Сиккатив: что это такое, применение НФ 1 и ЖК для масляных красок, ГОСТ 1003 73, изготовление своими руками

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.

Механизм действия

Сиккативы способствуют переносу (транспорту) О2 воздуха в пленкообразователь. При этом О2 взаимодействует с метиленовыми группами, находящимися 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 активны Ni и Сu). На стадии инициирования радикальной полимеризации переходные металлы участвуют в распаде гидропероксидов с образованием радикалов.

Помимо каталитического действия сиккативы улучшают механические и защитные свойства покрытия, увеличивают их гидрофобность и коррозионностойкость, являются пластификаторами и модификаторами. Сиккативы на основе Со в сочетании со щелочными мылами обеспечивают отверждение водоразбавляемых лакокрасочных материалов. Некоторые соединения — шиффовы основания, амины, азины, гидразин, NH3 и др. — промотируют действие сиккативов.

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

Первичные МеталлыВторичные МеталлыВспомогательные металлы

Разновидности составов

По химическому составу сиккативы представляют собой соли металлов с большой валентностью. Также в эту группу могут входить соли одноосновных кислот (так называемое мыло из металла). Ускоряющие ход подсыхания реактивы применимы к любому существующему типу лакокрасочного материала.

Раньше всего начали применяться кобальтовые и марганцевые реактивы, а также свинец. Чуть позже началось использование солей циркония и некоторых иных элементов. Подавляющее большинство современных смесей делается без свинца, потому что они действуют негативно на здоровье человека. Химики и технологи подразделяют катализаторы на вещества первого ряда (истинные) и соединения второго ряда (промоторы). Действительный ускоритель представляет собой соль металла с меняющейся валентностью, которая при контакте с целевым веществом вступает в восстановительную реакцию, затем окисляется до вещества с повышенной валентностью.

Помогающие составы – это соли металлов, имеющих неизменяемую валентность. К ним относятся цинк, барий, магний и кальциевые составы. Роль их состоит в увеличении результативности обычных смесей путем реакции с карбоксильными группами веществ, образующих пленку. Разработчики учитывают это и все чаще применяют комбинированные составы.

• Однометальные сиккативы на базе кобальта признаются наиболее эффективными, но их действие сказывается только на поверхностной части пленки ЛКМ. Поэтому такой металл подходит лишь для совсем тонкого слоя или в преддверии горячей сушки может использоваться сам по себе.
• Свинец действует во всем объеме, он довольно ядовит и способен формировать пятна сульфидов, как самостоятельный препарат редко применяется.
• Марганец активен и на поверхностях, и в толще. Трехвалентный тип металла темно-коричневый и это может исказить внешний вид покрытия. При работе требуется не отклоняться от штатной рецептуры – избыток марганца только ослабляет эффект, вопреки очевидности.

Методов изготовления два – плавление и осаждение. В первом случае практикуется термическое действие на масла и смолы, которые затем сплавляют с соединениями металлов. Это очень простая и эффективная методика. Осажденные вещества получают, проводя реакцию между металлическими соединениями и солевыми продуктами переработки кислот. Подобные сиккативы отличаются осветленной окраской, содержат стабильную концентрацию интенсивно действующих металлов.

• Цинк делает высыхание поверхности более медленным, а основного объема – более быстрым, при этом формируется крепкая пленка.
• Кальций выступает промотором в сложных смесях, благодаря ему сушка становится легче на холоде.
• Ванадий и церий действуют в объеме краски, но их недостатком оказывается желтизна, которая появляется у нанесенного покрытия.
• Заменой свинца в современных препаратах оказываются сочетания циркония и кобальта.

Что касается органических кислот, то есть четыре основных группы сиккативов:

• нафтенатная (производится из нефти);
• линолеатная (получается из льняного масла);
• резинатная (делается из канифоли);
• таллатная (на базе талового масла).

Жирнокислотные смеси (такие, как ЖК) образуются растворением соли многовалентного металла в жирной кислоте либо смешиванием таких растворов с нафтенатокислотами. Использование подобных веществ возможно как вместе с лаками, красками алкидного типа, так и в комбинациях с маслом изо льна. Внешне это прозрачная для света жидкость, в которой присутствует от 18 до 25% нелетучего вещества. Концентрация марганца колеблется от 0.9 до 1.5%, а свинца может содержаться больше, минимум 4.5%.

Жирнокислотные сиккативы взаимодействуют со льняным маслом, не давая помутнения и осадка. Минимальная температура вспышки составляет 33 градуса тепла. Важно: готовые к употреблению сиккативы этой группы ядовиты и могут стать причиной пожара. Если прошло 6 месяцев после даты выпуска, нужно тщательно проверить вещество, не потеряло ли оно своих качеств.

Препарат НФ1 представляет собой сочетание «свинец-марганец». Это жидкое вещество, получаемое методом осаждения. Более ранние аналоги этой смеси – НФ-63 и НФ-64. Добавлять ускоритель высыхания нужно в красители масляной и алкидной природы, в эмалевые и лаковые материалы, олифы. НФ1 идеально прозрачен и гомогенен, не имеет ни малейшего осадка или примеси. Допустимо совместное применение в связке с катализаторами на базе Co. Среди них лучше всего НФ-4 и НФ-5. При смешении с ЛКМ химикат вводят незначительными порциями, выдерживая концентрацию максимум 5% от количества пленкообразователя. Цифровой индекс после букв НФ обозначает химический состав препарата. Так, цифра 2 показывает наличие свинца, цифра 3 – присутствие марганца, 6 – кальция, 7 – цинка, 8 – железа. Индекс 7640 показывает, что препарат образован сочетанием резината кобальта с маслом и раствором солей свинца, марганца в уайт-спирите. Подобное средство может быть применено и при реставрации утраченного рисунка муаровых эмалей.

Важно: применяя какой угодно сиккатив, нужно обращать внимание на дозировку. Чрезмерное введение реагента резко понижает темп высыхания пленок и способно даже изменить оттенок красящего состава, особенно если он белый изначально. Октанат кобальта, растворенный в уайт-спирите, может иметь эффект опалесценции. Наибольшая доля нелетучих веществ составляет 60%, концентрация металлов колеблется от 7.5 до 8.5%. Медных сиккативов не бывает, на основе этого металла выпускаются только пигменты.

Назначение

Сиккатив применяется в качестве добавки к лакокрасочным материалам при их производстве и применении.

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.

Классификация

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

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

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

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 крупных зерен добавки.

После полного завершения реакции готовый продукт охлаждается до 120 градусов и фасуется в емкости, применение сиккатива вопросов не вызывает.

Резинат, полученный плавлением можно без труда растворить в скипидаре, керосине и прочих жидкостях. Чтобы растворить резинат в масле, последнее требуется температура 140 градусов.

Не менее широко используется резинат свинца. Технология его получения состоит в разогреве канифоли в котле, к которой при температуре 240 градусов добавляют свинцовый глет в пастообразном состоянии. Вещество выдерживают при этой температуре для получения пробы в виде прозрачной капли на стекле. Затем сиккатив доводится до температуры в 130 градусов и разливается в тару.

Резинат свинца обладает желтым цветом, на изломе он прозрачен. В его составе присутствует до 20% свинца. Растворить сиккатив легко в бензине и скипидаре. Для растворения в масле нужно разогреть последнее до 150 градусов.

Существует и масса других сиккативов этого типа. Все они используются достаточно широко.

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.

Наиболее распространенные сушилки

Что такое сиккатив и где его взять? Это соединения металлов (катализаторы), которые при добавлении в масла способствуют быстрому высыханию. Их можно приобрести в магазинах или приготовить в домашних условиях. Самые востребованные:

1. Кобальтовый – относится к основным и наиболее применяемым, в том числе и при комнатной температуре. Недостаток – это некачественное глубинное формирование пленки, образование неровностей. Поэтому для создания однородной пленки он используется совместно с иными металлами, например, свинцом, кальцием, магнием.
2.  
3. Свинцовый – обладает низкой активностью, поэтому используется вместе с иными сиккативами – марганцевым или кобальтовым. Убыстряет процесс образования пленки по всей толщине слоя покрытия. Минус – это высокая токсичность, плохая сочетаемость с алюминиевыми пигментами, ограниченная растворимость.
4. Марганцевый – по сравнению с кобальтовым менее эффективен для материалов атмосферной сушки. Для термоотверждаемых покрытий, а также при образовании пленки при низких температурах, дает отличные результаты. При высокой влажности неровности не образуются. Из недостатков следует отметить насыщенный оттенок, который изменяет цвет покрытия.
5. Циркониевый – его называют заменителем свинцовых сиккативов. По сравнению с иными дополнительными сушилками имеет хорошую долговечность, низкую цветность и способность к пожелтению.
6. Кальциевый – лучше всего себя проявляет при взаимодействии с активными сиккативами, например, с кобальтом.
7. Цинковый – стабилизирует иные сиккативы, увеличивает блеск, устойчивость цветового покрытия, твердость. Разрешается большое введение этой сушилки в материал, так как. он обладает низкой цветностью.

Производство сиккативов

Вообще говоря, следует различать два основных способа получения сиккативов. Это – сухой и мокрый способы. Сухой способ позволяет получить плавленые сиккативы, мокрый способ дает возможность выпустить осажденные сиккативы.

Мокрый способ намного сложнее. Тем не менее, он обеспечивает лучшее качество вещества. Это обеспечило ему более широкое применение. На сегодняшний день в основном выпускаются сиккативы способом осаждения.

Сухой способ предполагает введение окислов металлов в расплавленную канифоль, нафтеновые и прочие кислоты. Сиккативы могут вводиться непосредственно в масло. При достаточно высокой температуре образуются соли металлов – мыла.

Недостатком сухих сиккативов считают деструкцию органических веществ в результате технологического процесса. Это может привести к меньшей эффективности вещества и потере цвета. Помимо всего прочего, процесс изготовления плавленого сиккатива связан с существенным риском возгорания. Это обусловлено трудностями в регулировке температурного режима и повышенного пенообразования.

Промышленное производство

Существует несколько способов изготовления сиккативов в промышленности:

1. Способ осаждения или мокрый – позволяет произвести осажденные вещества лучшего качества. Благодаря этому они получили широкое применение. В настоящее время этот метод в основном и используют для изготовления сушилок. Он создан на обменной реакции, которая протекает в водном растворе между щелочным мылом и солью металла, ему не нужен нагрев до высокой температуры.
2.  
3. Сухой – с его помощью получают плавленые сушилки. Окислы металлов вводят в канифоль, масло и различные кислоты. При высокой температуре образуются мыла (соли металлов). Среди недостатков этого способа отмечают: разложение органических (базовых) веществ, в исходе которых теряется цвет; высокий риск возгорания.

Домашнее производство

Что такое сиккатив – вспомогательные соединения, ускоряющие процесс высыхания при введении в масляные краски. Их возможно приготовить самостоятельно. Для этого:

1. Взять фарфоровую (металлическую) канистру.
2. Положить в нее 50 грамм канифоли.
3. Расплавить при температуре 250 градусов.
4. Периодически помешивать.
5. После полного расплавления немного добавить негашеной извести.
6. Перемешать.
7. Подогрев останавливают после получения однородной прозрачной смеси.

Изготовление своими руками

Рецепт приготовления сиккативов сравнительно несложен. Для получения смеси, пригодной для обработки олифы, соответствующей ГОСТу, нужно применять плавленый резинат. Фарфоровую (в крайнем случае металлическую) посуду наполняют 50 г канифоли. Ее плавят при температурах 220-250 градусов тепла. После плавления вещество помешивают и добавляют к нему 5 г негашеной извести. Заменив известь 15 г свинцового глета, который растирают со льняным маслом до состояния пасты, а затем введя мелкие порции в канифоль, можно получить резинат свинца. Мешать оба варианта составов нужно до формирования однородной массы. Капли периодически вынимают и кладут на прозрачное стекло, как только они сами станут прозрачны, требуется остановить подогрев.

Также можно приготовить оксид марганца, получаемый из сульфита натрия и перманганата калия (точнее, их растворов). При смешении образуется черный порошкообразный осадок. Его фильтруют и сушат на открытом воздухе, никакого подогрева не нужно, он даже вреден.

Недостатки и преимущества катализаторов

Соединения цинка, свинца, кобальта, марганца, добавленные в масла с целью ускоренного их высыхания – вот что такое сиккатив.

Все виды сушилок способствуют:

• потемнению красок;
• потере эластичности масляной пленки;
• быстрому старению живописи.

Поэтому их добавляют только при необходимости.

В краски, которые высыхают очень медленно, сушилку добавляют на производстве и в дальнейшем ее использование не требуется.

В настоящее время все чаще работают с готовыми комбинациями сушилок на основе разных металлов. В них малое количество растворителей и оптимальный состав металлов. Эффективность таких комплексов существенно выше. Из преимуществ следует отметить:

• глобальность в использовании;
• сочетаемость с разными растворителями;
• допустимость работы в любых погодных условиях.

Советы по использованию

Расчет количества сиккатива, которое нужно добавить к алкидному лаку ПФ-060 для эффективного застывания колеблется от 2 до 7%. При введении такой добавки время сушки ограничивается 24 часами. Такой результат достигается даже при отказе от содержащих свинец препаратов в пользу более современных технологических решений, которые многими встречаются еще с недоверием. Срок годности сиккативов в большинстве случаев составляет полгода.

Важно: к любым готовым смесям рекомендации по введению сиккатива не относятся в принципе. Уже на производстве изначально там ввели нужное количество всех веществ, а если и нет (товар некачественный), все равно оценить проблему и исправить ее в домашних условиях не выйдет. По отношению к пленкообразователю можно вводить от 0.03 до 0.05% кобальта, от 0.022 до 0.04% марганца, от 0.05 до 2% кальция и от 0.08 до 0.15% циркония.

Внимание! Пропорции указаны в пересчете на чистый металл, а не на абсолютный объем смеси, ее количество, разумеется, несколько больше.

При наличии в составе красящего вещества сажи, ультрамарина и некоторых других компонентов, поверхностное действие сиккатива ослабляется. Бороться с этим можно введением повышенных доз препарата (как сразу, так и раздельными порциями, более подробные рекомендации может дать только квалифицированный технолог).

Как применять сиккатив с олифой, смотрите в следующем видео.