Общеизвестной мировой тенденцией при разработке лакокрасочных материалов (ЛКМ) строительного назначения считается переход от органорастворимых к более экологически безопасным водным системам. Преобладающим типом связующих для таких систем являются водные дисперсии полимеров, отличающиеся от органорастворимых связующих пожаробезопасностью, экологичностью, а от связующих на основе синтетических масел – высоким качеством и долговечностью образуемого покрытия. В достаточно сложной современной экономической ситуации зачастую выбор связующего основывается на его цене, и одной из основных задач при составлении рецептур водно-дисперсионных (ВД) ЛКМ является выбор качественного и доступного полимерного связующего [1, 2].Наибольшее применение в производстве ВД ЛКМ строительного назначения получили акриловые и стирол-акриловые дисперсии. В последние годы расширяется производство таких дисперсий не только за рубежом, но и в России, в основном, за счет размещения на территории РФ своих мощностей компанией DOW (предприятие ФИННДИСП, г. Раменское), а также в связи с наращиванием мощностей предприятиями «Хома» (г. Дзержинск), ООО «Акрилан» (г. Владимир). В результате, российские производители ВД ЛКМ используют большей частью дисперсии отечественного производства (порядка 60 %). Дисперсии импортного производства (Finndisp производства Forcit, Финляндия; Acronal производства BASF, Германия; Rhodopas производства Rhodia, Франция; Orgal производства ORGANIK KIMYA, Турция; Aracril производства Argon, Турция) также достаточно востребованы [3, 4].Акриловые мономеры открывают возможности для получения полимеров и сополимеров с заданной жесткостью, гибкостью и твердостью. При сополимеризации «мягких» мономеров с низким значением температуры стеклования Тст (бутил- и этилгексилакрилат) с «твердыми» мономерами с высокой Тст (бутил- и метилметакрилат) возможно получать сополимеры с Тст в интервале от 0 до 40 °С [5, 6]. Кроме того, сополимеризация, например, со стиролом, позволяет повысить устойчивость к воздействию химически активных веществ, улучшает смачиваемость пигмента и адгезию покрытия к подложке, а также снижает стоимость дисперсии [7]. Следует учитывать, что высокое содержание стирола в составе сополимера может снизить атмосферостойкость, устойчивость к УФ-облучению и привести к изменению показателей цвета покрытия [8, 9].Представленная работа нацелена на сравнительный анализ стирол-акриловых связующих для ВД ЛКМ различного функционального назначения и разработку рекомендаций по их использованию в составах строительных красок. Характеристики исследуемых дисперсий по данным производителей и фактические представлены в табл. 1.Приведенные данные указывают на полное соответствие заявленных производителями технических характеристик фактически полученным результатам по вязкости, содержанию нелетучих компонентов, величине водородного показателя. Указанная производителями минимальная температура пленкообразования (МТП) дисперсий свидетельствует о необходимости использования в рецептуре ЛКМ на их основе коалесцентов, способствующих ускорению процесса пленкообразования.Исследовался внешний вид получаемых из дисперсий покрытий при нанесении их на стеклянную подложку (рис. 1) в соответствии с ГОСТ 9.407-84. Установлено, что все дисперсии достаточно быстро образуют покрытие. Выявились специфические особенности: на покрытии на основе дисперсии Новопол наблюдается сетка трещин, что указывает на внутренние напряжения, возникшие при пленкообразовании. Покрытие на основе дисперсии Orgal бездефектное, но менее прозрачное. На покрытии на основе дисперсии Акрилан наблюдаются дефекты в виде мелких пузырьков, что указывает на повышенное пенообразование в дисперсии и необходимость введения в состав композиции на основе этой дисперсии пеногасителей [10]. Таблица 1Характеристика стирол-акриловых дисперсийНаименование показателяДисперсииАкрилан 101, производствоООО «Акрилан»Новопол 110, производство ООО «Компания Хома»Orgal PST50, производство ORGANIK KIMYAКомпонентный состав, по данным производителяанионная дисперсия сополимерабутилового эфираакриловой кислоты и стирола, несодержащая пластификаторовдисперсия стирол-акрилового сополимера, не содержащая пластификаторовдисперсия сополимера на основе акрилового эфира и стирола, не содержащая АРЕО (алкил-фенол-этоксилатов)Содержание нелетучих веществ, масс. %:по данным производителяфактически  50 ±149,43  50 ±149,32  50 ±149,71Вязкость:по данным производителя   фактически (по ВЗ-4) по DIN 53019, ISO 3219(2/60)=200–1000 мПа∙с 32,7 с  по ГОСТ 25271(А/2/20)=800–1500 мПа∙с 31,5 с  по ГОСТ 25271А/5/20=7000–11000 мПа×с  более 200 сpH: по данным производителяфактически 7,5–9,07,8 7,0–9,07,6 7,5–9,08,1Средний размер частиц, µm, по данным производителя 0,09 0,08–0,15 –МТП, °С, по даннымпроизводителя13–1918–2022      Одним из определяющих свойства ЛКМ и покрытий факторов является соотношение между акриловыми стирольными звеньями в сополимере дисперсий. Однако такие сведения производителями дисперсий не предоставляются. Соотношение между стирольными и акриловыми фрагментами сополимера дисперсий Orgal и Акрилан определялось при помощи инфракрасной спектроскопии (ИКС). Полученные на ИК-Фурье спектрометре «Infralum FT-801» спектры (рис. 2) подтверждают заявленный качественный состав полимера. Количественная обработка спектров заключалась в сравнении относительных интенсивностей полос поглощения акриловых и стирольных фрагментов сополимера дисперсии (табл. 2). Для ИК-спектра полиакрилатов характерны дуплет в области при 1260 и 1170 см-1 валентных колебаний связи С-О, а также полоса поглощения в области 1720–1730 см-1 валентных колебаний связи С=О. Для ИК-спектра полистирола в области 750 см-1, 700 см-1 характерны интенсивные и широкие полосы колебаний бензольного кольца полистирола, а также в области 1250 см-1,830 см-1 – несколько полос средней и малой интенсивности и поглощение в области 1585–1625 см-1 валентных колебаний, сопряженных С=С связей бензольного кольца [11, 12].                                                        1                               2                             3Рис. 1. Пленки на стеклянных подложках, полученные на основе дисперсий:1 – Orgal, 2 – Акрилан, 3 –  Новопол     Рис. 2. ИК-спектры пленок, полученных из дисперсий: 1 – Orgal, 2 – Акрилан. Количественный анализ спектров (табл. 2) показывает, что в сополимере дисперсии Orgal более высокое содержание акриловых звеньев, по сравнению с дисперсией Акрилан. Соответственно, следует ожидать большей стойкости лакокрасочного покрытия (ЛКП) на основе этой дисперсии при УФ-облучении, и целесообразность использования этой дисперсии в высококачественных составах для наружной отделки. В дисперсии Акрилан более высокое содержание стирольных звеньев по сравнению с дисперсией Orgal. Наряду с неоспоримыми преимуществами для ВД систем характерны и недостатки, в частности, сильное пенообразование при диспергировании пигментов и наполнителей, обусловленное физико-химическим взаимодействием поверхностно-активных веществ (ПАВ) и воды в условиях интенсивного перемешивания. Следствием пенообразования является появление таких дефектов лакокрасочного покрытия, как пузыри и кратеры, которые снижают декоративные и защитные свойства покрытий.Действие добавок-пеногасителей основано на способности разрушать поверхностную пленку пузырьков или дестабилизировать двойной слой ПАВ, позволяя воздуху выходить из массы краски.Таблица 2Количественный анализ ИК-спектров ДисперсияОтношения абсолютных интенсивностей полос поглощения в области волновых чисел, см-1/ см-117301600 1730700 Акрилан6,81,13Orgal14,82,4 Авторы [2] классифицируют пеногасящие системы по виду активного компонента на: полисилоксаны (на основе силиконовых масел), минеральные масла (наиболее применяемые в строительных красках), растительные масла, полярные масла (чаще вводятся в пеногасящую систему в комплексе с другими активными компонентами), молекулярные пеногасители (ПАВ-близнецы – современный класс пеногасителей), гидрофобные частицы (поверхностно-модифицированные тонкодисперсные минеральные или органические вещества). Как указывают многие исследователи [2,7–8,13], универсальных пеногасителей не существует, и выбор пеногасящей системы необходимо проводить, основываясь на конкретной рецептуре ВД ЛКМ. При этом зачастую смеси пеногасителей могут повышать эффективность пеногашения.В настоящее время наиболее используемыми являются пеногасители на основе минеральных и силиконовых масел. Продукты, плохо эмульгирующиеся в красках (например, высокоактивные силиконовые пеногаситетели), можно вводить в ЛКМ на стадии диспергирования. Пеногасители на основе минеральных масел или смеси пеногасителей с эмульгаторами или защитными коллоидами (полигликолевыми эфирами) более совместимы с ЛКМ, и поэтому их можно добавлять на стадии смешивания пигмента с дисперсией. Обычно содержание пеногасителя составляет 0,1–0,6 % общей массы. Часть пеногасителя вводят в процессе диспергирования, а оставшееся количество – при смешивании пигмента с дисперсией [5, 14].В данной работе исследовалась эффективность пеногасителей в ВД ЛКМ на основе стирол-акриловой дисперсии Акрилан 101. В исследованиях применяли пеногасители BYK037 (BYK, производство Нидерланды) на основе минеральных масел и Foamaster NXZ (Cognis-Henki, производство Турция) на основе смеси углеводородов и эмульгаторов. Критерием оценки качества пеногашения являлась скорость оседания макропены, а также визуальная оценка на наличие дефектов покрытия, таких как кратеры и неровности слоя [15]. Пеногасители вводились в количестве 0,3 % от общей массы композиции, поэтапно – половина дозировки вводилась в водный раствор диспергатора, а вторая половина – после загрузки в смеситель пигмента. Далее в смеситель подавались наполнитель и дисперсия. В процессе приготовления композиции исследовалось макропенообразование, а после выдерживания готовой краски в течение 2 часов оценивалось наличие пузырей на поверхности. Далее краска наносилась на стеклянную пластинку с помощью аппликатора слоем толщиной 90 мкм для визуальной оценки покрытия на наличие дефектов. Установлено, что макропена, образующаяся при перемешивании пигмента в растворе диспергатора, исчезает сразу после введения пеногасителей не зависимо от вида пеногасителя. Однако, в композиции с пеногасителем Foamaster NXZ через 2 часа выдержки присутствует значительное количество пузырьков воздуха во всем объеме, а на покрытии образуются дефекты в виде кратеров и проколов. В композиции с пеногасителем BYK037 через 2 часа выдержки наблюдается незначительное количество пузырьков воздуха на поверхности, через сутки они исчезают. На получаемом покрытии дефектов нет. ПОбщеизвестной мировой тенденцией при разработке лакокрасочных материалов (ЛКМ) строительного назначения считается переход от органорастворимых к более экологически безопасным водным системам. Преобладающим типом связующих для таких систем являются водные дисперсии полимеров, отличающиеся от органорастворимых связующих пожаробезопасностью, экологичностью, а от связующих на основе синтетических масел – высоким качеством и долговечностью образуемого покрытия. В достаточно сложной современной экономической ситуации зачастую выбор связующего основывается на его цене, и одной из основных задач при составлении рецептур водно-дисперсионных (ВД) ЛКМ является выбор качественного и доступного полимерного связующего [1, 2].Наибольшее применение в производстве ВД ЛКМ строительного назначения получили акриловые и стирол-акриловые дисперсии. В последние годы расширяется производство таких дисперсий не только за рубежом, но и в России, в основном, за счет размещения на территории РФ своих мощностей компанией DOW (предприятие ФИННДИСП, г. Раменское), а также в связи с наращиванием мощностей предприятиями «Хома» (г. Дзержинск), ООО «Акрилан» (г. Владимир). В результате, российские производители ВД ЛКМ используют большей частью дисперсии отечественного производства (порядка 60 %). Дисперсии импортного производства (Finndisp производства Forcit, Финляндия; Acronal производства BASF, Германия; Rhodopas производства Rhodia, Франция; Orgal производства ORGANIK KIMYA, Турция; Aracril производства Argon, Турция) также достаточно востребованы [3, 4].Акриловые мономеры открывают возможности для получения полимеров и сополимеров с заданной жесткостью, гибкостью и твердостью. При сополимеризации «мягких» мономеров с низким значением температуры стеклования Тст (бутил- и этилгексилакрилат) с «твердыми» мономерами с высокой Тст (бутил- и метилметакрилат) возможно получать сополимеры с Тст в интервале от 0 до 40 °С [5, 6]. Кроме того, сополимеризация, например, со стиролом, позволяет повысить устойчивость к воздействию химически активных веществ, улучшает смачиваемость пигмента и адгезию покрытия к подложке, а также снижает стоимость дисперсии [7]. Следует учитывать, что высокое содержание стирола в составе сополимера может снизить атмосферостойкость, устойчивость к УФ-облучению и привести к изменению показателей цвета покрытия [8, 9].Представленная работа нацелена на сравнительный анализ стирол-акриловых связующих для ВД ЛКМ различного функционального назначения и разработку рекомендаций по их использованию в составах строительных красок. Характеристики исследуемых дисперсий по данным производителей и фактические представлены в табл. 1.Приведенные данные указывают на полное соответствие заявленных производителями технических характеристик фактически полученным результатам по вязкости, содержанию нелетучих компонентов, величине водородного показателя. Указанная производителями минимальная температура пленкообразования (МТП) дисперсий свидетельствует о необходимости использования в рецептуре ЛКМ на их основе коалесцентов, способствующих ускорению процесса пленкообразования.Исследовался внешний вид получаемых из дисперсий покрытий при нанесении их на стеклянную подложку (рис. 1) в соответствии с ГОСТ 9.407-84. Установлено, что все дисперсии достаточно быстро образуют покрытие. Выявились специфические особенности: на покрытии на основе дисперсии Новопол наблюдается сетка трещин, что указывает на внутренние напряжения, возникшие при пленкообразовании. Покрытие на основе дисперсии Orgal бездефектное, но менее прозрачное. На покрытии на основе дисперсии Акрилан наблюдаются дефекты в виде мелких пузырьков, что указывает на повышенное пенообразование в дисперсии и необходимость введения в состав композиции на основе этой дисперсии пеногасителей [10]. Таблица 1Характеристика стирол-акриловых дисперсийНаименование показателяДисперсииАкрилан 101, производствоООО «Акрилан»Новопол 110, производство ООО «Компания Хома»Orgal PST50, производство ORGANIK KIMYAКомпонентный состав, по данным производителяанионная дисперсия сополимерабутилового эфираакриловой кислоты и стирола, несодержащая пластификаторовдисперсия стирол-акрилового сополимера, не содержащая пластификаторовдисперсия сополимера на основе акрилового эфира и стирола, не содержащая АРЕО (алкил-фенол-этоксилатов)Содержание нелетучих веществ, масс. %:по данным производителяфактически  50 ±149,43  50 ±149,32  50 ±149,71Вязкость:по данным производителя   фактически (по ВЗ-4) по DIN 53019, ISO 3219(2/60)=200–1000 мПа∙с 32,7 с  по ГОСТ 25271(А/2/20)=800–1500 мПа∙с 31,5 с  по ГОСТ 25271А/5/20=7000–11000 мПа×с  более 200 сpH: по данным производителяфактически 7,5–9,07,8 7,0–9,07,6 7,5–9,08,1Средний размер частиц, µm, по данным производителя 0,09 0,08–0,15 –МТП, °С, по даннымпроизводителя13–1918–2022      Одним из определяющих свойства ЛКМ и покрытий факторов является соотношение между акриловыми стирольными звеньями в сополимере дисперсий. Однако такие сведения производителями дисперсий не предоставляются. Соотношение между стирольными и акриловыми фрагментами сополимера дисперсий Orgal и Акрилан определялось при помощи инфракрасной спектроскопии (ИКС). Полученные на ИК-Фурье спектрометре «Infralum FT-801» спектры (рис. 2) подтверждают заявленный качественный состав полимера. Количественная обработка спектров заключалась в сравнении относительных интенсивностей полос поглощения акриловых и стирольных фрагментов сополимера дисперсии (табл. 2). Для ИК-спектра полиакрилатов характерны дуплет в области при 1260 и 1170 см-1 валентных колебаний связи С-О, а также полоса поглощения в области 1720–1730 см-1 валентных колебаний связи С=О. Для ИК-спектра полистирола в области 750 см-1, 700 см-1 характерны интенсивные и широкие полосы колебаний бензольного кольца полистирола, а также в области 1250 см-1,830 см-1 – несколько полос средней и малой интенсивности и поглощение в области 1585–1625 см-1 валентных колебаний, сопряженных С=С связей бензольного кольца [11, 12].                                                        1                               2                             3Рис. 1. Пленки на стеклянных подложках, полученные на основе дисперсий:1 – Orgal, 2 – Акрилан, 3 –  Новопол     Рис. 2. ИК-спектры пленок, полученных из дисперсий: 1 – Orgal, 2 – Акрилан. Количественный анализ спектров (табл. 2) показывает, что в сополимере дисперсии Orgal более высокое содержание акриловых звеньев, по сравнению с дисперсией Акрилан. Соответственно, следует ожидать большей стойкости лакокрасочного покрытия (ЛКП) на основе этой дисперсии при УФ-облучении, и целесообразность использования этой дисперсии в высококачественных составах для наружной отделки. В дисперсии Акрилан более высокое содержание стирольных звеньев по сравнению с дисперсией Orgal. Наряду с неоспоримыми преимуществами для ВД систем характерны и недостатки, в частности, сильное пенообразование при диспергировании пигментов и наполнителей, обусловленное физико-химическим взаимодействием поверхностно-активных веществ (ПАВ) и воды в условиях интенсивного перемешивания. Следствием пенообразования является появление таких дефектов лакокрасочного покрытия, как пузыри и кратеры, которые снижают декоративные и защитные свойства покрытий.Действие добавок-пеногасителей основано на способности разрушать поверхностную пленку пузырьков или дестабилизировать двойной слой ПАВ, позволяя воздуху выходить из массы краски.Таблица 2Количественный анализ ИК-спектров ДисперсияОтношения абсолютных интенсивностей полос поглощения в области волновых чисел, см-1/ см-117301600 1730700 Акрилан6,81,13Orgal14,82,4 Авторы [2] классифицируют пеногасящие системы по виду активного компонента на: полисилоксаны (на основе силиконовых масел), минеральные масла (наиболее применяемые в строительных красках), растительные масла, полярные масла (чаще вводятся в пеногасящую систему в комплексе с другими активными компонентами), молекулярные пеногасители (ПАВ-близнецы – современный класс пеногасителей), гидрофобные частицы (поверхностно-модифицированные тонкодисперсные минеральные или органические вещества). Как указывают многие исследователи [2,7–8,13], универсальных пеногасителей не существует, и выбор пеногасящей системы необходимо проводить, основываясь на конкретной рецептуре ВД ЛКМ. При этом зачастую смеси пеногасителей могут повышать эффективность пеногашения.В настоящее время наиболее используемыми являются пеногасители на основе минеральных и силиконовых масел. Продукты, плохо эмульгирующиеся в красках (например, высокоактивные силиконовые пеногаситетели), можно вводить в ЛКМ на стадии диспергирования. Пеногасители на основе минеральных масел или смеси пеногасителей с эмульгаторами или защитными коллоидами (полигликолевыми эфирами) более совместимы с ЛКМ, и поэтому их можно добавлять на стадии смешивания пигмента с дисперсией. Обычно содержание пеногасителя составляет 0,1–0,6 % общей массы. Часть пеногасителя вводят в процессе диспергирования, а оставшееся количество – при смешивании пигмента с дисперсией [5, 14].В данной работе исследовалась эффективность пеногасителей в ВД ЛКМ на основе стирол-акриловой дисперсии Акрилан 101. В исследованиях применяли пеногасители BYK037 (BYK, производство Нидерланды) на основе минеральных масел и Foamaster NXZ (Cognis-Henki, производство Турция) на основе смеси углеводородов и эмульгаторов. Критерием оценки качества пеногашения являлась скорость оседания макропены, а также визуальная оценка на наличие дефектов покрытия, таких как кратеры и неровности слоя [15]. Пеногасители вводились в количестве 0,3 % от общей массы композиции, поэтапно – половина дозировки вводилась в водный раствор диспергатора, а вторая половина – после загрузки в смеситель пигмента. Далее в смеситель подавались наполнитель и дисперсия. В процессе приготовления композиции исследовалось макропенообразование, а после выдерживания готовой краски в течение 2 часов оценивалось наличие пузырей на поверхности. Далее краска наносилась на стеклянную пластинку с помощью аппликатора слоем толщиной 90 мкм для визуальной оценки покрытия на наличие дефектов. Установлено, что макропена, образующаяся при перемешивании пигмента в растворе диспергатора, исчезает сразу после введения пеногасителей не зависимо от вида пеногасителя. Однако, в композиции с пеногасителем Foamaster NXZ через 2 часа выдержки присутствует значительное количество пузырьков воздуха во всем объеме, а на покрытии образуются дефекты в виде кратеров и проколов. В композиции с пеногасителем BYK037 через 2 часа выдержки наблюдается незначительное количество пузырьков воздуха на поверхности, через сутки они исчезают. На получаемом покрытии дефектов нет. Проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы:Все исследованные стирол-акриловые дисперсии имеют близкий комплекс технических характеристик, при меньшей стоимости дисперсий отечественного производства (Новопол, Акрилан). При составлении на их основе рецептур ВД ЛКМ необходимо предусмотреть введение коалесцентов.Установлено, что сополимер дисперсии Orgal имеет повышенное содержание акриловых звеньев, что указывает на целесообразность использования этой дисперсии в фасадных красках. Для интерьерных красок рационально применение дисперсий отечественного производства, с меньшим содержанием акриловых звеньев.Дисперсия Акрилан склонна к пенообразованию, при составлении рецептур ВД ЛКМ на ее основе необходимо использовать пеногасители. Установлена эффективность добавки пеногасителя BYK037 на основе минеральных масел при дозировке добавки 0,3 % от массы композиции.роведенные исследования позволяют сделать следующие выводы:Все исследованные стирол-акриловые дисперсии имеют близкий комплекс технических характеристик, при меньшей стоимости дисперсий отечественного производства (Новопол, Акрилан). При составлении на их основе рецептур ВД ЛКМ необходимо предусмотреть введение коалесцентов.Установлено, что сополимер дисперсии Orgal имеет повышенное содержание акриловых звеньев, что указывает на целесообразность использования этой дисперсии в фасадных красках. Для интерьерных красок рационально применение дисперсий отечественного производства, с меньшим содержанием акриловых звеньев.Дисперсия Акрилан склонна к пенообразованию, при составлении рецептур ВД ЛКМ на ее основе необходимо использовать пеногасители. Установлена эффективность добавки пеногасителя BYK037 на основе минеральных масел при дозировке добавки 0,3 % от массы композиции.