Пигменты в УФ-отверждаемых покрытиях

Пигментом называется практически нерастворимое в данной среде неорганическое или органическое, цветное или ахроматическое красящее средство. Пигмент может быть белым, чёрным или цветным, и его задачей в ЛКМ является, прежде всего, препятствие свету для того, чтобы сделать покрытие непрозрачным и укрыть основу. Восприятие цвета возникает при отражении, селективном или полном поглощении света. Для УФ-отверждаемых покрытий могут использоваться только такие пигменты, которые не замедляют и не предотвращают фотополимеризацию основы лака:

−  пигменты, имеющие незначительное поглощение, особенно в области абсорбции фотоинициатора;

−  нейтральные пигменты, т.е. не вступающие во взаимодействие с фотоинициатором.

При использовании органических пигментов, например фталоцианиновых пигментов, в зависимости от концентрации пигмента может сильно нарушаться стабильность при хранении ЛКМ и пигментных паст. Это может привести к «желированию» пигментных паст. Кроме того, некоторые органические и неорганические пигменты могут быть перехватчиками радикалов.

Пигменты и  красители – это вещества, используемые для придания окраски другим материалам. Красители растворимы  в ЛКМ, а пигменты нет. Пигменты и красители могут быть природными и синтетическими. Традиционно их делят на органические и неорганические. Органические пигменты и красители характеризуются, в основном, входящими в их состав ароматическими группами.

Неорганические пигменты – это обычно оксиды, оксигидроксиды, сульфиды, силикаты, сульфаты или карбонаты. Часто в рецептуры ЛКМ входят несколько цветных пигментов. Пигменты нерастворимы в ЛКМ. Их используют, в основном для повышения содержания твёрдых веществ в рецептуре.

Однако они могут влиять и на свойства покрытия, например, на их механическую прочность. Пигменты используют, главным образом, для получения цветных ЛКМ. Они  также  влияют  на  механические  характеристики  покрытия,  улучшают коррозионную и атмосферостойкость, а также свойства при нанесении. Размер частиц пигментов обычно лежит в интервале 10-1000 нм, но наиболее оптимальным диапазоном является 50-500 нм. Такие размеры частиц позволяют получить покрытия с заданными значениями насыщенности цвета, белизны, блеска, укрывистости, свето- и атмосферостойкости. Поскольку цвет покрытий непосредственно связан с размерами частиц, для гарантии необходимых  свойств покрытия размер частиц пигментов  должен поддерживаться в строго заданном интервале.

Геометрические структуры и формы частиц пигментов различны. Частицы  оксида  железа  имеют  игольчатую  форму,  диоксида  титана – почти сферическую форму, сульфата бария – форму четырехгранника или ромбоида, частицы алюминиевых бронз – форму чешуек.

К наиболее распространённым пигментам относится технический углерод. Технический углерод – высокодисперсный аморфный углеродный продукт, производимый в промышленных масштабах. Частицы технического углерода  представляют собой  глобулы,  состоящие из деградированных графитовых структур. Межплоскостное расстояние между графитоподобными слоями составляет 0,350-0,365 нм (для сравнения, в графите 0,335 нм). Размер частиц (13-120 нм) определяет дисперсность технического углерода.

Физико-химическим  показателем,  характеризующим дисперсность,  является удельная поверхность. Поверхность частиц обладает шероховатостью за счёт наползающих друг на друга слоёв. Мерой шероховатости служит соотношение между показателями удельной поверхности технического углерода и его йодным числом (поскольку йодное число определяет полную поверхность частиц с учётом шероховатостей).  Кроме атомов углерода в составе технического углерода присутствуют атомы серы, кислорода, азота.

Технический  углерод  обладает  высокоразвитой  поверхностью   со  значительной  активностью.  На  поверхности  обнаруживаются  т.н. «концевые группы» (-COOH, -CHO, -OH, -C(O)-O-, -C(O)-), а также сорбированные остатки неразложившихся углеводородов. Их количество напрямую зависит от способа получения и последующей обработки углеродных частиц.

Существует несколько промышленных способов получения технического углерода. В основе всех лежит термическое (пиролиз) или термоокислительное разложение жидких или газообразных углеводородов. В зависимости от применяемого сырья и метода его разложения различают:

−  Печной – непрерывный процесс, осуществляемый в закрытых цилиндрических проточных реакторах. Жидкое углеводородное сырьё впрыскивается механическими или пневматическими форсунками в поток газов  полного сгорания  топлива (природный  газ, дизельное топливо),  причём  расходы всех  материальных  потоков  поддержи-ваются на заданном  уровне. Полученную реакционную смесь  для прекращения реакций газификации охлаждают, впрыскивая в поток воду. Технический углерод выделяют из отходящего газа и гранулируют.

−  Ламповый – непрерывный процесс, осуществляемый в специальных проточных реакторах. Жидкое углеводородное сырьё испаряет-ся за счёт подвода теплоты к чаше, в которой оно находится. Пары  сырья увлекают внутрь реактора наружный воздух через кольцевой зазор между приёмным зонтом реактора и чашей для сырья. Материальные потоки контролируются лишь частично. Реакционный канал  в хвостовой  части  реактора охлаждается  через  стенку  водой.

Технический углерод выделяют из отходящего газа и упаковывают.

Pages: 1 2