Бесплатно по России: +7 (812) 600-70-39
Работаем по всей России

Применение нанодиоксидов титана Hombitec в лакокрасочных материалах для окраски древесины


Для выпуска №7-8, 2017 журнала "Лакокрасочная промышленность" главный технолог компании "Афая" Л.Ю. Бузинер подготовил статью "Применение нанодиоксидов титана Hombitec в лакокрасочных материалах для окраски древесины".

Нанодиоксиды титана марок Hombitec RM 300 и Hombitec RM 400 отличаются обработкой и размером частиц. Продукт Hombitec RM 300 имеет органическую обработку, а Hombitec RM 400 — неорганическую. Благодаря очень малому размеру частиц эти пигменты эффективно рассеивают УФ-излучение, но прозрачны в видимой области спектра. Поэтому нанодиоксиды титана Hombitec применяются в качестве эффективных УФ-абсорберов в широком ассортименте лакокрасочных покрытий, в том числе в прозрачных покрытиях по древесине. Основные технические характеристики пигментов приведены в табл. 1.

Проблема защиты древесных подложек от УФ-излучения является актуальной, особенно при их окраске прозрачными лаками. Причиной изменения цвета древесных волокон, ухудшения физико-механических свойств и растрескивания является фотохимическая деструкция лигнина. Инициирует эту фотохимическую реакцию УФ-часть спектра солнечного излучения (с длиной волны 280–400 нм).

В настоящее время эта проблема может быть решена тремя способами: применением транспарентных железооксидных пигментов, использованием органических или неорганических УФ-абсорберов. Применение транспарентных железооксидных пигментов весьма эффективно, но имеет один существенный недостаток: такие пигменты выпускаются очень узкой цветовой гаммы, а бесцветные покрытия или покрытия насыщенных цветов получить в принципе невозможно.

Этого недостатка лишены составы, содержащие органические и неорганические УФ-абсорберы. Рассмотрим их эффективность. На рис. 1 представлены спектры пропускания полимерных пленок толщиной 50 мкм, содержащих органический и неорганический (Hombitec) УФ-абсорберы, до и после 400 ч экспозиции в везерометре.

Спектры пропускания тонких полимерных пленок, содержащих УФ-абсорберы

При сравнении кривых видно, что в пленках, содержащих органические УФ-абсорберы, даже после непродолжительной выдержки в везерометре пропускание света в УФ-области возрастает, а в видимой области падает (пленка мутнеет). В пленках, содержащих неорганический УФ-абсорбер в той же концентрации, после экспозиции в течение 400 ч практически никаких изменений не произошло. Испытания реальных прозрачных лакокрасочных покрытий по древесине подтверждают этот вывод (рис. 2). Из приведенных результатов следует, что применение неорганических УФ-абсорберов в прозрачных покрытиях по древесине более эффективно.

Внешний вид покрытий на основе водного двухкомпонентного полиуретанового лака

Рис. 2. Внешний вид покрытий на основе водного двухкомпонентного полиуретанового лака после 1500 ч выдержки в везерометре и 3 мес на климатической станции в Альпах: а — исходное покрытие; б — с добавкой органического УФ-абсорбера; в — с добавкой 0,5% Hombitec RM 400; г — с добавкой 1,0 % Hombitec RM 400

Рассмотрим подробнее структуру частицы нанодиоксида титана из серии Hombitec (рис. 3). Она полностью соответствует стандартной структуре пигментного диоксида титана. Ядро — собственно диоксид титана, затем неорганическое покрытие, состоящее из оксидов алюминия и кремния, и наружная оболочка частицы — органическое покрытие.

Структура частицы диоксида титана серии Hombitec

Единственное различие состоит в размере частиц. Если в пигментном диоксиде титана удельный вес покрытия обычно составляет 3–5%, в редких случаях 8–9%, то в пигментах на основе нанодиоксидов титана — 12–20%. Малый размер частиц обусловливает серьезное технологическое отличие пигментов Hombitec от стандартных пигментных диоксидов титана: более сложное диспергирование.

Удельная поверхность частиц нанодиоксидов титана составляет 70–110 м2/г, что характерно для сажевых пигментов, а не пигментных марок диоксида титана, удельная поверхность которых обычно находится в пределах 15–20 м2/г. При столь высокой удельной поверхности процесс диспергирования пигментов Hombitec непосредственно в пленкообразователе вызывает определенные сложности. В то же время при недостаточном диспергировании защитные и оптические свойства Hombitec ухудшаются. Для устранения этого недостатка нанодиоксиды титана рекомендуется вводить в ЛКМ в виде пигментных паст.

Данные рецептуры, разработанные технологами компании Hunstman, успешно применяются в течение достаточно длительного периода времени. Они, естественно, не являются догмой. При современном уровне развития химической технологии на рынке представлен большой спектр эффективных смачивателей-диспергаторов, которые можно успешно использовать в составе подобных паст. При оценке качества такого продукта производителям следует иметь в виду, что пасты должны обладать текучестью и степень перетира («по точкам») должна составлять не более 10–15 единиц по прибору «клин».

На эффективность процесса диспергирования существенно влияет не только качество системы смачивания — диспергирования, но и правильный подбор условий диспергирования. Это стало очевидным в результате изучения в лаборатории Hunstman влияния режимов диспергирования водной пасты, содержащей Hombitec RM 400 , на оптические свойства конечного покрытия. Эта марка пигмента была выбрана в качестве объекта исследования потому, что ее чаще используют в тонированных покрытиях по древесине благодаря более высокой прозрачности в видимой области. Кроме того, Hombitec RM 400 сложнее диспергировать из­за значительно более высокой удельной поверхности.

На рис. 4 показано влияние пропускания света прозрачным покрытием толщиной 10 мкм в видимой и ближней УФобласти в зависимости от размеров мелющих тел и времени диспергирования водной пасты, содержащей 31,2 % Hombitec RM 400. Из графиков видно, что размеры мелющих тел оказывают более существенное влияние на оптические свойства конечного покрытия, чем увеличение времени диспергирования.

Влияние параметров диспергирования на прозрачность покрытия

В заключение хотелось бы отметить, что, несмотря на то что введение неорганических УФ ­абсорберов в состав ЛКМ — не очень простой технологический процесс, преимущества их использования за счет более длительного срока службы и лучших оптических свойств с избытком компенсирует это неудобство. Более того, этих осложнений можно избежать при использовании готовых пигментных паст нанодиоксида титана.


Литература

  • 1. Бузинер Л. Ю. Пигменты и красители для ЛКМ по древесине в ассортименте ЗАО «Афая» [Текст] / Л. Ю. Бузинер // Лакокрасоч. пром­сть. 2015. № 5. С. 12–18.
  • 2. Пието Джордж. Древесина. Обработка и декоративная отделка [Текст] / Джордж Пието, Юрген Кине. М.: ООО «Пэйнт­Медиа», 2008

С полной версией статьи Вы можете ознакомиться, скачав файл в формате pdf по ссылке.


Поделиться:


Заказать
звонок
Напишите нам, мы онлайн!
Евгения
Технолог Афая
*
*
Ответим в течение рабочего дня