Пенза, Пензенская область, Россия
сотрудник
Пенза, Пензенская область, Россия
аспирант
Пензенская область, Россия
ГРНТИ 67.09 Строительные материалы и изделия
ББК 383 Строительные материалы и изделия
Приведены сведения о технологических свойствах золь-силикатной краски. Установлено, что краски на основе полисиликатных растворов характеризуются большим значением работы адгезии по сравнению с составами на основе жидкого стекла. Показано, что полисиликатные растворы являются типичными псевдопластическими телами. В области мед-ленного течения вязкость полисиликатных растворов постепенно снижается с ростом напряжения сдвига. Определен розлив краски. Показано, что краска на основе полисиликатного связующего характеризуется большим значением времени розлива, ускоренными срока-ми высыхания на цементной подложке по сравнению с красками на основе жидкого стекла. Разработана рецептура зольсиликатной краски. Приведены значения свойств краски и по-крытий на ее основе.
жидкое стекло, покрытия, золь кремниевой кислоты, реология.
Введение. В практике отделочных работ хорошо зарекомендовали себя силикатные краски [1, 2, 3]. С целью повышения эксплуатационной стойкости покрытий на основе силикатных красок предложено применять в качестве пленкообразователей полисиликатные растворы [4, 5, 6, 7, 8]. Полисиликаты характеризуются широким диапазоном степени полимеризации анионов и являются дисперсиями коллоидного кремнезема в водном растворе силикатов щелочных металлов.
Нами получены полисиликатные растворы путем взаимодействия стабилизированных растворов коллоидного кремнезема (золей) с водными растворами щелочных силикатов (жидкими стеклами) [9, 10]. В работе применяли золь кремниевой кислоты Nanosil 20 и Nanosil 30, выпускаемые ПК «Промстеклоцентр», натриевое жидкое стекло с модулем М=2,78, калиевое жидкое стекло – с модулем М=3,29.
Покрытия для отделки фасадов зданий, выполняя защитные функции, должны иметь высокое качество внешнего вида. Под качеством внешнего вида подразумевается отсутствие дефектов (включений, потёков, шагрени, штрихов и рисок, волнистость, разноотеночности) лакокрасочного покрытия. От наличия дефектов на поверхности лакокрасочного покрытия зависит класс качества внешнего вида. В связи с этим актуальным является оценка определение вязкости краски, ее растекаемости.
Основная часть. В работе определялась способность краски смачивать подложку и способность краски при нанесении растекаться по подложке равномерно и без потеков (розлив).
Измерение смачивающей способности красочных составов производили по углу смачивания (краевой угол). Работу адгезии рассчитывали по уравнению Дюпре-Юнга:
(1)
где мН/мсмачивания, град.
Таблица 1
Работа адгезии зольсиликатных красок
|
Вид краски |
Поверхностное натяжение, мН/м |
Угол смачивания, град |
Работа адгезии, мН/м |
|
Силикатная краска на основе натриевого жидкого стекла |
57,2 |
80 |
67,13 |
|
Силикатная краска на основе натриевого полисиликатного раствора |
69,63 |
79 |
82,91 |
|
Силикатная краска на основе калиевого жидкого стекла |
53,38 |
82 |
60,8 |
|
Силикатная краска на основе калиевого полисиликатного раствора |
66,73 |
79 |
79,46 |
Установлено, что краски на основе полисиликатных растворов характеризуются большим значением работы адгезии по сравнению с составами на основе жидкого стекла (табл. 1), Краевой угол смачивания практически одинаков. Более высокое значение поверхностного натяжения красок на основе полисиликатных растворов предопределяет более худшую растекаемость на поверхности подложки. В связи с этим в работе определялись такие характеристики как розлив, время розлива.
Предварительно был определен реологический тип исследуемых растворов. Реологические свойства оценивались по показателям условной вязкости по ВЗ-4, предельного напряжения сдвига с помощью прибора Reotest-2. Найдено, что все системы являются типичными псевдопластическими телами. В области медленного течения вязкость полисиликатных растворов постепенно снижается с ростом напряжения сдвига.
Вязкость влияет и на другую рабочую характеристику лакокрасочных материалов – розлив красок, т. е. способность материала при нанесении растекаться по подложке равномерно и без потеков. В связи с этим в работе оценивалась способность краски после нанесения давать ровное и гладкое лакокрасочное покрытие.
Методика определения розлива заключалась в нанесении пяти параллельных полос краски и определении степени растекаемости по числу слипшихся полос. Краска с рабочей вязкостью наносилась на стеклянную пластинку размером 200×100×1,2 мм. Оценка степени растекания пяти параллельных полос проводилась по десятибальной шкале «розлива».
В табл. 2 приведены технологические свойства зольсиликатной краски.
Таблица 2
Технологические свойства зольсиликатной краски
|
Вид краски |
Вязкость краски, сек |
Время для розлива, мин |
Розлив, балл |
Время высыхания на цементной подложке, мин, до степени |
|
|
3 |
5 |
||||
|
Силикатная краска на основе натриевого жидкого стекла |
25,17 |
6 |
10 |
19 мин 30 сек |
26 мин 25 сек |
|
Силикатная краска на основе натриевого полисиликатного раствора |
29,38 |
7 мин 20 сек |
10 |
17 мин |
25 мин 30 сек |
|
Силикатная краска на основе калиевого жидкого стекла |
21,47 |
7 мин 40 сек |
9 |
23 мин 40 сек |
36 мин 20 сек |
|
Силикатная краска на основе калиевого полисиликатного раствора |
23,31 |
8 мин 40 сек |
9 |
21 мин 55сек |
33 мин |
Анализ данных, приведенных в табл. 2, свидетельствует, что силикатный краски на основе полисиликатных растворов характеризуются большим временем розлива. Так, время для розлива для краски на основе натриевого жидкого стекла составляет 6 мин, а для краски на основе натриевого полисиликатного раствора – 7 мин 20 сек. Аналогичные закономерности характерны и для краски на основе калиевого полисиликатного раствора.
Отмечено, что краски на основе полисиликатных растворов, хотя и имеют более высокие значения поверхностного натяжения (табл. 1), однако розлив оценен одинаковым значением (табл. 2).
Время высыхания определяли в соответствии с ГОСТ 19007-73*. Метод заключается в определении времени, в течение которого выравнивающий слой превращается в слой с требуемой степенью высыхания. Оценка степени высыхания производилась по семибальной шкале. Метод основан на способности покрытий, в зависимости от степени отверждения, удерживать на своей поверхности стеклянные шарики или бумагу при заданной нагрузке, и заключается в определении времени, в течение которого отделочный слой превращается в слой с требуемой степенью высыхания. Исследования проводились на поверхности цементно-песчаного раствора.
Установлено, что время высыхания на цементной подложке красочных составов на основе полисиликатных растворов меньше по сравнению с красками на основе жидкого стекла. Так, время высыхания золь силикатной краски на основе калиевого жидкого стекла до степени 5 составляет 36 минут 20 сек, а на основе калиевого полисиликатного раствора – 33 мин.
На основе полисиликатного раствора разработана краска, включающая калиевый полисиликатный раствор, наполнители и пигменты, диспергатор. В качестве наполнителя применяли микрокальцит марки МК-2 (ТУ 5743-001-91892010-2011) и тальк марки МТ-ГШМ (ГОСТ 19284-79), в качестве пигмента – диоксид титана 230 рутильной формы (ТУ 2321-001-1754-7702-2014). Адгезия покрытий к растворной подложке составляет 1 балл, смываемость – не более
2 г/м2. Краска образует покрытие, характеризующееся ровной однородной матовой поверхностью. Стойкость к статическому действию воды при температуре 20 °С составляет не менее 24 час.
1. Григорьев П.И., Матвеев М.А. Раство-римое стекло. М.: Промстройиздат, 1956. 443 с.
2. Климанова E.А., Барщевский Ю.А., Жилкин И.Я. Силикатные краски. М., Стройи-здат, 1968. 88 с.
3. Корнеев В.И., Данилов В.В. Производ-ство и применение растворимого стекла. Л.: Стройиздат, 1991. 176 с.
4. Figovsky O., Borisov Yu., Beilin D. Nanostructured Binder for Acid-Resisting Build-ing Materials // Scientific Israel-Technological Advantages. 2012. Vol. 14. №1. Pp. 7-12.
5. Фиговский О.Л, Кудрявцев П.Г. Жидкое стекло и водные растворы силикатов как пер-спективная основа технологических процес-сов получения новых нанокомпозиционных материалов // Нанотехнологии в строитель-стве: научный Интернет-журнал. 2012. Том 4. № 3. С. 6-21.
6. Figovsky O., Beilin D. Improvement of Strength and Chemical Resistance of Silicate Polymer Concrete // International Journal of Concrete Structures and Materials. 2009. Vol. 3. № 2. Pp. 97-101. DOI:https://doi.org/10.4334/IJCSM.2009.3.2.097.
7. Айлер P. Химия кремнезема. В 2 т. М.: Мир, 1982.
8. Получение и применение гидрозолей кремнезема. Под ред. Ю. Г. Фролова. М.: Труды МХТИ им. Д. И. Менделеева. 1979.
9. Логанина В.И., Кислицына С.Н., Мажитов Е.Б. Разработка рецептуры зольси-ликатной краски // Региональная архитектура и строительство. 2017. №3. С. 51-53.
10. Логанина В.И., Кислицына С.Н., Демь-янова В.С., Мажитов Е.Б. Свойства модифи-цированного связующего для силикатных красок // Региональная архитектура и строи-тельство. 2017. №4(33). С. 17-23.
