Лаки и краски на основе картофельного крахмала

Если требуется защитить поверхность от коррозии, в 80% случаев для этого ее покрывают краской или лаком. При этом используется крайне мало экологически безопасных решений, основанных на биотехнологиях. Исследователи из института изучения полимеров Фраунгофера (IAP) совместно с Фраунгоферским институтом проблем технического оснащения производства и автоматизации (IPA) стремятся исправить эту ситуацию и разрабатывают экономически эффективные покрытия на основе возобновляемого сырья.

В данном исследовании основное внимание уделяется картофельному крахмалу.

Рисунок 1. В будущем внутренние алюминиевые поверхности также могут экономически эффективно покрываться красками на основе картофельного крахмала. Фото предоставлено компанией Fraunhofer IAP.

Климатические изменения, истощаемые ресурсы, повышение нагрузки на окружающую среду приводят к тому, что все больше и больше отраслей промышленности заостряют внимание на экологичном производстве. Это также относится и к производству покрытий, таких как краски и лаки. Только в Германии ежегодно производится 100 000 тонн лакокрасочных материалов для защиты от коррозии.

Однако до настоящего времени лакокрасочные материалы с пленкообразователями на основе биологического сырья, как правило, обходились слишком дорого или не могли соответствовать требованиям. Но благодаря модифицированному крахмалу ученые из института IAP нашли способ, который даже в этой области позволяет использовать экономически выгодные и экологичные решения.

До сих пор традиционной сферой применения крахмала было производство бумаги /гофрированного картона и клеящих материалов”, – говорит Кристина Габриэль, научный сотрудник института IAP в Потсдаме.

С другой стороны, в лакокрасочной промышленности крахмал обычно использовался только в качестве добавки. Применяя крахмал в качестве основного компонента водно-дисперсионных систем, мы получили многообещающие результаты касательно адгезии”.

Предметом исследования является покрытие по металлам для эксплуатации внутри помещений, например, алюминий, который можно использовать для противопожарных дверей, компьютерных помещений или оконных рам.

ОТ КАРТОФЕЛЬНОГО КРАХМАЛА ДО ПЛЕНКООБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Использование крахмала в качестве основного компонента лакокрасочных материалов вызывало у специалистов Фраунгоферовского института множество разных проблем.

Пленкообразователи должны выполнять несколько задач. Они должны образовывать сплошную пленку, которая хорошо прилипает к материалу подложки, совместима с дополнительными слоями и добавками, а также может взаимодействовать с пигментами и наполнителями”, – объясняет Кристина Габриэль.

В своем естественном виде крахмал обладает некоторыми свойствами, которые препятствуют его использованию в качестве пленкообразователя. Например, он не растворяется в холодной воде и не образует сплошную, прочную пленку. Поэтому нам пришлось модифицировать крахмал, чтобы он соответствовал требованиям, поскольку, несмотря на все трудности, для многих отраслей промышленности крахмал представляет огромный интерес как возобновляемое и экономически выгодное сырье.

Решение потсдамских ученых включает в себя начальный этап разложения крахмала в целях улучшения его растворимости в воде и последующего содержания твердых частиц крахмала в воде, а также его пленкообразующей способности. Однако для изготовления материала покрытия на основе крахмала, сравнимого с традиционным покрытием, этого еще недостаточно, поскольку, хотя пленкообразователь изначально и должен быть растворимым или диспергируемым в воде, то полученное покрытие уже не должно растворяться в воде.

Поэтому крахмал необходимо модифицировать. Это выполняется посредством химического процесса под названием этерификация. Полученные эфиры крахмала диспергируют в воде, образуют сплошную пленку и обладают очень хорошими адгезионными свойствами на стеклянных и алюминиевых поверхностях. В дальнейшем при содействии института IPA из этерифицированного крахмала был получен “сшитый” крахмал, благодаря чему дополнительно уменьшена чувствительность покрытия к воде.

После этого в институте IPA были проведены испытания на долгосрочную устойчивость. В этих испытаниях материалы с покрытием подвергались воздействию быстроизменяющихся температур в ускоренном режиме для имитации изменяющихся условий день/ночь и при смене сезонов. Кроме того, объекты испытаний подвергали воздействию обогащенной электролитом воды, чтобы проверить, как покрытие реагирует на воду и насколько оно устойчиво в экстремальных условиях.

АЛЬТЕРНАТИВА ДЛЯ ПЛЕНКООБРАЗОВАТЕЛЕЙ НА НЕФТЯНОЙ ОСНОВЕ

На следующем этапе исследовали коррозионную стойкость и адгезию модифицированного крахмала на различных металлических подложках. Также испытывались новые составы с целью еще больше оптимизировать свойства покрытий.

Помимо уже испытанного алюминия, еще два важных металла подверглись испытаниям: сталь и оцинкованная сталь”, – рассказывает Габриэль. “Наши исследования показывают, что, благодаря высоким пленкообразующим и адгезионным свойствам на различных подложках, сложные эфиры крахмала могут стать будущей альтернативой пленкообразователям на нефтяной основе в лакокрасочной промышленности.

Связаться с нами

Готово, ваша заявка успешно отправлена.
Ошибка, попробуйте обновить страницу и попробовать снова.

Вам будет интересно

Проверка покрытий — рассмотрение и подготовка документов (часть 1)
Массимо Корнаго
25.10.2021
446
Усовершенствованные испытания факела распыла и распределения давления
Усовершенствованные испытания факела распыла и распределения давления
Постоянно увеличивающаяся чувствительность датчиков давления помогает производителям более подробно проанализировать факел распыла и ударную силу,…
Джефф Эллиот
21.01.2020
650
Латексы без ПАВ в качестве связующих для красок
Латексы без ПАВ в качестве связующих для красок
В недавнем исследовании латексы, не содержащие поверхностно-активных веществ, стабилизировали стиролсульфонатом натрия для использования в качестве…
01.03.2022
426
Новый растворитель на биооснове для более безопасных и экологически чистых покрытий
Новый растворитель на биооснове для более безопасных и экологически чистых покрытий
Растущее давление со стороны правительства и потребителей, требующих более безопасные и высококачественные материалы, затрагивает все…
Фабьен Десварте, Кон Роберт МакЭлрой
09.08.2021
391
Инновационный толщиномер QNix 9500
Инновационный толщиномер QNix 9500
В области обработки поверхности для удовлетворения требований клиентов важнейшее значение имеет контроль качества покрытий. Инженеры…
Адриано Антонелли
14.03.2022
310
Правила регламентирующие состав красок для татуировок
Правила регламентирующие состав красок для татуировок
Диана Йорданова в Брюсселе и Кит Нуталл сообщают об официальном предложении комитета по социально-экономическому анализу…
Диана Йорданова, Кит Нуталл
10.09.2019
1353
Пропитанные жидкостью покрытия
Пропитанные жидкостью покрытия
В этой статье мы подробно рассмотрим научные аспекты и применение LIS в лакокрасочной промышленности, сравним…
Брайан Дж. Джордан, Дж. Дэвид Смит, Крипа К. Варанаси
24.08.2020
613
Контроль температуры воздуха для улучшения качества отделки
Контроль температуры воздуха для улучшения качества отделки
Долгое время считалось, что температура воздуха оказывает существенное влияние на качество покрытий, наносимых методом распыления,…
Майкл Р. Боннер
16.08.2021
222
Инновации в сфере умных, высокоэффективных ингибиторов коррозии
Инновации в сфере умных, высокоэффективных ингибиторов коррозии
По имеющимся оценкам, на данный момент в странах ЕС 786 000 рабочих подвергается воздействию токсичного,…
Джорджия Какасе
18.05.2021
230