Модификация акриловой водно-дисперсионной краски углеродными нанотрубками: перспективы развития лакокрасочной продукции

В статье рассматривается актуальность применения нанотехнологий в лакокрасочной промышленности. Особое внимание уделяется водно-дисперсионной краске, которая остается одним из наиболее востребованных материалов в мире.

Ключевые слова: лакокрасочное покрытие, углеродные нанотрубки, нанокраска, нанотехнологии, адгезия.

В наше время лакокрасочные материалы широко используются во многих отраслях промышленности и строительства. Они играют важную роль в создании эстетичного вида продукции, защите ее поверхности от различных воздействий, а также увеличении срока ее эксплуатации. Среди разнообразия лакокрасочных материалов можно выделить краски, лаки, грунтовки, эмали и другие составы. Каждый из них имеет свои особенности и предназначен для конкретного типа поверхности. Водно-дисперсионная краска на протяжении многих лет остается одним из наиболее востребованных строительных материалов в мире. Она широко используется для окрашивания стен, потолков, дверей, окон и других поверхностей. В России есть достаточно большое количество предприятий, производящих лакокрасочную продукцию, такие как: ЗАО «Эмпилс» (г. Ростов-на-Дону), ООО «Тиккурила» (г. Санкт- Петербург), ООО «Компания Инфострой» (г. Владивосток), ООО «Завод Краски КВИЛ» (г. Белгород), ООО «Инновационные покрытия» (г. Казань), АО «ПИГМЕНТ» (г. Тамбов) и др. [1–6]

Как и у любого другого материала, у водно-дисперсионной краски есть некоторые слабые стороны: склонна к пятнам и отслаиванию; плохо подходит для использования на металлических поверхностях, так как обычно не содержит коррозионных ингредиентов; требует качественной подготовки поверхности, в противном случае, проявляется низкая адгезия с покрываемой поверхностью. В этом случае, есть необходимость развивать направление по совершенствованию данного лакокрасочного покрытия.

Рынок водно-дисперсионных красок находится в стадии активного развития. Сегодня он оценивается в 10 миллиардов рублей и продолжает расти [7]. Недавно на рынке появилась новая технология — нанокраски. Они содержат частицы размером до нескольких нанометров, что позволяет им проникать в мельчайшие поры поверхности и образовывать более прочное и долговечное покрытие. Нанокраски обладают высокой устойчивостью к ультрафиолетовому излучению, агрессивным химическим веществам и механическим воздействиям [8–10]. Однако, на данный момент на российском рынке отсутствует продукт, который был бы модифицирован углеродными нанотрубками. Поэтому компания, которая начнет производство такой краски, может занять свою нишу на данном рынке. В связи с тем, что в Тамбовская области проводятся исследования и разработки в области нанотехнологий, предлагается модифицировать акриловую водно-дисперсионную краску углеродными нанотрубками.

Углеродные нанотрубки (УНТ) — это цилиндрические структуры, состоящие из графита, которые имеют диаметр всего несколько нанометров [11]. Одним из потенциальных применений УНТ является их использование в качестве компонента водно-дисперсионной краски. При внесении УНТ в лакокрасочное покрытие можно получить: экологически чистый материал; более прочное, износостойкое и долговечное покрытие; лучшую адгезию покрытия к поверхности, в частности, к металлам. Наличие в составе акриловых водно-дисперсионных красок поверхностно — активных веществ (ПАВ) позволяет снизить агрегативные способности УНТ без дополнительных компонентов.

Первые эксперименты по модифицированию акриловой водно-дисперсионной краски «ВД-АК-117» (произведенной АО «ПИГМЕНТ», г. Тамбов) УНТ марки «ТАУНИТ-М» (произведенных ООО «Нанотехцентр», г. Тамбов) показали улучшение адгезии на 10 % (1 балл) по сравнению с исходными образцами. Тем не менее, применение УНТ в водно-дисперсионных красках представляет собой интересную возможность для улучшения свойств.

Таким образом, модифицированная УНТ акриловая водно-дисперсионная краска представляет собой перспективную технологию в области народного хозяйства. Применение УНТ в производстве краски позволяет значительно улучшить ее характеристики. Углеродные нанотрубки являются одними из самых прочных материалов, что делает краску более стойкой к механическим воздействиям и повышает ее адгезию к поверхности. Она экономически выгодна благодаря увеличенной долговечности, меньшим износам и более низкому уровню выбросов вредных веществ.

Литература:

1. Лакокрасочное производство. — Текст: электронный // ЗАО «Эмпилс»: [сайт]. — URL: http://www.empils.ru/ (дата обращения: 20.03.2023)
2. Лакокрасочное производство. — Текст: электронный // ООО «Тиккурила»: [сайт]. — URL: https://tikkurila.ru/ru/dlya-vashego-doma (дата обращения: 20.03.2023)
3. Лакокрасочное производство. — Текст: электронный // ООО «Компания Инфострой»: [сайт]. — URL: https://admiral-vl.ru/categories/vd-kraska/ (дата обращения: 20.03.2023)
4. Лакокрасочное производство. — Текст: электронный // ЗАО ООО «Завод Краски КВИЛ»: [сайт]. — URL: https://www.kvil.ru/ (дата обращения: 20.03.2023)
5. Лакокрасочное производство. — Текст: электронный // ООО «Инновационные покрытия»: [сайт]. — URL: https://thermo-color.ru/ (дата обращения: 20.03.2023)
6. Лакокрасочное производство. — Текст: электронный // АО «ПИГМЕНТ»: [сайт]. — URL: https://krata.ru/ (дата обращения: 20.03.2023)
7. Промышленное производство. — Текст: электронный // Росстат: [сайт]. — https://rosstat.gov.ru/ (дата обращения: 20.03.2023)
8. Mohammadi, F. Degradation of pollutants in solid and gas states using waterborne acrylic nanocomposite paints / F. Mohammadi, S. M. Mirabedini, Kh khodabakhshi, S. Pazokifard // Building and Environment. — 2022. — Vol. 221. — P. 1–10.
9. Mastan, R. Bi-doped ZnO yellow nanopigments: Synthesis, characterization, and antibacterial application for painting humid places / R. Mastan, A. Khorsand Zak, R. Pilevar Shahri // Ceramics International. — 2020. — Vol. 46 (7). — P.8582–8587.
10. Al-Qahtani, S. D. Simple preparation of long-persistent luminescent paint with superhydrophobic anticorrosion efficiency from cellulose nanocrystals and an acrylic emulsion / S. D. Al-Qahtani, S. Y. Al-nami, K. Alkhamis, Z. A. Al-Ahmed, A. M. Binyaseen, M. E. Khalifa, N. M. El-Metwaly // Ceramics International. — 2022. — Vol.48 (5). — P.6363–6371.
11. Кирчанов. В. С. Наноматериалы и нанотехнологии: учебное пособие / В. С. Кирчанов; Пермский нац. исслед. политех. ун-т. — Пермь. Изд-во Перм. нац. иссл. политех. ун-та. — 2016–193 с