Влияние природы пигмента на реакционную способность эмалей УФ-отверждения Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

ВЛИЯНИЕ ПРИРОДЫ ПИГМЕНТА НА РЕАКЦИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ ЭМАЛЕЙ УФ-ОТВЕРЖДЕНИЯ

© Соколова О.И.*, Максимова М.А.*, Бабкин О.Э.*

Санкт-Петербургский государственный университет кино и телевидения,

г. Санкт-Петербург

Ввиду постоянного ужесточения законодательства по охране окружающей среды, разработка ЛКМ УФ-отверждения представляется перспективной и актуальной задачей. Была рассмотрена зависимость реакционной способности композиций УФ-отверждения от типа используемых пигментов - минеральных и органических.

Анализ ситуации на мировом рынке указывает на рост производства и потребления ЛКМ УФ-отверждения, падение спроса на органоразбавляе-мые системы, главной причиной которого является ужесточение экологических законодательств в большинстве развитых стран, регламентирующих содержание летучих органических соединений и других токсичных компонентов в рецептурах ЛКМ различного назначения.

Процесс полимеризации можно разделить на стадии инициирования, развития и завершения. На стадии инициирования в результате химического распада фотоинициатора под действием УФ-излучения образуются реакци-онноспособные частицы (свободные радикалы). В частности, распад бензоина и его производных приводит к образованию свободных радикалов, реагирующих с С=С связями.

Традиционная рецептура ЛКМ УФ-отверждения включает смолу, реактивный разбавитель, фотоинициатор, синергетик, добавки, наполнители и пигменты. Тип пленкообразователя определяет защитные и физико-механические свойства покрытий, а также реакционную способность [1].

Инициаторы УФ-отверждения представляют собой соединения, которые за счет поглощения УФ-излучения переходят в возбужденное состояние с последующим внутримолекулярным распадом, приводящим к образованию радикалов.

Большинство УФ-инициаторов содержат группу бензоила, различные заместители которой определяют длину волны, при которой достигается максимальная абсорбция УФ-излучения, активность, выход радикалов и, соответственно, оптимальная область применения. Простейшим инициатором является бензофенон и его алкилпроизводные, которые при взаимодействии с со-

* Магистрант кафедры Технологии полимеров и композитов.

* Аспирант кафедры Технологии полимеров и композитов.

" Заведующий кафедрой Технологии полимеров и композитов, доктор технических наук.

единениями - донорами водорода образуют радикалы, инициирующие реакцию полимеризации. Другой тип фотоинициаторов - бензоиновые эфиры. При расщеплении они образуют два очень активных радикала. Наиболее современными продуктами, применяемыми в качестве УФ-инициаторов, являются моно- и дибензоилфосфиноксиды. Они отличаются высокой реакционной способностью и хорошей стабильностью. Бензоилфосфиноксиды абсорбируют излучение в длинноволновой УФ-области [2]. Эти инициаторы рекомендуются использования в составе пигментированных ЛКМ. Образование радикалов и максимальная абсорбция - решающие факторы при выборе типа и количества инициатора для УФ-отверждаемых ЛКМ.

Введение пигментов влияет на УФ-покрытия. Пигменты не могут рассматриваться как инертные добавки в УФ-отверждаемых непрозрачных или цветных покрытиях [3]. На процесс отверждения влияют:

1. рассеяние света и проникновение энергии.

2. показатель преломления и длина волны светопоглощения пигмента.

3. каталитическая активность свободных радикалов.

4. размер частиц и степень дисперсности.

5. количество пигмента и толщина пленки.

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.

Экспериментальная часть

Необходимый оттенок можно получить, используя, как один пигмент в композиции, так и несколько. С целью исследования реакционной способности композиций УФ-отверждения, было рассмотрено пять пигментированных систем, в состав которых входили различные пигменты - органические и неорганические (процентное содержание пигментов в композиции -10 %). За образец была выбрана композиция УФ-отверждения, содержащая 10 г органического пигмента «Novoperm Yellow M2R70-ED LV3559». Наименования пигментов, входящих в состав композиций, и их количество приведены в табл. 1.

Эмали УФ-отверждения готовили по следующей рецептуре:

- Эпоксиакриловый олигомер 52,5 %;

- Активный разбавитель (изоборнил акрилат) 27,4 %;

- Пигмент 10 %;

- Фотоинициатор (1-гидроксициклооксилфенилкетон) 8 %;

- Фотоинициатор (2,4,6-триметилбензоилдифенилфосфиноксид) 2 %;

- Диспергатор 0,1 %;

В лабораторных условиях эмали УФ-отверждения готовили в бисерной мельнице, смешивая компоненты пленкообразователя с фотоинициаторами,

пигментами и добавками в течение 1,5 часов. Покрытия наносили на стеклянные пластины размером 9*12 см с помощью аппликатора в один слой толщиной 30 мкм и отверждали на установке ОРК-21М1 с ртутной лампой ДРТ4.

Таблица 1

Пигменты, входящие в состав исследуемых композиций

Вариант композиции УФ-отверждения Название пигментов Количество, г

Образец Пигмент органический «Novoperm Yellow M2R70-ED LV3559» 10

Композиция I Пигмент неорганический «Крон средне-желтый» 9,35

Пигмент неорганический «Крон свинцово-молибдатный» 0,65

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

TiO R-206 4,36

Пигмент органический «Красный 48:4» 0,12

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

Композиция III Пигмент неорганический «Крон лимонный» 8,5

TiO R-206 0,8

Пигмент неорганический «Крон свинцово-молибдатный» 0,7

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

TiO R-206 3,3

Пигмент органический «Novoperm Orange HL70» 0,6

Далее твердость покрытий измеряли по маятниковому прибору типа ТМЛ-2124.

Полученные зависимости приведены на рис. 1.

0,7

0 -I-,-I-,-,-,-,-,-,-I-,-,

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 Время отверждения, с

Рис. 1. График зависимости твердости покрытия от времени отверждения

Как следует из рис. 1, максимальной реакционной способностью от-верждаться обладают композиции I и III. Покрытия на основе этих композиций достигают большей твердости, по сравнению с покрытиями на основе композиций II и IV, за меньшее время отверждения. Исходя из этого, для получения оттенка «Novoperm Yellow M2R70-ED LV3559» может быть рекомендовано использование в рецептурах неорганических пигментов «Крон средне-желтый», «Крон лимонный» и «Крон свинцово-молибдатный» в количественных соотношениях, указанных ранее.

Таким образом, предпочтительнее использовать в эмалях УФ-отвержде-ния минеральные пигменты по сравнению с органическими, что, по-видимому, связано с меньшей степенью поглощения ими квантов УФ-излучения.

Список литературы:

1. Айкашева О.С., Бабкин О.Э., Бабкина Л.А., Есеновский А.Г., Проскуряков С.В., Силкина А.Ю. УФ - отверждаемые ЛКМ: основные характеристики и преимущества применения // Лакокрасочная промышленность. -2011. - № 11. - С. 14-20.

2. Прието Д., Кине Ю. Древесина. Обработка и декоративная отделка. -М.: ООО «Пэйнт Медиа», 2008. - 392 с.

3. Бабкин О.Э., Бабкина Л.А., Максимова М.А., Соколова О.И. Пигментированные индустриальные покрытия УФ-отверждения // Тезисы XIV международной научно-технической конференции «Наукоемкие технологии 2012». - Тула, 2012. - С. 381.

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТРЕБУЕМОЙ НАДЕЖНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СЛОЖНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ВОЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ

© Уласень А.Ф.*

Военная академия войсковой ПВО ВС РФ, г. Смоленск

Вопросам надежности функционирования сложных технических систем, в общем, и информационно-управляющих систем изделий военного назначения в частности, в настоящее время уделяется большое внимание, поскольку обеспечение заданной надежности таких систем на всех этапах их жизненного цикла - одна из важнейших существующих проблем. Причем, обеспечение надежности должно осуществляться с одновременным учетом достоверности выдаваемой информации, учетом структуры, возникающих отказов и ограниченным числом компонентов ЗИП.

* Начальник кафедры Радиоэлектронного вооружения (войсковой ПВО).