Полиакрилаты, акриловые и стиролакриловые сополимеры

Полимерные акриловые дисперсии делятся на акриловые и стирола­криловые. Акриловые — дисперсии полимеров, полученных из акрило­вых или метакриловых мономеров, стиролакриловые — при сополиме — ризации производных акриловой (метакриловой) кислоты со стиролом. В табл. 3 приведены характеристики мономеров, используемых для по­лучения дисперсий обоих типов [13].

Так как акриловую кислоту и ее производные получают из пропана, метакриловую и ее эфиры — из 2-гидрокси-2-метилпропилонитрила, и зобутана или изо-бутиральдегида в результате многостадийных про-

I Lcccob, эти мономеры более дороги, чем стирол и винилацетат. Поэто­му акриловые сополимеры дороже стиролакриловых и сополимеров ви — милацетата.

В то же время поли(мет)акрилаты обладают высокой атмосферо — Iі гойкостью, стойкостью к действию УФ-излучения, хорошей водостой­костью и устойчивостью к пожелтению покрытий на их основе, возмож-

II остью легко получать сополимеры с заданной жесткостью, гибкостью и твердостью. Высокий блеск покрытий и его сохранение при длитель — I Юм атмосферном воздействии в сочетании со стойкостью покрытий к действию щелочей, кислот и воды делает этот класс сополимеров неза­менимым в рецептурах JIKM для наружного применения.

Структура и свойства акриловых сополимеров

Основные свойства полимеров, такие, как температура стеклования (минимальная температура пленкообразования (МТП) и физико — механические свойства покрытий на их основе, зависят от структуры і )сиовной и боковых цепей полимерной макромолекулы.

V." v щ; … f

‘у ‘ Мономер ‘

Л-.VV’f’T • — Ь ЩШЩШІї^ " Її<

Растворимость в воде при v 25*С (г/100 СІЇУчьг? —

■ СТ» V ; ,

С: — * л*"- , ■ "V i. V-Y*,".

■- — г’1 .■с’Д’1 І і "и-‘V V" г’/’-‘ J ^ ■

Метилакрилат (МА)

5,2

22

Этилакрилат (ЕА)

1,6

-8

Н-Бутилакрилат (н-ВА)

0,15

-43

Изо-Бутил акрилат (/- ВА)

0,18

-17

Трет — Бутил акрилат (f-BA)

0,15

55

2-Этилгексилакрилат (2-ЕНА)

0,04

-58

Лаурилакрилат (LA)

<0,001

-17

Метилметакрилат (ММА)

1,5

105

Н-Бутил метакри лат (н-ВМА)

0,08

32

Мзо-Бутилметакрилат (/’- ВМА)

0,13

64

Стирол (S)

0,02

107

Акрилонитрил (AN)

8,3

105

Винилацетат (Vac)

2,4-2,5

42

Растворимость мономера в воде, приведенная в табл. 3, может быть мерой полярности гомополимера: при ее увеличении возрастает поляр­ность образующегося полимера. Свободные кислоты (акриловая и мета — криловая) повышают растворимость полимера в воде, особенно в нейт­рализованном состоянии. С—С-связь в основной цепи химически инертна и позволяет получать химически и атмосферостойкие по — ли(мет)акрилаты. Вследствие низкой прочности связи а-СН-групп, примыкающих к карбонильному центру (С=0), полиакрилаты менее стабильны, чем полиметакрилаты. Гидролитическая устойчивость поли — метакрилатов из-за стерических особенностей карбонильного центра, примыкающего к метальной группе, ниже, чем полиакрилатов.

Жесткость полиметакрилатов вьппе, чем соответствующих полиак­рилатов, так как дополнительная метальная группа вызывает стеричес — кие затруднения при вращении цепи. Возрастание жесткости вызывает повышение Тсг и твердости и снижение гибкости полиметакрилатов. При увеличении длины цепи макромолекулы повышаются 7СТ полиме­ра (рис. 2), увеличивается твердость и относительное удлинение пленок вследствие возрастания степени кристалличности поли(мет)акрилатов. В табл. 4 приведены деформационно-прочностные свойства пленок по — ли(мет)акрилатов с различной длиной боковой цепи макромолекулы [ 14], а в табл. 5 — значения Гст для поли(мет)акрилатов с различными за­местителями в боковой цепи [13].

Эмульсионная сополимеризация различных мономеров дает воз­можность получать полиакриловые дисперсии с различными свойства-

T

40-

І

О

20-

О

У-

О-

-20-

-40-

-60-

1*ис. 2. Зависимость Тст от длины боковой цепи макромолекул поли(мет)акрилатов:

Ми. Температура стеклования получаемых сополимеров может быть приблизительно рассчитана при помощи эмпирического уравнения Фокса:

1/Гст (сополимера) = WX/TCT, + Иу Гст2+ Ж3/Гст3,

Полиакрилаты, акриловые и стиролакриловые сополимеры

Количество атомов в цепи

Где Щ, ¥ъ Щ — массовые доли мономеров, причем Щ+Щ+Щ =

Тсгъ ^сг2) ^стз ~~ температуры стеклования гомополимеров, К,

Таблица 4

Tfi-i Прочность при разрыве,

2ТС •> . • ;-•• »

Полиакрилаты, акриловые и стиролакриловые сополимеры

Удлинение при

,п j

-V. —

Полимер

V разрыве,

. ■■■ — 4* .. t

• " ;;.. 1 …

‘-2._____ -•• »

Заместитель

■•»■;.. Г. ‘ л

Значение, Гст,*С ; М0Ш;

; ■ : . :

Акрилат

‘ -. .. . " w " — Метакрилат

Н-Бутил

-43

32

Изо-Бутил

-17

64

Трет — Бутил

55

102

Для JTKM обычно используют продукты, полученные при сополи — меризации «мягких» мономеров с низким значением Гст (бутил — и этилгексилакрилат) с «твердыми» мономерами с высокой Гст (бутил — и метилметакрилат). Такое сочетание позволяет получать сополимеры с Гст О—40°С

Как отмечалось вьпие, производные метакриловой кислоты доста­точно дороги. Стоимость пленкообразователей, а в конечном итоге ЛКМ может быть снижена, а их свойства оптимизированы при частич­ной или полной замене метилметакрилата, который обычно используют для достижения необходимой твердости, на стирол.

Получение сополимеров акрилатов со стиролом возможно благода­ря способности этих мономеров легко сополимеризоваться с акрила­тами и почти одинаковой температуре стеклования гомополимеров. Использование неполярного мономера стирола взамен метилметакри­лата приводит к улучшению водо- и щелочестойкости получаемых со­полимеров, увеличению сродства к пигменту и повышению блеска по­крытий. Однако высокое содержание стирола может быть причиной снижения атмосферостойкости, что проявляется в мелении, потере блеска и пожелтении покрытия. В табл. 6 качественно охарактеризова­ны свойства сополимеров, содержащих либо метилметакрилат, либо стирол [8].

При сравнении свойств полиакрилатов с поливиниловыми эфира — ми следует отметить, что первые образуют более гидрофобные, устой­чивые к действию воды и омылению покрытия с более высокой атмо — сферостойкосгью. Благодаря более высокому коэффициенту прелом­ления и однородности акриловых дисперсий блеск покрытий на их ос­нове выше, чем при использовании поливинилацетата.

Чистые акрилаты применяют в основном для получения ЛКМ для наружной отделки, производства лаков, пропиточных составов, кра­сок для глянцевых и полуглянцевых покрытий для внутренних работ, т. е. в материалах с низким содержанием пигментов и наполнителей или не содержащих их совсем.

Показатель

— Мономер

■ $Ш Ш 7- *:: !::Щї — Tt

І ■ Стирол! "J — "v

Метилметакрилат

Твердость

++

++

Светостойкость

+/- ДО —

++

Водостойкость

++

+/-

Паропроницаемость

+/- ДО —

+

Меление

+/- до —

++

Грязеустой ч ивость

++

+

Стойкость к омылению

++

+ до +/’

Пигментоемкость

++

+/-

Блеск покрытия

++

+

Цена

+

++ — очень хорошо; + — хорошо; +/

—- удовлетворительно; —

— неудовлетворительно.

Стиролакриловые дисперсии вследствие благоприятного соотноше­ния цена/качество практически универсальны. Их использование сле­дует ограничивать в рецептурах лаков, пропиточных составов и JIKM с небольшим содержанием пигментов.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *