ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ

ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ

Микробиологические повреждения лакокрасочных покрытий — одни из часто встречающихся случаев биоповреждений. Характер­ные признаки их проявления — серо-зеленые, бурые, темные и дру­гие окрашенные пятна и налеты плесени мицелия грибов и бакте­риальной слизи на окрашенных поверхностях в местах с повышен­ной влажностью, растрескивание и отслаивание покрытий, обра­зование бугров и отверстий и другие повреждения. Биоповреждения лакокрасочных покрытий обычно сочетаются с повреждающим воздействием на них других факторов внешней среды — атмосферной влаги с растворенными в ней агрессивными химическими веществами, воздействием солнечного света, повышен­ных температур и т. д. Эти процессы, относящиеся к процессам ат­мосферного старения полимерных материалов, могут предшество­вать биоповреждениям, протекать одновременно с ними или же! после них. Сочетание процессов старения и биоповреждений за­трудняет изучение их и разработку средств защиты и требует тес­ного сотрудничества биологов с химиками. Основными агентами микробиологических повреждений лако­красочных покрытий являются плесневые грибы. Бактериальные поражения встречаются реже, они характеризуются появлением бес­цветного или окрашенного слизистого налета. Под слоем краски встречаются микробиоценозы сложного состава, включающие бак­терии и грибы. Среди микроорганизмов, повреждающих лакокра­сочные покрытия, часто встречаются грибы родов Аsреrgillus, Penicillium, Fusarium, Trioderma, Alternaria, Серhalosporium,   бактерии родов Pseudomonas, Flavobacterium. Повреждения покрытий грибами происходят либо за счет компонентов, входящих в состав покрытия, либо за счет веществ, загрязняющих поверхность покрытия, под действием метаболитов, выделяемых мицелием, ко­торый растет за счет загрязняющих покрытия веществ. Видовой состав грибов, повреждающих лакокрасочные покрытия, специфи­чен для различных почвенно-климатических зон. Он формируется из видов, составляющих сообщество, характерное для почв той или иной зоны. Один и тот же вид гриба может поражать покрытия различного состава. Биоповреждения лакокрасочных покрытий чаще встречаются в условиях влажного тропического и субтропического климата, а так­же в сооружениях и помещениях с повышенной влажностью и тем­пературой (предприятия мясомолочной и консервной промышлен­ности, животноводческие фермы, бассейны, бани и т. п.). Здесь они могут причинять наибольший ущерб. Однако и в районах с умерен­ным климатом также приходится сталкиваться с повреждениями покрытий грибами, правда, меньшей интенсивности, если это только не связано с нарушением условий эксплуатации (протечки, за­стои влажного воздуха и т. п.). В районах с сухим климатом такие повреждения встречаются очень редко. Биостойкость лакокрасочных покрытий зависит как от состава и свойств лакокрасочных материала (пленкообразователя и пиг­мента), так и частично от материала, на который наносится по­крытие (подложки). Так, покрытия на древесине сохраняются луч­ше, чем на металле или силикатных строительных материалах. На черных металлах они бывают часто менее биостойкими, чем на цветных. Важную роль играет правильный подбор системы покрытия, включающей, например, грунт, антикоррозионное защитно-декора­тивное или противообрастающее покрытие. Во многих случаях за счет правильного подбора компонентов лакокрасочного материала, системы покрытия и учета свойств подложки удается обеспечить требуемую биостойкость, не прибегая к использованию специаль­ных лакокрасочных материалов, в которые вводятся фунги­циды. Пленкообразующие вещества. Решающее значение для биостой­кости лакокрасочных покрытий имеет химический состав пленко­образующего полимера и физические свойства полученной из него пленки покрытия (набухаемость, твердость, пористость, гидрофоб-ность и др.). Синтетические пленкообразующие полимеры (термопластичные и термореактивные) менее склонны к повреждению микроорганиз­мами, чем природные. Грибостойкость этих покрытий уменьшается в следующем ряду: эпоксидные, полиуретановые, меламиноалкидные, кремнийорганические, пентафталевые. Повышению грибостойкости способствует увеличение скорости отверждения пленкообра­зующего вещества, уменьшение водопоглощеиия, шероховатости и пористости пленки. Гладкие блестящие ровные пленки более био­стойки из-за того, что на них трудеее адсорбируются споры грибов и они меньше загрязняются. Среди природных пленкообразователей наиболее распространен­ными являются высыхающие масла — масла растительного проис­хождения (льняное, хлопковое, конопляное, подсолнечное, талловое и др.). Все они обладают сравнительно невысокой грибостойкостью. Для повышения биостойкости из растительных масел рафи­нированием удаляют воду, белковые продукты и другие примеси. Характерными признаками повреждения растительных масел мик­роорганизмами являются снижение их вязкости, повышение кислот­ности, ухудшение полимеризационной способности. Одним из био­стойких пленкообразующих веществ лакокрасочных материалов при­родного происхождения является канифоль. Биостойкость канифоли связывают с присутствием в ее составе терпенов, обладающих фун-гицидными свойствами, и образованием кислых продуктов в плен­ке в процессе формирования защитного покрытия. Применяемые в качестве пленкообразователей битумы  имеют недостаточную биостойкость. Для повышения биостойкости в состав битумных лаков и битумных защитных покрытий добавляют фенольные, малеиновые и другие синтетические смолы. Термопластичные синтетические смолы на основе хлорирован­ного каучука, сополимеров стирола с бутадиеном и винилхлорида с винилацетатом, применяемые для производства быстросохнущих лаков и необрастающих лакокрасочных покрытий, характеризуются высокой биостойкостью. Широко распространенным полимерным связующим является поливинилацетатная дисперсия. Изготавливаемые на ее основе крас­ки, покрытия, мастики, грунтовки и другие материалы негрибостой-ки. Непластифицированные дисперсии поражаются грибами силь­нее, чем пластифицированные. Небиостойки не только покрытия из поливинилацетатных красок, но и сами жидкие краски, которые в процессе хранения поражаются грибами и бактериями, при этом сни­жается  их вязкость,  образуются газообразные продукты  и т.  д. Термореактивные синтетические смолы (глифталевые, пента­фталевые, эпоксидные, силиконовые, мочевиноформальдегидные и др.), применяемые в составе лаков и эмалей горячего и холодного отверждения, обладают высокой биостойкостью, причем некоторые из них проявляют даже фунгицидные свойства. Покрытия из них отличаются высокой твердостью, гладкостью и малой проницае­мостью, что способствует росту биостойкости.

Водорастворимые пленкообразующие вещества, в качестве ко­торых используют производные целлюлозы, белковые соединения (декстрин, камеди, желатин, альбумин, казеин и др.) повреждают­ся плесневыми грибами. Пониженная биостойкость водораствори­мых пленкообразователей органического происхождения связана с их гигроскопичностью, способностью к набуханию. Во влажных ус­ловиях Нередко встречаются случаи повреждения казеиновых, дек­стриновых и других водоэмульсионных клеевых красок плесневыми грибами. В отличие от органических водорастворимых пленкообразовате­лей неорганические пленкообразователи обладают высокой биостой­костью. Примером таких пленкообразователей является жидкое стекло. Пигменты. Вторым важным компонентом, от которого зависит биостойкость лакокрасочного покрытия, является пигмент. Пигмен­ты придают краске нужный цвет и кроющую способность, регули­руют вязкость, улучшают стойкость к солнечной радиации и водо­стойкость покрытия. Благодаря повышенной твердости частицы пиг­мента- механически затрудняют рост и развитие мицелия. Они мо­гут оказывать также токсическое действие на плесневые грибы и другие микроорганизмы. Оксид цинка, оксид меди (I), метаборат бария и некоторые другие пигменты обладают фунгицидными свойствами и поэтому повышают биостойкость содержащих и лакокрасочных покрытий. Вместе с тем такие пигменты, как мел, желтый крон, двуокись ти­тана, алюминиевая пудра, оксид хрома, сажа, сами не обладают биоцидными свойствами, однако масляные краски на их основе об ладают повышенной грибостойкостью. Меньшей грибостойкостью отличаются масляные краски с пигментами окислов сурьмы, свин­ца, литопоном. Ряд неорганических пигментов и наполнителей, на­пример, тальк, графит, слюда-мусковит, снижают стойкость к по­вреждению грибами. Защита от биоповреждений лакокрасочных покрытий осущест­вляется прежде всего подбором систем покрытий с учетом условий эксплуатации и особенностей окрашиваемого объекта без приме­нения специальных красок, содержащих биоциды. В условиях по­вышенной опасности микробиологических повреждений рекоменду­ется использовать антисептированные краски, т. е. краски, содер­жащие в составе биоциды. Защитно-декоративные и электроизоляционные лакокрасочные покрытия с добавками биоцидов рекомендованы для использования в некоторых видах радиоэлектронной аппаратуры, оптико-механи­ческих и других приборов, особенно поставляемых в страны с тро­пическим климатом. Антисептированные краски применяют для окраски помещений с повышенной влажностью и температурой (бассейны, бани, некоторые предприятия пищевой промышленно­сти и др.). В качестве биоцидов для лакокрасочных покрытий общего на­значения, предназначенных для наружного и внутреннего примене­ния, могут применяться следующие соединения: 1) неорганические пигменты — оксид цинка, оксид меди (I), метаборат бария и др.; 2) органические фунгициды — 8-оксихинолят меди (окрашивает от желто-зеленого до коричневого цвета, может применяться в пище­вой промышленности из-за низкой токсичности), салициланилид, бромтан, «-нитрофенол, тетра- и пентахлорфенол, фталан (трихлор-метилтиофталимид) и др.; 3) металлорганические фунгициды — оловоорганические (гексабутилдистанноксан, трибутилоловоакрилат), мышьякорганические (хлорфеноксарсин), ртутьорганические (фенилмеркуролеат и др.), последние из-за высокой летучести и ток­сичности для человека имеют ограниченное применение. Лакокрасочные покрытия для защиты от обрастания в водной среде. Основным способом защиты от обрастания является нанесе­ние на защищаемую поверхность противообрастающего (необрастающего) лакокрасочного покрытия. Отличительной особенностью таких покрытий является то, что в них находятся добавки токсич­ных для гидробионтов-обрастателей веществ — биоцидов (альгицидов, моллюскицидов). Эти добавки постепенно вымываются мор­ской водой из покрытия и, поражая гидробионтов-обрастателей в пограничном с корпусом судна слое, предохраняют его от обраста­ния. Применение необрастающих покрытий с биоцидами наряду с определенными достоинствами имеет и существенные недостатки, в частности, при скоплении большого числа морских судов в пор­тах морская вода может загрязняться токсичными веществами, вы­мываемыми из противообрастающих покрытий. Поэтому в настоя­щее время к таким покрытиям предъявляются жесткие экологические требования. Прежде всего запрещено или резко ограничено применение наиболее токсичных и стойких к морской воде органи­ческих соединений, содержащих ртуть, свинец, хлор. Среди биоцидов в противообрастающих покрытиях наиболее ши­рокое применение находит оксид меди (I). Этот препарат имеет до­вольно широкий спектр защитного действия, обладает умеренной растворимостью в морской воде, не представляет большой опасно­сти как загрязнитель морской воды. Эффективными биоцидами являются органические соединения олова (гексабутилдистанноксан или бистрибутилоловооксид), мышьяка (бисдигидрофенарсазиноксид или n-оксид). Эти препара­ты применяются в современных необрастающих красках «контакт­ного» действия, в которых в качестве пленкообразователя исполь­зуют перхлорвиниловую смолу или сополимеры винилацетата с винилхлоридом. Контактные покрытия действуют по указанному механизму — находящиеся на поверхности покрытия биоциды растворяются в по­граничном слое и, по мере их растворения, в результате диффузии из глубины покрытия на его поверхность перемещаются новые час­тицы биоцида. В процессе эксплуатации покрытия в результате истощения за­пасов биоцида в пограничный слой диффундирует биоцид с меньши­ми скоростями. В результате этого даже если биоцид полностью не израсходовался из глубинных слоев покрытия, в пограничный слой: он поступает в количестве, не достаточном для защиты от обраста­ния. Одним из путей преодоления этого недостатка является вве­дение в состав покрытия добавок водорастворимых веществ, в част­ности канифоли. Постепенное растворение частиц канифоли созда­ет микропоры в покрытии и облегчает диффузию биоцида на по­верхность. Другим типом противообрастающих покрытий являются покры­тия с применением водорастворимых полимерных пленкообразую­щих веществ, содержащих в макромолекуле полимера боковые функциональные группировки с биоцидными свойствами. В таком полимере совмещаются свойства связующего и биоцида. Примером такого пленкообразующего вещества является сополимер трибутилоловоакрилата и малеината. Биоцидные боковые группировки трибутилолова в результате гидролиза в морской воде отщепляются от макромолекулы поли­мера и обеспечивают защиту от обрастания. Оставшийся полимер приобретает повышенную растворимость в морской воде и перехо­дит в раствор, обнажая новый слой, содержащий в макромолекуле биоцидные группировки. Таким образом обеспечивается равномер­ное растворение биоцида в пограничном слое морской воды по мере растворения макромолекул полимерного связующего. Срок служ­бы такого покрытия зависит от толщины покрытия и скорости раст­ворения. Современные покрытия растворимого типа наносятся слоем тол­щиной 200—300 мкм и при скорости растворения 8—10 мкм в месяц обеспечивают надежную защиту от обрастания в течение 2—3 лет. Достоинством покрытий с растворимым полимерным связующим является еще и то, что в процессе его растворения сглаживаются выступающие неровности на окрашенной поверхности корпуса суд­на и происходит, как говорят, «самополирование» покрытия. Поэто­му покрытия такого типа называют самополирующимися или «сополимерными покрытиями самополирующимися» (СПС). К числу достоинств покрытий типа СПС относится то, что в ре­зультате «самополирования» поверхности корпуса судна снижает­ся гидродинамическое сопротивление воды движению судна и на­блюдается эффект, обратный вызываемому обрастанием, — сниже­ние расхода топлива при сохранении постоянной скорости судна или повышение скорости при сохранении постоянного расхода топ­лива (мощности двигателя).