Красноярские учёные разработали новый вид порошковых красок

Красноярские учёные разработали новый вид порошковых красок. По мнению разработчиков, изобретение позволит заменить импортные аналоги, используемые в российской промышленности. Более того, любые промышленные изделия, которые покрывают новым составом, становятся гораздо прочнее и устойчивее к коррозии.

Несовершенный холодильник

В настоящее время на промышленные изделия наносят порошковые краски на основе полиэфирных и эпоксидных смол, которые выполняют как декоративную, так и защитную функцию. Покрытия напыляются на металл и после нагрева отверждаются (то есть переходят в неплавкое и нерастворимое состояние). Однако их прочность часто невелика, они неустойчивы и разрушаются даже под действием солнечного излучения. В итоге оборудование и различные приборы теряют вид, ржавеют, ломаются.

Самый просто бытовой пример, говорящий о несовершенстве традиционных покрытий, — облезлая дверца холодильника или отколотая эмаль на электроплите. Впрочем, с этим ещё можно смириться. А вот когда из-за отлетевшей краски начинают ржаветь дорогие промышленные приборы или важные детали — это уже большая проблема. Что нужно сделать, чтобы оборудование стало прочнее и служило дольше? Конечно же, улучшить качество материала, который наносится на поверхность. Эту задачу и решили наши исследователи.

Коллектив красноярских учёных из ФИЦ “Красноярский научный центр СО РАН” и СФУ добавил в порошковую краску нановолокна оксида алюминия. Это позволило повысить целый ряд характеристик покрытия: и прочность, и эластичность, и коррозионную стойкость. Как следствие, улучшились и эксплуатационные свойства красок.

Результаты фундаментальных исследований наших разработчиков опубликованы в журнале Polymers и сборниках статей Materials Science Forum; Journal of Physics: Conference Series.

Уровень — молекулярный

Насколько сложно было создать новый материал? На первый поверхностный взгляд, всё просто: учёные добавили в смолу — полимерную основу порошковой краски — нановолокна оксида алюминия, которые упрочняют покрытие. Однако это не просто смесь из двух компонентов. Чтобы добавка лучше размешивалась в смоле и наиболее прочно с ней связывалась после процедуры отверждения, на поверхность нановолокон химически закрепляются специальные молекулы. В результате реакции, вызванной нагревом, на поверхности, покрытой новым материалом, образуется стеклокерамическая сеть, имеющая, можно сказать, легендарную прочность.

— Цветные глазури на основе оксида кремния и керамика на основе оксида алюминия настолько долговечны, что изделия, созданные в глубокой древности, до сих пор могут радовать нас своими формами и изображениями, — подчеркнул Михаил Симунин, кандидат технических наук, ведущий инженер отдела молекулярной электроники КНЦ СО РАН, доцент Сибирского федерального университета. — Однако материалы, которые использовали древние мастера, были довольно капризны. Они требуют, например, высоких температур обработки — около 800–850 градусов Цельсия — и сложных приёмов изготовления. Порошковые краски использовать гораздо проще, они нагреваются всего до 160–200 градусов. При этом предложенная нами добавка нановолокон оксида алюминия приближает характеристики покрытия к самым долговечным эмалям и керамикам.

Важный момент: несмотря на всю сложность разработки красноярских учёных, действовавших на молекулярном уровне, превратить обычную порошковую краску в суперпрочную можно практически на любом современном производстве покрытий. Потому что наши исследователи параллельно с новым материалом создали приёмы, которые позволяют быстро внедрить новинку на предприятиях страны. И даже небольшие добавки нановолокон в краску (около одной сотой процента от массы) приводят к улучшению её товарных характеристик. При этом стоимость продукции практически не повышается.

Покрасим такелаж

Где будут применяться новые краски, которые создали в своих лабораториях красноярские учёные? Их предлагают использовать в качестве покрытий для металлических изделий. Например, для тех же корпусов холодильников и многих других бытовых приборов. Кроме того, стойкость к коррозии (а она увеличивается до 50 процентов) важна для корабельного такелажа, чтобы уберечь его от агрессивного воздействия солнца, воды и соли. Также с помощью новых красок можно надёжно защищать от агрессивного воздействия окружающей среды дорожные знаки и трансформаторные ящики, сервера и ретранслирующее оборудование.

— Мы уже выпустили промышленную партию краски, — подчёркивает Михаил Симунин. — Реальные образцы прошли тестирование в испытательном сертификационном центре.

Работа по созданию нового материала была выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, Красноярского краевого фонда науки и ООО “Поливест-Железногорск”.