> Техника, страница 79 > Связующие вещества

Связующие вещества

Связующие вещества, минеральные и органич. вещества, употребляемые в смеси с пигментами или сухими красками с целью равномерного распределения и закрепления последних на поверхности тел. В качестве С. в применяют: 1) жидкости: высыхающие масла, олифу и тому подобное., 2) растворы различных твердых тел, имеющие в большинстве случаев коллоидный характер, например растворы клея в воде, эфиров целлюлозы в органич. растворителях и т. д., 3) суспензии: известковое молоко, раз. личные эмульсии и другие составы. Роль С. в-в краске заключается, во-первых, в том, чтобы смочить и окружить тонким слоем каждую частицу сухой краски, во-вторых, в том, чтобы закрепить последнюю возможно более прочно на окрашенной поверхности. Поэтому при употреблении С. в необходимо прежде всего учитывать его отношение к пигменту и к покрываемой поверхности; различные пигменты с одним и тем же С. в дают, краски, которые отличаются по укрывистости, по различному расходу С. в и т. д.; в нек-рых случаях пигмент вступает со С. в химич. взаимодействие, образуя соединения, повышающие прочность красочной пленки; с другой стороны, при употреблении одного и того же пигмента с различными С. в получаются краски, обладающие неодинаковой стойкостью к атмосферным, химическим и механич. воздействиям и различными защитными свойствами против коррозии, действия микроорганизмов и других факторов. В отношении к покрываемой поверхности (дерево, металл, камень и т. д.) одна и та же краска дает часто пленки, сильно отличающиеся по своим свойствам в зависимости от С. в., материала поверхности и в особенности от того, происходит ли при этом только механич. связь поверхности с краской или образуется химич. соединение, скрепляющее их в один общий красочный слой. — Качество, прочность и“ другие свойства окрасок находятся во многих случаях в прямой зависимости от применения того или другого С. в Выбор С. в определяется назначением краски, ценой и теми требованиями, которые предъявляются к окрашенной поверхности.

Состав С. в С. в, обычно состоят: 1) из жидкой или т. н. дисперсной среды, в которой распределяется дисперсоид — частицы пигмента или краски, и 2) из растворенного или суспензированного в ней защитного коллоида. Последний делает дисперсную систему более однородной и препятствует осаждению частиц пигмента из жидкой среды; при отсутствии защитного коллоида осаждение краски происходило бы вследствие большой разницы уд. в пигмента и жидкости значительно легче. Защитный коллоид после высыхания остается в красоч ной пленке и обусловливает ее свойства: прочность, твердость, блеск, эластичность и т. д. В зависимости от состава жидкой среды С. в образуют: 1) водную дисперсию, в которой дисперсионной средой является вода, а защитным коллоидом — клей, декстрин и другие вещества, 2) дисперсию с летучими органич. растворителями, в которой средой является один или несколько органич. растворителей: ы, углеводороды, эфиры и тому подобное. соединения, а защитным коллоидом — смолы, эфиры целлюлозы и т. д., 3) масляную дисперсию, в которой дисперсионной средой служит высыхающее или полувысыхающее масло, "играющее в то же время роль защитного коллоида, т. к. дает после высыхания твердую, блестящую и эластичную пленку. Кроме масел в качестве С. в применяются также лаки, или растворы в масле естественных и искусственных смол. В зависимости от состава защитного коллоида С. в делятся на: 1) минеральные (гашеная известь, жидкое стекло и др.) и 2) органические растительного (крахмал, масло, смолы) и животного (животный клей, казеин и др.) происхождения. По способу получения различают С. в естественные (камеди, казеин и т. д.) и искусственные (эфиры целлюлозы, искусственные смолы и др.). Кроме растворимых защитных коллоидов в качестве С. в применяют также нерастворимые или суспензированные в жидкости твердые и жидкие вещества. Нерастворимые коллоиды представляют: 1) соединения, которые сами по себе нерастворимы в жидкой среде, но при помощи особых веществ, т. и. п е п т и з а т о р о в, м. б. переведены в растворимое состояние (например казеин при помощи обработки щелочами), 2) эмульсии, состоящие из веществ, при обычных условиях не смешивающихся друг с другом, но при помощи эмульгаторов или коллоидной мельницы их можно превратить в совершенно однородную и устойчивую по внешнему виду массу, например эмульсии из клея и масла, воска-масла-клея, казеина-масла и др. (смотрите Эмульсии), 3) более грубые суспензии различных вяжущих веществ, обладающие способностью при смешивании с водою затвердевать и закреплять смешанную с ними краску, например различные цементы и тому подобные соединения. В зависимости от свойств пленки, к-рую коллоиды образуют после высыхания, они м. б. разделены на о б р а т и м ы е и необратимые. К первым относятся такие, у которых пленка после высыхания способна снова растворяться в той же жидкости, например пленка клея при действии воды; необратимые коллоиды дают пленку, теряющую способность растворяться и потому более прочно закрепляющую краску, например раствор казеина в нашатырном е, который во время высыхания улетучивается, казеин же переходит из золя в нерастворимый гель. В действительности С. в представляют собою более сложные дисперсные системы, чем указано выше, так как в состав их входят различные добавки. Например к эфирам целлюлозы прибавляют смягчители, олифы содержат сикативы и т. д. Кроме того к С. в, добавляют различные вспомогательные вещества, служащие 1) для повышения гигроскопичности (у водных С. в.): глицерин, сахар и др., 2) для предохранения от загнивания: карболовую к-ту, /?-нафтол и др.,

S) для понижения поверхностного натяжения (смачивания) и более равномерного нанесения краски:, некаль, мыла и тому подобное., 4) для регулирования скорости испарения и уменьшения концентрации (у летучих и жирных С. в.) — органич. растворители и разбавители: бензол, амиловый, скипидар и др., 5) для повышения эластичности пленки: касторовое масло, жирные кислоты льняного масла и т. д., 6) для улучшения запаха: нитробензол, гвоздичное и другие эфирные масла. Перечень С. в., применяемых для различных красок, приведен в таблице 1.

Свойства и применение С. в Из минеральных С. в наибольшее применение находят гашеная известь (смотрите) и растворимое стекло (смотрите). Они обладают щелочной реакцией и потому могут смешиваться только с пигментами, стойкими к щелочам, например охрой, ультрамарином. Гашенаяизвестьв виде известкового молока, или раствора гидрата извести, при высыхании поглощает углекислый газ и превращается в мел. Известковые окраски отличаются дешевизной, они не требуют сложных приемов работы (смотрите Малярное дело) и дают, например по штукатурке, довольно прочное покрытие. На дереве держатся плохо. Для получения более прочных окрасок к извести прибавляют клей, казеин и другие С. в Р а с твори м о е, или жидкое, стекло представляет коллоидный раствор кремневой кислоты в калиевой или натровой щелочи или в их смеси (двойной калиево-натриевый силикат). Если жидкое стекло закреплено на поверхности тела только механически, то окраска подвержена действию атмосферных условий и легко смывается дождем, т. к. вода извлекает из нее растворимую щелочь. При добавлении к жидкому стеклу магнезии, мела, витерита и тому подобных материалов или при окраске им поверхностей, содержащих такие вещества, например штукатурки, бетона, цемента, образуются нерастворимые силикаты, очень прочные к действию погоды, благодаря чему жидкое стекло находит применение для фасадных красок. Особенно большой прочностью отличаются т. н. кеймовские краски (смотрите Краски для живописи), в состав которых входит также и растворимое стекло. Из растворимых в воде органич. С. в наиболее часто применяют крахмал (смотрите) и его препараты, растительный и животный клей. Крахмалы в виде клейстера имеют желеобразную консистенцию и дают после высыхания хрупкую пленку. Поэтому в качестве С. в чаще употребляют препараты крахмала: растворимые крахмалы, декстрины и другие. Растворимые крахмалы получают гл. обр. путем обработки крахмала щелочью. При этом происходит деполимеризация молекул крахмала с одновременным понижением вязкости растворов и связывающей способности. В виду этого обработку щелочью целесообразно доводить только до получения надлежащих свойств С. в В отличие от крахмала растворимые крахмалы имеют сильную щелочную реакцию и относятся к обратимым коллоидам, т. к. легко растворимы в воде; благодаря дешевизне они в настоящее время широко применяются в малярной технике и для других целей; так, они с успехом заменяют иногда даже животный клей. Декстрины (смотрите) получают из крахмала путем обработки его разбавленными к-тами или нагреванием. Различают желтый декстрин, растворимый и в холодной воде (раствор, содержащий 25% декстрина, остается на холоду еще жидким), и белый декстрин, растворяющийся полностью только в горячей воде (при охлаждении застывает в белую желатинообразную массу). Декстрины, получаемые с помощью кислот, имеют слабо-

Связующие вещества

А. Водная дисперсия I. Минеральные вещества

1. Гашеная известь

2. Растворимое стекло

3. Цементы и тому подобное. составы

II. Органич. вещества растительного и животного происхождения а) Растворимые в воде

1. Углеводы: крахмалы, растворимые крахмалы, декстрины, сахар, мед и др.

2. Камеди: гуммиарабик, трагант и др.

3. Животный клей: кожный, костяной, рыбий, холодный и др.

4. Альбумин: кровяной, яичный, консервированная кровь б) Нерастворимые в воде 1. Казеин и казеиновые эмульсии

2. Смолы: шеллак, капифоль и др.

3. Воскп и восковые эмульсии

Б. Дисперсия с летучими органич. растворителями

1. Смолы:

а) растворимые в е: шеллак, канифоль, мастике, сандарак, альбертоли и лр. б) растворимые в углеводородах: даммар, асфальты, кумароновые и другие смолы

2. Эфиры целлюлозы:

а) нитроцеллюлоза б) ацетилцеллюлоза

В. Масляная дисперсия

1. Жирные высыхающие и полувысы-хающие масла: льнппое, ореховое, подсолнечное и др.

2. Олифа, полимеризованные и оксидированные масла

3. Лаки: копаловые, канифольные,

альбертолевые и др.

4. Масляные эмульсии с клеем, декстрином и другими веществами

Обозначение красок по составу входящих в них связующих веществ

Водяные краски

Известковые

Силикатные кеЯмовскпе, цементные и др.

Клеевые, акварельные, медовые и т. и.

Акварельные, гуашь и др. Клеевые

Альбуминные, яичная темпера и др.

Казеиновые и эмульсионные

Водяные, лаковые, смоляные и др.

Восковые, восковая темпера и др.

Летучие лаковые краски овые лаковые, овые глазури и др.

Лаковые со скипидаром, соль-венг-нафтой и другими растворителями

Нитрокраски

Ацетилцеллюлозные

Масляные краски

( Малярные, печатные, худо-I жественные и тому подобное., фикеоли

Лаковые или эмалевые Эмульсионные

Применение

Для окрасок по штукатурке, для Фресковой живописи и других работ Для фасадных работ по бетону, цементу, штукатурке и другим материалам

В живописи, в декоративной технике, в полиграфии. иром-сти и других отраслях техники, а также для внутренних окрасок по дереву, бумаге, тканям и другим волокнистым материалам

Для закрепления бронзовых красок, в живописи, ситцепечатании и для других целей

Для наружных и внутренних окрасок но камню, штукатурке, дереву, бумаге и другим материалам Для водонепроницаемых покрытий, для бумаги, кожи, бронзовых тинктур и для других целей В живописи как добавки для повышения стойкости к воде, для получения блестящих поверхностей и т. д.

Для окрашивания дерева, бумаги, кожи, жести и других материалов

Для закрепления бронз, в полиграфич. нром-сти, для окраски железа и т. д.

Для наружпых и виутренпих работ по окраске металлов, для окрашивания кожи, покрытия тканей, дерева, стекла и для других целей

В живописи, декоративной технике, в полиграфической нром-сти, для наружных и внутренних работ по окраске металлов, дерева и других материалов, покрытия тканей, окрашивания кожи и для многих других целей кислую реакцию, которая препятствует употреблению с ними нек-рых пигментов, например ультрамарина, или является причиной изменения консистенции краски вплоть до загустения и свертывания. Из группы камедей, или т. н. растительных клеев, чаще всего применяют гуммиарабик, дающий при нагревании б. или м. вязкую прозрачную жидкость слабокислой реакции. Благодаря большому коэф-ту преломления гуммиарабик, как и желтый декстрин, сообщает нек-рым краскам особенную прозрачность, какую они получают только в смеси с маслом. Поэтму они находят применение как С. в гл. обр. в акварельных красках и в декоративной технике. К этой группе относятся также сульфитные щелоки, получаемые в производстве сульфитной целлюлозы. Их применению в малярной технике несмотря на дешевую цену препятствуют темный цвет и плохой запах. Очищенный же продукт об ладает незначительной связывающей способностью. Из животных клеев наиболее часто применяют кожный и костяной клеи (смотрите Клей). Главной составной частью животного клея является глютин — белковое вещество, нерастворимое в холодной воде, в которой оно набухает и образует студнеобразную массу, растворяющуюся при нагревании. При охлаждении растворы животного клея снова желатинируются, что препятствует применению его в качестве С. в несмотря на очень хорошую связывающую способность. Поэтому за границей часто употребляют продукты, получаемые путем обработки животного клея на холоду (т. н. холодные клеи) при помощи: 1) щелочей,

2) хлористых, роданистых, азотнокислых и других солей, гл. обр. двувалентных металлов (Са, Mg), хлоральгидрата, и другими способами. Наиболее дешевой является обработка щелочами; например 100 ч. животного клея заливают во-

дою, после набухания избыток воды сливают, остаток расплавляют, прибавляют 30 ч. NaOH в 70 ч. воды и нагревают на водяной бане, пока проба при охлаждении не будет более желатинироваться. При обработке клея часть глю-тина гидролизуется, вследствие чего клей остается после охлаждения жидким. При высыхании водных растворов С. в вода улетучивается, и из раствора защитного коллоида образуется твердая пленка, закрепляющая частицы краски на поверхности тела. Описанные С. в (за исключением крахмального клейстера) являются обратимыми коллоидами, вследствие чего получаемые с ними окраски не стойки к атмосферным влияниям и могут применяться только для внутренних работ. Несмотря на это клеевые окраски находят широкое применение благодаря своей дешевизне, несложности изготовления и красоте получаемых тонов.

Из водных С. в к необратимым коллоидам относятся альбумин, казеин, смолы и др. Альбумин (в виде яичного и кровяного альбумина) при нагревании переходит в нерастворимое состояние и т. о. закрепляет частицы краски на поверхности тела. Вследствие дорогой цены чистый альбумин применяется редко. С темными красками иногда в качестве С. в употребляется консервированная кровь. Казеин в воде не растворяется, но растворим в едких щелочах, извести и т. д.; поэтому его можно применять только с пигментами, стойкими к щелочам. Казеиновые окраски прочны к действию атмосферных условий только в том случае, если остающийся в пленке пептизатор образует с казеином нерастворимое соединение, как например гидрат извести, или улетучивается при высыхании пленки, как например нашатырный. При употреблении едких щелочей казеин не образует необратимого коллоида, т. к. щелочь при действии воды снова переводит его в растворимое состояние. Казеиновые краски отличаются быстрой высыхаемостыо, дают ровные и прочные пленки, находящие применение как для наружных, так и внутренних покрытий (смотрите Казеин). Важнейшие реакции для распознавания водных С. в приведены в таблице 2. Из смол чаще всего применяют шеллак. В отличие от воска шеллак дает блестящую, твердую и довольно эластичную пленку. Растворы канифоли в щелочах — канифольное мыло — употребляют для получения матовых пленок как добавку к другим С. в., чтобы увеличить их прочность к воде. Пчелиный воск и другие вещества дают при нагревании со щелочами т. н. «восковые мыла» — суспензии молочно-белого цвета, застывающие при охлаждении в пасту. Они употребляются или сами по себе или как добавки к другим С. в., например для получения после полировки блестящих покрытий. В качестве С. в для эмульсионных красок, называемых также темпера, служат эмульсии из клея, казеина, воска, масла и других веществ. При высыхании эмульсий сначала происходит удаление летучей фазы, например воды, после чего остающийся в пленке коллоид связывает частицы краски. Этим объясняется большая прочность эмульсионных красок по сравнению с водяными, на чем основано их применение для наружных работ.

Из С. в с летучими органич. растворителями применяются главным образом смолы и эфиры целлюлозы. Смолы, например шеллак, эфиры канифоли и др., растворяются в е или углеводородах. При высыхании С. в органич.

2> з В т

Ф о η н

О Ом о £* в£|

И со со

g5⁴

о§

В

i О «5 ф >> н о СС в ю ев „

К=2

«В а

® в и К В о

III

« В Ь © >-, О ^к

в· и о о $ в В Ю к Е ОНОд

НО В о

s «

а г»

р В + Р.С* т“

К

В

в

А, со Я 5 в о g А (3

h ^н “ в

Б О сО

gss

с «г m

§8р,

К

S δ S 3

£ о

8^ю

В И О о в и

Л Цы А

Sogo § S » S к в в в я

S о

4)

о ь о-⁸

if gg

gOB ю S

m О

О Q«

в ° в 2 ^ϋ £ со

2 5

«2sS в к " s

Й e. s

p В в Ο Οϋ

В P.

>6*0 в о о >·ο

«в

So

ей О

I I

I i I

в в сО в а ай в о о ο,Ο о В

Isgfg

м <? « 3 5

а а о

: «

а а в

О сО О Р Р В

о

I I

I I I

н я « S § 5 δ а Э ° « « sir

ь- ai Й о о В и ° R

S В О <0

° в Я «

* о о о ^с в О

О и

Кон- цент- риров. НС1	1	1	1 ! 1	Белый осадок	Белый осадок
Раст вор в + KJ	«а Б В В	В з §1	г о« о» 1 I s о	1 1	1
а	О	Θ ь	Θ н

I I

1111

о I Е-* а о в

I

О I в

5 В

I I I

О I W

Е" Н £* В В о В ой о В 5§о?ро5§а>

мдЗмаЯ§ а»

Д Р в В к « То в Тоi о« <£> «φ «φ⁰« Kg Eg ВО В О В о в о о я Q В 3 В

в г“

5 в

gs

в о

3 к _

й в i

gs,_a=E

djjK 2, δ

Е- В Е- “ч

>в 2 «Й ³ « 5 5 о Я"-и о ►

К

сО

в в

I

а н в

^г §1

СВ ~

о и: о вв со о с о.н

Ем

О ^ ^W

В 2

ScKtt

о 5

Ό IO со со О о К te

§1

ая

5 2

В а Ко со о В О

» В

В

й

ia а в о

S Р В р	3 3	эВ р	о о >3
II о а	Р 0) в в в	Н сО Р О Ч	VO 3 Έ ^ Is
Ф О кк	а О ♦-М НН	W	са

и и со В

S а

bd н

3 g

в &

м и и

В В .и

ОЙ В

5 г: й

6 s § н S

§§!§§

1 в 3 д “

В

S

>>

о

В

<1

Н к 2 В 5 а

«8 в в сО о аа со о и о

Sb,

§1

Е-< дз

5>0*

S JC

а§

о а в о в а в Г

С к

В

О о «« В

В S о и н с· о в °

о t?

"в а> в в в

<у м а.2

растворитель улетучивается, а защитный коллоид образует с пигментом твердую, блестящую и стойкую к воде пленку. Такого рода краски применяют для предохранения различных предметов, например чанов, от постоянного .действия влаги. Краски, содержащие в качестве связующих веществ битумы (асфальты и другие вещества), употребляются для окраски крыш, для предохранения помещений от сырости и т. д.

Совершенно иной характер по сравнению с описанными видами дисперсии имеет масляная дисперсия, у которой дисперсионная среда — высыхающее или полувысыхаклцее масло — подвергается при высыхании окислению, изменяет свой химич. состав и превращается в твердую пленку, играющую роль необратимого коллоида.

Количество С. в масляных красках оказывает существенное влияние на свойства окрасок и находится в зависимости от применения их для тех или иных целей.

Различные С. в дают пленки, отличающиеся структурой, внешним видом, прочностью и другими свойствами. Большинство водных С. в., если они взяты не в очень большом количестве, образует с красками шероховатые и пористые пленки, отличающиеся матовым видом (табл. 3). Эти пленки у некоторых С. в., представляющих обратимые коллоиды, как например у клеевых красок, способны поглощать влагу, которая при повышении t° снова испаряется, вследствие чего объём пленок постоянно изменяется, что приводит к растрескиванию и отлетанию нанесенного слоя. У большинства водных С. в пленки довольно хрупки и потому очень чувствительны к механич. воздействиям. Эмульсионные краски, содержащие масло, хотя и дают еще пористую пленку, но являются уже более устойчивыми к действию влаги, лучше связываются с поверхностью и менее хрупки. Чем больше масла в краске, тем слой становится более цельным, блестящим и эластичным, достигая у собственно масляных красок большой прочности как к атмосферным, так и к механическим влияниям. С. в с летучими органич. растворителями образуют также блестящие пленки, мало чувствительные к действию воды, но стойкость их к механич. усилиям, например ударам, сильно колеблется в зависимости от применения той или иной смолы, рода растворителей, способа приготовления, добавки смягчителей, скорости высыхания и многих других условий.

Лит.: 1) Taschenbuch f. die Farben- u. Lackindustrie, hrsg. v. H. Wollf, W. Schlick u. H. Wagner, 6 Auri., Stg., 1930; 2) Wagner H., Die Korperfarben, Stg., 1928; Киселев В., Краски, масла и лаки, 2 иэд., Л., 1926; Михайлов С., Производство минеральных и земляных красок, П., 1919; Stock Е. u. Antony W., Wa-ren- и. Materialienkunde des Lack- u. Farbenfaches, В., 1927; Ullm. Enz., В. 7, 1929; E i b n e r A., Malmateria-lienkunde, B., 1909; P о s c h I V., Farbwarenkunde, nebst Grundlagen d. Giftlehre, 1921; «Farben-Zeitung», B.; «Far-be u. Lack», Hannover; «Farben-Chemiker», B.; «Z. ang. Cii.», B.; «Korrosion u. Metallschutz», B. 11. Череппи.