Прозрачные покрытия для кузовов автомобилей

Технология прозрачно-цветных покрытий заключается в первоначальном нанесении на субстрат цветного или пигментированного базового покрытия с последующим нанесением верхнего слоя прозрачного покрытия. Эта технология отделки становится все более популярной среди изготовителей автомобилей. Однако эти прозрачные покрытия подвержены разрушению под воздействием неблагоприятных явлений окружающей среды: кислотные дожди, УФ-деградация, высокая влажность и температура, попадание камней и возникновение царапин. Как правило, более прочными бывают полимерные пленки с высоким уровнем сшивок. Они менее подвержены появлению царапин, но зато могут отслаиваться или растрескиваться при тепловом воздействии из-за хрупкости, причиной которой как раз является высокий уровень сшивок. Более мягкие пленки со сниженным уровнем сшивок не склонны к отслаиванию или растрескиванию при тепловом воздействии, но на них легче образуются царапины, остаются следы от воды, и они подвержены кислотному травлению. В одном патенте раскрыт состав прозрачного покрытия в прозрачно-цветных системах, в котором стойкость к царапанию повышена за счет включения поверхностных реакционноспособных неорганических микрочастиц (например, коллоидной двуокиси кремния), которые модифицируются сшивающим агентом силана. Погодные условия могут вызвать в этих покрытиях дополнительную сшивку, в ходе которой остаточные реакционноспособные группы (силанольные или алкокси-группы) медленно образуют сшивки, увеличивая хрупкость и вероятность растрескивания пленки. При введении в рецептуру вместо двуокиси кремния силоксанов, которые обладают минимальным уровнем неорганических функциональных групп и линейной структурой, удается сохранить все положительные эффекты и избежать при этом повышения хрупкости пленки.

Фасадные краски

Изменения в практике строительства, включая бетонные фасады многоэтажных зданий, и в стоимости материалов и рабочей силы, внесли свою лепту в тенденцию привлечения силиконовых технологий, которые привели к дифференциации фасадных красок. Наряду с отмеченным повышением стойкости к УФ-излучению силиконовые технологии наделяют конечные материалы двумя явно противоречивыми качествами, выгодными для эксплуатационных характеристик красок, наносимых на строительные материалы. Это водоотталкивающие свойства и паропроницаемость.

Акриловые латексные связующие неплохо показали себя в фасадных красках, приемлемо закрашивая деревянные и кирпичные поверхности. Однако пористые субстраты требуют не только защиты от внешнего воздействия химикатов, дождя и солнца, но также и защиты от атак непосредственно изнутри субстрата. Влага просачивается через бетонные стены и деревянные перегородки, ослабляя адгезию краски. Следовательно, фасадные краски нуждаются не только в стойкости к УФ, химикатам и воде, но и должны также обладать паропроницаемостью, чтобы уменьшить гидростатическое давление под покрытием. Эмульсии силиконовых эластомеров в сочетании с акриловыми латексными связующими способны обеспечить необходимые качества. Чтобы заметить улучшение, достаточно добавить всего лишь 5% силиконовой эмульсии. Низкое значение Tg силиконов обеспечивает прекрасную коалесценцию при минимальной добавке растворителя и целостность пленки при расширении или сужении трещины на субстрате в соответствии с температурными колебаниями.

Силиконовые добавки

Широкое разнообразие технологий и вариантов поставки силиконовых материалов (см. табл. 3) не только решают проблемы покрытий, но и обеспечивают необходимые качества для функциональных высокоэффективных покрытий. Требования к эксплуатационным качествам покрытия диктуют соображения по поводу введения органических заместителей в цепи силоксана, чтобы получить покрытие с желаемыми качествами. Неорганические функциональные группы (метокси- и этокси-группы в мономерах силана), обеспечивают силиконовые покрытия, в которых процесс отверждения активируется при комнатной температуре под воздействием влаги. Это используется в защитных покрытиях, что дает возможность отверждения в условиях окружающей среды, сокращение затрат энергии и применение на больших поверхностях. Системы, требующие затрат энергии на отверждение, выигрывают от реакционной способности силиконов, обеспечивающих дополнительную сшивку на сложных деталях с трудно доступными областями. При использовании дозировок на уровне присадок (0,2-0,5% от общей массы нелетучих веществ) алкоксисиланы с органическими функциональными группами действуют как сшивающие агенты, диспергаторы пигментов или усилители адгезии.

Большую часть силиконового рынка добавок представляют сополимеры силиконов с полиэфирами. Подбирая правильное соотношение силикон/полиэфир, молекулярную массу сополимера, полярность полиэфирных групп, блокируя концевые группы или, наоборот, присоединяя реакционноспособные группы, можно создать добавки, которые часто обеспечивают множество преимуществ. Скольжение, сопротивление царапанию, текучесть, самовыравнивание, смачиваемость, противодействие слипанию, блеск - все эти качества придают покрытиям силиконовые технологии. Водостойкость, водоотталкивающие свойства и паропроницаемостьявляются главными качествами покрытий, положенными в основу нескольких недавних патентов. Полиэтиленоксид обладает высокой полярностью и гидрофильностью, в то время как полипропиленоксид относительно неполярен и гидрофобен. Повышение содержания полиэтиленоксида увеличивает водорастворимость и совместимость с полярными органическими смолами, но имеет тенденцию к пеногашению. Повышение содержания полипропиленоксида уменьшает водорастворимость и снижает тенденцию к пенообразованию. Вот почему структура полиэфира играет важную роль в недавно возникшей тенденции производства стойких к сдвигу и хранению пеногасителей.

Силиконовые технологии обеспечивают пеногашение различных составов. Жидкие полидиметилсилоксаны (PDMS) долго использовались как пеногасители в покрытиях на основе растворителей. Их использование, однако, ограничено плохой совместимостью с органическими смолами и плохой диспергируемостью в воде, в результате чего происходит фазовое расслоение, которое может привести к поверхностным дефектам пленки. Фторированные и алкил/арилсилоксаны обладают необходимым уровнем смешиваемости, чтобы обеспечить удаление пены и бездефектность покрытий на основе растворителей. В течение десятилетий создатели покрытий на основе воды использовали эмульсии жидких составов PDMS, содержащих гидрофобную двуокись кремния. Являясь эффективными пеногасителями, они все же имеют недостатки, потенциально ведущие к дефектам пленки.

Таблица 3. Силиконовые добавки