Полимерное покрытие¶

Полимерное покрытие — это слой из полимерного материала, нанесённый на поверхность изделия с целью защиты, декорирования или придания специальных свойств. Полимерные покрытия относятся к классу лакокрасочных материалов и плёночных покрытий, отличаются высокой химической стойкостью, механической прочностью, эластичностью и долговечностью. Они широко применяются в промышленности, строительстве, автомобилестроении, бытовой технике и других отраслях.

¶История

Первые полимерные покрытия появились в середине XX века с развитием химии высокомолекулярных соединений. В 1930-х годах началось промышленное производство поливинилхлорида (ПВХ) и полиэтилена, которые использовались для изоляции проводов и защиты металлов от коррозии. В 1950-х годах были разработаны эпоксидные смолы, которые стали основой для высокопрочных покрытий. В 1960-х годах в СССР и других странах начали внедрять порошковые полимерные покрытия, которые наносились электростатическим способом и отверждались в печах. С 1970-х годов полимерные покрытия стали активно применяться в автомобильной промышленности для защиты кузовов и деталей. В 1980-1990-х годах появились технологии нанесения полимерных покрытий на стекло, керамику и пластик. В XXI веке развитие нанотехнологий привело к созданию полимерных покрытий с самовосстанавливающимися, антибактериальными и гидрофобными свойствами.

¶Классификация

Полимерные покрытия классифицируются по нескольким признакам.

¶По химическому составу

Эпоксидные — на основе эпоксидных смол; обладают высокой адгезией и химической стойкостью.
Полиуретановые — эластичные, устойчивые к истиранию и ультрафиолету.
Полиэфирные — твёрдые, термостойкие; используются для порошковых покрытий.
Акриловые — светостойкие, декоративные; часто применяются в строительстве.
Поливинилхлоридные (ПВХ) — пластичные, устойчивые к влаге и агрессивным средам.
Фторполимерные — обладают исключительной химической стойкостью и низким коэффициентом трения (например, тефлон).

¶По способу нанесения

Жидкие — наносятся кистью, валиком, распылением или окунанием; включают лаки, краски, эмали.
Порошковые — наносятся электростатическим или трибостатическим способом, затем отверждаются при нагреве.
Плёнки — наклеиваются на поверхность (например, защитные или декоративные плёнки).
Гальванические — полимер наносится электрохимическим осаждением (электрофорез).

¶По функциональному назначению

Защитные — антикоррозионные, износостойкие, термостойкие.
Декоративные — придают цвет, текстуру, глянец или матовость.
Специальные — гидрофобные, антистатики, антибактериальные, самовосстанавливающиеся.

¶Состав и технология производства

Полимерное покрытие состоит из полимерного связующего (смолы), пигментов, наполнителей, растворителей и функциональных добавок (стабилизаторов, пластификаторов, отвердителей). Технология производства включает несколько этапов:

Подготовка поверхности — очистка от загрязнений, обезжиривание, шлифовка, фосфатирование или хромирование для улучшения адгезии.
Нанесение — жидкие покрытия наносятся распылением, окунанием или электрофорезом; порошковые — электростатическим напылением.
Отверждение — для жидких покрытий — сушка при комнатной температуре или в печи; для порошковых — нагрев до 150–220 °C, при котором частицы плавятся и образуют плёнку.
Контроль качества — измерение толщины, адгезии, твёрдости, стойкости к коррозии и УФ-излучению.

¶Применение

Полимерные покрытия используются в самых разных областях.

¶В промышленности

Автомобилестроение — защита кузовов, деталей подвески, двигателей от коррозии и механических повреждений.
Машиностроение — покрытия для станков, трубопроводов, резервуаров.
Электроника — изоляция проводов, защита печатных плат (например, акриловые или полиуретановые лаки).
Судостроение — защита корпусов судов от солёной воды и обрастания.

¶В строительстве

Металлические конструкции — кровли, фасады, ограждения (порошковые покрытия).
Бетон и кирпич — гидрофобные и антиграффити покрытия.
Дерево — лаки и краски для защиты от влаги и насекомых.
Пластиковые окна и двери — декоративные и защитные покрытия из ПВХ.

¶В быту

Посуда — антипригарные покрытия (тефлон) для сковородок и кастрюль.
Мебель — лаки и эмали для защиты от царапин и истирания.
Обувь и одежда — водоотталкивающие и грязеотталкивающие пропитки.
Инструменты — покрытия для рукояток (противоскользящие, износостойкие).

¶В медицине

Имплантаты — биосовместимые полимерные покрытия (например, полиэтилен высокой плотности).
Медицинские инструменты — антибактериальные покрытия на основе полимеров с серебром.

¶В авиакосмической отрасли

Защита от коррозии и высоких температур — фторполимерные и полиуретановые покрытия для деталей самолётов и ракет.

¶Преимущества и недостатки

¶Преимущества

Высокая химическая стойкость к кислотам, щелочам, растворителям.
Механическая прочность и износостойкость.
Эластичность — покрытие не трескается при деформации основы.
Долговечность — срок службы до 20-30 лет при правильном нанесении.
Декоративность — широкий выбор цветов и текстур.
Экологичность — порошковые покрытия не содержат растворителей и почти не выделяют летучих органических соединений.

¶Недостатки

Высокая стоимость некоторых видов (фторполимерные, эпоксидные).
Сложность ремонта — повреждённое покрытие трудно восстановить локально.
Чувствительность к ультрафиолету (у некоторых полимеров, например, полиэфирных).
Необходимость тщательной подготовки поверхности.
Ограниченная термостойкость — большинство полимерных покрытий выдерживают до 150–200 °C.

¶Интересные факты

Порошковые полимерные покрытия впервые были разработаны в СССР в 1960-х годах для защиты трубопроводов и металлоконструкций.
Тефлоновое покрытие (политетрафторэтилен) было изобретено случайно в 1938 году химиком Роем Планкеттом.
Самовосстанавливающиеся полимерные покрытия содержат микрокапсулы с мономерами, которые при повреждении лопаются и заполняют трещины.
В России (включая СССР) полимерные покрытия активно применяются с 1970-х годов, в частности на предприятиях «АвтоВАЗ», «ГАЗ» и в судостроении.

¶Критика

Основные претензии к полимерным покрытиям связаны с их утилизацией. Некоторые виды (например, эпоксидные и полиуретановые) не поддаются биологическому разложению и требуют специальной переработки. При сжигании полимерных покрытий могут выделяться токсичные вещества (диоксины, фураны), что ограничивает их использование в экологически чувствительных зонах. Кроме того, при нанесении жидких покрытий используются растворители, которые загрязняют атмосферу летучими органическими соединениями. В ответ на это в ряде стран (включая Россию) введены нормы, ограничивающие содержание растворителей в лакокрасочных материалах.

¶Источники

ГОСТ 9.032-74 «Покрытия лакокрасочные. Классификация и обозначения».
ГОСТ Р 51691-2000 «Покрытия полимерные защитные. Общие технические требования».
«Технология полимерных покрытий» / под ред. В. И. Крылова. — М.: Химия, 1985.
«Порошковые полимерные покрытия» / А. Д. Яковлев. — СПб.: Профессия, 2007.
«Полимерные материалы в строительстве» / под ред. Ю. М. Баженова. — М.: Стройиздат, 1990.
Официальные данные Росстандарта о нормативах по лакокрасочным материалам (2020).

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →