие действие первых. Типичнейшим сиккативом-катализатором является линолеат кобальта (II) Со(С₁₇Н₃₁СОО)₂, а активатором для него— нафтенат кальцин. В этих веществах важную роль играет ион кальция: именно он «помогает» линолеату кобальта ускорять поглощение кислорода воздуха олифой. Излишек сиккатива в олифе может привести впоследствии к разрушению краски, поэтому надо ограничивать его расход рекомендуемыми нормами.

Вторую большую группу составляют эмали или лаковые краски. Их пленка образуется не за счет химически необратимых реакций, а после испарения растворителя, в котором было растворено твердое вещество. Оно-то и образует пленку, не отличающуюся химически от полимера, находившегося в исходной эмали.

Растворитель вместе с пленкообразующим веществом принято называть лаком. Так, например, алкидные эмали, на банках с которыми стоят, кроме названия, индексы ПФ или ГФ, состоят из ксилола (растворитель) и алкидных смол.

Многоатомные спирты (глицерин и пентаэритрит), фталевый ангидрид и растительные масла при совместной переработке образуют вещество очень сложного состава, называемое алкидной смолой. Если в состав исходной смеси вводятся глицерин и фталевый ангидрид, эмаль получает индекс ГФ. Замена глицерина пентаэритритом отражается в новом индексе на этикетке банки— ПФ.

После нанесения на поверхность эмали растворитель (в нашем случае ксилол) улетучивается часа через два. Когда пленка перестает прилипать к пальцу при прикосновении, можно считать, что первая стадия закончилась.

В дальнейшем характер процесса зависит от того, какова температура окрашенной поверхности. К примеру, если красят эмалью горячие батареи (разумеется, пока идет окраска, помещение следует хорошо проветривать), испарение растворителя и последующее образование высокопрочной пленки происходит всего за полтора (максимум два) часа. При этом возникает такая же, как и в пленке из масляной краски, пространственная структура углеродно-кислородных цепей, придающая покрытию устойчивость к воздействию не только горячей воды, но даже органических растворителей, таких, как бензин и его «родственники» —керосин, лигроин, дизельное топливо и минеральные масла.

Если же эмаль высыхает при комнатной температуре, то в соответствии с законами химической кинетики процесс продолжается гораздо дольше (около суток), а образующаяся пленка не приобретает стойкости даже к дождевой воде. Вот почему алкидные эмали годны только для внутренних работ. Если предполагается красить полы или стены садового домика, то эмали надо выбирать на основе сополимеров винилхлорида (индекс ХС) или нитроцеллюлозные (НЦ). Правда, последние боятся солнечных лучей и выдерживают только 2—3 года, а первые при нагревании могут выделять хлороводород и поэтому совершенно неприменимы для покраски отопительных устройств.

Подведем некоторые итоги. Эмали сохнут гораздо быстрее масляных красок, дают прочную и эластичную пленку, но небезопасны в обращении: нитроэмали чрезвычайно горючи, а пары их растворителей вредны; кроме того, они активно действуют на незащищенную кожу. Быть может, есть менее вредные краски? Да, они известны.

И это в первую очередь клеевые краски, получившие свое название также по связующему веществу — клею различного происхождения. Как «работает» клей, мы уже рассказывали ранее. В клеевых красках сочетаются безопасность при работе и водо- и светостойкость. Перед употреблением достаточно развести их водой, если они выпущены в твердом виде. Эту операцию проделывал каждый из нас, когда рисовал акварелью,— она не что иное, как разновидность клеевых красок. С незапамятных времен мастера пользовались казеиновым, костным или декстриновым клеями с примесями пигментов.

В настоящее время среди клеевых красок появились их новые разновидности под названием водоэмульсионные. Ими пользуются при окраске бытовых и производственных помещений. В состав этих красок входит поливинилацетат, или поливиниловый спирт:

Отличительное качество этого полимера — исключительная способность прилипать к пористым поверхностям (бумаге, коже, древесине, штукатурке).

Как только вода испаряется, частицы поливинилацетата сливаются, образуя прочную пленку, равномерно окрашенную соответствующим пигментом. Она не боится воды, поэтому стены можно протирать влажной тряпкой и иногда даже мыть. В слое краски, нанесенном на штукатурку, имеются многочисленные поры, и это является важным преимуществом водоэмульсионной краски перед красками масляными и эмалями, дающими сплошную пленку: пористый слой обеспечивает газообмен штукатурки и атмосферы, что важно для гигиены жилища.