Греки и римляне в период между 600 г. до н. э. и 400 г. н. э. почти наверняка знали, что лакокрасочные покрытия могут выполнять как защитные, так и декоративные функции при окраске объектов. В это время начали использовать лаки на основе высыхающих масел. Однако только в XIII в. хорошие защитные свойства высыхающих масел начали признавать в Европе. В средневековье многие картины, особенно на дереве, защищали лакированием Лаки приготовляли растворением соответствующих смол в горячем льняном, конопляном или ореховом маслах, которые со временем склонны к потемнению.
К концу XVIII в. спрос на краски всех типов возрос до такой степени, что стало экономически выгодно организовывать производство лаков и красок для продажи. В 1833 г. Дж. В. Нэйл рекомендовал производителям в целях безопасности при производстве лаков и красок всегда иметь при себе помощника: «Никогда не делай ничего в спешке или небрежно... Нервные или робкие люди не годятся ни в производители, ни в помощники; наибольшее число несчастных случаев происходит вследствие спешки, страха или опьянения». Это предостережение является свидетельством увеличения как масштабов производства, так и опасностей использования открытых реакторов для производства лаков.
Промышленная революция оказала большое влияние на развитие лакокрасочной промыиГленности Возрастающее примене-
ние железа и стали в строительстве и технике обусловило потребность в противокоррозионных грунтовках, которые бы замедляли или предотвраидали ржавление и коррозию. В связи с этим были разработаны свинец- и цинксодержащие краски. Интересно отметить, что одна из простейших красок на. основе свинцового сурика, диспергированного в льняном масле, является по-прежнему, вероятно, одной из лучших противокоррозионных грунтовок для конструкционной стали. Свинецсодержащие краски постепенно вытесняются не потому, что были разработаны лучшие, а из-за их токсичности.
Ускорение научно-технического прогресса, начиная с XVIII в. до настоящего времени, оказало растущее влияние на производство лаков и красок. Берлинская лазурь - первый искусственный пигмент, химизм получения которого был понят - открыта в 1704 г. Использование скипидара в качестве растворителя красок впервые описано в 1740 г. Металлические сиккативы для ускорения высыхания растительных масел начали применять в 1840 г.
Основа химии формальдегидных смол заложена в период между 1850 и 1890 гг., хотя они не применялись в красках вплоть до двадцатого века. Подобно этому в 1877 г. было открыто, что нитроцеллюлозу можно сделать безопасной для применения в качестве пластиков или пленок путем пластификации ее камфорой, однако только после первой мировой войны ее начали использовать в значительных количествах в производстве красок. Настоятельная необходимость их применения была вызвана массовым производством автомобилей. Огромные количества нитроцеллюлозы производили для взрывчатых веществ во время войны. В конце войны с уменьшением потребности во взрывчатых веществах для нитроцеллюлозы необходимо было найти другое применение; массовое производство автомобилей обеспечило необходимый рынок. Война ускорила использование открытий химии и рост химической промышленности. Появились новые цветные синтетические пигменты и красители, а в 1918 г. начали использовать новый белый пигмент, диоксид титана, который должен был полностью заменить свинцовые белила. Диоксид титана при первоначальном применении в красках повысил белизну и укрывистость, или кроющую способность красок, однако он же вызывал более быстрое разрушение лакокрасочных покрытий вследствие его фотоактивности. Последующие исследования позволили преодолеть эту проблему и разработать современные пигментные формы диоксида титана, которые можно применять Б любых лакокрасочных композициях без опасения ухудшить эксплуатационные свойства покрытий.
Последующие главы этой книги будут в основном посвящены рассмотрению прогресса в лакокрасочной промышленности, который наблюдался в XX в., и особенно в последние 50 лет, когда произошли наибольшие изменения.
1.2. ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ ,i
Термины «paint» и «surface coating» часто используются как взаимозаменяемые. Термин «surface coating» является более общим и применим к любому материалу, который может быть использован в виде тонкой сплошной пленки на поверхности. Термин «paint» (краска, лакокрасочное покрытие) традиционно использовался для описания пигментированных материалов с целью отличить их от прозрачных пленок, которые более правильно называть лаками («lacquers» или «varnishes»). В данной книге будут рассматриваться главным образом «paints» (то есть пигментированные лакокрасочные материалы и покрытия); однако, как мы увидим, современные процессы окрашивания могут включать получение составных систем, в которых общее покрытие состоит из нескольких тонких пленок, причем не все они могут быть пигментированными. Мы будем использовать оба термина в соответствии с контекстом, в котором обсуждаются конкретные лакокрасочные композиции.
Лакокрасочные покрытия выполняют двоякую функцию. Они обеспечивают удовлетворение эстетических требований, выполняют защитные функции, или и те и другие одновременно. Например, при окраске автомобилей лакокрасочное покрытие должно улучшить внешний вид автомобиля, то есть придать ему цвет и блеск, а если корпус изготовлен из малоуглеродистой стали, то оно должно обеспечить и защиту от коррозии. Если же корпус изготовлен из стеклопластика, тогда функция покрытия будет только декоративной. Существуют очень веские экономические причины, по которым лучше окрашивать только наружную поверхность изделий, например из пластмасс, вместо окраски во всем объеме за счет использования пигментированных материалов при их изготовлении. Преимущества применения лакокрасочных покрытий особенно ясны в тех случаях, когда необходимо иметь широкий набор цветовых эффектов. Эта тема будет рассмотрена в главах, посвященных лакокрасочным материалам и покрытиям целевого назначения (гл. 8-11).
При рассмотрении природы красок станет совершенно ясно, что очень важное значение имеет взаимосвязь между покрытием и подложкой. Различны требования к краскам для древесины и для металла. Более того, методы нанесения и сушки красок могут сильно различаться. При разработке рецептуры краски для конкретной цели важно знать, где, в каких условиях будет эксплуатироваться окрашенное изделие, каковы требования к физическим и механическим характеристикам. Исследователь должен знать, каким методом краска будет наноситься и отверждаться. Так, краски для изделий из литой стали должны обладать хорошим сопротивлением к разрушению при ударе (то есть отслаиванию) , в то время как к покрытиям для жестяных банок предъяв-
