автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.06, диссертация на тему:Разработка пигментированных систем УФ-отверждения для индустриальных покрытий

На правах рукописи

Максимова Мария Андреевна

РАЗРАБОТКА ПИГМЕНТИРОВАННЫХ СИСТЕМ УФ-ОТВЕРЖДЕНИЯ ДЛЯ ИНДУСТРИАЛЬНЫХ ПОКРЫТИЙ

Специальность 05.17.06 Технология и переработка полимеров и композитов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2013

005537726

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет кино и телевидения», на кафедре технологии полимеров и композитов.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Бабкин Олег Эдуардович

Официальные оппоненты: Толмачев Игорь Андреевич

доктор технических наук, профессор,

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный технологический институт (Технический университет)», профессор кафедры химической технологии органических покрытий

Дринберг Андрей Сергеевич

кандидат технических наук,

ООО «НИПРОИНС ЖМ и П с ОП», генеральный директор

Ведущая организация:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России»

Защита диссертации состоится «19» декабря 2013 года в 12:00 на заседании диссертационного совета Д 210.021.01 Санкт-Петербургского государственного университета кино и телевидения по адресу: 191119, Санкт-Петербург, ул. Правды, д. 13.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного университета кино и телевидения.

Автореферат разослан « » /АЛ2-2013 г.

Г-РГ-

Ученый секретарь диссертационного совета ¡Г ч Гласман К.Ф.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

В настоящее время инновационная технология УФ-отверждения полимерных композиций считается одной из самых перспективных. Свойства любой полимерной композиции определяются ее химическим составом: природой пленкообразующего, видом пигментов и наполнителей, характером применяемых специальных добавок. Большая часть УФ-отверждаемых полимерных композиций основана на химии акрилатов, которые сшиваются за счет радикальной полимеризации.

Технология УФ-отверждения обладает рядом достоинств, таких как:

1) высокая скорость отверждения, а следовательно, и высокая

производительность;

2) возможность штабелировать и упаковывать детали сразу после УФ-

ламп;

3) отсутствие потребности в отдельных помещениях или специальных сушильных тоннелях для сушки и хранения окрашенных деталей;

4) компактность оборудования.

Использование пигментов позволяет получать любой оттенок по каталогу RAL, однако присутствие пигментов в композициях УФ-отверждения является причиной, по которой процесс отверждения может замедляться или вообще не идти. Это связано с тем, что большинство широко применяемых неорганических и органических пигментов поглощает УФ-лучи в той же спектральной области, что и фотоинициаторы. При этом, в отличие от фотоинициаторов, прямых данных о светопоглощении пигментов нет, за исключением рутильной формы диоксида титана, спектр светопропускания которого известен. Это представляет собой одну из главных трудностей получения пигментированных покрытий УФ-отверждения.

Пигменты не могут рассматриваться как инертные добавки в УФ-отверждаемых непрозрачных или цветных покрытиях. На процесс отверждения влияют: рассеяние света и проникновение энергии, показатель преломления и длина волны светопоглощения пигмента, каталитическая активность свободных радикалов.

Пигменты могут поглощать энергию УФ-излучения, что будет влиять на поглощение УФ-излучения фотоинициаторами, что отразится на концентрации свободных радикалов, результатом чего будет снижение скорости отверждения. Это и является недостатком лакокрасочных покрытий УФ-отверждения -отсутствие широкой цветовой гаммы.

Цели и задачи исследования

Целью работы являлась разработка технологии получения индустриальных эмалей УФ-отверждения в соответствии с каталогом RAL.

В перечень задач исследования входило:

1. Исследование влияния природы пигментов, их формы, размеров на реакционную способность композиций УФ-отверждения.

2. Изучение спектров пропускания пигментов в УФ-области в зависимости от их природы, формы, размеров.

3. Комплексное исследование существующих фотоинициаторов с целью использования их для отверждения пигментированных композиций.

4. Разработка технологических основ производства эмалей УФ-отверждения заданных цветов и оттенков.

5. Разработка экспресс-методики для изучения возможности использования пигментов в композициях УФ-отверждения.

Научная новизна

1. Предложен и научно обоснован подход к получению пигментированных эмалей УФ-отверждения на основе изменения соотношения пигмент-фотоинициатор, где оптимальная область абсорбции УФ-квантов фотоинициатором соответствует области максимального пропускания пигмента.

2. Выявлено влияние формы и размера частиц пигментов на скорость отверждения эмалей под воздействием УФ-излучения. С уменьшением размера частиц пигментов скорость отверждения уменьшается. При одинаковом содержании пигмента в рецептуре УФ-композиции скорость отверждения для сферических пигментов выше, чем для хлопьевидных.

3. На примере широкого круга пигментов показано, что использование минеральных пигментов (крона, железоокисные и т.д.) в рецептуре эмалей УФ-отверждения предпочтительней перед органическими пигментами (фталоцианиновые, желтый светопрочный и т.д.).

4. Показано, что введение 1-2% масс, нанокристаллов диоксида титана в рецептуру лака УФ-отверждения после . отверждения позволяет получать оптически прозрачные УФ-фильтры.

Практическое значение работы

1. Разработана рецептура эмали УФ-отверждения «Акрокор УФ» ТУ 2316-019-50003914-2006 и налажено производство в ООО «НПФ «ИНМА».

2. Разработана методика для экспресс-анализа пигментов на возможность использования их в рецептуре УФ-отверждаемых эмалей.

3. Разработана рецептура и выпущена опытная партия лака УФ-отверждения «Акрокор-УФ», предназначенного для поглощения УФ-излучения

(УФ-фильтр).

Положения, выносимые на защиту

1. Возможно отверждение пигментированных систем УФ-излучением при соблюдении условия, что область максимальной абсорбции фотоинициаторов соответствует области максимального пропускания пигментов.

2. На скорость реакции отверждения пигментированной УФ-отверждаемой эмали влияют форма и размер частиц пигментов.

3. Скорость реакции отверждения пигментированной УФ-отверждаемой эмали зависит от природы пигмента. Использование минеральных пигментов в композициях УФ-отверждения предпочтительнее органических.

4. Композиция УФ-отверждения, содержащая 1-2% масс, нанокристаллов диоксида титана, позволяет получать после отверждения УФ-фильтры.

Личный вклад автора

Личный вклад автора заключается в конкретизации поставленной задачи, разработке методов ее решения, теоретическом и практическом обосновании выбранных направлений.

Апробация работы

Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на Всероссийском научно-практическом семинаре «Совершенствование технологии и повышение эффективности лакокрасочных покрытий. Новые лакокрасочные материалы». Санкт-Петербург, ОАО «АВАНГАРД»/НТФ «ТЕХНОКОН». 14-17 февраля 2012, научно-технической конференции «Новые материалы и технологии производства и применения лакокрасочных материалов». Санкт-Петербург, ЦНТИ «Прогресс». 4-8 июня 2012, научно-практическом семинаре «Современные технологии и материалы, применяемые для подготовки поверхностей и в создании защитных лакокрасочных покрытий». Санкт-Петербург, ОАО «АВАНГАРД». 4-7 июня 2013, III межотраслевой конференции «Антикоррозионная защита-2012» - Москва, ГК ИЗМАЙЛОВО. 28 марта 2012 г., XIV Международной научно-технической конференции «Наукоёмкие химические технологии - 2012» - Тула, ТГПУ им. Л.Н. Толстого. 21-25 мая 2012 г., V Всероссийской конференции (с международным участием) «Химия поверхности и нанотехнология» - Хилово, Псковская область. 24-30 сентября 2012 г., конференции СПбГУКиТ «Неделя науки и творчества-2012». Секция «Химическая технология. Экология. Фотография» - Санкт-Петербург, СПбГУКиТ. 9-21 апреля 2012г., I Международной научно-практической конференции - Новосибирск, 2012г.,

конференции «Наукоемкие технологии - сфере кинопроизводства» 18 апреля 2013 г., четвертой межотраслевой конференции «Антикоррозионная защита-2013» - Москва, ПС ИЗМАЙЛОВО. 27 марта 2013 г.

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе три статьи, опубликованные в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка цитируемой литературы (107 наименований) и приложений. Диссертация содержит 98 страниц текста, 32 рисунка и 11 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, представлена ее общая характеристика, сформулированы цель и задачи исследования, дана оценка научной новизны и практической ценности полученных результатов.

В первой главе представлен обзор литературных источников, в котором приведены общие сведения о пигментированных лакокрасочных материалах, их составе и свойствах входящих в них компонентов.

Описаны процессы и механизмы УФ-отверждения лакокрасочных покрытий. Рассмотрены материалы, отверждаемые УФ-излучением, их достоинства и недостатки, области их применения и принципы построения рецептур. Описаны важнейшие этапы в развитии технологии УФ-отверждения.

Обобщение и анализ научно-технической литературы позволили сформулировать цель и основные направления работы.

Во второй главе описаны объекты и методы исследования. Объектами исследования являлись органические и минеральные пигменты и фотоинициаторы, обладающие максимумами поглощения в разных областях УФ-спектра, некоторые из которых представлены в таблицах 1 и 2. С их использованием готовились композиции лаков и эмалей УФ-отверждения.

Модельные рецептуры эмалей готовились в скоростном диссольвере путем смешения активного разбавителя, олигомера, органических и минеральных пигментов и фотоинициаторов. Образцы лаков готовились по тем же рецептурам, но без применения пигментов. Далее образцы наносились на фотографические стеклянные пластинки размером 9x12см с помощью аппликатора толщиной 30 мкм. Полученный слой отверждался на установке ОРК-21 М1 с ртутной лампой ДРТ 400 в течение различных интервалов

времени от 5 до 120 с. Интенсивность ультрафиолетового излучения (Н) в областях UV-A, UV-B, UV-C, UV-V регистрировалась с помощью УФ-радиометра «UV Power Puck И». Интенсивность УФ-излучения составила НА=75мВт/см2; НВ=68 мВт/см2; НС= 12 мВт/см2; HV=54 мВт/см2. Толщина покрытия определялась с помощью прибора «Микрометр рычажный МР-25» (ГОСТ 4381-87). Укрывистость лакокрасочного материала определялась по визуальному методу (ГОСТ 8784-75). Твердость полученного покрытия толщиной 25-30 мкм измерялась по маятниковому прибору TMJI-2124 (ТУ 250612.038-86, ГОСТ 5233-89).

С помощью инфракрасного Фурье-спектрометра Shimadzu FTIR-8400S регистрировались ИК-спектры отвержденных покрытий из приготовленных образцов и неотвержденного УФ-лака в диапазоне волновых чисел 400-4000 см-1} в таблетках бромида калия КВг, полученных методом прессования.

Фотографии частиц пигментов были получены с помощью исследовательского металлографического микроскопа МИМ-9 (ЛОМО) с объективом F=6,3 без окуляра и цифровой зеркальной фотокамеры Canon EOS 60D.

Таблица 1

Исследованные органические пигменты

Структурная формула

Цветовой индекс

Пишент красный светопрочный

Pigment Red 112

Пигмент жёлтый светопрочный

Pigment Yellow 74

9

Пишент голубой фталоцианиновый

Pigment Blue 15:3

Пигмент зелёный фталоцианиновый

Pigment Green 7

а

ci

Таблица 2

Химическое название Структурная формула Максимум поглощения УФ-излучения, нм

2,4,6-Триметилбензоилдифенил-фосфиноксид о^А 273,370

Этил(2,4,6-триметилбензоил)фенил-гипофосфит 370

1 -Гидроксициклогексилфенилкетон -Ъ 244,280, 330

2-Гидрокси-2-метил-1 -фенилпропанон сьб 244, 278, 322

Изопропилтиоксантон odcr 258, 382

2,4-Диэтил-9Н-тиоксантен-9-один -JoCO i 222,261,290,301,385

2-Метил-1 -[4-(метилтио)фенид]-2-морфолинопропан-1 -один 231,307

Бензофенон 251,333

4-Фенилбензофенон ( ) ООС 289

4-Метилбензофенон Лх- 245

Метил-2-бензоилбензоат O-^R-7 246, 320

Метилбензоилформиат oV 255, 325

2,2-Диметокси-1,2-дифенилэтан-1-один О^С1 252, 325

4,4'-бис(диэтиламино)бензофенон 248, 374

Бис(2,4,6-триметилбензоил)фенил-фосфиноксид 380

2-Бензил-2-(диметиламино)-4'-морфолинобутирофенон X) ООт{< 233, 323

Наряду с описанными выше методами для анализа полученных систем использовались и такие методы исследования, как: определение динамической вязкости на приборе Brookfield DV-E (ГОСТ 1929-87); измерение сцепления с помощью электронного прибора Neurtek KN-10 (ИСО 4624, ГОСТ 15140-78); определение коэффициентов пропускания с помощью прибора КФК-2 (колориметр фотоэлектрический концентрационный); определение распределения нанокристаллов диоксида титана в полимерной матрице при помощи рентгенофазового анализа на дифрактометре ДРОН-3 с использованием СиКа излучения с Ni фильтром; измерение толщины отвержденного покрытия на стальной подложке с помощью толщиномера «Константа К5» (ГОСТ Р 51694, ISO 2808); измерение толщины жидких лакокрасочных материалов на плоских и цилиндрических поверхностях изделий с применением измерительной гребенки (калиброванный гребень) в соответствии с ГОСТ Р51694, ISO 2808; определение степени перетира пигментированных лакокрасочных материалов с применением прецизионного гриндометра (клин) в соответствии с ГОСТ 6589-74; определение адгезионной прочности методом параллельных надрезов (ГОСТ 15140-78).

В третьей главе представлены результаты исследований.

В первом разделе рассмотрены рецептурные особенности эмалей УФ-отверждения, изучены спектры светопропуекания некоторых пигментов (рис.1) и предложен подход к оптимальному выбору пигментов и фотоинициаторов в пигментированных системах УФ-отверждения.

Рис.1. Спектры пропускания некоторых пигментов

Исследование спектров пропускания пигментов в УФ области позволяет объяснить некоторые особенности отверждения: красный пигмент Р.К.112 обладает относительно высоким пропусканием в диапазоне между 350-420 нм,

но для достижения хорошей укрывистости необходима высокая концентрация пигмента. Как следствие, УФ-поглощение увеличивается и покрытия трудно отвердить; синий пигмент Р.В.15:3 характеризуется высоким пропусканием в соответствующей УФ-области спектра (320-410 нм) и высокой укрывистостью. Таким образом, могут быть достигнуты хорошие результаты в отверждении; желтый пигмент Р.У.74 имеет низкий уровень пропускания в УФ-области и обладает плохой укрывистостью; зеленый пигмент Р.0.7 имеет самый низкий уровень пропускания.

Спектры поглощения не позволяют точно предсказать свойства отверждаемых покрытий, их необходимо рассматривать в совокупности с укрывистостью. Следовательно, концентрация пигмента также играет важную роль.

Такой подход позволяет, зная спектры поглощения и пропускания пигментов, использовать для инициирования реакции полимеризации фотоинициаторы, максимум поглощения которых находится в области максимального пропускания пигмента.

Твёрдость, у.е. Диоксид плана П02 Твёрдость, у.е, 1\У.74

0,6

0,4

0.2

5 10

•• СггНаЮгР/СтаНиО! О/) о

- СиНлОгР/СиНиОа 2/8

- С5!НгОгР/С-аНьОг 5/5 I- СггКлОаР/СвНиОг 8/2

СггНлОгР/СиНкОг 10/0

15

го" с о

твёрдость, у.е

СлНя.ОаР

Т ¡ТI?

Аифеннл (2,4,6 тримотнлбанаоил) фоефиноксил

— оСг

1 -Гндрокси^иклорвксил фенилкетон

г о г, с

20 I, с

Рис. 2. Влияние соотношения фотоинициаторов в рецептуре эмали на твердость покрытия для пигментов: диоксида титана, желтого светопрочного, голубого фталоцианинового

При увеличении в рецептуре эмали доли фотоинициатора, имеющего максимальное поглощение УФ-квантов в области 1Л/-У (380-450 нм), происходит увеличение твердости для белого и желтого цветов до 0,60 отн.ед.

10

(рис. 2). Причем для белой эмали скорость отверждения в два раза больше. Для синей эмали на основе голубого фталоцианинового (Р.В.15:3) оптимальным является соотношение фотоинициатора области V и фотоинициатора области А в интервале 4:1 - 1:1. Выбор фотоинициатора зависит от области его максимальной абсорбции УФ-излучения и области максимального пропускания УФ-излучения используемого пигмента.

Варьируя выбор фотоинициаторов в рецептуре эмали УФ-отверждения в зависимости от используемого пигмента при соблюдении условия, что область максимальной абсорбции УФ-квантов фотоинициатором соответствует области максимального пропускания пигмента, можно эффективно отверждать эмали.

Во втором разделе показано влияние природы пигмента на скорость отверждения композиции.

—Ф—Композиция I Композиция II —Композиция Щ —""^—Композиция IV м^т Эталонная композиция

О 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 Время отвер'/вдення, с

Рис.3. График зависимости твердости покрытия от времени отверждения

Эталонная композиция Композиция I

Композиция II

Композиция III Композиция IV

Пигмент органический «Novoperm Yellow M2R70- ED 10 LV3559»

Пигмент неорганический «Крон средне-желтый» 9,35

Пигмент неорганический «Крон свинцово-молибдатный» 0,65

Пигмент органический «Monolite Yellow 107 45 (Heubach)» 5,45

ТЮ2 R-206 4,36

Пигмент органический «Красный 48:4» 0,12

Пигмент органический «Hostaperm Red D 3G 70» 0,06

Пигмент неорганический «Крон лимонный» 8,5

ТЮ, R-206 °>8

Пигмент неорганический «Крон свинцово-молибдатный» 0,7

Пигмент органический «Novoperm Yellow F2 G-ED» 6,1

TiCh R-206 3>3

Пигмент органический «Novoperm Orange HL70» 0,6

Необходимый оггенок можно получить, используя, как один пигмент в композиции, так и несколько. С целью исследования реакционной способности композиций УФ-отверждения, было рассмотрено пять пигментированных

11

систем, в состав которых входили различные пигменты - органические и неорганические. За образец была выбрана эталонная композиция УФ-отверждения, содержащая Юг органического пигмента «Novoperm Yellow M2R70- ED LV3559».

Как следует из рис. 3, максимальной реакционной способностью отверждаться обладают композиции I и III, содержащие только минеральные пигменты. Покрытия на основе этих композиций достигают большей твердости, по сравнению с покрытиями на основе композиций II и IV, содержащих еще и органические пигменты, за меньшее время отверждения. По всей видимости, это связано с меньшей степенью поглощения минеральными пигментами квантов УФ-излучения по сравнению с органическими.

Таким образом, использовать в эмалях УФ-отверждения предпочтительнее минеральные пигменты, чем органические.

В третьем разделе изучены металлические пигменты с частицами сферической формы (цинковая пыль Zinc Dust Micron 4) и хлопьевидной формы (цинковые хлопья Standart Zinc Flake GTT), фотографии которых представлены на рисунке 4, и исследовано влияние формы частиц этих пигментов на процесс отверждения УФ-композиций.

Рис.4. Фотографии частиц металлических пигментов хлопьевидной и сферической формы, вводимых в рецептуру УФ-лака

Эпоксиакриловый УФ-лак, не содержащий пигментов, обладает высокой реактивностью, т.е. отверждается практически мгновенно до значения твердости 0,30 отн. ед. При введении в рецептуру металлического пигмента сферической формы реактивность композиции снижается - скорость отверждения становится меньше, в присутствии в УФ-лаке хлопьевидных пигментов скорость отверждения снижается значительно (рис. 5). Стоит отметить, что при визуальном наблюдении через 15 с облучения УФ-излучением образцы 1 и 2 выглядят отвержденными, в то время как образец 3

выглядит жидким (неотвержденным). То же подтверждается исследованием ИК-спектров образцов.

0,15 ОД 0,05

О 5 10 15 20 25 30

бремя отверждения, с

Рис. 5. Графики зависимости твердости покрытия от времени отверждения для образцов: 1 - УФ-лак отвержденный; 2 - УФ-лак + 10% пигмента сферической формы; 3 -УФ-лак + 10% пигмента хлопьевидной формы

В спектре исходного преполимера можно отметить наличие винильных полос валентных колебаний связи С-=С в характерных для них спектральных областях (рис, 6).

' tdss ' lAo ' ' ídbo ' A ' lito ' A> Рис. 6. Полосы валентных колебаний связи С=С ИК-спектров образцов: 1 _ Уф-лак отвержденный; 2 - УФ-лак + 10% пигмента сферической формы;

3 - УФ-лак + 10% пигмента хлопьевидной формы; 4 - УФ-лак не отвержденный

В образце 3 по сравнению с образцом 2 присутствуют остаточные полосы валентных колебаний связи ОС, что говорит о том, что реакция полимеризации прошла не в полной мере.

Для покрытий, пигментированных техническим углеродом, с ростом удельной поверхности от 30 до 300 м2/г реакционная способность отверждаться ухудшается (увеличиваются время и доза отверждения). Зависимость времени отверждения от удельной поверхности технического углерода показана на рис.7. При уменьшении размера частиц пигмента увеличивается его укрывистость,

следовательно, чем выше укрывистость пигмента, тем медленнее идет отверждение.

Эуд, Ь#Г

Рис. 7. Зависимость времени отверждения от удельной поверхности технического углерода

В четвертом разделе рассмотрена возможность введения в композиции УФ-отверждения нанодобавок (УФ-абсорберов) для получения из них после отверждения УФ-фильтров.

Одной из возможных областей применения пигментированных УФ-отверждаемых материалов является использование полученных из них пленок в качестве УФ-фильтров. Для этого в рецептуру УФ-лака необходимо вводить УФ-абсорберы, представляющие собой пигменты такого размера, чтобы быть прозрачными для видимого света, но непрозрачными для УФ-излучения.

Поскольку на защитные свойства покрытия влияют концентрация, размер и распределение нанодобавок (УФ-абсорберов) и высокая эффективность УФ-абсорберов наблюдается в случае отсутствия агломерации частиц (в этом случае спектр поглощения покрытия приближается к спектру поглощения идеального абсорбера (рис. 8)), то в работе с помощью рентгенофазового анализа было рассмотрено распределение нанодобавок в полимерной матрице.

коэффициент пропускания, %

И 1 1 1 1 1 1 1 1 .

! ! ^ } ВИДИМЫЙ |

1 ; свет ;

,1-------\-

"но Ш 300 «о

длина ВОЙНЫ,им

Рис.8. Спектр поглощения идеального абсорбера 14

...............'"УI»..„„I ........frj»

лА.'.ч^.мМу,^

4-

Рис.9. Рентгенограммы изучаемых образцов: 1 - исходная полимерная пленка уретанакрилата; 2 - уретанакриловый полимер с 2% ТЮг; 3 - нанокристаллы ТЮг; 4 - уретанакриловый полимер с 1% ТЮг

Анализ дифрактограьш также подтверждает равномерность распределения нанокристаллов диоксида титана в полимерной пленке. На рисунке 9 виден затяжной хвост в области малых углов (тренд), монотонно спадающий с ростом угла дифракции, который можно связать с рассеянием рентгеновского излучения поверхностью как нанокристаллов уретанакрилата, так и нанокристаллами ТЮ2. Поскольку никаких других отчетливых максимумов, кроме приписываемых уретанакрилату и дифракции на нанокластерах рутила, на тренде нет, это может свидетельствовать об однородном распределении наночастиц ТЮ2 внутри полимерной композиции.

Н, мВт/см2

Ш Кварцевое отекло без покрытия

Ш Кварцевое стекло о лаковым покрытием, содержащим 1%

тю2

Ш Кварцевое отекло с лаковым покрытием, содержащим 2% TÍO,

В(т315мй) А (315-380 нм)

Области УФ спектра

Рис. 10. Значения интенсивности УФ-излучения, прошедшего через различные среды

То же подтверждается натурными испытаниями, результаты которых представлены в виде гистограммы (рис. 10). Как видно из данных, введение нанокристаллов диоксида титана в рецептуру лака, нанесенного на кварцевое стекло, позволяет полностью исключить энергию УФ-излучения, которая доходит до подложки, в областях С и В и существенно снизить ее интенсивность в области А по сравнению с интенсивностью УФ-излучения, прошедшего через кварцевое стекло. Степень пропускания в видимой области полученных композиций составила 97 %.

Рис.11. Результат светостойкости изображений на пористом анодированном алюминии: 1 - эталон (облучался); 2 - эталон (не облучался); 3-1% ТЮ2; 4 - 2% ТЮг

На рисунке 11 приведены результаты сравнительного выцветания изображений, нанесенных на пористый анодированный алюминий (ГОСТ 21903-76), которые подтверждают эффективность использования УФ-отверждаемых полимерных покрытий, содержащих УФ-абсорберы для защиты печатной продукции.

В пятом разделе описана технология производства и применения эмали «Акрокор УФ».

Эмаль «Акрокор УФ» изготавливается в скоростном диссольвере. Для этого в емкость с технологической мешалкой объемом 200 л загружают изоборнилакрилат, дипропиленгликольдиакрилат, смесь фотоинициаторов (1-гидроксициклооксилфенилкетон и 2,4,6-триметилбензоилдифенилфосфин-оксид), а также пигмент необходимого цвета. После диспергирования компонентов до достижения определенной степени перетира в аппарат загружают эпоксиакриловый олигомер, метакриловую кислоту и силиконакрилат. Полученная смесь перемешивается в течение 15 минут. Примеры рецептур эмалей «Акрокор УФ» представлены в табл. 3.

Таблица 3

Примеры рецептур эмалей «Акрокор УФ»

№ Название Содержание, %

КАЬ6016 ЯАЬ 3020 ЯАЬ 5003

1 Эпоксиакриловый олигомер 41,0 41,0 41,0

2 Изоборнилакрилат 19,5 19,5 19,5

3 Дипропиленгликольдиакрилат 21,5 21,5 21,5

4 2,4,6-Триметилбензоилдифенилфосфиноксид 4,0 1,0 2,0

5 1 -Гидроксициклогексилфенилкетон 1,0 4,0 3,0

6 Метакриловая кислота 2,6 2,6 2,6

7 Силиконакрилат 1,2 1,2 1,2

8 Пигмент ТЮ2 Р02 2,0 1,46 2,0

9 Пигмент синий фталоцианиновый 15:3 3,8 - 3,0

10 Пигмент желтый светопрочный 0,2 4,17 -

11 Пигмент красный 48:4 - 2,47 0,1

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные и практические результаты работы заключаются в

следующем:

1. Предложен подход к рецептурному составу УФ-отверждаемых эмалей на основе изменения соотношения пигмент-фотоинициатор. Минимальная область абсорбции УФ-квантов фотоинициатором соответствует области максимального пропускания пигмента.

2. Показано, что в эмалях УФ-отверждения предпочтительнее использовать минеральные пигменты, в меньшей степени по сравнению с органическими поглощающие УФ-кванты и, таким образом, в меньшей степени препятствующие УФ-отверждению композиции.

3. Выявлено влияние формы и размера частиц пигмента на отверждение пигментированных УФ-композиций. С уменьшением размера частиц пигмента скорость отверждения уменьшается. При одинаковом содержании пигмента в рецептуре УФ-композиции скорость отверждения для сферических пигментов выше, чем для хлопьевидных. Установлено, что скорость отверждения зависит от укрывистости пигмента: чем укрывистость меньше, тем скорость выше и наоборот.

4. Показано, что УФ-технологию получения полимерных пленок можно использовать для создания УФ-фильтиров, так как при использовании

ультрадисперсных нанокристаллов диоксида титана в качестве УФ-абсорберов происходит защита от УФ-излучения в областях UV-A, UV-B, UV-С.

5. Предложено для упрощения технологии создания печатной продукции по пористому анодированному алюминию использовать лак УФ-отверждения, содержащий 1-2% нанокристаллов диоксида титана.

6. Разработана техническая документация по УФ-фильтрам и эмалям УФ-отверждения и налажено их производство в ООО НПФ «ИНМА».

7. Разработана методика определения областей пропускания пигментом УФ-излучения при помощи ультрафиолетового 4-канального радиометра «UV Power Puck II», позволяющая рекомендовать возможность использования их в эмалях УФ-отверждения.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Максимова, М.А. Рецептурные особенности эмалей УФ-отверждения [Текст] / М. А. Максимова, О. Э. Бабкин, Л. А. Бабкина, А. Г. Есеновский, С. В. Проскуряков // Лакокрасочные материалы и их применение. - 2012. - № 6.-С. 56-59.

2. Бабкин, О.Э. Цветные защитные покрытия / О. Э. Бабкин, Л. А. Бабкина, А. Г. Есеновский, М. А. Максимова, С. В. Проскуряков [Текст] // O-journal. Очистка. Окраска. - 2012, Май-июнь. - С. 40-42.

3. Бабкин, О.Э. Рецептурные особенности пигментированных индустриальных покрытий УФ-отверждения [Текст] / О. Э. Бабкин, Л. А. Бабкина, А. Г. Есеновский, М. А. Максимова, С. В. Проскуряков // Третья межотраслевая конференция «Антикоррозионная защита-2012» (28 марта 2012 г., Москва, ГК Измайлово): сб. докладов и каталог конференции. - М.: ИНТЕХЭКО, 2012. — С.11-14.

4. Бабкин, О.Э. Пигментированные индустриальные покрытия УФ-отверждения [Текст] / О. Э. Бабкин, Л. А. Бабкина, М. А. Максимова, О. И. Соколова // XIV Международная научно-техническая конференция «Наукоёмкие химические технологии-2012» (21-25 мая 2012 г., Тула-Ясная Поляна-Куликово Поле): тезисы докладов,- М.: изд-во МИТХТ, 2012. - С. 381(566 с.)

5. Бабкин, О.Э. Особенности пигментирования композиций УФ-отверждения / О. Э. Бабкин, Л. А. Бабкина, А. Г. Есеновский, М. А. Максимова, С. В. Проскуряков [Текст] // Материалы Пятой всероссийской конференции с международным участием «Химия поверхности и нанотехнология» (24-30 сентября 2012 г. СПб-Хилово. - СПб: изд-во СПбГТИ (ТУ), 2012. - С. 180181 (316 с.)

6. Максимова, М.А. Пигментированные эмали УФ-отверждения [Текст] / М. А. Максимова, О. И. Соколова // Конференция Санкт-Петербургского государственного университета кино и телевидения «Неделя науки и творчества - 2012». Секция «Химическая технология. Экология. Фотография» (11 апреля 2012 г., С-Петербург, СПбГУКиТ, факультет фотографии и технологий дизайна: материалы конференции. Составитель: В.В. Ильина. - СПб.: СПбГУКиТ, 2012. - С.67-74 (115 с.)

7. Соколова, О.И. Влияние природы пигмента на реакционную способность эмалей УФ-отверждения [Текст] / О. И. Соколова, М, А. Максимова, О. Э. Бабкин // Новое слово в науке и практике: гипотезы и апробация результатов исследований: сб. материалов I Международной научно-практической конференции (9 ноября 2012 г, Новосибирск) / под общ. ред. С.С. Чернова. -Новосибирск: изд-во НГТУ, 2012. - С. 139-142 (229 с.)

8. Соколова, О.И. Разработка пигментированных композиций для фотолитографии [Текст] / О.И. Соколова, М.А. Максимова //Неделя науки и творчества в СПбГУКиТ: конференция «Наукоемкие технологии - сфере кинопроизводства» 18 апреля 2013 г.: сб. научных статей. - СПб.: СПбГУКиТ, 2013.-С. 23-29(64 с.)

9. Максимова, М.А. Влияние размеров и формы частиц пигментов на реактивность УФ-композиций [Текст] / М. А. Максимова, О. Э. Бабкин, Л. А. Бабкина // Лакокрасочные материалы и их применение. - 2013. - №. 4. - С.

Ю.Бабкин, О.Э. Антикоррозионные ЛКМ ультрафиолетового отверждения [Текст] / О. Э. Бабкин, Л. А. Бабкина, А. Г. Есеновский, М. А. Максимова, С. В. Проскуряков, А.Ю. Силкина // Четвертая межотраслевая конференция «Антикоррозионная защита-2013» (27 марта 2013 г., Москва, ГК Измайлово): сб. докладов и каталог конференции.- М.: ИНТЕХЭКО, 2013. —

11. Бабкин, О.Э. УФ-технология получения полимерных покрытий для защи-ты от УФ-излучения [Текст] / О. Э. Бабкин, Л. А. Бабкина, М. А. Макси-мова, Е. К. Цветкова, С. Г. Ястребов // Лакокрасочные материалы и их применение. - 2013.-№. 7. - С. 28-31.

44-46.

С.12-15.

Тип. СПбГУКиТ. Зак. . Тираж 100 экз. 17.10.2013.

04201454600

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

профессионального образования «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КИНО И

ТЕЛЕВИДЕНИЯ» кафедра технологии полимеров и композитов

На правах рукописи

МАКСИМОВА МАРИЯ АНДРЕЕВНА

РАЗРАБОТКА ПИГМЕНТИРОВАННЫХ СИСТЕМ УФ-ОТВЕРЖДЕНИЯ ДЛЯ

ИНДУСТРИАЛЬНЫХ ПОКРЫТИЙ

Специальность: 05. 17. 06 Технология и переработка полимеров и композитов.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: д.т.н. Бабкин О.Э.

Санкт-Петербург - 2013

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ......................................................................................................................4

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.....................................................................................11

1.1. Основные положения..........................................................................................11

1.1.1. Состав красок....................................................................................................12

1.1.2. Общие сведения о пигментированных лакокрасочных материалах...........13

1.2. УФ-отверждаемые лакокрасочные материалы.................................................16

1.2.1. Исторический обзор.........................................................................................16

1.2.2. Принцип УФ-отверждения..............................................................................18

1.2.3. Полимеризующиеся пленкообразователи......................................................20

1.2.4. Инициаторы УФ-отверждения........................................................................21

1.2.5. Механизм УФ-инициируемой радикальной полимеризации.......................24

1.2.6. Пигменты в композициях УФ-отверждения..................................................26

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ......................................................................30

2.1. Характеристика исходного сырья, материалов и полупродуктов....................30

2.2. Объекты исследования..........................................................................................31

2.3. Методы исследования............................................................................................33

2.3.1 Метод определения динамической вязкости.....................................................35

2.3.2. Метод определения твердости покрытий по маятниковому прибору...........36

2.3.3. Метод определения адгезии нормальным отрывом .......................................37

2.3.4. Метод определения адгезионной прочности методом параллельных надрезов.........................................................................................................................39

2.3.5. Метод определения степени перетира.;............................................................40

2.3.6. Метод определения эластичности пленки при изгибе....................................41

2.3.7. Метод определения прочности пленки при ударе...........................................42

2.3.8. Метод определения условной светостойкости................................................43

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.........................................................................45

3.1. Рецептурные особенности эмалей УФ-отверждения.........................................45

3.2. Влияние природы пигмента на скорость отверждения композиции................51

3.3. Влияние размеров и формы частиц пигментов на реактивность УФ-композиций....................................................................................................................57

3.4. Использование пигментов в композициях УФ-отверждения в качестве УФ-абсорберов для получения УФ-фильтров...................................................................61

3.5. Технология производства эмали УФ-отверждения «Акрокор УФ».................73

Список использованной литературы...........................................................................77

ПРИЛОЖЕНИЕ 1..........................................................................................................88

ПРИЛОЖЕНИЕ 2..........................................................................................................95

ПРИЛОЖЕНИЕ 3..........................................................................................................98

ПРИЛОЖЕНИЕ 4..........................................................................................................99

ПРИЛОЖЕНИЕ 5........................................................................................................100

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы:

В настоящее время инновационная технология УФ-отверждения лакокрасочных материалов считается одной из самых главных и перспективных технологий в лакокрасочной промышленности. Свойства любого лакокрасочного материала определяются его химическим составом: природой

пленкообразующего, видом пигментов и наполнителей, характером применяемых специальных добавок. Большая часть УФ-отверждаемых лакокрасочных покрытий основана на химии акрилатов, которые сшиваются за счет радикальной полимеризации [1].

Технология УФ-отверждения обладает рядом достоинств, таких как:

1. высокая скорость сушки, а, следовательно, и высокая производительность;

2. более низкая стоимость окраски одного кв.м. изделия по сравнению с традиционными ЛКМ;

3. возможность штабелировать и упаковывать детали сразу после УФ-

ламп;

4. отсутствие потребности в отдельных помещениях или специальных сушильных тоннелях для сушки и хранения окрашенных деталей;

5. компактность оборудования;

6. а также полное отсутствие в рецептуре ЛКМ УФ-отверждения растворителей, и, следовательно, их экологическая безопасность [2].

Последний пункт затрагивает еще одну чрезвычайно актуальную проблему - существование острой необходимости в получении безопасных ЛКМ, не содержащих традиционных вредных растворителей. В то же время в развитии лакокрасочной промышленности наблюдается стремление к уменьшению толщины ЛК покрытия с сохранением его высоких защитных характеристик и

декоративных свойств. Обе эти проблемы способны решить пигментированные ЛКМ УФ-отверждения [3,4].

Пигмент представляет собой практически нерастворимое в данной среде неорганическое или органическое, цветное или ахроматическое красящее средство, задачей которого является препятствие свету для того, чтобы сделать покрытие непрозрачным и укрыть основу, а также придать ему необходимые декоративные свойства.

Использование пигментов позволяет получать любой оттенок по каталогу RAL, однако, присутствие пигментов в композициях УФ-отверждения является причиной, по которой процесс отверждения может замедляться или вообще не идти. Это связано с тем, что большинство широко применяемых неорганических и органических пигментов поглощает УФ-лучи в той же спектральной области, что и фотоинициаторы. При этом в отличие от фотоинициаторов, прямых данных о светопоглощении пигментов нет, за исключением рутильной формы диоксида титана, спектр светопропускания которого известен. Это представляет собой одну из главных трудностей получения пигментированных покрытий УФ-отверждения.

Пигменты не могут рассматриваться как инертные добавки в УФ-отверждаемых непрозрачных или цветных покрытиях. На процесс отверждения влияют:

- рассеяние света и проникновение энергии;

- показатель преломления и длина волны светопоглощения пигмента;

- каталитическая активность свободных радикалов [5].

Пигменты могут поглощать энергию УФ-излучения, что будет влиять на поглощение УФ-излучения фотоинициаторами, что отразится на концентрации свободных радикалов, результатом чего будет снижение скорости отверждения.

Именно поэтому материалы УФ-отверждения не обладают широкой цветовой гаммой, что является их недостатком.

Цели и задачи исследования

Целью работы являлась разработка технологии получения индустриальных эмалей УФ-отверждения в соответствии с каталогом RAL.

В перечень задач исследования входило:

1. Исследование влияния природы пигментов, их формы, размеров на реакционную способность композиций УФ-отверждения.

2. Изучение спектров пропускания пигментов в УФ-области в зависимости от их природы, формы, размеров.

3. Комплексное исследование существующих фотоинициаторов с целью использования их для отверждения пигментированных композиций.

4. Разработка технологических основ производства эмалей УФ-отверждения заданных цветов и оттенков.

5. Разработка экспресс-методики для изучения возможности использования пигментов в композициях УФ-отверждения.

Научная новизна

1. Предложен и научно обоснован подход к получению пигментированных эмалей УФ-отверждения на основе изменения соотношения пигмент-фотоинициатор, где оптимальная область абсорбции УФ-квантов фотоинициатором соответствует области максимального пропускания пигмента.

2. Выявлено влияние формы и размера частиц пигментов на скорость отверждения эмалей под воздействием УФ-излучения. С уменьшением размера частиц пигментов скорость отверждения уменьшается. При одинаковом содержании пигмента в рецептуре УФ-композиции скорость отверждения для сферических пигментов выше, чем для хлопьевидных.

3. На примере широкого круга пигментов показано, что использование

минеральных пигментов (крона, железоокисные и т.д.) в рецептуре эмалей УФ-

6

отверждения предпочтительней перед органическими пигментами (фталоцианиновые, желтый светопрочный и т.д.).

4. Показано, что введение 1-2% масс, нанокристаллов диоксида титана в рецептуру лака УФ-отверждения после отверждения позволяет получать оптически прозрачные УФ-фильтры.

Практическое значение работы

1. Разработана рецептура эмали УФ-отверждения «Акрокор УФ» ТУ 2316-019-50003914-2006 и налажено производство в ООО «НПФ «ИНМА».

2. Разработана методика для экспресс-анализа пигментов на возможность использования их в рецептуре УФ-отверждаемых эмалей.

3. Разработана рецептура и выпущена опытная партия лака УФ-отверждения «Акрокор-УФ», предназначенного для поглощения УФ-излучения (УФ-фильтр).

Положения, выносимые на защиту

1. Возможно отверждение пигментированных систем УФ-излучением при соблюдении условия, что область максимальной абсорбции фотоинициаторов соответствует области максимального пропускания пигментов.

2. На скорость реакции отверждения пигментированной УФ-отверждаемой эмали влияют форма и размер частиц пигментов.

3. Скорость реакции отверждения пигментированной УФ-отверждаемой эмали зависит от природы пигмента. Использование минеральных пигментов в композициях УФ-отверждения предпочтительнее органических.

4. Композиция УФ-отверждения, содержащая 1-2% масс, диоксида титана позволяет получать после отверждения УФ-фильтры.

Личный вклад автора

Личный вклад автора заключается в конкретизации поставленной задачи, разработке методов ее решения. Теоретическое и практическое обоснование выбранных направлений.

Апробация работы

Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на Всероссийском научно-практическом семинаре «Совершенствование технологии и повышение эффективности лакокрасочных покрытий. Новые лакокрасочные материалы». Санкт-Петербург, ОАО «АВАНГАРД»/НТФ «ТЕХНОКОН». 14-17 февраля 2012, научно-технической конференции «Новые материалы и технологии производства и применения лакокрасочных материалов». Санкт-Петербург, ЦНТИ «Прогресс». 4-8 июня 2012, научно-практическом семинаре «Современные технологии и материалы, применяемые для подготовки поверхностей и в создании защитных лакокрасочных покрытий». Санкт-Петербург, ОАО «АВАНГАРД». 4-7 июня 2013, III межотраслевой конференции «Антикоррозионная защита-2012» - Москва, ГК ИЗМАЙЛОВО. 28 марта 2012 г., XIV Международной научно-технической конференции «Наукоёмкие химические технологии - 2012» - Тула, ТГПУ им. Л.Н. Толстого. 21-25 мая 2012 г., V Всероссийской конференции (с международным участием) «Химия поверхности и нанотехнология» - Хилово, Псковская область. 24-30 сентября 2012 г., конференции СПбГУКиТ «Неделя науки и творчества-2012». Секция «Химическая технология. Экология. Фотография» - Санкт-Петербург, СПбГУКиТ. 9-21 апреля 2012г., I Международной научно-практической конференции - Новосибирск, 2012г., конференции «Наукоемкие технологии с сфере кинопроизводства» 18 апреля 2013 г., четвертой межотраслевой конференции «Антикоррозионная защита-2013» - Москва, ГК ИЗМАЙЛОВО. 27 марта 2013 г.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка цитируемой литературы (107 наименований) и приложений. Диссертация содержит 100 страниц текста, 33 рисунка и 11 таблиц.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Максимова М.А. Рецептурные особенности эмалей УФ-отверждения / М. А. Максимова, О. Э. Бабкин, JL А. Бабкина, А. Г. Есеновский, С. В. Проскуряков // Лакокрасочные материалы и их применение. - 2012. - №. 6. - С. 5659.

2. Бабкин О.Э. Цветные защитные покрытия / О. Э. Бабкин, Л. А. Бабкина, А. Г. Есеновский, М. А. Максимова, С. В. Проскуряков // O-journal. Очистка. Окраска. - Май-июнь 2012. - С. 40-42.

3. Бабкин О.Э. Рецептурные особенности пигментированных индустриальных покрытий УФ-отверждения / О. Э. Бабкин, Л. А. Бабкина, А. Г. Есеновский, М. А. Максимова, С. В. Проскуряков // Сборник докладов и каталог III межотраслевой конференции «Антикоррозионная защита-2012» - Москва, ГК ИЗМАЙЛОВО. 28 марта 2012 г. - С. 11-14.

4. Бабкин О.Э. Пигментированные индустриальные покрытия УФ-отверждения / О. Э. Бабкин, Л. А. Бабкина, М. А. Максимова, О. И. Соколова // Тезисы докладов XIV Международной научно-технической конференции «Наукоёмкие химические технологии - 2012» - Тула, ТГПУ им. Л.Н. Толстого. 21--25 мая 2012 г.-С. 381.

5. Бабкин О.Э. Особенности пигментирования композиций УФ-отверждения / О. Э. Бабкин, Л. А. Бабкина, А. Г. Есеновский, М. А. Максимова, С. В. Проскуряков // Тезисы докладов V Всероссийской конференции (с международным участием) «Химия поверхности и нанотехнология» - Хилово, Псковская область. 24-30 сентября 2012 г. - С. 180-181.

9

6. Максимова М.А. Пигментированные эмали УФ-отверждения / М. А. Максимова, О. И. Соколова // Сборник материалов конференции СПбГУКиТ «Неделя науки и творчества-2012». Секция «Химическая технология. Экология. Фотография» - Санкт-Петербург, СПбГУКиТ. 9-21 апреля 2012. - С. 67-74.

7. Соколова О.И. Влияние природы пигмента на реакционную способность эмалей УФ-отверждения / О. И. Соколова, М. А. Максимова, О. Э. Бабкин // Новое слово в науке и практике: гипотезы и апробация результатов исследования: Сборник материалов I Международной научно-практической конференции / Под общ. ред. С.С. Чернова. - Новосибирск: Издательство НГТУ, 2012-С. 139-142.

8. Соколова О.И. Разработка пигментированных композиций для фотолитографии / О.И. Соколова, М.А. Максимова //Неделя науки и творчества в СПбГУКиТ: конференция «Наукоемкие технологии - сфере кинопроизводства» 18 апреля 2013 г.: сб. научных статей. - СПб.: СПбГУКиТ, 2013. - С. 23-29.

9. Максимова М.А. Влияние размеров и формы частиц пигментов на реактивность УФ-композиций / М. А. Максимова, О. Э. Бабкин, Л. А. Бабкина // Лакокрасочные материалы и их применение. - 2013. - №. 4. - С. 44-46.

10. Бабкин О.Э. Антикоррозионные ЛКМ ультрафиолетового отверждения / О. Э. Бабкин, Л. А. Бабкина, А. Г. Есеновский, М. А. Максимова, С. В. Проскуряков, А.Ю. Силкина // Сборник докладов и каталог четвертой межотраслевой конференции «Антикоррозионная защита-2013» - Москва, ГК ИЗМАЙЛОВО. 27 марта 2013 г. - С. 12-15.

11. Бабкин О.Э. УФ-технология получения полимерных покрытий для защиты от УФ-излучения / О. Э. Бабкин, Л. А. Бабкина, М. А. Максимова, Е. К. Цветкова, С. Г. Ястребов // Лакокрасочные материалы и их применение. - 2013. -№. 7. - С. 26-29.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Основные положения

Краски, из которых формируются покрытия, относятся к жидким, вязкотекучим или порошковыми лакокрасочным материалам (ЛКМ), которые для получения пленки необходимой толщины наносятся на поверхность различными способами при помощи различного оборудования [6].

Формирование пленки происходит в результате химических или физических процессов. Формирование пленки в результате физических процессов возможно в том случае, если используемые компоненты инертны и процессы пленкообразования протекают только за счет испарения летучих компонентов растворителя или воды. Химический процесс формирования пленки возможен в случае использования реакционноспособных компонентов, которые являются составными частями ЛКМ и вступают в химическую реакцию под воздействием внешней энергии нагревания или облучения. Свойства краски определяются количественными и качественными характеристиками входящих в нее компонентов. При оптимальном подборе компонентов можно добиться того, чтобы свойства краски удовлетворяли техническим условиям ее применения. Свойства покровной пленки: блеск, эластичность, сопротивление царапанию, твердость, адгезия и внешний вид также определяются свойствами краски. Для нанесения краски не менее важно и состояние подложки: чистота, отсутствие пыли и жировых загрязнений [7].

Функции покрытий весьма разнообразны: они должны защищать поверхности от коррозии, атмосферных воздействий и механических повреждений; выполнять декоративную функцию (наружное покрытие автомобилей, бытовой техники, мебели); нести информацию (дорожные и информационные знаки, реклама) или выполнять иные задачи [8].

«Покрытие» - это общий термин, означающий материал, который наносится на поверхность. Термин «краска» означает пигментированный лакокрасочный материал (ISO 4618/1; DIN 55945).

1.1.1. Состав красок

Краски состоят из множества компонентов [9]. Выбор компонентов зависит от метода нанесения краски, придания краске желаемых свойств, особенностей покрываемой поверхности, экологических и экономических требований. Компоненты красок можно разделить на две большие группы: летучие (органические растворители, вода, коалесцирующие д