Существуют четыре основных метода нанесения лакокрасочных материалов: а) нанесение кистью, валиком, тампоном или ракелем; б) распыление, например, пневматическое, безвоздушное, с подогревом, электростатическое; в) струйный облив, например, окунание, налив, валиком, обратным валиком; г) электроосаждение.
Метод нанесения часто диктуется потребителем и каждый тип лакокрасочного материала готовится с учетом требований, предъявляемых методом нанесения. Нанесение кистью или ручным валиком — основной метод нанесения декоративных строительных красок и красок для текущего ремонта стальных конструкций и сооружений. Он также важен при ремонтных работах в судостроении, хотя при строительстве судов могут использоваться другие методы (например безвоздушное распыление).
Нанесение распылением — наиболее распространенный метод. Он используется при окраске автомобилей на заводах и при повторных окрасках после повреждений; в деревообрабатывающей промышленности (например, мебельной) и в быту. Различные виды распыления делают этот метод нанесения весьма распространенным. Методы струйного облива в основном применяются для листовых материалов (например, картона) и покрытий для рулонного металла (алюминия или стали) на заводе-изготовителе, где они очень ценятся из-за высоких скоростей окраски.
Электроосаждение, как метод окраски, получило широкое распространение в последние два десятилетия. Оно стало основным методом грунтования стальных корпусов автомобилей. Процесс окраски, включающий обезжиривание, фосфатирование, электроосаждение грунтовки и последующее нанесение распылением шпатлевки и верхних слоев покрытия значительно повысил уровень коррозионной защиты и внешний вид покрытий.
Электроосаждеиие возможно в случаях, когда корпус автомобиля является либо анодом, либо катодом. В последние годы принято считать, что катодное электроосаждение обеспечивает лучшую защиту от коррозии
Методы нанесения будут подробнее описаны в последующих главах.

В первой главе были приведены основные типы низко- и высокомолекулярных полимеров, используемых для получения покрытий. В этой главе более подробно будет описана их химия, включая получение. Во введении кратко рассматриваются вопросы теории образования и отверждения полимеров. Механизмы, характерные для каждого типа пленкообразующего полимера, более подробно обсуждены в последующих разделах этой главы. Будут рассмотрены также отдельные классы пленкообразующих полимеров и факторы, определяющие выбор пленкообразователя для конкретного применения. Свойства и применение каждого типа пленкообразователей вновь детально рассматриваются в последующих главах.
Для пленкообразующего использован ряд взаимозаменяемых терминов. Термины «пленкообразователь», «связующее» означают тот очевидный факт, что этот компонент содержит в себе и связывает воедино другие компоненты микроскопических размеров и обеспечивает образование сплошной пленки покрытия. Термины «смола» или «масляный лак» — более старые термины, относящиеся к тому времени, когда преобладало использование природных полимеров как пленкообразователей в виде их растворов в растворителях или в маслах, и когда химия и состав этих компонентов были недостаточно известны. В наше время, когда понятна природа используемых веществ, наряду с широким применением сложных синтетических полимеров, используемых также в промышленности пластмасс и клеев, но специально приспособленных для лакокрасочных производств, гораздо более правильно использовать термин «полимерный пленкообразующий компонент». Использование взаимозаменяемых старых и новых названий также встречается и в технологии производства пленкообразователей, где термин «котел» относится к реактору полимеризации, а «мешалка» — к смесителю.
Пленкообразующие полимеры получают в присутствии растворителя или же без него. Так как полимеры без растворителя обычно представляют собой либо очень вязкие жидкости, либо хрупкие твердые тела, при хранении и при производстве лакокрасочных материалов с ними практически всегда имеют дело в виде растворов (или дисперсий) в значительном количестве растворителя или разбавителя. Единственным исключением являются жидкие олигомерные продукты для лакокрасочных материалов с высоким сухим остатком и твердые олигомеры для порошковых красок
Большинство используемых полимеров образуют истинные растворы и растворитель является вторым компонентом. Но в некоторых случаях, обусловленных методом синтеза полимера или его конечным использованием, полимер находится в виде дисперсии очень мелких частиц в нерастворителе Примерами могут служить водные и неводные дисперсии, материалы, используемые в электроосаждении, и ряд других водоразбавляемых систем. В некоторых случаях могут использоваться смешанные системы раствор — дисперсия; например, раствор, содержащий мицелляр-ную полимерную дисперсию, микроэмульсию или микрогель.
Вязкость очень сильно зависит от того, растворен полимер или же диспергирован. Обычно дисперсии менее вязкие при одинаковых содержаниях сухого остатка, чем растворы. Существенно, что если вязкость раствора увеличивается при увеличении молекулярного веса, то вязкость эмульсий или дисперсий не зависит от него. Для любого полимера в растворе или дисперсии вязкость растет при увеличении содержания сухого остатка; при повышении температуры вязкость уменьшается.
Обычно потребителя интересует способность материала обеспечить конечные защитные и декоративные свойства, а не его состав. В табл 1 1 гл 1 были перечислены функции компонентов краски, а в табл. 2.1 показано, какой вклад три основные компонента — пленкообразователь, пигмент и растворитель — вносят в наиболее важные свойства типичной глянцевой краски.
При всей условности данных этой таблицы ее основное назначение — подчеркнуть более весомый вклад системы связую-кцее — растворитель.

Выбор растворителя или разбавителя, его количество, а также вязкость готового лакокрасочного материала зависят от природы полимера и метода нанесения. Метод нанесения обычно предъявляет ограничения по температуре кипения растворителя и скорости испарения, например, для обеспечения способности хорошо накоситься распылением или кистью. Если полимер может быть синтезирован в присутствии небольшого количества растворителя или вообще без него, то химик может не заботиться о растворителе, необходимом для хорошего нанесения. Алкиды или полиэфиры, например, легко могут быть смешаны на самой последней стадии с высоко- или низкокипящим растворителем. Однако, в случае акриловых полимеров, обычно необходимо использовать растворитель или их смесь с низкой способностью к передаче цепи и с такой температурой кипения, чтобы обеспечить возможность кипения реакционной смеси и тем самым отвод теплоты полимеризацции. Эта температура должна также обеспечить возможность выбора доступного инициатора, способствующего эффективной полимеризации.
Механические свойства полимеров обычно улучшаются с увеличением молекулярного веса вплоть до некоторого значения, после достижения которого они стабилизируются. Напротив, вязкость растворов полимеров непрерывно растет с увеличением молекулярного веса Это налагает ограничение при составлении лакокрасочных композиций. Так, для синтеза полимера с оптимальными эксплуатационными свойствами и способностью к нанесению необходимо тщательно задать и контролировать его молекулярную массу. Для достижения хороших механических свойств и долговечности для многих полимеров необходимы высокие молекулярные веса, поэтому требуется применение значительных количеств растворителя, чтобы обеспечить хорошую способность лакокрасочного материала к нанесению, если полимер собираются использовать в виде раствора при этом молекулярном весе. Примером подобной системы может быть лак, высыхающий только вследствие испарения растворителя с образованием пленки полимера без изменения молекулярного веса или каких-либо химических реакций. Таковы ранее использовавшиеся лаки, например, шеллачный лак или политуры, а в настоящее время пластифицированная нитроцеллюлоза и термопластичные акриловые лаковые системы, применяемые как в автомобилестроении, так и в системах для повторной окраски.
Наиболее простой путь преодоления противоречия между молекулярной массой и необходимой вязкостью — использование дисперсных систем, примерами которых являются производимые в настоящее время в больших количествах декоративные водные эмульсии, а также дисперсии полимеров для систем с высоким сухим остатком, неводные дисперсии и органозоли. Дисперсии позволяют, кроме того, применять более дешевые, менее токсичные разбавители, и они особенно ценны тогда, когда законом установлены допустимые пределы содержания летучих органических веществ в газовых выбросах предприятий. Но приготовление этих систем достаточно сложно, и они более ограничены по составу, чем растворы полимеров.
Во многих лакокрасочных системах удается избежать ограничений, налагаемых молекулярной массой полимера, за счет использования реакций «сшивания» или «отверждения». Такие системы состоят из одного или нескольких реакционноспособных полимеров относительно низкой молекулярной массы, способных к химическим превращениям после нанесения с образованием полимера с высокой или бесконечной молекулярной массой.

Поликонденсация имеет место в тех случаях, когда молекулы исходных моломеров практически все соединяются в большие молекулы уже на ранней стадии реакции; эти большие молекулы сохраняют реакционную способность и продолжают соединяться друг с другом, так что средняя молекулярная масса увеличивается со временем, но после того, как реакция началась, выход полимера уже не зависит от времени. В этой реакции обычно участвуют два разных мономера с различными функциональными группами, способными к взаимодействию друг с другом. Часто, хотя и не обязательно, в каждом элементарном акте реакции выделяется какая-то небольшая молекула, например вода. Типичными представителями полимеров, получаемых поликонденсацией, являются алкиды и полиэфиры. В этом случае важное значение имеет концепция функциональности. Для того, чтобы промежуточные продукты, образующиеся на каждой стадии реакции, могли участвовать в последующих реакциях, каждая молекула мономера должна содержать как минимум две реакционноспособ-ные функциональные группы.
Цепная аддитивная полимеризация характеризуется тем, что высокомолекулярный полимер образуется уже с момента начала цепной реакции, а концентрация мономера постепенно уменьшается в течение всего периода полимеризации; в отличие от поликонденсации выход полимера увеличивается со временем. Полимеризация инициируется определенными активными соединениями, способными разорвать одну из связей в мономере, и может быть радикальной, электрофильной или нуклеофильной. При производстве лакокрасочных материалов обычно используется только радикальная цепная полимеризация, хотя могут применяться полимеры, синтезированные ионной полимеризацией.
Примером наиболее хорошо известных пленкообразователей, получаемых цепной аддитивной полимеризацией, являются акриловые полимеры.Раньше связующие для покрытий получали в основном на основе природных масел, клеев и смол, комбинируя которые получали целый ряд лаков как неотверждаемых, так и способных к автоокислению и высыханию.
В настоящее время триглицериды масел по-прежнему достаточно широко применяются для синтеза модифицированных маслами алкидов и в меньшей степени в других производных модифицированных жирных кислот, таких как эпоксиэфиры. Применение других природных продуктов сейчас крайне ограничено. Некоторые из природных смол еще применяются в масляносмоляных связующих. Из модифицированных природных полимеров по-прежнему широко применяются производные целлюлозы, особенно «нитроцеллюлоза», которую более правильно называть нитратом целлюлозы.