Сиккативы: свойства и применение

Что это такое?

• Разновидности составов
• Производители
• Изготовление своими руками
• Сфера применения
• Советы по использованию

Готовясь к покраске, люди выбирают сами эмали, олифы, растворители, узнают, что и как нужно применять. Но есть еще один очень важный момент, который часто упускают, не учитывают. Речь идет о применении сиккативов, то есть специальных добавок, ускоряющих высыхание любого лакокрасочного материала.

Для чего нужен сиккатив в красках, виды и технические характеристики

Возможность с помощью наполнителей и добавок существенно менять характеристики лакокрасочных материалов, дает производителям широкий спектр возможностей варьировать рецептуру в зависимости от условий и сферы применения.

Конечного покупателя может и не беспокоить состав покрытия, какое свойство придает краске та или иная добавка, однако бывают ситуации, когда потребитель хочет сам влиять на свойства и в этом случае необходимо знать какую составляющую нужно использовать для изменения характеристик.

Для ускорения химического отверждения маслосодержащих пленкообразователей применяют специальный катализатор – сиккатив.

Что такое сиккатив

Сиккативы – это соли поливалентных металлов и одноосновыных монокарбоновых кислот (металлические мыла). Они служат ускорителями, катализирующие процесс высыхания лакокрасочных материалов — олиф, лаков, эмалей, красок, грунтовок и шпатлевок.

Изначально было открыто, что самые действенные металлы с сиккативирующими свойствами – кобальт, марганец, свинец.

Впоследствии стали распространены соли циркония и других металлов, а производные свинца со временем стали использовать реже из-за их вредного воздействия на организм человека.

По типу действия сиккативы делят на:

• Первичные или истинные.
• Вторичные или вспомогательные (промоторы).

К первой подгруппе включают соли металлов с переменной валентностью (кобальт, железо, марганец, свинец), взаимодействие которых с альфа-группами жирнокислотного остатка характеризуются сначала процессом восстанавления, а потом окисления до состояния с более высокой валентностью.

Во вспомогательную группу входят соли металлов с постоянной валентностью – кальций, барий, магний, цинк и другие. Они не обладают самостоятельными сиккативными свойствами, но повышают эффективность первой группы, взаимодействуя с карбоксильными группами масляных пленкообразователей.

Таким образом, наблюдаемый эффект синергии при сочетании обоих групп способствовал использованию комбинированных составов в сиккативах.

Характеристики металлов, входящих в состав сиккативов

Сиккатив для масляных красок

Кобальт – считается самым эффективным, однако действие высыхания распространяется на поверхность пленки. Как результат – подпленочное движение в толстых слоях покрытия, поэтому редко используется одиночно (для очень тонких слоев, в некоторых красках горячей сушки).

Свинец – популярный сиккатив объемного действия, токсичен, может образовывать пятна сульфидов на покрытии. Самостоятельно практически не применяется.

Марганец действует как на поверхности, так и в объеме. Основным минусом является темно-коричневый цвет трехвалентного состояния. В изготовлении необходимо строго придерживаться рецептуры, так как увеличение количества марганца приводит к обратному эффекту.

Свойства цинка состоит в том, что он замедляет скорость высыхания поверхности покрытия, ускоряя объемное и образуя твердую пленку.

Кальций используется в качестве промотора в многосоставных сиккативах, улучшает сушку при низких температурах.

Церий и ванадий имеют объемное действие, однако придают пленке желтоватый оттенок.

Цирконий все больше рекомендуют использовать вместо свинца в соединениях с кобальтом из-за хорошего объемного действия и малой токсичности.

Классификация сиккативов и их виды

Сиккатив для льняного масла

По происхождению органокислот, сиккативы разделяют на следующие виды:

• Нафтенаты – соли нафтеновых кислот, производные нефти.
• Линолеаты – соли жирных кислот льняного масла.
• Резинаты – соли смоляных кислот (абитиеновая кислота канифоли).
• Таллаты – соли жирных кислот талового масла.

По способу производства сиккативы бывают:

Плавленые – получаются в ходе термического воздействия на масла и смолы с последующим их сплавлением с соединениями металлов. Основным преимуществом является простота изготовления

Осажденные – образуются при помощи химического взаимодействия металлических соединений с мылами (солями кислот). Такой сиккатив имеет светлый цвет, основным преимуществом которого является постоянное содержание активного металла.

Сиккатив ЖК-1 технические характеристики

Жирнокислотные сиккативы состоят из раствора солей поливалентных металлов в различных жирных кислотах и их смесей с нафтенатокислотами в органорастворителе. Кроме традиционных алкидных лаков и красок, может применяться и для льняного масла. Представляет собой прозрачную жидкость с такими техническими характеристиками:

• Доля нелетучих веществ – 18-25%;
• активных металлов – марганец (0,9-1,5%), свинец (4,5-6,0%);
• Соединяется с льняным маслом без помутнения и без осадочных примесей;
• Температура вспышки – не ниже 33ºС.

Готовые жирнокислотные сиккативы являются токсичными и пожароопасными материалами из-за наличия в составе уайт-спирита и соединений свинца и марганца. Срок годности – от полугода, после истечения которого, подлежит повторной проверке на соответствие ТУ.

Сиккатив НФ-1: состав и применение

Применение сиккативов

Свинцово-марганцевый жидкообразный нафтенатный сиккатив осажденного типа НФ-1 (замена бывших 63 и 64) добавляется в масляные и алкидные краски, эмали (ПФ-115), лаки и олифы. Имеет вид прозрачной однородной жидкости без осадка и примесей. Может применяться с кобальтовыми сиккативами марок НФ-4, НФ-5 (кобальтовые нафтенаты).

Смешивается сиккатив с лакокрасочными материалами небольшими дозировками согласно инструкции по применению, при этом общая дозировка не должна быть больше 5% от общей массы пленкообразователя.

Марка сиккатива НФ, кроме НФ-1, согласно ГОСТ 1003-73 по содержанию нафтенатов может быть:

• НФ-2: свинцовый;
• НФ-3: марганцевый;
• НФ-4 и НФ-5: кобальтовый;
• НФ-6: кальциевый;
• НФ-7: цинковый;
• НФ-8: железосодержащий.

В состав сиккатива 7640 входит резинат кобальта с высыхающим маслом и свинцово-марганцевые соли в уайт-спирите. Кроме традиционного применения, используется для восстановления рисунка эмалей муар.

При самостоятельном применении сиккативов особое внимание требуется уделять их дозировке, так как их чрезмерное количество (пересиккативация) ухудшает скорость высыхания пленки, а также может влиять на оттенок краски, особенно белого цвета.

Что это такое?

Сиккативы – активные катализаторы процесса при образовании пленки материалов, в основе которых связующие компоненты, высыхающие при окислении кислорода. Сегодня эти катализаторы представлены карбоновыми мылами.

Сиккативы нашли применение еще 4500 лет назад в Египте, когда для быстрого высыхания поверхности использовали природные компоненты или металлы.

Формирование пленки в процессе окисления кислородом воздуха происходит в несколько этапов:

• перенасыщение окрашенной поверхности кислородом;
• образование пероксидов;
• расщепление пероксидов и образование свободных радикалов;
• образование полимеров связующих компонентов.

В окислительно-восстановительной реакции металлы переносят кислород и запускают процессы образования пероксидов, перемещая молекулы кислорода к двойным связям пленкообразователя. Эти же металлы способствуют в дальнейшем расщеплению пероксидов и образованию свободных радикалов.

Современные изготовители производят катализаторы по ГОСТ 1003 73 в виде растворов в таких растворителях, как изопропилен, легкие парафины и уайт-спирит, что позволяет легко смешивать их с лакокрасочными материалами.

Виды

По содержанию

По содержанию металлов бывает несколько видов сиккативов.

• Кобальтовые катализаторы наиболее известны и эффективны. Но использование в качестве сиккативов кобальта без добавок приводит к образованию шагрени, формированию неплотной пленки, вследствие чего чаще всего этот компонент используется только в сочетании с магнием, свинцом, цирконием, кальцием. Но также кобальт имеет свойство увеличивать свою вязкость в сочетании с неразбавленным связующим. Положительное качество кобальта заключается в том, что он позволяет получить белую поверхность, поскольку его настоящий голубой оттенок устраняет желтизну связующих компонентов и увеличивает белизну пленкообразующих.
• Марганцевые катализаторы также являются широко применяемыми сиккативами, но их действие не столь эффективно, чем у кобальта. Но при использовании их при минусовых температурах получается лучший результат. И также марганцевые сиккативы образуют шагрени при повышенном уровне влаги. Основной недостаток марганца – изменение цвета поверхности после нанесения состава. Поэтому его используют в тех местах, где изменение оттенка не имеет значения.
• Кальциевые катализаторы считаются малоэффективными, но совместно с активными металлами их польза увеличивается в несколько раз. Наиболее эффективен кальций в сочетании с кобальтом при высоком уровне влаги или минусовой температуре. Несмотря на существенный недостаток кальциевый сиккатив является наиболее часто применяемым.
• Сиккативы на основе свинца не активны, поэтому часто применяются в сочетании с активными катализаторами: это могут быть октанат железа, медный купорос. Самым важным преимуществом свинца перед другими сиккативами считается ускорение формирования пленки по всей толщине поверхности покрытия. Но есть и существенный недостаток свинцовых катализаторов – токсичность, ограниченная растворимость, однометальные соединения плохо совместимы с ними, в результате чего их применение в настоящее время крайне не рекомендуется.
• Цинковые сиккативы в процессе формирования пленкообразующих поддерживают «открытую пленку», предотвращают шагрени, являются высокоэффективными агентами. Данный катализатор можно вводить в краску в больших дозах, так как не происходит изменение оттенка покрытия. Во время описания этого катализатора не стоит забывать, что он стабилизирует другие катализаторы, увеличивает прочность и блеск покрытия.
• Циркониевые катализаторы замещают свинцовые сиккативы. Обладают следующими преимуществами перед другими агентами: низкая цветность, устойчивость к пожелтению поверхности и большой срок годности.
• Сиккативы ванадия обеспечивают хорошую сушку поверхностного и внутреннего покрытия. Улучшение сушки проявляется особенно в сочетании ванадия с цинком, цирконием и стронцием. Однако из-за высокой стоимости и темного цвета он предназначен для поверхностей специального назначения.
• Катализаторы железа лучше всех обеспечивают ускоренное высыхание покрытия по всей толщине покрытия. Невысокую активность железо проявляет при обычной температуре, а при высокой – его эффективность резко повышается. Так как этот сиккатив обладает темным оттенком, что вызывает желтизну покрытия, поэтому он используется для окрашенных поверхностей.

По способу получения

По способу получения сиккативы делятся на два вида.

Плавленые

Их получают в результате термической обработки масел и смол с последующей их плавкой с металлами. Самый распространенный плавленый катализатор – ЖК 1, который состоит из нескольких металлов с различными валентностями в составе жирных кислот. Сиккатив применяется для алкидных материалов, а также для масла льна.

ЖК 1 – прозрачная жидкая смесь с долей нелетучих компонентов до 25%.

Из-за наличия в составе различных растворителей, а также марганца и свинца готовые катализаторы крайне токсичны и пожароопасны.

Срок годности составляет полгода, по истечении которого сиккатив не рекомендуется использовать.

Осажденные

Получают в результате химической реакции металлов с кислотами солей. Такие сиккативы имеют одно важное преимущество перед плавлеными – постоянное содержание активных металлов. Широко применяемым осажденным сиккативом является НФ 1, который добавляют в алкидные и масляные составы, олифы и лак. Внешне имеют вид прозрачной однородной смеси без всяких примесей.

Сиккативы

Сиккативы (от лат. Siccativus — высушивают) — вспомогательные соединения, которые вводятся в масляные краски для ускорения процесса высыхания. Химически являются катализаторами оксидной полимеризации растительных масел. Как сиккативы могут использоваться соли кобальта, марганца, циркония, бария, свинца, кальция и тому подобное.

Классификация

Сиккативы по механизму действия делятся на два класса: первичные, или истинные сиккативы, и вспомогательные (промоторы), которые имеют активирующее влияние на первичные сиккативы. Промоторы способствуют равномерному высыханию покрытия по толщине и повышают стабильность истинных сиккативов.

Истинные сиккативы — это соли карбоновых кислот переходных металлов, таких как кобальт, марганец, свинец, существующих в двух валентных состояниях.

К промоторов относят соли кальция, бария, цинка, циркония. Механизм действия промоторов состоит в том, что, будучи сильными основаниями, они активише вступают во взаимодействие с карбоксильными группами алкидных ОЛИГОЭФИР, исключая взаимодействие с ними солей металлов, входящих в состав сиккативов.

Механизм действия

Сиккативы способствуют переносу (транспорта) О 2 воздуха в пленкообразователь.

При этом О2 взаимодействует с метиленовыми группами, которые находятся в α-положении к двойным связям ненасыщенных кислот, с образованием гидропероксидов ROOH.

В этом процессе активны соли переходных (Со, Мn) и непереходных (Рb, Са) металлов (менее активные Ni и Сu). На стадии инициирования радикальной полимеризации переходные металлы участвуют в распаде гидропероксидов с образованием радикалов.

Кроме каталитического действия сиккативы улучшают механические и защитные свойства покрытия, увеличивают их гидрофобность и коррозионностойкость, является пластификаторами и модификаторами.

Сиккативы на основе Со в сочетании с щелочными мылами обеспечивают отторжение водорастворимых лакокрасочных материалов. Некоторые соединения — шифови основы, амины, Азин, гидразин, NH 3 и др.

— Промотируют действие сиккативов.

Получение

В промышленности сиккативы получают двумя способами. Самый распространенный способ осаждения, основанный на обменной реакции, протекающей в водном растворе между солью металла (сульфат, нитрат, ацетат, карбонат) и щелочным мылом соответствующей кислоты.

Способ не требует нагрева до высокой температуры и приводит к образованию сиккатива высокого качества. Другой способ производства — сплавления оксидов, гидроксидов или солей (карбонатов, ацетатов) металла с кислотами при 320-360 ° С, иногда в присутствии растворителя для удаления реакционной воды.

Сиккативы получают также благодаря непосредственному растворению тонкоизмельченных металлов в нагретых кислотах или же используют электрохимические методы.

Токсичность

Тяжелые металлы, содержащиеся в большинстве сиккативов (катионы свинца, марганца, кобальта, цинка и т.д.) являются токсичными. Чрезмерный контакт с такими веществами может оказать вредное воздействие на организм человека.

Сиккатив

• Применение
• Состав
• Особенности применения
  • Труднорастворимые
  • Легкорастворимые
• Производство

Малярные работы требует того, чтобы наносимые масла отвечали условиям технологий.

В частности, это касается сроков, в которые происходит высыхание наносимых составов. Например, нанесение чистого льняного масла приводит к его высыханию на протяжении длительного времени. На это требуется в среднем до восьми дней.

Только по истечении этого срока на поверхности образуется пленка достаточной прочности.

Длительный срок высыхания грозит слишком большим количеством неприятных последствий. Если масло не высохло, краска легко смывается дождем, окрашенная поверхность приобретает непрезентабельный внешний вид.

Применение сиккативов

Было замечено, что некоторые вещества при их добавлении в состав покрытия способны значительно ускорить высыхание. Это связано с протеканием в масле процессов полимеризации ускоренными темпами.

Данные добавки называют сиккативами. Они могут уменьшить время высыхания масла, которое высохнет всего за десять часов. Сиккативы выступают в роли катализаторов, ускоряющих химические реакции.

В их составмогут входить некоторые металлы. Это – металлы разного вида.

Состав сиккатива

Комбинации металлов в сиккативе — если в составе сиккативов присутствует два металла, то это обстоятельство еще более ускоряет процессы высыхания. Состав сиккатива можно легко подобрать.

Если чистое масло может высохнуть без присутствия в его составе добавок на протяжении ста двадцати часов, то введение марганца обеспечит его высыхание всего за двенадцать часов. Добавка свинца приводит к высыханию покрытия за двадцать шесть часов.

Если одновременно ввести свинец и марганец, высыхание покрытия происходит за более короткое время. Для этого потребуется всего семь часов. Это ли не чудо?!

Но легко продолжать этот ряд бесконечно долго. Достаточно добавить в масло, свинец, марганец и кальций одновременно, чтобы сократить время образования устойчивой пленки до шести чесов.

На практике принято использовать сиккативы, в виде смеси нескольких металлов. Употребляют определенные металлы.

По возрастанию времени для образования устойчивой пленки покрытия сиккативы расположены определенном порядке: кобальт, затем марганец, и напоследок свинец.

Таблица. Металлы, используемые для сиккативов

Кобальт	Свинец	Кальций
Марганец	Цирконий	Цинк
Железо	Висмут	Литий
Церий	Барий	Калий
Ванадий	Алюминий
Стронций

Первичные МеталлыВторичные МеталлыВспомогательные металлы

Особенности применения сиккативов

Сиккатив в составе масла приводит к ускоренному высыханию последнего. На практике было установлено правило, согласно которому уменьшение времени на высыхание находится в прямой зависимости от количества добавленного сиккатива до некоторого предела.

Если прибавить сиккатив сверх этого уровня, то скорость процесса будет заметно понижаться.

Каждый сиккативы имеет в этом отношении свои особенности, свой верхний предел концентрации, при котором скорость процесса образования устойчивой пленки покрытия достигает максимальных значений.

Сиккативы, используемые в выпуске покрытий, делят условно на три большие группы:

• Труднорастворимые сиккативы. Они требуют нагрева до 200-300 градусов для лучшего растворения. К этой категории веществ принадлежит масса веществ, сурик свинцовый, к примеру.
• Легкорастворимые вещества можно вводить в состав, если нагреть его до 150 градусов. Среди них присутствуют соли жирных и смоляных кислот.

Легче всего в масле растворяются жидкие сиккативы. Для этого достаточно иметь нагреть состав до 20 градусов. К подобным веществам принадлежат некоторые соли уже перечисленных кислот. Они прекрасно растворяются в скипидаре и прочих растворителях.

Труднорастворимые сиккативы

Уксуснокислый свинец относится к таким сиккативам. Получить его можно в результате элементарной химической реакции при взаимодействии свинца с уксусной кислотой.

Его можно приобрести в виде кристаллов. Для введения данного сиккатива в состав масла, свинцовый сахар необходимо нагреть до ста градусов. Это позволяет удалить из вещества воду.

Растворяется вещество при температуре 200-220 градусов.

Глетокись свинца представляет желтый порошок. Она для растворения требует нагревания до 210-215 градусов.

Свинцовый сурик – еще один из трудно растворимых сиккативов. Вещество является порошком оранжевого цвета. Его температура растворения составляет 200-220 градусов. Сиккативы на основе свинца ядовиты, они плохо сказываются на состоянии здоровья.

Для работы с ними требуются особые меры предосторожности. Нельзя допускать попадания вредных веществ внутрь респираторов, а руки нужно тщательно мыть. Это особенно важно при пересыпании веществ и при их размоле.

Нельзя пренебрегать респиратором, требуется, чтобы руки были чистыми.

Еще одним сиккативом, содержащим марганец, является пиролюзит. Он представляет собой продукт естественного происхождения и представляет собой порошок черного цвета. Вещество окажется эффективнее при большем содержании окиси марганца. Пиролюзит растворяется при нагревании до 250 градусов Цельсия.

К трудно растворимым сиккативам относится уксуснокислый кобальт. Он выглядит как порошок красного цвета. В веществе присутствует 30 % кобальта.

Легкорастворимые сиккативы

Сиккативы этого плана получают двумя разными способами. Для этого может понадобиться плавление или осаждение.

Получить сиккативы плавлением можно в котле. В него загружают канифоль и нагревают ее до 170 градусов. Затем в котел добавляется пиролюзит. В результате процесса на выходе образуется марганцевая соль. Абиетиновая кислота является основной составляющей канифоли и позволяет получить соответствующую соль

Пиролюзит поступает в котел в консистенции пасты маслянистого вида. Паста получается из пиролюзита при его высушивании при температуре 100 градусов. После этого его перемалывают и растирают с маслом.

После того, как в котел поступила вся необходимая порция пиролюзита, температура доводится до 250 градусов. Добавляют пиролюзит частями, когда пена оседает от очередной добавки. Температура поддерживается до окончания процесса. Для определения завершения реакции периодически берутся пробы. При прозрачной пробе реакцию следует считать завершенной.

При соблюдении технологии в котле не остается нерастворенной добавки. В качестве осадка может присутствовать немного песка, который в виде примеси находится в веществе.

Готовый сиккатив обладает темным цветом и прозрачным изломом. В нем не должно присутствовать круп