Стабилизация растворов углеродных наноматериалов для модификации лакокрасочных материалов для защитно-декоративной отделки древесины

В работе рассматривается задача стабилизации растворов углеродных наноматериалов (графена, нанографита, оксида графена, фуллерена С60, алмазной шихты) для использования в составе модифицированных лакокрасочных материалов, предназначенных для защитно-декоративной отделки древесины. Обоснована необходимость использования диспергаторов, предотвращающих агломерацию наночастиц и обеспечивающих их равномерное распределение в полимерных матрицах. В качестве поверхностно-активного вещества применялась олеиновая кислота. Проведена оптимизация параметров ультразвукового диспергирования в ацетоне и толуоле, определены концентрации наноматериала и ПАВ, обеспечивающие максимальную стабильность систем. Показано, что фуллерен С60 сохраняет растворенное состояние длительное время без осаждения, графен стабилен до 30 минут после диспергирования, нанографит требует введения в матрицу не позднее 5–10 минут. Оксид графена показал низкую устойчивость и не рекомендован к применению в данной форме. Алмазная шихта при оптимальной концентрации ПАВ пригодна к использованию в течение 10 минут. Количественная оценка стабильности проводилась визуально, результаты аппроксимированы логарифмической моделью, проведен статистический анализ. Выявлены наиболее стабильные дисперсии, рекомендуемые к дальнейшему применению: фуллерен С60 и графен без ПАВ, нанографит и алмазная шихта с добавлением 150% олеиновой кислоты.

Ключевые слова: Углеродные наноматериалы, стабилизация растворов, отделка древесины, модифицированные лакокрасочные материалы, ПАВ.

STABILIZATION OF CARBON NANOMATERIAL SOLUTIONS FOR USE IN MODIFIED PAINT AND VARNISH MATERIALS INTENDED FOR PROTECTIVE AND DECORATIVE WOOD FINISHING

The study addresses the issue of stabilizing solutions of carbon nanomaterials (graphene, nanographite, graphene oxide, fullerene C60, and diamond slurry) for use in modified paint and coating materials intended for protective and decorative wood finishing. The necessity of using dispersing agents to prevent nanoparticle agglomeration and ensure their uniform distribution within polymer matrices is substantiated. Oleic acid was used as a surfactant. Optimization of ultrasonic dispersion parameters in acetone and toluene was carried out, and concentrations of nanomaterials and surfactants providing maximum system stability were determined. It was shown that fullerene C60 remains dissolved for a long time without sedimentation, graphene is stable for up to 30 minutes after dispersion, and nanographite must be introduced into the matrix no later than 5–10 minutes after preparation. Graphene oxide exhibited low stability and is not recommended for use in this form. Diamond slurry, at the optimal surfactant concentration, is suitable for use within 10 minutes. Quantitative assessment of stability was conducted visually, the results were approximated using a logarithmic model, and statistical analysis was performed. The most stable dispersions recommended for further application were identified: fullerene C60 and graphene without surfactant, nanographite and diamond slurry with the addition of 150% oleic acid.

Key words: carbon nanomaterials, solution stabilization, wood finishing, modified paint and varnish materials, surfactants.