Покрытия целевого назначения

Противообледенительные покрытия - это покрытия, обладающие низкой адгезией ко льду, достигающейся:

1)    применением красок, содержащих наполнители-антифризы;

2)    использованием гидрофобных пленкообразователей с низкой поверхностной энергией.

Краски, содержащие твердые (солевые) антифризы (хлориды аммония, натрия, магния, кальция) или жидкие (алкилен-гликоли С₂-С₆) антифризы, основаны на применении гидрофильных пленкообразователей (полимеры и сополимеры винилацетата, эфиры целлюлозы, полиакриловая кислота). Содержание антифризов в композициях должно быть максимальным, но при условии получения покрытий с требуемыми механическими характеристиками. В зависимости от природы антифриза и его содержания температура образования льда на покрытии может понижаться на десятки градусов.

Адгезия образующегося льда сильно понижается на покрытиях, которые формируются их пленкообразователей, обладающих низкой поверхностной энергией. Наиболее низкой поверхностной энергией (<25 мДж/м²) и соответственно критического поверхностного натяжения материала (рисунок) обладают фторуглеродные поверхности (таблица ):

Адгезионная прочность льда является функцией поверхностной энергии и соответственно критического поверхностного натяжения материала пленки.

Адгезия льда при -15°С к полимерам с различными значениями критического поверхностного натяжения (по данным А. В. Панюшкина)

Покрытия, получаемые из пленкообразователей с низкой поверхностной энергией, не препятствуют льдообразованию, но адгезия образующегося льда сильно понижается.

Большинство лакокрасочных покрытий (виниловые, алкидные, эпоксидные, нитратцеллюлозные, поливинилацетальные) обладают краевым углом смачивания водой менее 72°; адгезия льда к ним достаточно высока (220-920 кПа). Для уменьшения их сцепления со льдом используют обработку поверхностей гидрофобизаторами или вводят их непосредственно в состав красок. В качестве гидрофобизаторов  используют кремнийорганические жидкости (ГКЖ-94, АМГ-9, ВМС-1000), мыла поливалентных металлов, перфторированные жидкости.

В результате поверхностной обработки масляных покрытий полиалкилгидросилоксанами образуются соединения, которые обеспечивают снижение гидрофильности поверхности, хотя не исключено взаимодействие полиалкилгидросилоксанов и по другим функциональным группам. При этом краевой угол смачивания покрытий водой резко возрастает до 88-106°. Разработана технология получения гидрофобных покрытий с низкой (10-30 кПа) адгезией ко льду на основе виниловых и эпоксидных пленкообразователей (эмали ХС-527, ХС-1168, краска ЭП-КОС-3). Непосредственно гидрофобизированные покрытия формируются при применении порошков, дисперсий и растворов фторопластов (Ф-1, Ф-2, Ф-30П, Ф-40ДП), полиолефинов и органосиликатных материалов (АС-9, В-23, ОСМ-61). Так, адгезия льда к металлическим поверхностям составляет 1,0-1,2 МПа, а к покрытию, полученному из органосиликатных материалов (ОСМ-61) - 40-70 кПа.

Противообледенительные покрытия незаменимы при защите судов, самолетов, строительных конструкций, при эксплуатации морозильного оборудования. Так, из-за малой адгезии и пониженной прочности скалывание льда на обледеневших судах с использованием таких покрытий возрастает в 1,5-2,5 раза.

Съемные покрытия. Съемные (низкоадгезионные) покрытия находят применение для временной защиты от загрязнения, механических и других повреждений металлических и пластмассовых изделий на период консервации, хранения, транспортировки и монтажа, для защиты мест, не подлежащих химической обработке (травлению, химическому фрезерованию), а также нанесению гальванических и лакокрасочных покрытий. Эти покрытия должны легко удаляться (сдираться) с поверхности изделия, не оставляя на ней дефектов, независимо от срока хранения, при этом поверхность должна выглядеть как только что окрашенная. Их получают из растворов, дисперсий, расплавов пленкообразователей, плохо адгезирующих к различным материалам: фторопласты, перхлорвинил, сополимеры винилхлорида, полистирол, этилцеллюлоза, сополимеры этилена с пропиленом, атактический полипропилен, синтетические каучуки (полихлорпреновый, полиакрилонитрильный, бутадиенстирольный) и др. В состав композиций добавляют антиадгезивы (пластификаторы, воски, парафин, минеральные и силиконовые масла, амиды жирных кислот и др.). Компонентами покрытий могут также использоваться ингибиторы коррозии, например, Акор-1 (нитрованное минеральное масло), МСДА-11 (соль дициклогексиламина и жирных кислот), хромат гуанидина.

Съемные покрытия наносят толстыми слоями от 100 до 800 мкм. Удаляют их с поверхности механическим способом с последующей переработкой в исходные лакокрасочные материалы (за исключением латексных).

Разработаны лакокрасочные материалы, образующие съемные покрытия: на основе виниловых полимеров и сополимеров (лаки ХС-567 и ХС-596, эмаль ХВ-114, состав ХВ-036); на фторсополимере и эфирах целлюлозы (ФП-5, ФП-6, ЗИПУ,    АБЦУ, АЦЗК), водоразбавляемые составы АК-535, ИС-ВА, ИС-КЧ-51; «Карболатс», «Нитролатс» - на латексах полиакрилатов, поливинилацетата и каучуков. Они применяются избирательно по черным и цветным металлам, пластмассе, резине или наносятся поверх лакокрасочных покрытий. При комнатной температуре низкая адгезионная прочность покрытий сохраняется в течение нескольких лет.

Можно получать также многослойные, послойно разделяемые покрытия, используя разнородные некоалесцирующие материалы путем чередования слоев, например, эпоксидного (эмаль ЭП-574) или перхлорвинилового (эмаль ХВ-124) лакокрасочного материала и фторпластового лака (Ф-32л, Ф-42л).

Возможен прием получения съемных покрытий путем нанесения на промежуточный слой низкоплавких не совмещающихся с полимером веществ. При нагревании покрытия вещество плавится, образуя на межфазной границе слой жидкости, при этом покрытие легко отделяется от подложки. В качестве промежуточного слоя можно использовать парафин, а также органические и неорганические кристаллические вещества.

Использование съемных и послойно разделяемых покрытий позволяет простым способом обновлять окраску и осуществлять дезактивацию поверхностей от радиоактивных и химических загрязнений.