Ситуация с замещением свинца на цирконий в кобальтовых соединениях становится все более актуальной благодаря высокому объему циркония и его низкой токсичности, что позволяет минимизировать риски для здоровья людей и окружающей среды.
Сиккативы: свойства и применение
Каждый начинающий художник, готовясь к живописи, тщательно выбирает лаковое покрытие, краски и растворители, однако не всегда обращает внимание на один из ключевых компонентов, способных значительно повлиять на результат — сиккативы. Эти специальные добавки предназначены для ускорения процесса высыхания лакокрасочных материалов, что особенно важно в условиях ограниченного времени на выполнение работы.
Что это такое?
Сиккатив представляет собой добавку, позволяющую производителям лакокрасочных материалов разнообразить их состав и адаптировать их под специфические условия и требования. Он используется в различных типах лакокрасочных материалов для увеличения скорости их высыхания.
По своей химической природе сиккативы могут быть представлены солями металлов с высокой активностью, а также их производными, такими как соли монокарбоновых кислот, известные как металлические мыла. Такие ускорители сушки могут применяться практически ко всем существующим лакокрасочным материалам, обеспечивая их быстрое застывание.
Исторически первыми сиккативами, которые начали использовать, были кобальтовые и марганцевые соединения, а также свинец, но с течением времени их место заняли более безопасные и эффективные соли циркония и другие элементы. На данный момент большинство современных составов разрабатываются без свинца, учитывая его негативное влияние на здоровье. В химии катализаторы делятся на два класса: соединения первого порядка, которые активно изменяют свою активность, и соединения второго порядка, имеющие постоянную активность. Это различие важно для понимания механизма действия сиккативов.
Настоящими промоторами являются соли металлов, которые могут изменять свою активность, реагируя с веществами, а затем возвращаются к своему изначальному состоянию, увеличивая тем самым потенцию. Вспомогательные вещества, такие как соединения цинка, бария, магния и кальция, сами по себе не меняют свою активность, но помогают повысить общую эффективность других катализаторов во взаимодействии с карбоксильными группами пленкообразующих веществ.
- Кобальтовые сиккативы наиболее эффективны, однако их действие ограничивается только поверхностью лакокрасочного покрытия. По этой причине они лучше всего подходят для очень тонких слоев материала или могут использоваться в процессе горячей сушки.
- Свинец, хотя и действующий во всем объеме покрытия, имеет очень высокую токсичность и может вызывать образование сульфидных пятен, что ограничивает его использование.
- Марганец активен как на поверхности, так и внутри пленки, однако его темно-коричневый цвет может негативно влиять на внешний вид покрытия. При использовании марганца важно следовать указанным пропорциям, так как его избыток может нейтрализовать ожидаемый эффект.
Существует два основных метода приготовления сиккативов — плавление и осаждение. В процессе плавления масла и смолы подвергаются термической обработке и соединяются с металлосодержащими компонентами. Этот метод является простым, но весьма эффективным. Путем осаждения производятся сиккативы в результате химической реакции между солями металлов и кислотно-основными соединениями, что дает возможность получить смеси с высокой активностью и светлым цветом.
- Цинк замедляет высыхание поверхности и ускоряет образование пленки в основном объеме материала, при этом обеспечивая формирование прочной пленки.
- Кальций помогает ускорить процесс сушки в холодных условиях, играя роль промотора в сложных смесях.
- Ванадий и церий действуют в объемной части покрытия, но могут вызывать нежелательную желтизну.
- Цирконий и кобальт в современных препаратах успешно заменяют свинец, обеспечивая безопасность и эффективность.
Классификация сиккативов может происходить по различным признакам, включая происхождение органических кислот, применяемых для их производства:
- Нафтенатные, которые производятся из нефтяной переработки;
- Линолеатные, получаемые из льняного масла;
- Резинатные, производимые из канифоли;
- Таллатные, основанные на таловом масле.
Производители
Среди производителей сиккативов можно выделить компанию Borchers, продукция которой обладает высокой технологичностью и считается одной из лучших в своем сегменте. Отзывы пользователей подчеркивают, что эти смеси нужно использовать в малых концентрациях, что делает их экономически выгодными и предотвращает множество возможных проблем.
Также следует отметить компанию Synthopol, еще одного крупного немецкого производителя, который выпускает качественные сиккативы.
Что это такое?
Стабилизаторы, представляющие собой активные катализаторы при формировании пленочных материалов из связующих компонентов, высушивающихся путем взаимодействия с кислородом, на сегодняшний день в основном включают углеродные мыла.
Фиксаторы находили свое применение еще в древнем Египте, где для ускорения процесса высыхания использовались природные составы и металлы.
Образование защитной пленки происходит в несколько этапов:
- Сначала происходит перенасыщение окрашиваемой поверхности кислородом;
- Затем образуются пероксиды;
- После этого происходит расщепление пероксидов с образованием свободных радикалов;
- Наконец, образуются высокомолекулярные структуры из компонентов связующего.
В процессе окислительно-восстановительной реакции металлы участвуют в переносе кислорода и производят пероксиды, способствуя дальнейшему разложению последних и формированию свободных радикалов, что, в свою очередь, облегчает процесс формирования пленки.
Современные катализаторы производятся в соответствии с ГОСТ 1003 73 и выпускаются в виде растворов в легких растворителях, таких как изопропилен, парафины и уайт-спирит, что позволяет их удобное смешивание с лакокрасочными покрытиями.
Виды
По содержанию
Сиккативы делятся на различные категории в зависимости от их содержания металлов.
- Известные кобальтовые катализаторы эффективно ускоряют процесс высыхания, но использование их в чистом виде может привести к образованию нежелательных шагрени, что делает их более пригодными для априорно тонких слоев и в сочетании с другими элементами, как магний и свинец.
- Марганцевые катализаторы также пользуются популярностью, однако их эффективность не достигает уровня кобальта. Также они могут быть более эффективны при низких температурах и менее эффективны при повышенной влажности. Изменение цвета наложенного слоя также является их недостатком.
- Кальциевые катализаторы, хотя и считаются менее эффективными в одиночку, значительно повышают свою полезность в сочетании с активными металлами, например, с кобальтом.
- Сиккативы на основе свинца в современных условиях потеряли свою актуальность, так как их токсичность и ограниченная совместимость с другими компонентами делают их использование нежелательным.
- Цинковые сиккативы устойчивы к укрупнению и обеспечивают геройное открытие пленки, оставаясь при этом достаточно эффективными. При добавлении их в краску возможен риск изменения оттенков, особенно у светлых покрытия.
- Циркониевые сиккативы стали заменой свинца, благодаря своим низким токсическим свойствам и высокой устойчивости к пожелтению.
- Ванадий считается хорошим сиккативом для ускорения процесса высыхания покрытия, особенно в сочетании с другими активными веществами, однако его высокая стоимость и темный цвет являются существенными недостатками.
- Для обеспечения лучшего высыхания необходимо учитывать и использование железосодержащих катализаторов, которые демонстрируют хорошую активность при высоких температурах.
По способу получения
В зависимости от процесса производства сиккативы могут быть классифицированы на два основные типа.
Способ изготовления
Промышленный
В промышленных масштабах используются два метода для получения сиккативов: «сухой» и «мокрый». Данный метод получения в большей степени направлен на повышение качества конечного продукта, хотя «сухой» метод достаточно прост, поэтому его часто используют.
При «сухом» методе оксиды металлов смешиваются с канифолью, нафтеновыми кислотами или маслами, каждый из компонентов необходимо нагревать до высокой температуры. Это приводит к образованию мыла, однако данный подход имеет свои недостатки: разрушение соединений под действием высоких температур может снизить качество, а также повысить риск возникновения пожарной опасности.
При производстве «мокрых» сиккативов используются водорастворимые соли металлов, которые подвергаются реакциям с абиетиновыми кислотами. Полученные таким образом сиккативы отличаются светлым цветом и стабильной концентрацией активных металлов.
Причисляя плюсы и минусы, можно сказать, что «мокрый» метод все же является более предпочтительным из-за стабильности соотношений компонентов и меньших рисков, связанных с термической обработкой.
В домашних условиях
Для создания собственного сиккативного средства в домашних условиях не потребуется сложного оборудования. Вы можете использовать смолу. Для этого в металлической или керамической емкости разместите 50 граммов смолы и расплавьте её при температуре около 250 градусов Цельсия. Процесс требует регулярного перемешивания для предотвращения перегрева или подгорания. Как только смола полностью расплавится, в смесь нужно добавить небольшое количество извести. После этого продолжайте перемешивать до получения однородной массы.
Не забывайте проверять, стала ли смесь прозрачной. Как только она приобретет прозрачный вид, можно остановить нагревание.
Можно также приготовить оксид марганца, выполнив расчет нужного количества сульфата натрия и перманганата калия. При смешивании этих компонентов получится темный порошок, который следует отфильтровать и оставить высыхать на воздухе без нагрева, чтобы избежать выделения токсичных газов.
Характеристики металлов, входящих в состав сиккативов
У каждого из применяемых металлов есть свои конкретные характеристики. Кобальт — элемент, который ускоряет высыхание верхних слоев, однако под ним другие слои краски могут оставаться влажными. Свинец, как токсичный компонент, используется крайне ограниченно. Марганец обеспечивает активность во всех слоях, но его темно-коричневый цвет может быть недостатком. Цинк помогает в основном объеме, но замедляет процесс поверхностного высыхания. Кальций показывает активность при низких температурах. Ванадий и церий могут создать желтоватую окраску. В качестве заменителя свинца всё чаще применяют цирконий благодаря его низким токсическим характеристикам.
Классификация сиккативов и их виды
Классификация сиккативов строится на основании происхождения органических кислот, используемых для их создания:
- Нафтенаты;
- Линолеаты;
- Резинаты;
- Таллаты.
Также сиккативы различают по способу производства:
- Плавленые — процесс получения которых основан на термической обработке масел и смол в присутствии металлических соединений.
- Осажденные — создаваемые в результате химической реакции между солями металлов и кислотами; такие сиккативы имеют светлый цвет и стабилизированное содержание активных металлических компонентов.
Сиккатив ЖК-1: технические характеристики
Сиккативы, основанные на жирных кислотах, представляют собой слой солей поливалентных металлов, растворенных в различных органических растворителях. Эти сиккативы находят применение при производстве красок на основе алкидных смол и льняного масла. Данная смесь обладает прозрачным цветом и ее технические характеристики следующие:
Процентное содержание нелетучих компонентов достигает 25%, содержание марганца колеблется до 1,5%, а свинца — до 6%. При этим сиккативы могут сочетаться с льняным маслом без образования помутнений. Однако следует учитывать высокие уровни токсичности и огнеопасности.
Сиккатив НФ-1: состав и применение
Сиккатив НФ-1 представляет собой жидкий, осажденный нафтеновый комплекс, содержащий свинцовое и марганцевое соединение. Он добавляется в масляные и алкидные краски, эмали и лакокрасочные материалы. Продукт имеет прозрачную однородную консистенцию без примесей. Его использование в смеси с другими сиккатива, такими как нафтенаты кобальта, допускается, но соблюдаться должен график разложения и дозировки, запрещая превышение 5% от общего весосодержания пленкообразователя.
Степень высыхания НФ варьируется и может быть различной в зависимости от соотношений компонентов:
- НФ-2: свинцовый;
- НФ-3: марганцевый;
- НФ-4 и НФ-5: кобальтовый;
- НФ-6: кальциевый;
- НФ-7: цинковый;
- НФ-8: железосодержащий.
Сиккатив 7640 содержит резинат кобальта в сочетании с высыхающим маслом и соединениями свинца с марганцем, возможно применение и для восстановления муаровых узоров на эмалях.
Важно обратить внимание на правильную дозировку высушивающих агентов, поскольку в случае превышения, как показано ранее, может произойти пересушивание и приводить к ухудшению результатов обработки, в частности, – влиянию на оттенок, особенно в случае с белыми покрытиями.
