Гигиенические покрытия

Усиленное внимание к помещениям и оборудованию в здравоохранении и пищевой промышленности вызвало потребность в покрытиях, которые можно либо легко и многократно промывать, либо подвергать активной стерилизации поверхности. С ростом спроса на возможность очистки покрытий, список потенциальных решений этой проблемы начнет удлиняться быстрее. Возрастает также внимание к исследованию биоцидов. Серийный выпуск новых биоцидных реагентов потребует дорогостоящего тестирования и оформления документации. Напротив, снижение вероятности биозагрязнений за счет появления легко моющихся покрытий, открывает менее хлопотный путь к созданию гигиенических поверхностей. Одним из наиболее распространенных методов стерилизации поверхностей является УФ-облучение. К сожалению, оно приводит также к деградации связующих органических смол, входящих в состав краски. В сочетании с эксплуатационным износом, воздействием абразивных чистящих средств и химических дезинфицирующих средств, это может быстро нарушить защитные свойства покрытия. Введение силиконовых материалов позволяет обеспечивать нужные для конкретного применения качества покрытия с превосходной стойкостью к УФ-облучению, водоотталкивающими свойствами, низкой поверхностной энергией (20-22 дин/см2), антипригарными свойствами и стойкостью к воздействию химических очистителей.

Контроль биообрастания на морских сооружениях

Днища судов, бакены, стационарные рыболовные снасти хозяйств по разведению рыбы и рыболовных артелей, а также другие сооружения и объекты, возведенные в пресной или морской воде, например водозаборные трубы и нефтяные платформы, обрастают различными организмами: мидиями, рачками, известковыми трубочками червей и морскими водорослями. Это биообрастание создает целый ряд проблем - от снижения эффективности использования топлива до потери устойчивости конструкции.Обычная практика предотвращения обрастания морскими организмами - покрытие поверхности таких объектов специальными красками, которые можно подразделить на следующие две категории: биоцидные и предотвращающие наслаивание.

Биоцидные покрытия

Краски, в состав которых входят антифоулянты (средства против биологического обрастания), например оловоорганические сополимеры и закись меди, ядовитые для морских организмов, предотвращают обрастание химическим путем. Всемирные ограничения на использование в покрытиях трибутилолова в качестве антифоулянта, способствовали развитию альтернативных технологий покрытий для защиты корпусов судов и подводных сооружений. Гидролизуемые сополимеры органосилилакрилатов позволяют составителям рецептур создавать стойкие к биообрастанию покрытия, которые гораздо меньше страдают от водорастворимости пигментов. В этих системах превосходный контроль скорости эрозии достигается за счет подбора химического строения связующего полимера с выборочно ослабленными боковыми группами полимерной цепи на поверхности раздела краски и воды. Включенные в полимер связи C-O-Si медленно атакуются морской водой с образованием карбинола (СОН), который постепенно повышает растворимость полимера. Скорость гидролиза может регулироваться путем присоединения более крупных гидрофобных силильных групп, включая боковые силоксановые цепи. Улучшенный контроль гидролиза связующего компонента позволяет составителям рецептур использовать менее токсичные антифоулянты и продлевать срок службы покрытия. Стойкость к биообрастанию в этой технологии может быть еще повышена включением жидких полисилоксанов в рецептуру покрытия. Силиконовое масло играет роль добавки, понижающей трение, а также служит для поддержки слабого пограничного слоя, уменьшая биоадгезию к поверхности. Эта система перекрывается со второй категорией технологий контроля биообрастания, в которой упор делается, прежде всего, на подвижность, низкое поверхностное натяжение и инертность силоксанов, предотвращающие наслаивание биоорганизмов.

Предотвращение биообрастания

Новый подход к поддержанию чистоты подводных поверхностей судов заключается в использовании нетоксичных покрытий, с которых наслоения легко удаляются механически, часто просто встречной водой при движении судна. Эта силиконовая технология покрытий, предотвращающих биообрастание, основана на уникальной поверхностной химии силоксанов, к которым слабо пристают биоорганизмы. В состав таких покрытий обычно входит полидиметилсилоксан с функциональными группами силанола (SiOH), двуокись кремния, катализаторы и силаны с алкокси-группами или силикатный сшивающий агент. Благодаря своей гладкости и низкой поверхностной энергии такое покрытие не допускает налипания морских организмов.

Износоустойчивые покрытия

Хотя почти все покрытия создаются с учетом наделения их, по крайней мере, минимальным уровнем сопротивления истиранию, одна область технологии, основанная на химии золей и гелей, фокусируется, прежде всего, на этом качестве покрытия. В 1977 году был выпущен патент на кислотное диспергирование коллоидной двуокиси кремния и гидроксилированного силсесквиоксана в водно-спиртовой среде для нанесения на твердые субстраты (например, акриловые линзы) для формирования стойкого к абразивам покрытия. С того времени были созданы стойкие к истиранию системы, которые обеспечивают альтернативные механизмы отверждения, предотвращение запотевания и превосходную устойчивость. Широко применяются смешанные органические и неорганические системы, в которых гель (обычно двуокись кремния) диспергируется в органический полимер для придания покрытию определенных эксплуатационных качеств. В США запатентовано покрытие, отверждаемое под действием УФ-излучения. Эта технология основана на использовании фотосенсибилизатора, продуктов гидролиза силилакрилата и водной коллоидной двуокиси кремния. Добавление небольшого количества сополимера полисилоксана с полиэфиром к водному составу стойкого к истиранию покрытия повышает текучесть смеси и снижает вероятность дефектов.

В настоящее время тонкие пленочные износостойкие покрытия широко используются в самых разных областях: защитные и оптические покрытия, пассивирующие и выравнивающие слои, датчики, изолирующие пленки, неорганические мембраны, пленки для электрооптики и нелинейной оптики, электрохромирование, полупроводниковые и антистатические покрытия, сверхпроводящие пленки, упрочняющие пленки и сегнетоэлектрики. Хотя особенно выигрывают от таких покрытий субстраты из мягких листовых пластмасс, эти составы могут наноситься и на другие субстраты: дерево, металл, печатную продукцию, стекло и керамику. Центром особого внимания стали рецептуры прозрачных покрытий для кузовов автомобилей.