Процессы, связанные с наноразмерами веществ (по стандарту ISO это соответствует 1-100 нанометрам), называются нанотехнологиями. Они позволяют управлять свойствами веществ, усиливая одни качества и ослабляя другие.
ЛКМ по существу являются взвесями частиц пигментов и других компонентов в жидких плёнкообразующих веществах. Уменьшение взвешенных частиц до наноразмеров создаёт возможность более лёгкого и плотного заполнения микронеровностей окрашиваемой поверхности. Значительно улучшаются адгезионные и прочностные характеристики лакокрасочного покрытия.
Использование наноуровня в работе с лакокрасочными материалами не вполне соответствует общепринятым в науке и технике представлениям о нанотехнологиях. Тем не менее, лаки и краски, имеющие в своём составе наряду с основными компонентами какие-либо наноструктуры, а также образующие покрытия толщиной в пределах наноразмеров, носят название нанолакокрасочных материалов (НЛКМ).
Новые свойства ЛКМ
1.НЛКМ в борьбе с инфекциями.
Противодействием распространению инфекционных заболеваний является окраска помещений красками, содержащими биоцидные вещества. 100% эффективностью по уничтожению болезнетворных микроорганизмов обладает соль полигексаметиленгуанидина (ПГМГ), причём безвредного для человека и животных. Эти соли вводятся в краску в виде наночастиц.
Общеизвестно о бактерицидных свойствах серебра. Значительно более эффективными оказались наночастицы серебра — они обезвреживают боле 600 разновидностей микробов, вирусов, микрогрибков. Московский институт нанотехнологий МФК внедрил в производство получение красочного состава в виде взвеси в растворителях наночастиц серебра с размерами от 9 до 15 нанометров. Этот препарат используется в рецептурах НЛКМ (жидких и порошковых). Институт прикладной механики РАН работает над внедрением шунгита* — серебряного нанокомпозиционного состава. Достаточно ввести его в обычный ЛКМ, чтобы придать ему высокоэффективную бактерицидность. С таким нанокомпозитом выпускаются опытно-промышленные партии лаков и красок ВД-ВА, ХВ-784, ПФ-115.
*Шунгит — уникальный минерал, содержащий природные наночастицы — фуллерены. Шунгит — эффективный обеззараживатель.
2.НКЛМ против пожаров.
Огромное количество пожаров заставило искать новые способы борьбы с ними. Лидирующие позиции заняли формы защиты с помощью интуменсцентных (вспучивающихся) красок. Такие составы стали применяться 30-40 лет назад. Принцип действия их заключается в способности при нагреве вспучиваться с образованием слоя негорючего пенококса, который изолирует от огня предохраняемую от возгорания поверхность. Этот способ особенно эффективен для защиты несущих конструкций. Применение в современных рецептурах наноразмерных компонентов (фуллеренов) значительно улучшило защитные свойства этих ЛКМ.
3.НКЛМ против грязи.
С ростом высотного строительства усложняется задача очищения фасадов зданий от различных загрязнений. Проблему решают НЛКМ с наночастицами двуокиси титана. Эти частицы при дневном освещении резко активируют молекулы кислорода. Твёрдые органические соединения, на поверхности которых адсорбируется пыль из атмосферы, окисляются этим кислородом до воды, азота и углекислого газа. Грязь отлипает от фасада, тем самым его очищая.
Наши учёные синтезировали наночастицы — астралены, которые будучи значительно дешевле двуокиси титана обладают такой же фотохимической активностью. Мраморные фасады некоторых исторических объектов были защищены лаками, модифицированными наноастраленами.
4.НКЛМ для автомобиля.
Автомобилестроение всегда отличалось быстрым реагированием на новинки техники и технологии. Модифицирование автоэмалей наночастицами кремния придают покрытию уникальные водоотталкивающие свойства и улучшают антикоррозийные свойства.
Автопромы работают над внедрением порошковых ЛКМ с наночастицами диоксида титана, способных к самоочищению поверхности авто от грязи.
Крупные заводы уже целое десятилетие применяет покрытие автомашин материалами на основе керамических наночастиц, что позволяет в разы повысить эффективность защиты от повреждений. В российском концерне «Наноиндустрия» изготавливают наносостав для защиты некоторых узлов от износа и для снижения шума.
5. Наноплёнкообразователи в ЛКМ.
Другое направление нанотехнологии в области ЛКМ связана с применением наноплёнкообразующих материалов для получения сверхтонких лакокрасочных покрытий толщиной всего 4-10 нм. Представителями таких ЛКМ являются эпиламы (поверхностная плёнка), основой которых являются фторорганические соединения. Покрытые ими поверхности (эпиламинированные) обладают необычайно высокими показателями по гидрофобности, адгезионной прочности, абразивной, химической и термостойкости.
Несколько предприятий в России производят эпиламы. Вторая ветвь этого направления связана с синтезом водных диспергированных составов, в которых дисперсная фаза образована наноразмерными глобулами (полимерными клубками размером до 60нм).
Бурное развитие нанотехнологий в производстве и применении ЛКМ подталкивает учёных к реализации новых идей. Например:
- разрабатываются НЛКМ с фотовольтарическим эффектом. Лакокрасочные покрытия на их основе способны не только выполнять традиционные функции (декоративность и защита от коррозии), но и подобно солнечным батареям получать электричество. Кроме того, такие покрытия, используя ими же выработанный электрический ток, смогут испускать свет белого цвета наподобие светодиода.
- делаются попытки придания покрытиям НЛКМ пьезоэлектрических свойств для контроля и выявления усталости конструкционных материалов в ходе их эксплуатации.
Внедрение нанотехнологий в лакокрасочное производство обеспечит небывалый инновационный прорыв в этой отрасли.
