Пигменты в красочных составах

 

Пигментами называют тонкодисперсные цветные порошки, чаще минеральные, нерастворимые в пленкообразующих веществах или органических растворителях, но способные равномерно смешиваться с ними. От разновидности пигмента зависит цвет (колер) ла­кокрасочного покрытия, его долговечность, устойчивость против воздействия атмосферных факторов, агрессивных сред и повышен­ных температур. Благодаря способности избирательно отражать лучи дневного света, пигменты обладают различным цветом. Так, например, пигменты, почти полностью отражающие свет, кажутся белыми, и, напротив, пигменты, поглощающие световые лучи, при­дают красочному составу черный цвет. Пигменты бывают неорга­нические и органические, искусственные и природные. Для приго­товления строительных красок используют, главным образом, неорганические пигменты вследствие их большей атмосферостойкости и химической стойкости.

Искусственные неорганические пигменты получают в результате сложных химических процессов. Такие пигменты состоят почти полностью из оксидов и солей металлов (белила, кроны, ультрамарин, лазурь малярная и др.). Природные пигменты, хотя и уступают искусственным по яркости и насыщенности колера, однако значите­льно дешевле. Их получают в результате переработки руд и глин, содержащих значительное количество примесей оксида железа (же­лезный сурик, мумия, охра и др.).

Пигменты характеризуются химическим составом, дисперсно­стью, укрывистостью, плотностью, маслоемкостью, красящей спо­собностью, светостойкостью, химической стойкостью, огнестойкостью и стойкостью против коррозии. Химический состав обусловливает цвет, коррозионную и химическую устойчивость, термостойкость, укрывистостъ — способность краски (приготов­ленной на олифе и пигменте) закрывать первоначальный цвет при равномерном нанесении на поверхность. Чем меньше слой краски, закрывающей первоначальный цвет окрашиваемой поверхности, тем выше укрывистость пигмента. Укрывистость характеризуется количеством пигмента в граммах на 1 м² окрашиваемой поверхно­сти. Красящая способность (интенсивность цвета) — свойство пиг­мента передавать свой цвет в смеси с белыми, черными или синими пигментами. Маслоемкость — способность пигмента удерживать определенное количество масла. Она характеризуется количеством масла (% по массе), которое необходимо добавить к пигменту для получения красочной пасты. Чем меньше масла (олифы) требует пигмент для получения красочной пасты, тем выше стойкость кра­сочного покрытия и больше укрывистость пигмента. Дисперс­ность — тонкость помола частиц пигмента — оказывает значитель­ное влияние на его укрывистость и красящую способность. Чем ме­ньше частицы пигмента, тем выше его укрывистость и красящая способность. Однако размеры частиц пигмента не должны превы­шать толщину пленки красочного покрытия во избежание ше­роховатостей и неровностей. Наибольшая укрывистость пигмента достигается при измельчении его в пределах 0,2—10 мкм. Свето­стойкость — способность пигмента сохранять свой цвет под воз­действием света. Эта способность пигментов имеет большое значе­ние при выборе их для окраски наружных поверхностей конструкций и фасадов зданий и сооружений. Атмосферостой-костъ — способность пигмента, не изменяя цвета, противостоять воздействию атмосферных факторов: кислорода воздуха, сернистых и других газов, а также попеременному замораживанию и оттаива­нию, увлажнению и высыханию. Химическая стойкость — способ­ность не изменять первоначального цвета под воздействием щело­чей и кислот. Огнестойкость — способность не разрушаться и не изменять свой цвет от воздействия высоких температур. Антикорро­зионная стойкость — способность пигмента в красочном составе предохранять от ржавления черные металлы. Некоторые пигменты обладают весьма высокими антикоррозионными свойствами (свин­цовый и железный сурик, свинцовые белила и др.).

Выбор пигмента и красочного состава обусловливается главным образом назначением покрытия и стоимостью вещества. При выбо­ре пигмента учитывается его безвредность для здоровья работаю­щих. Если в химический состав входят соединения свинца (свинцо­вые белила, свинцовый сурик и др.), то они токсичны и требуют соблюдения правил охраны труда.

В целях экономии пигментов и придания краскам повышенной кислото- и огнестойкости в них вводят наполнители — тонкодис­персные неорганические вещества обычно белого цвета. В качестве наполнителей в красочных составах используют каолин, измельчен­ный тальк, пылевидный кварц, асбестовую пыль и др.

Пигменты обычно группируют по цвету — белые, черные, крас­ные и коричневые, желтые, синие и зеленые.

Белые пигменты могут быть искусственные и природные. Из ис­кусственных белых пигментов, получаемых путем химической пере­работки минерального сырья, широко используют: цинковые, свин­цовые, титановые белила и литопон (сернистые белила).

Цинковые белила — оксид цинка ZnO с небольшим количеством примесей — изготовляют из цинковых руд или металлического цинка. Содержание оксида цинка должно быть не менее 92%, плотность — 5,6 г/см³. Укрывистость цинковых белил в пределах 100—110 г/м², они светостойки, не ядовиты. Их используют при приготовлении красок и эмалей, главным образом для внутренних покрасок.

Свинцовые белила по химическому составу представляют собой основную углекислую соль свинца 2PbСО₃∙Pb(ОН)₂. Они укрывисты, атмосферостойки и применяются для наружных покрасок ме­таллических конструкций. Однако вследствие значительной токсич­ности использование их в строительстве ограничено.

Титановые белила — по химическому составу диоксид титана TiO₂ — изготовляют в виде тонкого порошка двух кристаллических модификаций. Они являются лучшими из существующих белил и по укрывистости превосходят все другие виды белых пигментов. Их укрывистость составляет 50 —70 г/м², плотность 4,24—3,84 г/см³. Они обладают высокой стойкостью к воздействию атмосферы, кис­лот, щелочей и повышенных температур. Вследствие нетоксичности их широко применяют при приготовлении красок, эмалей для на­ружных и внутренних отделочных работ.

Литопон (белила литопонные) по химическому составу пред­ставляет собой смесь сульфида цинка (ZnS) и сульфата бария (BaSO₄). Литопон выпускают в виде порошка и используют при приготовлении красок и эмалей для внутренней покраски. Посколь­ку на свету литопонные белила желтеют, их обычно применяют в смеси с голубыми пигментами. Укрывистость этих белил не более 110 г/м², плотность — 4,1—4,3 г/см³.

Мел как пигмент и наполнитель используют для разбеливания цветных красочных веществ. Его применяют также для приготовле­ния клеевых и силикатных красок. Для масляных красок его не ис­пользуют, поскольку в смеси с олифой получаются пленки с желтым оттенком.

Известь воздушную применяют для побелки фасадов промыш­ленных и гражданских зданий.

Черные пигменты — сажа газовая (малярная), нефтяная, пере­кись марганца и тонкомолотый графит. Сажа малярная представля­ет собой тонкодисперсный порошок почти чистого углерода. Ее по­лучают путем неполного сжигания различных углеродосодержащих веществ (нефти, природного газа, твердых органических веществ и др.). Сажа обладает высокой красящей способностью, укрывистостью и стойкостью к воздействию щелочей и кислот. Ее используют для получения красочных составов черного колера. Плотность сажи — 1,65—2,0 г/см³.

Перекись марганца (MnO₂) в тонкодисперсном состоянии обра­зует черный пигмент со значительной кроющей способностью. Этот пигмент получают из природной марганцевой руды и широко испо­льзуют для красочных составов черного колера.

Графит (шунгит) — пигмент серовато-черного цвета; по химиче­скому составу отличается высоким содержанием углерода (до 95%). Графит часто используют для приготовления масляных красочных веществ, обладающих стойкостью к действию кислот и высоких

температур.

Красные и коричневые пигменты — мумия искусственная и при­родная, сурик железный, крон красный, сурик свинцовый и др.

Мумия искусственная — светостойкий пигмент красного цвета, изготовляемый путем прокаливания железного купороса совместно с породами, содержащими углекислый кальций (мел, известняк). Вследствие высокой красящей и кроющей способности мумию ис­кусственную широко применяют для всех видов покрытия по дереву и штукатурке. Мумия природная — тонкодисперсный порошок гли­ны, окрашенный оксидом железа в красные тона. В зависимости от содержания Fe₂О₃ цвет мумии меняется от светлого до темно-корич­невато-красного. Природную мумию, благодаря высокой свето­стойкости и малой стоимости, широко применяют для приготовле­ния масляных и клеевых красок.

Сурик свинцовый — оранжевый или красный порошок, получаемый путем прокаливания свинцового глета. Это — токсичный и ве­сьма тяжелый пигмент (плотность 8,32—9,16 г/см³) по химическому составу представляет собой свинцовую соль ортосвинцовой кисло­ты (Pb₃О₄). Свинцовый сурик применяют в антикоррозионных мас­ляных красочных составах.

Крон красный отличается высокой светостойкостью и способно­стью предохранять стальные конструкции от коррозии. По химиче­скому составу он представляет собой основной хромовокислый сви­нец (Pb∙Cr₂O₄∙Pb(ОН)₂). По внешнему виду этот пигмент оранжевого цвета.

Сурик железный — пигмент коричневого цвета, содержащий не менее 75% (по массе) Fe₂O₃. Отличается высокой стойкостью к воз­действию агрессивных факторов и широко применяется для покрас­ки металлической кровли.

Редоксайд — красный железоокисный пигмент, отличающийся повышенной стойкостью к воздействию щелочной среды.

Желтые пигменты — кроны различных оттенков (от лимон-но-желтого до оранжево-красного) и охры.

Крон свинцовый — искусственный пигмент, получающийся в ре­зультате химического взаимодействия хромпика с солями свинца. По химическому составу он представляет собой хромовокислый свинец Pb(CrO₄). В зависимости от химического состава и техноло­гии изготовления цвет его изменяется от светло-лимонного до тем­но-желтого. Благодаря высокой кроющей способности и антикоррозионной стойкости свинцовые кроны используют в лаковых и масляных красочных составах по металлу и дереву. Укрывистость крона от 40 до 190 г/м², плотность составляет 6,12 г/см³.

Крон цинковый выпускают в виде порошка светло-желтого цве­та. По химическому составу — смесь хромовокислого цинка и хро­мового ангидрида. Цинковый крон растворяется в щелочах, кисло­тах и частично в воде. Укрывистость его 120—170 г/м², плотность — 3,46 г/см³.

Охры — природные пигменты желтого, коричневого и красного цветов. Их получают из глин, содержащих до 25% (по массе) Ре2Оз. Цвет охры зависит от содержания оксидов железа. Укрывистость этих пигментов — 65—85 г/м², плотность — 2,6—3,4 г/см³. Охры яв­ляются наиболее дешевыми пигментами и широко применяются для приготовления красок на основе различных связующих.

Синие пигменты — ультрамарин и лазурь малярная.

Ультрамарин — порошок синего цвета, по химическому составу представляет собой алюмосиликат натрия, содержащий серу в кол­лоидном состоянии. Его получают путем обжига композиций као­лина с содой и серой или сернокислого натрия с углем. Химический состав ультрамарина можно выразить формулой (Na₄Al₃Si₃S₂O₁₂). Наиболее широкое распространение получил синий ультрамарин, используемый для подцветки в масляных составах в целях устране­ния желтых оттенков.

Лазурь — искусственный пигмент в виде темно-синего порошка. По химическому составу — железная соль железисто-синеродистой кислоты (Fe₄[Fe(CN₆)]₃). Лазурь — светостойкий пигмент, однако разрушается под действием щелочей и поэтому не применяется для покрасок по штукатурке и цементным растворам.

Зеленые пигменты — оксид хрома, зелень цинковая, зелень свин­цовая хромовая и др.

Оксид хрома Cr₂О₃ с небольшим количеством примесей водора­створимых солей — пигмент темно-зеленого цвета. Он устойчив к воздействию щелочей, кислот и повышенных температур. Получают путем нагревания смеси хромпика (K₂Cr₂O₇) скаким-либо восстано­вителем, например древесным углем.

Зелень цинковая представляет собой смесь желтого цинкового хрома с малярной лазурью и наполнителем (BaSO₄) Она устойчива к действию щелочей, обладает атмосферостойкостью и антикорро­зионными свойствами. Широко используется в масляных красочных составах по металлу и дереву.

Зелень свинцовая хромовая — механическая смесь желтого кро­на с лазурью и наполнителями. По основным свойствам этот пиг­мент сходен с желтым свинцовым кроном. Как и свинцовые кроны, зелень свинцовая хромовая обладает высокой укрывистостью, кра­сящей способностью и антикоррозионными свойствами. Широко используют ее в масляных красочных составах, однако вследствие разрушения пигмента в щелочной среде она не пригодна для кра­сочных составов по известковой штукатурке и цементным растворам.

Металлические порошки применяют в красочных составах глав­ным образом для декоративной отделки по металлу. В качестве та­ких порошков используют алюминиевую пудру и пудру золотистую.

Пудра алюминиевая — чешуйчатый, тонкодисперсныи порошок серебристого цвета. Благодаря способности хорошо отражать сол­нечные лучи, она широко используется для окраски различных ем­костей, нагревание которых под воздействием солнца нежелательно. Алюминиевая пудра имеет укрывистость 10 г/м², плотность 2,5—2,6 г/см³. Ее добавляют к лакам перед использованием.

Значительно реже применяют в строительстве органические пиг­менты вследствие меньшей (по сравнению с неорганическим) свето­стойкостью и химической стойкостью. В красочных составах обыч­но используют черные пигменты (нигрозин), синие (индантрен), красные (литольшарлах) и др.