Олифа

Олифы — жидкие пленкообразующие, представляющие собой продукты переработки растительных масел или жирных алкидных смол с добавками сиккативов для ускорения высыхания. Олифы предназначаются для изготовления густотертых и готовых к употреблению масляных и алкидных красок, а также для разбавления этих красок и доведения их перед применением до рабочей вязкости. Некоторое применение олифы имеют для пропитки и грунтования деревянных поверхностей перед окраской.
Олифы высыхают па воздухе, образуя мягкие эластичные пеленки невысокими механическими и защитными свойствами. В течение многих лет эти пленкообразователи занимали ведущее место среди материалов бытового и строительного назначения. Их применяют для грунтования и олифовки древесных и других пористых поверхностей перед их окраской. Большое количество олифы в настоящее время расходуется на изготовление масляных красок, частично — на разведение густотертых красок. Классификация. Получение. Применение Классификация. Олифы классифицируют по составу и назначению. По составу различают 3 группы — масляные, алкидные и прочие. Масляные олифы изготовляются на основе растительных масел, подвергнутых термической или химической обработке. Масляные олифы, в свою очередь, подразделяются на натуральные, комбинированные и олифы «оксоль». Натуральные олифы содержат ~100% (масс.) высыхающего масла. Натуральная олифа, полученная в результате термообработки масла без продувки воздухом, носит название полимеризованной, а с продувкой воздухом — окисленной («оксидированной»). Наиболее распространена натуральная льняная олифа и в значительно меньшей степени конопляная, перилловая и ляллеманцевая. В отличие от натуральных олиф комбинированные олифы содержат 30% растворителя (уайт-спирита), а олифы оксоль содержат кроме растительного масла (высыхающего, полувысыхающего или их смеси, чаще в соотношении по массе 1:1) и сиккатива ~45% уайт-спирита. Алкидные олифы представляют собой растворы алкидных смол, модифицированных маслами. Они подразделяются в зависимости от типа исходной смолы на глифталевые, пентафталевые и ксифталевые. Глифталевые и пентафталевые олифы выпускают в виде 50%-ных растворов, а ксифталевые в виде 70%- и 50%-ных растворов в уайт-спирите. К прочим олифам относятся так называемые искусственные олифы, в том числе безмасляные олифы на основе продуктов полимеризации углеводородов нефти и сланцев, рыбьих жиров, полидиенов, инден-кумароновых смол и др. Эти олифы (лаколь, нафтеноль, карбиноль, кумароно-полидиеновая и др.) не получили распространения в лакокрасочной промышленности вследствие низкого качества образуемых покрытий. По назначению олифы можно подразделить на 2 группы: для изготовления красок, предназначенных для наружных (и внутренних) работ и для изготовления красок, предназначенных только для работ внутри помещений. Получение. Для улучшения свойств олиф в них вводят канифоль, низкомолекулярные каучуки и другие добавки, этим и объясняется их название — «композиционные». Поскольку растительные масла являются ценным пищевым сырьем, а свойства олиф как пленкообразователей не столь высоки, основными направлениями развития промышленности лаков и красок предусматривается замена олиф на более прогрессивные материалы. Натуральные олифы изготовляют путем термообработки (уплотнения) при температуре 270—280°С (с продувкой воздухом или без) высыхающих масел с добавлением сиккативов. Для изготовления натуральных олиф используют льняное, конопляное и другие высыхающие рафинированные масла. В качестве сиккативов для натуральных олиф обычно применяют свинцово-марганцовые или марганцово-свинцово-кобальтовые линолеаты, а также нафтенаты. Полимеризацию масла осуществляют в стационарных стальных реакторах, оснащенных арматурой для введения жидких сиккативов. Натуральные окисленные олифы получают уплотнением льняного, конопляного или другого высыхающего масла путем нагревания с продувкой воздухом в присутствии сиккатива. Комбинированные олифы и олифу оксоль разных марок получают путем последовательного нагрева масла (высыхающего, полувысыхающего или их смеси), окисления масла продувкой воздухом при температуре 150—160°С в присутствии сиккатива до требуемой вязкости и разбавления уайт-спиритом до заданного содержания нелетучих веществ. Касторовую олифу получают путем дегидратации и полимеризации касторового масла, с последующей этерификацией его глицерином (для снижения кислотного числа ниже 10) и растворения полученного препарированного масла в уайт-спирите с добавкой сиккатива. Касторовая олифа содержит ~46% (масс.) препарированного касторового масла, ~50% (масс.) уайт-спирита и ~4% (масс.) (в пересчете на металл) сиккатива — смеси линолеатов: свинца 1,4% (масс.), марганца 1,6% (масс.) и кальция — 1,0% (масс.). Алкидные олифы (глифталевую, пентафталевую и ксифталевую) получают путем разбавления соответствующих жирных алкидных смол (см. с. 103) определенной вязкости уайт-спиритом и введения, сиккатива. Прочие олифы готовят различными способами. Так, олифы каучуковые получают путем термической обработки подсолнечного масла и модификации его жидким каучуком марки СКДП-Н, разбавления уайт-спиритом и добавления свинцово-марганцевого сиккатива. Существует группа материалов, которые условно называют синтетическими олифами. Это различные побочные продукты нефтехимических производств, способные при высыхании образовывать пленки. Как правило, это низкокачественные материалы, которые, однако, можно использовать для неответственных работ, пропитки пористых поверхностей, временной защиты и т. д. К числу таких материалов относятся, например, полидиеновые олифы. Из-за более низкого качества синтетических олиф по сравнению с натуральными в быту сформировалось отрицательное отношение ко всем синтетическим материалам как к неполноценным заменителям, суррогатам. Поэтому химики, занимающиеся разработкой и изготовлением лакокрасочных материалов, должны на основе глубокого изучения свойств сырья объективно оценить его положительные и отрицательные стороны и дать потребителю рекомендации по применению и эксплуатации этих материалов. Потребители же должны четко следовать данным рекомендациям, поскольку синтетические олифы менее универсальны и области их применения ограничены. В заключение следует отметить, что в некоторых случаях пленкообразователи могут использоваться не только в виде растворов, но и в твердом состоянии. Это порошковые краски, применяемые в промышленности, сухие краски и шпатлевки, поступающие в розничную торговлю. Правда, при использовании в быту перед применением их растворяют в воде или в органических растворителях. Введение сиккативов (сиккативирование) в олифы. В процессе получения олиф в них необходимо вводить оптимальное количество сиккативов. При этом малое количество сиккатива может оказаться неэффективным для обеспечения необходимой скорости сушки, а избыточное количество сиккатива может не только не ускорить, но даже снизить скорость высыхании масла. Кроме того, использование сиккатива, включающего 2 или 3 металла (полиметаллические сиккативы), обеспечивает повышение скорости высыхания олиф.
На предприятиях маслобойно-жировой промышленности при изготовлении олиф используют чаще всего линолеаты свинца, марганца и кобальта. Нормы содержания активных металлов в готовой олифе приведены в табл. 5.1. Таблица 5.1. Оптимальное содержание активных металлов в олифах различных типов
Олифа Содержание активного металла, % (масс.) свинец марганец кобальт Натуральная полимеризованная окисленная 0,13 0,1 0,04 0,01 0,01 0,01 Оксоль марок В и СМ марки ПВ 0,08 0,08 0,06 0,06 --- 0,01 Касторовая 0,08 0,04 0,02 Алкидные глифталевая и ксифталевая пентафталевая 0,08 0,06 0,04 0,03 0,01 0,01 Наибольшее применение в производстве олиф имеют осажденные нафтенатные сиккативы, как более экономичные по сравнению с плавлеными резинатами и линолеатами. Высыхание олиф. Скорость высыхания олиф определяется как качеством исходного сырья, так типом и количеством введенного сиккатива. Олифы, содержащие полиметаллические сиккативы, имеют скорость высыхания значительно большую, чем олифы, содержащие монометаллический сиккатив. Например, при введении в льняную олифу свинцового или марганцового сиккатива она высыхает соответственно за 20 ч и 12 ч, а при введении свинцово-марганцового сиккатива — за 7,5 ч; при введении кальциевого сиккатива или свинцово–марганцово-кальциевого сиккатива льняное масло высыхает соответственно за 32 ч и 6 ч. На высыхание олиф в значительной степей влияют температура и относительная влажность воздуха. При повышении температуры с 17 до 25 °С скорость высыхания олифы с кобальтовым сиккативом увеличивается в 1,3 раза, а с марганцовым— в 3.9 рази. Олифа, содержащая 0,05% (масс.) марганца, высыхает при относительной влажности воздуха 70%, вдвое быстрее, чем при 97%-ной влажности. Выбор и рекомендации по применению олиф. При выборе типа и марки олиф кроме рекомендаций, приведенных в соответствующих стандартах и технических условиях, следует дополнительно учитывать экономичность олиф, связанную с расходом растительного масла на их изготовление, и долговечность покрытий на их основе. Расход растительного масла на 1 т готовой олифы составляет для: натуральных олиф — 960 кг, комбинированных олиф — 700 кг, олиф оксоль — 510 кг, пентафталевых олиф — 330 кг, глифталевых олиф — 295 кг. При этом долговечность покрытий (определенная на атмосферных станциях для пигментированных суриком покрытий) составляет для: пентафталевых олиф — 5 лет, глифталовых олиф —4—5 лет, для натуральных полимеризованных и окисленных олиф соответственно — 3—4 и 2,5—3 года, для олифы оксоль марки ПБ—1,5—2 года. Исходя из этого, глифталевые и пентафталевые алкидные олифы (как наиболее рентабельные) следует применять для изготовления красок, предназначенных для наружных работ, а олифы оксоль использовать только для разведения густотертых красок на основе комбинированных олиф до рабочей вязкости при производстве внутренних работ. Натуральные масляные олифы целесообразно использовать для изготовления густотертых и готовых к применению масляных красок для наружных и внутренних работ. Однако по атмосферостойкости образуемых покрытий они уступают алкидным олифам. Технические требования 1. Цвет олифы по йодометрической шкале: для I сорта — не более 220 мг VI00 г; для II сорта —не более 700 мг 12/100 г. 2. Прозрачность олифы — полная. 3. Отстой в олифе—не более 1%. 4. Условная вязкость по ВЗ-4 при 20±0,5 "С — 20—35 с. 5. Кислотное число олифы — не более 10 мг КОН/г. 6. Содержание пленкообразующего вещества о олифе — 71±1%. 7. Продолжительность высыхания олиф до степени 3 при 20 + 2 °С — не более 2-1 ч. Методы испытаний 1. Подготовка к испытаниям: Все показатели качества олиф, за исключением продолжительности высыхания олиф К-2 и К-4, определяют в исходных олифах. Для определения продолжительности высыхания лиф К-2 и К-4 их диспергируют с железным суриком (ГОСТ 8135—74 марка К) в соотношении 4:6 до степени перетира 80 мкм. Степень перетира определяют на гриндометре по ГОСТ 6589—74. 2. Проведение испытаний: ü Цвет олифы определяют по йодометрической шкале по ГОСТ 19266—79. ü Прозрачность олиф определяют по ГОСТ 190—78. ü Отстой в олифе определяют по ГОСТ 190—78. ü Условную вязкость олифы определяют по ГОСТ 8420— 74. ü Кислотное число олифы определяют по ГОСТ 23955—80. ü Содержание пленкообразующих веществ в олифе определяют по ГОСТ 17537—72. ü Продолжительность высыхания олифы определяют по ГОСТ 19007-73. Промышленные марки олиф Натуральные олифы (ГОСТ 7931—76)—жидкости желтого цвета, иногда с красноватым оттенком. Представляют собой продукты полимеризации высыхающих масел с добавлением сиккатива. Натуральные олифы должны иметь не более 1 % (об.) отстоя, сохранять полную прозрачность после отстаивания в течение 24 ч при температуре 20±2°С и не содержать смоляных кислот. Содержание фосфатидов (в пересчете на лецитин) не должно превышать 0,2% (масс.) для льняной полимеризованной олифы и 0,3% (масс.) для окисленной льняной и конопляной олиф. Натуральные олифы предназначены для приготовления густотертых и готовых к употреблению красок для наружных и внутренних работ. Комбинированные олифы (ТУ 6-10-1208—71) — 70%-ные растворы полимеризованных высыхающих и полувысыхающих масел в уайт-спирите с добавлением сиккативов. Олифа К-1 —70%-ный раствор в уайт-спирите смеси полимеризованного касторового масла с окисленным или прогретым (обезвоженным) полувысыхающим либо высыхающим маслом с добавлением сиккатива. Применяется а производстве густотертых масляных красок для наружных и внутренних работ. Олифа К-2— 70%-ный раствор в уайт-спирите окисленной смеси полувысыхающего и высыхающего масел или окисленного полувысыхающего и обезвоженного высыхающего масел с добавлением сиккатива. Применяется в производстве масляных красок только для внутренних работ. Олифа К-3 — 70%-ный раствор в уайт-спирите окисленного высыхающего масла с добавлением сиккатива. Олифу применяют в производстве масляных красок для наружных и внутренних работ.
Олифа К-4 — 70%-ный раствор в уайт-спирите смеси окисленного полувысыхающего масла и прогретого (обезвоженного) полувысыхающего масла либо одного окисленного полувысыхающего масла (подсолнечного или др.) с добавлением сиккатива. Эта олифа уступает по качеству другим комбинированным олифам и применяется только для изготовления густотертых красок для внутренних работ.
Олифа К-5 — 70%-ный раствор в уайт-спирите смеси окисленного полувысыхающего или высыхающего масла с тунговым (или ойтисиковым) маслом с добавлением сиккатива. Применяется для изготовления масляных красок для наружных и внутренних работ. Олифа К-12 — 70%-ный раствор в уайт-спирите продукта маллеинизации окисленного подсолнечного масла с добавлением сиккатива. Олифа предназначается для изготовления масляных красок для внутренних работ. Олифа К-11 (ТУ 6-УССР 208—69)—70%-ный раствор в уайт-спирите продукта оксидации полувысыхающего масла воздухом в присутствии этилсиликата с добавкой сиккатива. Применяют в производстве масляных красок для внутренних работ. Олифы оксоль (ГОСТ 190—68)—55%-ные растворы оксидированных масел в уайт-спирите с добавлением сиккативов. Отечественная промышленность изготавливает 3 марки олифы оксоль: В — на основе оксидированного льняного масла; СМ — на основе оксидированной смеси льняного или конопляного масла с подсолнечным (2:1); ПВ — на основе окисленных гидратированного подсолнечного, гидратированного соевого или рафинированного рыжикового масел. Олифы оксоль применяют для разведения до рабочей вязкости густотертых масляных красок для наружных и внутренних работ (марка В) и только внутренних работ (марки ПВ и СМ). Олифа касторовая (ОСТ НКПП 538)— 50%-ный раствор в уайт-спирите полимеризованного дегидратированного касторового масла с добавлением сиккатива. Олифу касторовую используют для разведения до рабочей вязкости густотертых масляных красок для внутренних работ. Глифталевая олифа (ГОСТ 8040—56) — 50%-ный раствор в уайт-спирите глифталевой смолы, модифицированной растительным маслом с добавлением сиккатива. Олифу изготовляют преимущественно на основе полувысыхающих масел — подсолнечного, соевого и рыжикового. Глифталевая олифа применяется для изготовления и разведения до малярной вязкости красок для наружных и внутренних работ. Пентафталевая олифа (МРТУ 18/231—68) — 50%-ный раствор в уайт-спирите пентафталевой смолы, модифицированной растительным маслом с добавлением сиккатива. Олифу ПФ-ПВ изготавливают преимущественно па основе полувысыхающих масел — подсолнечного, соевого, рыжикового. Олифу ПФ-К изготавливают на основе касторового масла и пентафталевой смолы на тунговом масле. Пентафталевые олифы применяются для изготовления и разведения до малярной вязкости красок для наружных и внутренних работ. Ксифталевая олифа (МРТУ 6-10-859—69)—раствор в уайт-спирите - ксифталевой смолы, изготовленной на смеси полувысыхающего и высыхающего масел в соотношении по массе 1:1 пли одного полувысыхающего масла с добавлением сиккатива. Ксифталевые олифы применяются для разведения до рабочей вязкости красок, предназначенных для внутренних работ. Олифа К-СКДП (ТУ 6-10-1439—74) — 55—60%-ные растворы продукта модификации подсолнечной олифы низкомолекулярным каучуком СКДП. Отличается прозрачностью и более светлым цветом по сравнению с другими олифами. По вязкости и другим свойствам олифа близка к комбинированным олифам, но имеет меньшую жирность. Олифу К-СКДП применяют в производстве масляных красок, готовых к применению, для разбавления густотертых красок и для строительных малярных работ. Олифа нефтеполимерная (ТУ6-10-1456—75)—55%-ный раствор углеводородной смолы в уайт-спирите или керосиновой фракции. По внешнему виду — однородная прозрачная жидкость с плотностью 0,92—0,98 г/см3. Олифа предназначается в основном для строительных работ (пропитки древесины, бетона и штукатурки). Список используемой литературы: 1. Манеров В.Б., Каверинский В.С., Ермилов С.П., Прудниченко Ф.И. «Химия для Вас: Лаки и краски в Вашем доме». –М., Химия, 1989 2. Карякин М.И., Майорова Н.В., Викторова М.И. «Лакокрасочные материалы: техника требования и контроль качества». –М, Химия, 1984, -352 с. 3. Гольдберг М.М., Ермолаева М.М. «Сырье и полупродукты для лакокрасочных материалов». –М, Химия, 1978, -512с.