Научная статья на тему 'ТЕХНОЛОГИЯ УФ-ОТВЕРЖДЕНИЯ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА'

ТЕХНОЛОГИЯ УФ-ОТВЕРЖДЕНИЯ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
187
29
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
УФ-ОТВЕРЖДЕНИЕ / ФОТОПОЛИМРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ / ТЕХНОЛОГИЯ / ПОКРЫТИЯ

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Бабкин Олег Эдуардович, Бабкина Любовь Анатольевна, Айкашева Ольга Сергеевна, Ильина Виктория Валентиновна, Власов Михаил Юрьевич

В статье дано обоснование применения технологии УФ-отверждения в современной практике создания пленок и покрытий различного назначения с заданной спецификой свойств. Рассмотрены ключевые положения составления рецептур фотополимерных композиций, даны конкретные примеры рецептур, разработанные членами научной школы «Технологии функциональных композитных материалов» (руководитель: профессор, д.т.н. Бабкин О.Э.).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Бабкин Олег Эдуардович, Бабкина Любовь Анатольевна, Айкашева Ольга Сергеевна, Ильина Виктория Валентиновна, Власов Михаил Юрьевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

UV CURING TECHNOLOGY. THEORY AND PRACTIC

The article provides a justification for the use of UV-curing technology in the modern practice of creating films and coatings for various purposes with a given specificity of properties. The key provisions of formulation compounding of photopolymer compositions are considered, specific examples of formulations developed by members of the scientific school «Technologies of functional composite Materials» (head: Professor, Doctor of Technical Sciences Babkin O.E.) are given.

Текст научной работы на тему «ТЕХНОЛОГИЯ УФ-ОТВЕРЖДЕНИЯ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА»

УДК 667

Oleg E. Babkin1-3, Lyubov A. Babkina3, Olga S. Aykasheva4, Viktoriya V. Il'ina1, Mikhail Yu. Vlasov5

UV CURING TECHNOLOGY. THEORY AND PRACTICE

1Saint-Petersburg State Institute of Film and Television, St Petersburg, Russia

2Saint-Petersburg State Institute of Technology, St Petersburg, Russia

3S&H Technology Saint-Petersburg, Russia 4PPG Industries Amsterdam, Amsterdam, Netherlands 5Optic Fiber Systems, Saransk, Russia obabkin@rambler.ru

The article provides a justification for the use of UV-curing technology in the modern practice of creating films and coatings for various purposes with a given specificity of properties. The key provisions of formulation compounding of photopolymer compositions are considered, specific examples of formulations developed by members of the scientific school «Technologies of functional composite Materials» (head: Professor, Doctor of Technical Sciences Babkin O.E.) are given.

Key words: UV-curing, photopolymer materials, technology, coatings

DOI 10.36807/1998-9849-2022-62-88-6-11

Введение

Технология УФ-отверждения - способ получения твердых полимерных покрытий на поверхности практически любой природы за счет фотоинициируемой извне полимеризации жидких олигомерно-мономерных смесей (в том числе, наполненных). Фактически, физикохимия процесса сводится к сборке покрытия цепной реакцией присоединения за счет ненасыщенных связей входящих в систему компонентов, часто со значительно различающимися молекулярными массами и разным количеством способных к полимеризации связей [1].

Технология УФ-отверждения разработана сравнительно давно (в 60-х годах Хх в.) и широко используется в различных отраслях производства во всем мире, включая Россию. Одним из важнейших технологических преимуществ данного способа является существенное сокращение времени получения готового покрытия в сравнении с другими известными способами. Кроме тайминга, значимым преимуществом технологии УФ-отверждения, по крайней мере, с точки зрения организации производственной среды, является возможность эргономичного, компактного размещения основного оборудования. Кроме непосредственных преимуществ в области организации производства, технология УФ-отверждения востребована благодаря возможности получения качественных покрытий защитного и/или декоративного назначения, и в принципе - покрытий с практически любой заданной функционализацией.

Развитие технологии УФ-отверждения, от начала ее разработки и до настоящего времени, идет по двум основным направлениям, первым из которых является разработка новых рецептур фотополимеризующихся композиций (ФПК), вторым - совершенствование оборудования, эмитирующего излучение в УФ-области, и, собственно, запускающее процесс полимеризации фПк.

На данном этапе развития технологии акцент сделан на использовании светодиодных (LED) излучателей,

Бабкин О.Э.1-3, Бабкина Л.А.3, Айкашева О.С.4, Ильина

В.В.1, Власов М.Ю.5

ТЕХНОЛОГИЯ УФ-ОТВЕРЖДЕНИЯ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА

1Санкт-Петербургский государственный институт кино и телевидения, Санкт-Петербург, Россия 2Санкт-Петербургский государственный технологический институт, Санкт-Петербург, Россия 3S&H Technology Санкт-Петербург Россия

4PPG Industries Amsterdam, Amsterdam, Netherlands 5Оптиковолоконные системы, Саранск, Россия obabkin@rambler.ru

В статье дано обоснование применения технологии УФ-отверждения в современной практике создания пленок и покрытий различного назначения с заданной спецификой свойств. Рассмотрены ключевые положения составления рецептур фотополимерных композиций, даны конкретные примеры рецептур, разработанные членами научной школы «Технологии функциональных композитных материалов» (руководитель: профессор, д.т.н. Бабкин О.Э.).

Ключевые слова: УФ-отверждение, фотополимрные материалы, технология, покрытия.

Дата поступления - 30 мая 2022 года

отличительной особенностью которых является более узкий спектр эмиссии (390-405 нм). Соответственно, для таких излучателей необходимы иные рецептуры ФПК со специфическими фотоинициирующими системами.

Фотополимеризующиеся композиции

Любая рецептура ФПК строится на основных (базовых) компонентах: сополимеризующиеся пленкообразо-ватели (олигомерно-мономерная смесь), фотоинициатор (или фотоинициирующая смесь для LED-отверждающих-ся систем) и технологические добавки. Добавки могут включать синергетик для повышения реакционной способности композиции, наполнители, пигменты, а также другие аддитивы, функцию которых будет определять как назначение покрытия, так и особенности организации процесса приготовления композиций, включая особенности технологического оборудования. Каждый компонент ФПК выполняет свою роль, и зачастую эта роль может быть «двоякой». В частности, мономеры, вводимые в рецептуры, выполняют сразу две функции: активного разбавителя, регулирующего вязкость композиции, и сополимеризующегося агента, т.е. фактически, второго пленкообразователя, влияющего на физико-механические свойства готового покрытия [2-5]. Важнейшую роль в реактивности композиций играют фотоинициаторы, выбор которых всегда коррелирует с выбранным способом отверждения композиций, точнее - с эмитируемым спектром источника отверждения (UV-лампа или LED-лампа). Большинство применяемых для УФ-отверждаемых систем фотоинициаторов содержат группу бензоила, заместители которой фактически определяют пик абсорбции поглощаемого излучения, и, соответственно, область эффективного инициирования системы [1, 3, 6].

Выбор основного пленкообразователя. Составление рецептуры всегда начинается с выбора основного пленкообразователя. Основными олигомерами для

И ТЕХНОЛОГИИ В ДИЗАЙНЕ»

УФ-отверждаемых ФПК по радикальному механизму полимеризации являются: эпокси- и эпоксиэфиракрилаты, полиэфиракрилаты и аминомодифицированные полиэ-фиракрилаты (на основе простых полиэфиров), уретана-крилаты, ненасыщенные полиэфиры. Они существенно отличаются не только исходными свойствами (в первую очередь, реактивностью), но и свойствами ФПК на их основе, а также - характеристиками получаемых на их основе покрытий (рис.).

Рис. Свойства олигомеров ФПК и получаемых на их основе покрытий, где: 1 - твердость покрытия, 2 - эластичность

покрытия, 3 - прочность покрытия на истирание, 4 -абразивная устойчивость покрытия, 5 - адгезия покрытия, 6 - вязкость ФПК, 7 - химическая стойкость покрытия, 8 -реактивность ФПК

Наибольшей реактивностью обладают системы на основе эпоксиакрилатов, они же позволяют получить наиболее твердые покрытия, в сравнении с покрытиями на основе других акриловых олигомеров. Чуть медленнее работают системы на основе полиэфиракрилатов, но при этом их «звезда свойств» более сбалансирована по основным техническим показателям формируемых покрытий: твердость, эластичность, прочность на истирание, абразивная стойкость, адгезия к подложке.

Однако стоит понимать, что выбором олигомера дело не ограничивается, и важно учитывать возможность его взаимодействия в ходе инициированной внешним излучением цепной полимеризации с другими соединениями, содержащими в молекуле ненасыщенные связи. Безусловно, и они могут быть подвержены полимериза-ционным процессам и участвовать в общем процессе составления многомерной матрицы. К таким соединениям в рецептуре ФПК относятся мономеры-разбавители, вводимые для регулирования вязкости системы. Часто их называют активными разбавителями благодаря их активной роли в общем полимеризационном процессе.

Выбор мономера-разбавителя. Активные разбавители содержат как минимум одну ненасыщенную связь (однофункциональные мономеры), за счет которой они могут либо полимеризовываться самостоятельно до некрупных олигомеров, либо сополимеризовываться с оли-

гомерами-пленкообразователями. Первый вариант, самостоятельной полимеризации, фактически маловероятен из-за низкой объемной концентрации мономера в системе, и доля самополимеризации активного разбавителя в общем объеме протекающих полимеризационных процессов минимальна. Превалирующим является второй вариант, при котором происходит одновременная полимеризация олигомеров и мономеров с образованием единой матрицы, пространственная структура которой будет зависеть от ряда факторов, в том числе - от количества ненасыщенных углерод-углеродных связей мономера, т.е. от его функциональности. С увеличением функциональности мономеров повышается вероятность их встраивания в растущие макромолекулы полимеризующегося олигомера с образованием пространственно-сшитой структуры, что приводит к получению более твердого покрытия. Естественно, эта же выстраиваемая ячеистая структура, элементарное звено которой фактически будет соизмеримо с размером элементарного звена активного разбавителя, даст в итоге менее эластичные покрытия, чем этого можно было бы ожидать при использовании в рецептуре тех же олигомеров в совокупности с моноакрилатами, чем с ди-, и, тем более, три- или тетраакрилатами [4]. Из моно-акрилатов наиболее распространены изоборнилакрилат, феноксиэтилакрилат и гидроксиэтиленметакрилат. Из диакрилатов - бутандиолдиакрилат, дипропиленгликоль-диакрилат, трипропиленгликольдиакрилат. Триакрилаты представлены в основном триметилпропантриакрилатом.

Характеристика фотополимеризующихся композиций. Однако ассортимент активных разбавителей не исчерпывается перечисленными соединениями, и может быть расширен - применимость того или иного мономера группы акрилатов с ненасыщенными связями в молекуле позволяет рассматривать его как потенциального агента ФПК, и вопрос его использования будет определяться принятыми задачами разрабатываемой рецептуры.

Например, важнейшей характеристикой композиции является гидрофильно-липофильный баланс (ГЛБ), определяющий условия формирования сплошного покрытия на защищаемой поверхности, и, собственно, значительную часть его свойств. Теоретически бесспорно, что управлять ГЛБ в нашем случае композиций, содержащих способные сополимеризоваться ненасыщенные соединения, можно, используя соединения с разными функциональными концевыми группами, которые при полимеризации будут ориентированы к защищаемой поверхности или к воздуху, определяя тем самым гидрофильность / гидрофобность покрытия, его растекаемость, смачиваемость, поверхностную энергию и ряд других параметров.

Был проведен показательный эксперимент, заключающийся в сравнительном анализе серии ФПК, отличающихся мономерными агентами с разными функциональными группами. Для чистоты эксперимента база композиций (олигомер, фотоинициирующая смесь и технологические добавки) оставалась неизменной, а также оставалось постоянным мольное соотношение олигомер-ного и мономерного агентов в смеси. В качестве олигоме-ра был взят двухфункциональный эпоксиакрилат (ЭА) с ММ = 550 г/моль. В качестве фотоинициирующей системы использована смесь 2,4,6-триметилбензоилдифенил-фосфиноксида с 1-гидроксициклогексил-фенил-кетоном в соотношении 1 : 4. В качестве мономеров использовали гидроксиметилметакрилат (ГЭМА) с гидроксильной концевой группой и циклогексилметакрилат (ЦГМА) с циклогексилом в качестве концевой группы. Соответственно, рассматривали два мономера, один из которых имеет гидрофильную группу, второй - гидрофобную. При этом оба мономера являются моноакрилатами (одна ненасыщенная связь в молекуле каждого мономера) с близкими молекулярными массами: 130,1 г/моль (ГЭМА) и 168,2 г/моль (ЦГМА). Единственным значимым отличием в свойствах рассматриваемых мономеров является температура стеклования продуктов их полимеризации

И ТЕХНОЛОГИИ В ДИЗАЙНЕ»

(гомополимеров): 55-57°С (ГЭМА) и 92-110°С (ЦГМА). Однако это отличие не является определяющим фактором формирования таких свойств покрытия как величина поверхностного натяжения жидкой ФПК, величина поверхностной энергии отвержденного слоя и его паропро-ницаемость, определение которых составляло основную задачу эксперимента.

Оценка свойств ФПК и формируемых из них покрытий включала:

• измерение динамической вязкости ФПК (оборудование: вискозиметр «ВгоокАеЮ DV-E»);

• определение поверхностного натяжения методом отрыва кольца (оборудование: тензиометр дю Нуи);

• определение поверхностной энергии по краевому углу смачивания (с расчетом поверхностной энергии по уравнению Оуэнса-Вендта-Кабли);

• определение паропроницаемости покрытия.

В итоге, полученные результаты однозначно показали, что преобладание в смеси мономеров агента с гидрофобной концевой группой снижает поверхностное натяжение жидкой ФПК и ее динамическую вязкость, а это характеристики, определяющие такие технологические показатели процесса как растекаемость композиции, смачиваемость и, опосредованно, адгезионная прочность отвержденного покрытия к подложке. Измеренные значения поверхностной энергии покрытия показали, что уменьшение содержания в системе мономера с гидрофильной концевой группой приводит к значительному снижению поверхностной энергии, т.е. к ее гидро-фобизации. Эти корреляции можно объяснить структурой формируемой в процессе инициируемой полимеризации матрицы, в которой концевые группы приобретают ориентацию либо к разделу фаз ФПК/воздух, либо - к ФПК/ подложка. И здесь надо учитывать как молекулярную, так и надмолекулярную структуры образующегося полимера, особенно возможность образования межмолекулярных и внутримолекулярных водородных связей за счет наличия гидроксильных -ОН групп у одного из мономеров (ГЭМА). Понятно, что содержание гЭма в системе будет определять и количество этих групп, и количество образующихся водородных связей, определяющих ориентацию макромолекул и плотность их упаковки, а также ориентацию присутствующих одновременно гидрофобных групп циклогексила. Косвенно это подтверждают и измеренные значения паропроницаемости пленок отвержденных покрытий: паропроницаемость растет с увеличением содержания в системе ЦГМА, имеющего значительный по размеру гидрофобный заместитель (циклический радикал). Основные значения, полученные в эксперименте, приведены в таблице 1.

Таблица 1. Характеристики ФПК на основе эпоксиакрилата и сформированных из них покрытий методом УФ-отверждения

Характеристики ФПК с разным соотношением компонентов олигомерно-мономерной смеси (ЭА / ГЭМА / ЦГМА)

1 / 1 / 0 1 / 0,7 / 0,3 1 / 0,5 / 0,5 1 / 0,3 / 0,7

Вязкость ФПК, мПа-с 82 67 38 34

Поверхностное натяжение ФПК, мН/м 36 34 34 26

Поверхностная энергия покрытия, мДж/м2 50 27 25 25

Паропроницаемость покрытия, мг/см2 0,01 0,02 0,03 0,09

Еще одной важной характеристикой композиции является температура стеклования - параметр, определяющий температурный переход полимера из высокоэластичного в стеклообразное состояние, т.е., фактически, определяющий непосредственно процесс перехода полимера в состояние, соответствующее твердому телу.

Значение температуры стеклования является в ряде случаев одной из основных характеристик ФПК, наравне с вязкостью, определяющих границы ее применимости. Например, параметр температуры стеклования четко регламентируется при производстве оптического волокна (технологии вытяжки световода с нанесением системы защитных и маркирующих покрытий на скоростях до 1900 м/мин). Поэтому для такого производства подбор рецептуры ФПК будет учитывать не только стандартные для полимерных систем показатели (вязкость системы, паропроницаемость покрытия, адгезия покрытия к подложке), но и температуру стеклования именно смеси, а не гомополимеров основных пленкообразователей. Есть все основания полагать, что в случае олигомерно-мономер-ных смесей принцип аддитивности нельзя рассматривать как работающий математически точно. Более того, ряд проведенных экспериментов показал значимые отклонения температуры стеклования ФПК от расчетных значений.

Был проведен эксперимент, заключающийся в сравнительном анализе двух серий ФПК на основе уре-танакрилатов. В первой серии в качестве олигомера был использован двухфункциональный алифатический полиэфирный уретанакрилат с температурой стеклования го-мополимера Тд = -59°С (собственная вязкость олигомера 15000 мПат при 25°С). Во второй серии была использована смесь двухфункциональных уретанакриловых оли-го-меров: алифатического уретанакрилата (Тд = -40°С) и силиконового уретанакрилата (Т = -112°С), вводимых в соотношении 3 : 1. В качестве фотоинициатора в обеих сериях использовали 2,4,6-триметилбензоилдифенил-фосфиноксид, вводимый в постоянном количестве 7 мас. %. Варьируемой частью ФПК были активные мономеры, вводимые в соотношении 1 : 1 к олигомерной составляющей системы. В ка-честве мономеров использовали моноакрилаты: метоксиполиэтиленглицерол метакрилат (МПЭГМА), изодецилакрилат (ИДА). полипропиленгли-кольакрилат (ППГА) и полипропиленгликольметакрилат (ППГМА). Введение моноакрилатов в систему было необходимо для регулирования вязкости системы, и в итоге привело к изменению и вязкости, и температуры стеклования (таблица 2).

Таблица 2. Характеристики ФПК на основе уретанакриловых

олигомеров

Состав ФПК Соотношение компонентов Вязкость (50°С), мПа-с Т, °С д'

АПЭУ / МПЭГМА 1 / 1 2000 -66

я и АПЭУ /ППГА 1 / 1 1400 -62

р е АПЭУ / ППГМА 1 / 1 1100 -63

АПЭУ / ИДА 1 / 1 900 -60

2 я и АУ + СУ / МПЭГМА 3 : 1 / 1 2000 -68

АУ + СУ / ППГА 3 : 1 / 1 1500 -65

р е АУ + СУ / ППГМА 3 : 1 / 1 1200 -65

АУ + СУ / ИДА 3 : 1 / 1 950 -62

Необходимость использования смеси олигомеров, один из которых (силиконовый уретанакрилат, СУ) обладает низкой собственной температурой стеклования гомополимера - вынужденный шаг, задачей которого было максимально возможное понижение температуры стеклования ФПК. В теории, СУ мог бы стать единственным олигомером смеси, однако на практике необходимо учитывать все параметры, характеризующие систему, а вязкость этого олигомера слишком низка (1800 мПат при 25°С). Использование же его в смеси с высоковязким алифатическим уретанакрилатом (30000 - 70000 мПа-с при 60°С) с добавкой низковязких моноакрилатов привело к получению оптимальной по вязкости ФПК, удовлетворяющей требованиям технологического процесса нанесения на высокоскоростной линии окраски (2000 мПат при

И ТЕХНОЛОГИИ В ДИЗАЙНЕ»

50°C). Наилучшими из представленных ФПК показателями обладает смесь серии 2 с мономером ППГМА (таблица 2). Проверка гипотезы об аддитивном формировании Т смеси была проведена на ФПК, показавшей наилучший результат: изменение соотношения олигомеров с существенно отличающимися температурами стеклования (-40°C и -112°C) в сторону их эквивалентного содержания (l : 1) привело к существенному снижению температуры стеклования композиции, до -75°C.

Говоря о композициях, имеющих широкое применение для создания не только защитных, но и декоративных покрытий, нельзя не упомянуть о возможности получения колорированных ФПК. Здесь стоит сразу акцентировать внимание на ограничениях, существующих исключительно для УФ-отверждаемых материалов. Введение колорирующих агентов (пигментов) не должно сказываться на возможности проникновения инициирующего излучения вглубь покрытия. Особенно актуально это учитывать при использовании твердофазных пигментов, значимое количество которых может существенно перекрывать световой поток и снижать тем самым эффективность процесса полимеризации в глубине слоя. Однозначно, неполная полимеризация в глубине слоя и на границе Фпк/подложка приведет к снижению адгезии покрытия к поверхности, и как следствие, к уменьшению стойкости покрытия, в том числе - коррозионной. Соответственно, теоретически и практически имеет смысл рассматривать пигменты, обращая внимание, что их нельзя рассматривать как просто инертные добавки. Они обязательно будут влиять на процесс отверждения, поглощая и рассеивая световой поток, и здесь будут иметь значение и длина волны поглощения пигментом, и размер его частиц, и степень их дисперсности, и, конечно же, количество пигмента в композиции и степень равномерности его распределения в объеме и в слое жидкой ФПК. К сожалению, большинство промышленных неорганических и органических пигментов поглощают УФ-излу-чение в той же спектральной области, что и фотоинициаторы, что приводит к конкуренции обоих за энергию, и может существенно сказаться и на скорости проведения фотополимеризации, и на ее эффективности. Поэтому подход к выбору пигмента при создании рецептур коло-рированных ФПК в данный момент должен учитывать не только необходимость получения цвета по каталогу RAL, хотя это и теоретически, и практически достижимо [7, 8]. Важно учитывать влияние добавки пигмента на весь процесс получения УФ-отвержденных покрытий (включая приготовление композиции и ее полимеризацию) и на эксплуатационные свойства готовых покрытий. Несмотря на необходимость комплексного подходя для решения вопросов колорирования композиций, эта проблема решаема, и введение пигментов часто необходимо при создании ФПК для изготовления сувенирной продукции, в практике строительного дизайна и реставрации, при изготовлении оптических кабелей [9, 10].

Схожая проблема, по крайней мере, в части решения проблемы экранирования светового потока при УФ-и-нициируемой полимеризации, возникает при необходимости получения армированных ФПК, востребованных в практике оперативного ремонта. Для полного отверждения слоя армирующий материал композита должен обладать высокой пропускной способностью в УФ-диапазоне светового излучения. Частично проблему решает использование современных, имитирующих в более узком диапазоне, источников излучения - UV LED-источников, которые, кроме того, обладают рядом эксплуатационных преимуществ, в том числе - намного более высоким КПД при низком энергопотреблении в сравнении с традиционными ртутными излучателями высокого давления [11]. Немаловажным фактором является и выбор армирующего материала. В настоящее время проводятся разработки с использованием в качестве армирующих материалов различных тканых и нетканых материалов, в том числе

стеклоткани, различных углеродных материалов [12]. Уже имеющиеся разработки позволяют говорить о широком спектре применимости УФ-отверждаемых армированных материалов: от жилищно-коммунального хозяйства до оборонных и космических технологий [13, 14].

Перспективным направлением технологии УФ-отверждения является рулонная окраска металла (технология койл-коатинга, coil-coating). Основным лимитирующим технологическим параметром здесь также является скорость процесса. Соответственно, необходимо создание окрасочного материала с высокой скоростью получения твердого защитного покрытия. ФПК, полностью отверждающаяся за счет цепной полимеризации в течение 0,5-1 с, имеет преимущества перед другими лакокрасочными материалами (ЛКМ), тем более что возможно придание ФПК дополнительных характеристик, в том числе - коррозионной стойкости, что особо актуально для окраски металла [15-17]. К УФ-отверждаемым материалам для окраски рулонного металла предъявляют ряд требований, учитывающих специфику их применения. Например, основным является требование по рабочей вязкости ФПК, как параметру, определяющему процесс нанесения композиции - вязкость жидкого состава должна быть ~ 20 с (по ГОСТ 8420-2022), при температуре 4050 °С. Важен и внешний вид - желательно использование бесцветной ФПК. Допускается колорирование композиции, но при этом стоит учитывать, что при нанесении на трубы тонированного отделочного покрытия, маркировка под покрытием должна быть хорошо видна.

Еще одно интересное направление - получение покрытий на изделиях сложной геометрии поверхности, с наличием «теневых» зон, в которых формирование сплошного защитного покрытия обычно проходит значительно дольше, а сама технология получения изделия требует высокой скорости окраски (например, в серийном производстве). В данном случае эффективным решением проблемы может стать технология двойного УФ-отверждения, суть которой сводится к быстрому отверждению слоя ФПК на освещенных участках, и более длительному отверждению на теневых участках за счет взаимодействия с отвердителем. Фактически, здесь имеет место сочетание двух химически разных механизмов сшивки матрицы, когда механизм цепной полимеризации обеспечивает высокую скорость процесса на первом этапе [18, 19].

Перспективное направление использования жидких УФ-отверждаемых композиций - это создание объемных полимерных объектов малых размеров, в том числе, микро- и нано- масштабных, что актуально для микроэлектроники, микромеханики, приборостроения, защитных полиграфических технологий и литографии, оперативного прототипирования и 3D печати [20, 21].

Заключение

Подбор рецептуры фотополимеризующихся композиций позволяет уже на этапе создания материала регулировать будущие свойства изделия (твердость, эластичность, коррозионную стойкость, электропроводность и др.). А технология внешне инициируемой полимеризации в объеме слоя - создавать изделие с задаваемыми свойствами. И при этом не требуется дополнительная модификация свойств на стадии обработки изделия, а скорость его получения поистине мгновенна, что делает технологию УФ-отверждения востребованной практически в любой из известных отраслей деятельности человека - от медицины и строительства до электронной промышленности и космических технологий.

Литература:

1. Сусоров И.А., Бабкин О.Э. Анализ закономерностей синтеза олигомерных и высокомолекулярных соединений методом цепной

И ТЕХНОЛОГИИ В ДИЗАЙНЕ»

полимеризации. СПб.: СПбГИКиТ, 2015. 238 с.

2. Бабкин О.Э., Бабкина Л.А., Айкашева О.С., Ильина В.В. Принципы составления рецептур, определяющих свойства фотополимерных покрытий и изделий // Известия СПбГТИ(ТУ). 2019. № 48 (74). С. 6367.

3. Грищенко В.К., Маслюк А.Ф., Гудзера С.С. Жидкие фотополимеризующиеся композиции. Киев: Наукова думка, 1985. 206 с.

4. Бабкин О.Э., Бабкина Л.А., Айкашева О.С., Ильина В.В. Физико-химические основы составления рецептур жидких фотополимеризующихся композиций широкого спектра применения. Ч. 1. Влияние природы мономеров // Клеи. Герметики. Технологии. 2020. № 5. С. 20-26.

5. Бабкин О.Э., Бабкина Л.А., Ильина В.В. Роль активных разбавителей жидких фотополимеризующихся композиций в регулировании свойств получаемых покрытий // Химическая технология. 2016. № 11. С. 498502.

6. Бабкин О.Э., Войнолович Е.Д., Ильина

B.В., Сиротинина М.В. Выбор фотоинициатора для УФ-отверждаемых огнезащитных композиций // Лакокрасочные материалы и их применение. 2015. № 8.

C.49-52.

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

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

9. Бабкин О.Э., Бабкина Л.А.. Ильина В.В., Айкашева О.С., Изотова К.В. Фотоотверждаемые чернила для производства оптического волокна // Лакокрасочные материалы и их применение. 2021. № 5. С. 34-39.

10. Бабкин О.Э., Бабкина Л.А.. Ильина

B.В., Айкашева О.С. Фотоотверждаемые лаки для архитектурного строительства и реставрации // Лакокрасочные материалы и их применение. 2021. № 11.

C.30-34.

11. Шибанов В.В., Репета В.Б. Устройства, генерирующие УФ-излучение // Флексография Плюс. 2006. № 1.

12. Бабкин О.Э., Изотова К.В., Бабкина Л.А., Айкашева О.С. УФ-отверждаемые композиционные материалы для ремонтных работ // Известия СПбГТИ(ТУ). 2019. № 48 (74). С.68-72.

13. Арабей А.В., Бабкин О.Э., Бабкина Л.А., Зыбина О.А. , Танклевский Л.Т. УФ-отверждаемые армированные композитные покрытия - защита конструктивных элементов корабля // Известия Российской академии ракетных и артиллерийских наук. 2016. № 3 (93). С.159-164.

14. Дринберг А.С., Бабкин О.Э., Недведский Г.Р., Зыбина О.А., Иванов А.В. Учения в арктической зоне России «Безопасная Арктика-2021» // Лакокрасочные материалы и их применение. 2021. № 10. C. 44-47.

15. Бабкин О.Э., Бабкина Л.А., Ильина В.В. Промышленные ЛКМ для койл-коатинга // Промышленные покрытия. 2021. № 9-10. С. 44-47.

16. Бабкин О.Э., Ильина В.В., Бабкина Л.А., Сиротинина М.В. Покрытия ультрафиолетового отверждения для функциональной защиты // Журн. прикл. химии. 2016. Т. 89. № 1. С. 83-89.

17. Бабкин О.Э., Бабкина Л.А.. Ильина В.В. Композиции УФ-отверждения для антикоррозионной защиты // Лакокрасочные материалы и их применение, 2014. № 3. С. 70-72.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

18. Бабкин О.Э., Бабкина Л.А., Казаченко Н.Н., Арабей А.В. Защитные покрытия двойного

УФ-отверждения // Лакокрасочные материалы и их применение. 2014. № 6. С.47-50.

19. Межиковский С.М., Иржак В.И. Химическая физика отверждения олигомеров. М.: Наука, 2008. 269 с.

20. Булгакова В.Г. Исследование процессов формирования малоразмерных и объемных полимерных элементов в фотоотверждаемых композиционных материалах: автореф. дис. ... канд. физ-мат. наук // СПб: ИТМО, 2014. 20 с.

21. Бабкин О.Э., Солодовник К.В., Ильина В.В. Фотополимеризующиеся технологии для процессов оперативного прототипирования // Дизайн. Материалы. Технология. 2014. № 5, Вып. 35. С. 60-63.

References

1. Susorov 1.А., Babkin O.E. Апа^ zakonomer-nostej sinteza oligomernykh i vysokomolekulyarnykh soedi-nenij metodom tsepnoj polimerizatsii [Analysis of the regularities of synthesis of oligomeric and high molecular weight compounds by chain polymerization]. SPb.: SPbGIKiT, 2015. 238 s.(in Rus.)

2. Babkin O.E., Babkina L.A., Ajkasheva O.S., Il'ina V.V. Principy sostavleniya receptur, oprede-lyayushchih svojstva fotopolimernyh pokrytij i izdelij [Principles of compounding formulations that determine the properties of photopolymer coatings and products] // Izvestiya SPbGTI(TU). 2019. № 48 (74). S. 63-67. (in Rus.)

3. Grishchenko V.K., Maslyuk A.F., Gudzera S.S. Zhidkie fotopolimerizuyushchiesya kompozicii [Liquid photopolymerizing compositions]. Kiev: Naukova dumka, 1985. 206 s. (in Rus.)

4. Babkin O.E., Babkina L.A., Aykasheva O.S., Il'ina V.V. Fiziko-khimicheskiye osnovy sostavleniya retseptur zhidkikh fotopolimerizuyushchikhsya kompozit-siy shirokogo spektra primeneniya. CH. 1. Vliyaniye prirody monomerov [Physico-chemical bases of compounding liquid photopolymerizing compositions of a wide range of applications. Part 1. Influence of the nature of monomers] // Klei. Germetiki. Tekhnologii. 2020. № 5. S. 20-26. (in Rus.)

5. Babkin O.E., Babkina L.A., Il'ina V.V. Rol' aktivnykh razbaviteley zhidkikh fotopolimerizuyushchikhsya kompozitsiy v regulirovanii svoystv poluchayemykh pokrytiy [The role of active diluents of liquid photopolymerizing compositions in regulating the properties of the resulting coatings] // Khimicheskaya tekhnologiya. 2016. № 11. S. 498502. (in Rus.)

6. Babkin O.E., Voynolovich Ye.D., Il'ina V.V., Sirotinina M.V. Vybor fotoinitsiatora dlya UF-ot-verzhdayemykh ognezashchitnykh kompozitsiy [Selection of a photoinitiator for UV-curable flame retardant compositions] // Lakokrasochnyye materialy i ikh primeneniye. 2015. № 8. S.49-52. (in Rus.)

7. Maksimova M.A., Babkin O.E., Babkina L.A. Vliyaniye razmerov i formy chastits pigmentov na reaktivnost' UF-kompozitsiy [The effect of the size and shape of pigment particles on the reactivity of UV compositions] // Lakokras-ochnyye materialy i ikh primeneniye. 2013. № 4. S.44-46. (in Rus.)

8. Babkin O.E., Maksimova M.A., Babkina L.A., Esenovskij A.G., Proskuryakov S.V. Recepturnye os-obennosti emalej UF-otverzhdeniya [Prescription features of UV-curing enamels] // Lakokrasochnye materialy i ih prime-nenie. 2012. № 6. S. 56-59. (in Rus.)

9. Babkin O.E., Babkina L.A.. Il'ina V.V., Ajkasheva O.S., Izotova K.V. Fotootverzhdaemye cher-nila dlya proizvodstva opticheskogo volokna [Photo-curable ink for optical fiber production] // Lakokrasochnye materialy i ih primenenie. 2021. № 5. S. 34-39. (in Rus.)

10. Babkin O.E., Babkina L.A.. Il'ina V.V., Ajkasheva O.S. Fotootverzhdaemye laki dlya arhitektur-nogo stroitel'stva i restavracii [Photo-cured varnishes for architectural construction and restoration] // Lakokrasochnye

И ТЕХНОЛОГИИ В ДИЗАЙНЕ»

materialy i ih primenenie. 2021. № 11. S. 30-34. (in Rus.)

11. Shibanov V.V., Repeta V.B. Ustrojstva, ge-neriruyushchie UF-izluchenie [Devices that generate UV radiation] // Fleksografiya Plyus. 2006. № 1. (in Rus.)

12. Babkin O.E., Izotova K.V., Babkina L.A., Ajkasheva O.S. UF-otverzhdaemye kompozicionnye materialy dlya remontnyh rabot [UV-curable composite materials for repair work] // Izvestiya SPbGTI(TU). 2019. № 48 (74). S.68-72. (in Rus.)

13. Arabej A.V., Babkin O.E., Babkina L.A., Zybina O.A., Tanklevskij L.T. UF-otverzhdaemye armirovannye kompozitnye pokrytiya - zashchita konstruk-tivnyh elementov korablya [UV-curable reinforced composite coatings - protection of structural elements of the ship] // Izvestiya Rossijskoj akademii raketnyh i artillerijskih nauk. 2016. № 3 (93). S. 159-164. (in Rus.)

14. Drinberg A.S., Babkin O.E., Nedvedskij G.R., Zybina O.A.j Ivanov A.V. Ucheniya v arkticheskoj zone Rossii «Bezopasnaya Arktika-2021» [Exercises in the Arctic zone of Russia «Safe Arctic-2021»] // Lakokrasochnye materialy i ih primenenie. 2021. № 10. C. 44-47. (in Rus.)

15. Babkin O.E.j Babkina L.A., Il'ina V.V. Promyshlennye LKM dlya kojl-koatinga [Industrial coatings for coiling] // Promyshlennye pokrytiya. 2021. № 9-10. S. 44-47. (in Rus.)

16. Babkin O.E.j Il'ina V.V., Babkina L.A., Sirotinina M.V. UV-Cured coatings for functional protec-

tion // Russian Journal of Applied Chemistry. 2016. V. 89. № 1, pp. 114-119.

17. Babkin O.E.j Babkina L.A.. Il'ina V.V. Kompozicii UF-otverzhdeniya dlya antikorrozionnoj zashchity [UV-curing compositions for anti-corrosion protection] // Lakokrasochnye materialy i ih primenenie, 2014. № 3. S. 70-72. (in Rus.)

18. Babkin O.E.j Babkina L.A., Kazachenko N.N.j Arabej A.V. Zashchitnye pokrytiya dvojnogo UF-ot-verzhdeniya [Double UV-curing protective coatings] // Lakokrasochnye materialy i ih primenenie. 2014. № 6. S.47-50. (in Rus.)

19. Mezhikovskij S.M., Irzhak V.I. Himich-eskaya fizika otverzhdeniya oligomerov [Chemical physics of oligomer curing]. M.: Nauka, 2008. 269 s. (in Rus.)

20. Bulgakova V.G. Issledovanie processov formiro-vaniya malorazmernyh i ob"emnyh polimernyh elementov v fotootverzhdaemyh kompozicionnyh materialah [Investigation of the processes of formation of small-sized and volumetric polymer elements in photo-cured composite materials]. Avtref. ... kand. fiz-mat. nauk // SPb: ITMO, 2014. 20 s. (in Rus.)

21. Babkin O.E.j Solodovnik K.V., Il'ina V.V. Fotopolimerizuyushchiesya tekhnologii dlya processov opera-tivnogo prototipirovaniya [Photopolymerizing technologies for operational prototyping processes] // Dizajn. Materialy. Tekhnologiya. 2014. № 5, Vyp. 35. S.60-63. (in Rus.)

Сведения об авторах

Бабкин Олег Эдуардович, д-р техн. наук, профессор, каф. фотографии и народной художественной культуры СПбГИКиТ; Oleg E. Babkin, Dr Sci. (Eng.), Professor, Department of Photography and Folk Art Culture, St. Petersburg State University of Film and Television, obabkin@rambler.ru

Бабкина Любовь Анатольевна, канд. техн. наук, главный технолог ООО «S&H Technology»; Lyubov A. Babkina, Ph.D (Eng.), S&H Technology, lubov.babkina@shteh.ru

Айкашева Ольга Сергеевна, канд. техн. наук; технолог «PPG Industries»; Olga S. Aykasheva, Ph.D (Eng.), PPG Industries, aikasheva-os@yandex.ru

Ильина Виктория Валентиновна, канд. техн. наук, доц., каф. фотографии и народной художественной культуры СПбГИКиТ; Viktoriya V. Il'ina, Ph.D (Eng.), Associate Professor, Department of Photography and Folk Art Culture, St. Petersburg State University of Film and Television, ilina-victory@yandex.ru

Власов Михаил Юрьевич; заместитель генерального директора АО «Оптиковолоконные системы»; Mikhail Yu. Vlasov, Optic Fiber Systems Saransk, vlasov@rusfiber.ru

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.