1. Введение

Пигменты или наполнители представляют собой специальные мелкодисперсные вещества, добавляемые к лакокрасочным материалам с целью улучшения их ключевых свойств и снижения стоимости

[1]

Поиск эффективных наполнителей является актуальной задачей химической технологии. В работе

[2]

В качестве наполнителей красок для снижения их стоимости используют отработанные отходы стали и магнетита

[3][4][5][6][7][8][9][10][11]

В последние десятилетия усилилась тенденция обострения проблем геоэкологического характера, обусловленных, в первую очередь, экстенсивной формой природопользования, ухудшением экологической обстановки, вызванной рядом причин

[12][13][14]

В этой связи актуальным является поиск дешевых эффективных наполнителей лакокрасочных материалов, получаемых на основе переработки отходов производства.

Целью работы являлось изучение возможности получения лакокрасочных материалов с применением в качестве наполнителя ультрафиолетового пигмента, полученного на фосфогипса.

2. Методы и принципы исследования

Синтез ультрафиолетового (УФ) пигмента из фосфогипса осуществляли по методике, описанной в

[15][16]

Для получения лакокрасочных материалов в готовую матрицу вводили определенное количество УФ пигмента, наносили на поверхность гипсокартона. После полного высыхания визуально оценивали качество лакокрасочного покрытия и его люминесцентную способность.

Для оценки качества покрытия его выдерживали до полного высыхания (не менее 2 ч), далее оценивали его визуально при дневном или электрическом освещении.

Перед введением пигментов провеяли их гранулометрический состав с помощью ситового анализа, крупные фракции растирали в агатовой ступке в течение 20 мин до пудрообразного состояния.

3. Основные результаты

Минерал фосфогипс представляет собой мелкодисперсный порошок белого цвета. В обычном состоянии при облучении его ультрафиолетовым светом люминесценция не отмечена. В присутствии влаги фосфогипс может подвергаться слеживанию. В этой связи для получения наполнителя исходный материал подвергали термообработке при температуре 800 оMissing Mark : supС. В результате получается порошок обожженного материала, рассыпчатый, белого цвета, не гигроскопичный. В таком состоянии термообработанный фосфогипс может быть использован в качестве инертного наполнителя лакокрасочных материалов.

Проведение процесса термообработки в присутствии углеродсодержащего вещества приводит к формированию композиционного материала сульфат кальция/сульфид кальция. При облучении ультрафиолетовым светом восстановленный фосфогипс испускает свечение желто-оранжевого цвета. Полученные с применением разработанного способа УФ пигменты были использованы для получения лакокрасочных материалов на водной (дисперсная латексная краска белая) и неводной (эмаль белая ПФ-115) основе. Введение полученного пигмента в полимерную матрицу незначительно снижает люминесцентную способность пигмента.

В табл. 1 и 2 приведены рецептуры разработанных лакокрасочных материалов (полимерной (или водной)) основы во всех экспериментах использовали фиксированное количество – 10 мл.

Внешний вид покрытий, полученных с использованием описанных в табл. 1 и 2 лакокрасочных материалов, при дневном освещении приведен на рис. 1.

4. Обсуждение

Согласно проведенным исследованиям, получаются покрытия с хорошей укрывной способностью. С увеличением количества введенного наполнителя укрывная способность лакокрасочных материалов становится лучше. 

Согласно наблюдениям, адгезия лакокрасочного покрытия к поверхности гипсокартона в модельном эксперименте была высокая. Разработанный пигмент и полимерная основа обладают заметной когезией, распределение пигмента в матрице равномерное. Покрытие во всех изученных образцах было сплошным, без потёков, морщин, наплывов, постороннего мусора. С увеличением количества наполнителя в лакокрасочном материале вязкость системы, как и сухой остаток, увеличивались. В случаях максимального количества введенного наполнителя и УФ-пигмента было отмечено затруднение растекания лакокрасочного материала.

При облучении излучением с длиной волны ультрафиолетового диапазона, полученные покрытия излучают желто-оранжевое свечение. С увеличением количества ультрафиолетового пигмента в составе лакокрасочного материала люминесцентная способность становится более выраженной. Образец с введенным фосфогипсом в качестве наполнителя (ДЛК-5, ЭБ-5) люминесцентной способностью не обладает.

Повышение количества наполнителя в составе лакокрасочного материала сопровождается снижением текучести краски, что может в дальнейшем негативно сказываться на качестве покрытий. В изученном диапазоне введенного количества ультрафиолетового пигмента (от 5 до 20 % (масс.)) оказалось достаточным для получения композиций с хорошей укрывной способностью и выраженным желто-оранжевым свечением при облучении ультрафиолетовым светом. Данный результат воспроизводится с любым изученным лакокрасочным материалом.

Полученные результаты открывают широкие возможности по разработке технологии утилизации отходов химической промышленности в доступные продукты с высокой добавочной стоимостью. Помимо очевидного экономического эффекта, параллельно решаются ряд экологических и социальных вопросов, связанных с высвобождением земель под хозяйственные нужды, снижения техногенного воздействия на окружающую среду, оздоровления природных ландшафтов.

5. Заключение

На основании изучения возможности использования восстановленного фосфогипса в качестве наполнителя лакокрасочных материалов можно заключить следующее.

1. Восстановленный фосфогипс, проявляющий свойства ультрафиолетового пигмента, может быть использован для получения лакокрасочных материалов на водной и неводной основе.

2. С увеличением количества ультрафиолетового пигмента в составе лакокрасочного материала люминесцентная способность становится более выраженной.

The additional file for this article can be found as follows: