Презентация на тему Водно-дисперсионные лакокрасочные материалы

качестве пленкообразующих систем в ВД ЛКМ используют два типа

дисперсионных систем:
синтетические латексы, получаемые методом эмульсионной полимериза­ции;
искусственные латексы, получаемые эмульгированием в воде ранее синтезированных олигомеров и полимеров.

Синтетическими латексами называют водные дисперсии полимеров, по­лучаемые методами эмульсионной полимеризации.

1.1. Синтетические латексы

случае непо­лярных мономеров (или смеси мономеров), практически нерастворимых в

воде. Кроме мономера, в состав реакционной массы входит поверхностно активное вещество (ПАВ), водорастворимый инициатор полимеризации и вода. В качестве ПАВ используют дифильные молекулы, содержащие гидро­фобную и гидрофильную части:

1.1.1. Методы эмульсионной полимеризации

Гидрофобная часть молекулы ПАВ

Гидрофильная часть молекулы ПАВ

Например, сульфопроизводные нафталина:

SO3H

Гидрофобная часть

Гидрофильная часть

в воде при перемешивании с образованием капель мономера, стабилизированных

за счет адсорбции молекул ПАВ;
установление динамического равновесия между молекулами ПАВ, нахо­дящимися на поверхности капель и в воде, сопровождающееся образованием мицелл эмульгатора (ПАВ), содержащих гидрофобное ядро, образованное гидрофобными частями молекул ПАВ;
мицеллярное растворение (солюбилизация) молекул мономера в гидро­фобном ядре мицелл;
взаимодействие радикалов инициатора с молекулами солюбилизирован­ного мономера и образование радикалов мономера, способных к полиме­ризации;
полимеризация с образованием латексной полимерной частицы, стаби­лизированной молекулами ПАВ.

дисперсную фазу, дисперсионную среду и межфазный слой.
Дисперсная фаза

(около 50% по массе) представляет собой сфери­ческие частицы пленкообразующих полимеров или олигомеров диа­метром 20-5000 нм.
Дисперсионная среда (около 50% по массе) представляет собой воду, содержащую небольшое количество ПАВ.

1.1.2. Состав водно-дисперсионных пленкообразующих систем

имеет различную структуру в зависимости от природы ПАВ, метода

эмульсионной полимеризации, природы мономеров. Общим для всех типов межфазных слоев является наличие в его составе молекул ПАВ, полимеров, полярных групп полимеров, обладающих способностью гидратироваться, т.е. связывать определенное количество молекул воды, как это изображено на рис. 3 для одного из наиболее гидрати­рующихся ПАВ, содержащего этиленоксидную группу. Поэтому часто меж- фазные слои в латексах называют адсорбционно-гидратными.

Схема гидратации этиленоксидной группы

слоя состоит из молекул ПАВ (эмульгатора), содержащих ионогенные группы

SO3-, СОО-), адсорбированные на поверхности частиц и окруженные гидратными обо­лочками.
Второй тип межфазного слоя состоит из молекул ионогенного эмульгато­ра и фрагментов полимерных молекул, обогащенных карбоксильными груп­пами, также окруженными гидратными оболочками.
Третий тип межфазного слоя состоит только из полярных групп поли­мера (или сополимера) и фрагментов полимерных молекул, окруженных ги­дратными оболочками.
Межфазный слой обеспечивает агрегативную устойчивость системы

имеют плотную упаковку, в случае плохо стабилизованного — рыхлую.

Во всех случаях про­межуточный гель представляет собой структуру с флокуляционными (об­ратимыми) межчастичными контактами. При добавлении воды такой гель редиспергируется с образованием исходного латекса.

Схематическое изображение первой стадии процесса пленкообразования из латексов

испарение воды

плотная упаковка

рыхлая упаковка

(необратимыми) межчастичными контактами. Процессы, происходящие на этой стадии: дальнейшее

испарение воды, обезвоживание и разрушение адсорбционно- гидратных слоев, контактирование поверхностей полимерных частиц, сжатие промежуточного геля (синерезис) за счет самопроизвольного слипания латексных частиц и образования необратимого, нередиспергируемого геля.

Схема действия капиллярных сил в латексном геле при высушивании

вид сверху

в разрезе

имеют плотную упаковку, в случае плохо стабилизованного — рыхлую.

Во всех случаях про­межуточный гель представляет собой структуру с флокуляционными (об­ратимыми) межчастичными контактами. При добавлении воды такой гель редиспергируется с образованием исходного латекса.

Схематическое изображение второй стадии процесса пленкообразования из латексов

Третья стадия — формирование пленки. Окончательно латексная гомогенная пленка

формируется после завершения аутогезионных процессов, заключающихся в перебросе кинетических сегментов макромалекул, находящихся на «бывших» межфазных границах в латексном геле через эту границу.

Гомогенная пленка

Варианты распределения молекул эмульгатора (белые точки) в латексной пленке по «бывшей» межфазной границе

красках

без превышения КОСП при использовании наполнителей с разной дисперсностью

основных этапа:
Водоэмульсионные краски: этапы производства
Соединение водной дисперсии полимера с

пигментом и наполнителем;
Диспергирование пигментной пасты;
Ввод дополнительных компонентов;
Фильтрация готовой смеси и фасовка.

или твердых тел. Этот метод используется для получения аэрозолей,

суспензий, порошков и эмульсий.

Эту процедуру проводят в специальных диспергаторах - шаровых и бисерных мельница. При работе аппарата в вертикальной и горизонтальной рабочей камере происходит измельчение компонентов. Достигается это при помощи вала с дисками, которые разгоняют металлический бисер (до 4 мм в диаметре) или стальные шарики (более 30 мм в диаметре). Чем больше удельный вес и твердость шариков, тем интенсивней происходит диспергирование.

в диссольвер с установленной в нем рамной мешалкой. Вращение

мешалки не дает липким и густым компонентам оседать на дне и стенках диссолвера. В ходе этого процесса происходит окончательное доведение состава краски до стандартных качественных характеристик. Как правило, на каждую операцию уходит примерно 20-30 минут, но это время может изменяться в зависимости от технических характеристик диспергатора, диссольвера, а также от объема и характеристик компонентов смеси.

Завершающим этапом является фильтрация и фасовка готовой краски. При этом весь процесс производства должен осуществляться при температуре не ниже +5°С, чтобы краска не потеряла своих свойств.

состоять из следующего оборудования:
диссольвера;
бисерной мельницы;
автоматической линии розлива и упаковки

готовой продукции

Диссольвер – это специальный агрегат, предназначенный для механического перемешивания всех исходных составляющих. Благодаря быстрому вращению дисперсионного диска с зубцами, обеспечивается высокая эффективность растирания частиц: они сталкиваются, смешиваются, размельчаются и растворяются.

Диссольвер оснащен быстроходной мешалкой фрезерного типа, а скорость вращения можно регулировать. Благодаря этому можно наиболее оптимально организовывать производственный процесс.

и других материалов на основе искусственных смол, нитро­, масляных

и комбинированных эмалей, водно­-дисперсных красок, типографических, печатных и акварельных красок, красок для покрытия кожи,

Бисерная мельница.

копировальных красок для бумаг, графитных дисперсий и др. У бисерной мельницы высокая производительность. Несколько разных видов диссольверных дисков обеспечивают высокую качественную переработку сырья.

С двух сторон вхождение оси обеспечено европейской механической герметизацией.

Корпус мельницы выполнен из прочного металла, который в процессе работы не изнашивается и не ржавеет. Корпус, основная ось, штыри имеют хорошую систему охлаждения, что позволяет контролировать температуру сырья в приделах 45°С (для охлаждения используется вода температурой 10°С). Сито для просеивания изготовлено из высокопрочного материала, зернистость сита можно регулировать в зависимости от диаметра дроби. Оборудование спроектировано таким образом, чтобы избегать забивания дроби в ячейки сита. Среда помола: дробь из оксида.

электродвигатель (поз.3) и корпус мельницы с приводом(поз.4). Электродвигатель через клиноременную передачу

передает вращение на вал (поз.1, рис.2), вращающийся в опорах привода (поз.2, рис.2).

виде трех дисков, расположенных один над другим (поз.3, рис.2). Эта

часть вала входит в контейнер (сосуд)(поз.4, рис.1 и 2). Контейнер имеет двойные стенки, в промежутке которых циркулирует вода через входной штуцер(поз.6, рис.1 и 2) и выходной (поз.5, рис.2). Для обеспечения герметичности рабочей емкости вал привода уплотняется мягким сальником (поз.7, рис.2; поз.9, рис.1). В нижней части сосуда (поз.4, рис.1 и 2) монтируется щелевое приспособление с размером щели 0,2 мм для отделения мелющих тел от перерабатываемой дисперсии (поз.8, рис.2).

до 2,5 мм, например, 0,3-0,5мм, 0,8-1,2мм, 1,6-2,5мм. засыпают через

штуцер (поз.5, рис.1 и поз.9, рис.2). В качестве мелющих тел могут быть использованы шарики из стекла, окиси алюминия, окиси циркония или шарики из других материалов. Мелющие тела извлекаются из сосуда путем снятия днища сосуда (поз.10, рис.2) и извлечения щелевого устройства (поз.8, рис.2). Для измерения температуры пасты на выходе из контейнера имеется указатель температуры (поз.8, рис.1).

Рабочий процесс помола осуществляется в контейнере (поз.4, рис.1 и 2). Исходный продукт из емкости(поз.12, рис.1), соединенной шлангом (поз.15, рис.1) с насосом (поз.13, рис.1) подается последним через штуцер (поз.10, рис.2) в контейнер мельницы.(поз.4, рис1).

движении измельчающие тела сталкиваются с частицами обрабатываемого вещества и

между собой. В результате столкновений частицы обрабатываемого вещества разрушаются. Жидкая фаза и частицы продиспергированного вещества через щелевое устройство (поз.8, рис.2) и штуцер (поз.11, рис.1 и 2), соединенный шлангом со штуцером (поз.16,рис.1) подаются в промежуточный сосуд (поз.12, рис.1). Производительность подачи (циркуляции) обрабатываемой дисперсии насосом регулируется мотор вариатором (поз.17, рис.1). Отбор пробы для определения качества диспергирования осуществляют через кран со штуцером (поз.7, рис.1) либо из промежуточного сосуда, сняв крышку (поз.14, рис.1). (поз.8, рис.1).