Краска и штукатурка на силиконовой основе
Созданы в 20 веке. В шестидесятых годах силиконовые краски, штукатурные растворы поначалу оказались слишком дорогими для рынка строительных материалов. Впоследствии испытания большого количества полимерных связующих в производстве красок и сухих строительных смесей, более широкое использование многослойных изолированных перегородок подтвердили важность таких специфических свойств, как низкое поглощение фасадного покрытия и проницаемость для водяного пара.
На первый взгляд они кажутся несовместимыми, но было обнаружено, что только продукты с одним составом, которые обладают характеристиками органических и неорганических веществ, сочетают эти свойства.
Эти продукты представляют собой уже упомянутые силиконовые эмульсионные краски и штукатурные смеси с использованием силиконовых смол в качестве связующих. С 20 века химическая промышленность в 1970-х годах уже была готова поставлять достаточное количество этих продуктов по относительно низкой цене, поэтому они начали массовое внедрение в промышленности строительных материалов.
Основные компоненты силиконовой краски и штукатурки
Большинство свойств эмульсионных силиконовых красок и штукатурных растворов определяется составом и свойствами их основного связующего (иногда называемого пленкообразователем) — силиконовых смол. Эти смолы представляют собой высокомолекулярные соединения с трехмерной структурой, состоящей из атомов кремния и кислорода.
В этом они похожи на кварц, но в отличие от кварца, каждый четвертый атом кислорода заменен органической группой R. Поэтому такую структуру силиконовых смол также называют «структурой кварца, модифицированной органическими радикалами», а химики называют их промежуточными производными органических и неорганических соединений.
Например, их молекулярная масса меньше молекулярной массы синтетических или природных органических смол. Плотность этих смол относительно невысока и зависит от состава — около 1,1-1,2 г / см3.
Силиконовые смолы, используемые при производстве красок и штукатурных растворов, обладают особыми свойствами, в то время как другие их свойства, которые также характерны для других связующих для красок (пленкообразователей), лучше. Особым свойством силиконовых смол является их способность отталкивать молекулы воды.
Это происходит за счет гидрофобных групп этих смол под действием электростатического силового механизма. Смола в пленке всегда ориентирована наружу (капилляры, поры или внешняя поверхность фасада). С другой стороны, особая структура пленки с низкой плотностью этих смол обеспечивают очень хорошую проницаемость для водяного пара.
Химический состав силиконовых смол также определяет их более высокую термостойкость и огнестойкость. Например, максимальная температура, которую могут выдерживать метилсиликоновые смолы без разложения без изменения цвета, составляет около 200-220 ° C.
Считается что силиконовая краска и штукатурка не снижают огнестойкость фасадной отделки. Уже заметны изменения в других типах лакокрасочных пленок, связующих штукатурных растворов при этой температуре — пожелтение, растрескивание, потеря массы и т. д.
С технологической точки зрения очень удобно, что эти смолы растворимы во многих растворителях, а также относительно легко образуют эмульсии (стабильная система из двух или более несмешивающихся, но диспергируемых, равномерно распределенных жидкостей при нормальных условиях).
Большинство этих смол после высыхания образуют относительно тонкую нелипкую водоотталкивающую пленку. Кроме того, со временем за счет химических реакций конденсации компоненты этой пленки вступают в реакцию с базовыми соединениями (окрашенная поверхность, штукатурка, кладка из керамического кирпича и т. д.) — адгезия увеличивается, а слой силиконовой смолы укрепляется.
В принципе, силиконовые смолы имеют трехмерную структуру, аналогичную строительным материалам неорганического происхождения, лакокрасочной пленке и гипсовой основе. По структуре напоминает наполнитель раствора — зерна кварца или жидкого стекла.
Эта «близость» к основанию очень важна для хорошей адгезии лакокрасочной пленки, штукатурного слоя. Кроме того, силиконовые смолы устойчивы к умеренным концентрациям щелочных и кислотных растворов и относительно устойчивы к ультрафиолетовому и инфракрасному излучению из-за долговечности химических связей.
В качестве лакокрасочной пленки, в качестве связующего для штукатурки они более устойчивы в этом отношении, чем связующие, используемые для полимерных красок и штукатурки, поэтому, несмотря на высокую стоимость, целесообразно использовать краски и штукатурки с силиконовыми смолами.
Особенности силиконовой краски и штукатурки
Приступая к обсуждению свойств силиконовых красок и штукатурок, следует развеять один миф. Многие профессиональные строители и строители домов, которые устанавливали или ремонтировали свои дома, обнаружили, что невозможно покрасить обычные «силиконовые» герметики в желаемый цвет — их нужно выбирать заранее или искать альтернативные материалы.
Почему-то подобное утверждение, неоднократно проверенное и подтвержденное на практике, пытаются применить к силиконовым краскам и штукатуркам. Говорят, что их сложно перекрашивать, ремонтировать и так далее. Химический состав материалов здесь не оценивается, такие недопонимания вызваны терминологической путаницей.
Герметики изготавливаются из силиконовых эластомеров (полимеров), которые в чистом виде не могут быть окрашены — на них не прилипает пленка краски.
Однако мы обсуждаем продукты (краски и штукатурные растворы) с силиконовыми смолами, которые являются единственными из всех силиконовых материалов в этой композиции, которые обладают свойством образовывать легко перекрашиваемые покрытия.
Кроме того, эти силиконовые герметики можно было красить, но это потребовало бы модификации их основного полимерного компонента — силиконового эластомера.
К сожалению, для рынка стройматериалов нашей страны такая продукция слишком дорога, ее предлагает лишь небольшое количество поставщиков, поэтому преобладают однокомпонентные уплотнители, а узкий односторонний опыт работы с ними порождает мифы.
Справедливости ради следует отметить, что на нашем рынке нет недостатка в продуктах с силиконовыми смолами смешанного состава, кроме герметиков. Например, в обсуждаемых здесь силиконовых красках штукатурные композиции могут быть модифицированы другими полимерными связующими (пленкообразователями).
Например, акриловые дисперсии можно использовать для модификации красок. Целью может быть улучшение некоторых технологических свойств красок, хотя основная цель — снизить стоимость изделий (красок, штукатурных смесей) с силиконовыми смолами без потери хороших характеристик.
По оценкам немецких специалистов, этот вид фасадной краски занимает около 10-12% европейского рынка и может применяться в гораздо более широком диапазоне.
Свойства силиконовых красок и штукатурок
Чтобы понять основные характеристики строительных материалов с силиконовыми смолами — хорошую проводимость водяного пара — необходимо обсудить свойства их составов и формируемых пленок. Основными показателями, определяющими эксплуатационные качества красок, являются количество связующего (пленкообразователя), пигментов и наполнителей, а также показатели структуры пленки.
Многие эмульсии и другие краски, пленкообразующие полимерные дисперсии или алкидные смолы и тому подобное, т.е. содержание относительно высокое, а объемная концентрация пигментов и наполнителей низкая (до 35-38%). Следовательно, связующее покрывает эти частицы довольно толстым, твердым пленочным слоем и образует твердое покрытие.
Этот метод формирования лакокрасочной пленки эффективен для защиты покрытой ею поверхности от внешнего воздействия влаги.
Свойства силиконоэмульсионных красок также определяются их составом — как и большинство красителей, они будут содержать связующее (пленка — силиконовая смола или смесь силиконовой смолы и полимерной дисперсии), пигменты, наполнители, функциональные добавки.
Однако содержание пигментов и наполнителей (объемная концентрация) в этих силиконовых красках будет значительно выше — более 60%. Поэтому пленка краски, образованная эмульсиями силиконовой смолы, имеет специфическую структуру — в ней пленкообразователь (связующее) занимает гораздо меньший объем, чем в других типах красок с полимерными или даже натуральными связующими.
Силиконовой смолы в пленке краски достаточно только для связывания отдельных частиц наполнителей и пигментов, этот слой пленки намного тоньше, чем у других типов красок, и при высыхании образует не твердую, монолитную, как в других красках, а пористую, резные капилляры.
Однако стенки капилляров и пор малого диаметра покрыты слоем силиконовой смолы, которая не смачивается водой из-за особой структуры поверхности силиконовой смолы (электрически заряженные полярные части молекул). В результате она имеет хорошую проницаемость для водяного пара, но эти капилляры и поры не могут поглощать воду. Аналогичными свойствами обладают силиконовые штукатурные растворы.
Из-за способности силиконовой пленки краски (и связующего для штукатурки) отталкивать воду на своей поверхности, загрязнения не будут полностью удерживаться в течение первых нескольких лет. Следовательно, поверхности, окрашенные силиконовой краской или покрытые такой штукатуркой, также не имеют биологического загрязнения — сухой субстрат неблагоприятен для плесени, грибка и водорослей.
Первые легкие признаки загрязнения поверхности появятся через несколько лет, но грязь будет довольно легко удалить, потому что грязь (пыль, разбавленная дождевой водой, сажа, пыльца и т. д.) не прилипает к силиконовой пленке краски и не задерживается.
Позже, по прошествии 8-10 лет и более, загрязнение поверхностей фасада может увеличиться, но еще несколько лет его будет легко и просто чистить (то есть не потребуются специальные моющие средства, оборудование высокого давления воды и т. д.).
Силиконовые краски и силиконовый штукатурный раствор характеризуются длительной и хорошей стойкостью к истиранию, для них не характерно меление — постепенное отделение поверхностных частиц покрытия путем разложения, растрескивания поверхностного слоя связующего.
Однако при выборе этих продуктов следует учитывать, что их можно использовать в фасадных конструкциях вместе с другими паропроницаемыми конструкциями, изоляционными слоями — только так можно полностью реализовать потенциал этих материалов.
Таким образом, выбирая силиконоэмульсионные краски или силиконовую штукатурку, мы столкнемся с другими принципами защиты поверхности фасада.
Краски и штукатурки на основе силикона
