Лакокрасочные покрытия функционального назначения

А. Д. Яковлев 
С. А. Яковлев 

ЛАКОКРАСОЧНЫЕ 
ПОКРЫТИЯ 
ФУНКЦИОНАЛЬНОГО 
НАЗНАЧЕНИЯ 

Рекомендовано Учёным Советом Санкт-Петербургского государственного  
технологического института (Технического университета)  
в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, 
обучающихся по специальности 
«Химическая технология высокомолекулярных соединений» 

 
 

Санкт-Петербург 

ХИМИЗДАТ 

2024 .

УДК 667.64 (075.8)

Я 474

ББК 6П7.51

Яковлев А. Д., Яковлев С. А. 

Я 474 
 Лакокрасочные покрытия функционального назначе-

ния. – СПб.: ХИМИЗДАТ, 2024, изд. 2, стер.. – 272 с., ил. 
ISBN 978-5-93808-489-6  

Описаны основные виды лакокрасочных покрытий целевого 
(функционального) назначения. Указан их состав, свойства и области 
применения. 
Рекомендуется для студентов химико-технологических вузов. 
Рассчитана на широкий круг читателей, связанных с производством 
и применением лакокрасочных материалов и покрытий. 


Я
2804090000–009

050(01)–24 

Без объявл. 

 Яковлев А. Д., Яковлев С. А., 2016

ISBN 978-5-93808-489-6 
 ХИМИЗДАТ, 2016, 2024 .

ÎÃËÀÂËÅÍÈÅ 
 
Предисловие
6

Введение
8

Глава 1. ПОКРЫТИЯ, ПОДВЕРГАЕМЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЮ  
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ 
11

1.1. Термостойкие покрытия
11

1.1.1. Общие сведения
11

1.1.2. Факторы, влияющие на термостойкость
13

1.1.3. Термостойкие пленкообразователи 

и покрытия на их основе

15

1.1.4. Методы определения термостойкости 

покрытий

33

1.2. Огнезащитные лакокрасочные материалы 

и покрытия

36

1.2.1. Общие сведения
36

1.2.2. Составы и покрытия с пониженной 

горючестью

39

1.2.3. Составы для теплоизолирующих 

вспучивающихся покрытий

45

1.2.4. Методы испытания покрытий
52

1.3. Теплопроводящие и теплоизолирующие покрытия
55

1.3.1. Теплопроводящие покрытия
56

1.3.2. Теплоизолирующие покрытия
59

1.4. Электропроводящие и электростатические 

покрытия

64

1.4.1. Общие сведения
64

1.4.2. Электропроводящие покрытия
65

1.4.3. Антистатические покрытия
69

1.4.4. Греющие покрытия
73

Литература к главе 1
75

Глава 2. ПОКРЫТИЯ С РАЗНЫМ ТИПОМ ГРАНИЧНОГО  
ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ 
81

2.1. Покрытия со стабильной адгезией в условиях 

эксплуатации

81

2.1.1. Общие сведения
81

2.1.2. Закономерности снижения адгезионной 

прочности

83.

2.1.3. Пути стабилизации адгезии
86

2.2. Покрытия с низкой адгезией ко льду
95

2.2.1. Общие сведения
95

2.2.2. Разновидности покрытий
99

2.3. Антиадгезионные покрытия повышенной 

термостойкости

104

2.4. Послойно-неоднородные покрытия
107

2.5. Другие разновидности покрытий
111

2.5.1. Пыле-грязеотталкивающие покрытия
111

2.5.2. Съемные покрытия
114

2.6. Методы оценки стабильности адгезии
116

Литература к главе 2
120

Глава 3. ПОКРЫТИЯ С НИЗКОЙ ПОВЕРХНОСТНОЙ ЭНЕРГИЕЙ 
И СКЛОННЫЕ К ВОДОВЫТЕСНЕНИЮ 
124

3.1. Гидрофобные покрытия
124

3.1.1. Общие сведения
124

3.1.2. Покрытия на основе фторсодержащих 

пленкообразователей

128

3.1.3. Покрытия на основе кремнийорганических 

полимеров и олигомеров

137

3.1.4. Области применения гидрофобных 

покрытий и методы их оценки

146

3.2. Водовытесняющие лакокрасочные материалы
151

3.2.1. Общие сведения
151

3.2.2. Окрашивание влажных поверхностей
152

3.2.3. Подводное окрашивание
154

3.2.4. Методы определения способности лакокра-

сочных материалов к водовытеснению

160

3.3. Водосодержащие полимеры и покрытия
163

3.3.1. Общие сведения
163

3.3.2. Улучшение качества покрытий присутствием

воды

164

3.3.3. Водорастворимые полимеры – агенты 

снижения гидравлического сопротивления 
жидкостей

168

3.3.4. Незапотевающие покрытия
170

Литература к главе 3
172

Глава 4. ШУМО-СВЕТОПОГЛОЩАЮЩИЕ И ИЗНОСОСТОЙКИЕ 
ПОКРЫТИЯ 
176

4.1. Шумопоглощающие материалы и покрытия
176

4.1.1. Общие сведения
176.

4.1.2. Шум, его основные показатели
177

4.1.3. Источники шума, его снижение
179

4.1.4. Защита транспортных средств
183

4.1.5. Способы нанесения шумопоглощающих 

материалов

187

4.2. Светопоглощающие, светоотражающие 

и терморегулирующие покрытия

188

4.2.1. Общие сведения
188

4.2.2. Глянцевые и матовые покрытия
190

4.2.3. Светящиеся покрытия
202

4.2.4. Терморегулирующие покрытия
206

4.2.5. Покрытия с магнитными свойствами
208

4.2.6. Термоиндикаторные покрытия
211

4.2.7. Методы определения свойств покрытий
215

4.3. Износостойкие покрытия
217

4.3.1. Общие сведения
217

4.3.2. Антифрикционные покрытия
218

4.3.3. Эрозионностойкие покрытия
223

4.3.4. Методы определения износостойкости 

покрытий

226

Литература к главе 4
230

Глава 5. ПРОТИВООБРАСТАЮЩИЕ И БИОЦИДНЫЕ  
ПОКРЫТИЯ 
234

5.1. Противообрастающие покрытия
234

5.1.1. Общие сведения
234

5.1.2. Составы, содержащие токсины
235

5.1.3. Безбиоцидные составы
240

5.1.4. Методы испытания покрытий
242

5.2. Биоцидные покрытия
244

5.2.1. Общие сведения
244

5.2.2. Защита субстратов
248

5.2.3. Защита лакокрасочных материалов 

и покрытий

253

5.2.4. Методы исследования биоповреждений
260

Литература к главе 5
262

Рекомендуемая литература для студентов
265

 .

ÏÐÅÄÈÑËÎÂÈÅ 
 
Мировое производство лакокрасочных материалов превысило 
35 млн. т. Основное их назначение – получение лакокрасочных покрытий. 
Последние выполняют три функции: декоративную, защитную, 
специальную. 
Покрытия специального назначения часто называют функциональными. 
Они предназначены для решения конкретных целевых 
задач. Еще совсем недавно число таких покрытий было небольшим. 
С развитием потребляющих отраслей промышленности и строительства 
необходимость в них заметно возросла. Так появились 
термо- и огнезащитные, радиационно-стойкие, антифрикционные, 
эрозионно-стойкие, антиадгезионные, фотоактивные, светоотражающие, 
биоцидные и многие другие виды покрытий.  
Сильно расширился и ассортимент декоративных покрытий для 
отделочных работ. Для наиболее «крутых» покрытий, обладающих 
необычными (нетрадиционными) свойствами введен термин «умные» 
покрытия (Smart Coatings). Создание таких покрытий нередко 
базируется на последних достижениях науки – химии, физики, биофизики, 
электроники и т. д. Этому способствовало и появление 
наноматериалов. 
Провести четкую грань между покрытиями общего и функционального 
назначения достаточно сложно. Нередко материалы, относящиеся 
к категории целевых, при возросшем объеме их производства 
и потребления становятся составами общего (широкого) 
применения. Такое преобразование, в частности, произошло с противокоррозионными, 
электроизоляционными, профилактическими 
(временного назначения) составами. 
Покрытия функционального назначения все больше привлекают 
внимание потребителей как новые перспективные материалы, 
без которых зачастую не могут обходиться многие отрасли промышленности 
и строительства. Имеющиеся сведения по ним неоднозначны. 
По некоторым наиболее востребованным покрытиям, 
например противообрастающим, антистатическим, пониженной горючести 
и другим, написаны книги и руководства, по другим – от-.

дельные статьи в журналах. В большинстве случаев сведения по 
многим целевым покрытиям недостаточно систематизированы, нет 
изданий, в которых такие материалы были бы системно изложены в 
одной книге. 
В данной работе сделана попытка обратить внимание читателей 
на эти материалы, особенно те, которые оказались наиболее востребованными. 
Написанию книги во многом способствовал большой 
опыт работы авторов с указанными материалами, чтения лекций в 
Санкт-Петербургском Государственном Технологическом институте, 
проведения семинаров, публикации статей. При этом использован 
как зарубежный опыт, так и особенно отечественные достижения 
по созданию таких лакокрасочных материалов и покрытий в 
последние десятилетия. 
В книге небольшого формата рассмотрены далеко не все виды 
целевых покрытий. Полагаем, это дело будущего, в том числе и с 
участием других авторов.  
Рекомендуется для студентов химико-технологических вузов. 
Рассчитана на широкий круг читателей, связанных с производством 
и применением лакокрасочных материалов и покрытий. 
Возможно, читатели найдут те или иные недостатки книги. Все 
критические замечания будут нами с благодарностью приняты. 
Авторы благодарят руководство ООО «Научно-производственный 
комплекс порошковых красок «Пигмент», АО «Группа 
компаний «Химик», ООО «Гатчинский завод порошковых красок» 
за помощь и содействие в издании данной книги. 
 
 
Авторы 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 .

ÂÂÅÄÅÍÈÅ 
 
На протяжении тысячелетий человечество пользуется лаками и 
красками. Их потребительские качества проявляются в покрытиях. 
Последние – основное средство защиты и отделки объектов, предметов 
и изделий разного назначения. На их долю приходится около 
80 % защиты изделий машиностроения; свыше 90 % поверхности 
зданий и строительных конструкций подвергаются окрашиванию.  

Велика и ответственна роль лакокрасочных покрытий как основного 
средства электроизоляции, герметизации, защиты от излучения, 
декоративной отделки в радио-, электротехнической и электронной 
промышленности, при производстве космических кораблей 
и летательных аппаратов. 
Особенность технологии лакокрасочных покрытий состоит в 
том, что она касается разнообразных по назначению, форме и габаритам 
объектов, начиная от тончайших (до 1 мкм) изделий электроники, 
кончая гигантскими танкерами и огромными строительными 
сооружениями, которые изготовлены из самых разных материалов. 

Характерно то, что лакокрасочные материалы с годами становятся 
все более востребованным товаром, их мировое потребление 
постоянно растет. В последнюю четверть века существенно изменился 
ассортимент лакокрасочной продукции, улучшилось их качество. 
Появилось новое поколение экологически чистых, не загрязняющих 
среду лакокрасочных материалов.  
Особенно возросла роль покрытий функционального назначения. 
Развитию последних способствовали, в первую очередь, три 
обстоятельства: 1) возросшие требования промышленности и строительства 
по качеству и разнообразию лакокрасочных покрытий; 
2) широкое привлечение в рецептуры лаков и красок малых функциональных 
добавок; 3) использование наноматериалов и нанотехнологий. 

Появление лакокрасочных материалов и покрытий функционального 
назначения многие специалисты рассматривают как явление, 
обусловленное велением времени. Действительно, рост материального 
производства – появление разных новых изделий, машин, 
механизмов, строительных конструкций и т. д. – потребовал .

соответствующей их защиты, обеспечения и необходимых качественных 
свойств при минимальных затратах средств на производство. 

Так, в области авиастроения важными требованиями считают 
стойкость покрытий при резком колебании температур, устойчивость 
к солнечной радиации, недопустимость обледенения в полете, 
эрозионная стойкость (особенно в случае вертолетов). В области 
космической техники на первом месте стоят термо- и абляционная 
стойкость, устойчивость к УФ-старению. Судостроение нуждается в 
эффективных противообрастающих покрытиях (особенно безбио-
цидных), а также составов, способствующих ускоренному движению 
судов. Проблемным вопросом в автостроении наряду с бензо-, масло- 
и атмосферостойкостью, актуальной является также борьба с 
шумом. 
По-прежнему не снимаются с повестки дня вопросы долговечности 
покрытий, стабильности их свойств. В этом отношении определенные 
успехи достигнуты благодаря созданию серии новых биоцидных 
препаратов, а также модификаторов поверхности, обеспечивающих 
высокую и стабильную адгезию покрытий в условиях 
эксплуатации. 
Нами сделана попытка классифицировать по свойствам существующие 
функциональные покрытия. В основу их положены три 
разных принципа: I – внешний вид, II – условия эксплуатации, III – 
достигаемый целевой эффект. 
I – По внешнему виду: 
− одноцветные, многоцветные; 
− с разной степенью светоотражения (глянцевые, матовые, по-
луматовые); 
− с разной фактурой поверхности (шагрень, муар, молотковый 
эффект, мороз, трескающиеся); 
− металлонаполненные (металлики, антики, статики и др.); 
− имитационные (под кожу, под ценные породы дерева и камня). 

II – По условиям эксплуатации: 
а) подвергающиеся воздействию силовых и энергетических полей: 
− 
термо- и морозостойкие; 
− огнезащитные, с пониженной горючестью, вспучивающиеся; 
− стойкие к УФ-излучению и радиации; 
− теплопроводящие и теплоизолирующие; 
− электроизоляционные и токопроводящие; .

− антистатические и трекингостойкие; 
− звукопроводящие, звукоизолирующие, вибропоглощающие; 
− антифрикционные, износостойкие, кавитационностойкие; 
б) стойкие к биологическим повреждениям и микроорганизмам: 
− противообрастающие; 
− грибостойкие; 
− биоцидные, бактерицидные. 
III – По достигаемому целевому эффекту: 
а) с оптическими и тепловыми свойствами: 
− свето-, тепло-, УФ-отражающие и поглощающие; 
− маскирующие; 
− флюоресцирующие; 
− термоиндикаторные; 
− терморегулирующие; 
− светящиеся; 
− фотоактивные; 
− световозвращающие; 
− незапотевающие. 
б) с разной величиной граничного взаимодействия: 
− гидрофобные; 
− адгезионно-прочные, антиадгезионные, съемные; 
− с низким коэффициентом трения на воздухе и в воде; 
− противообледенительные, водоотталкивающие; 
− противоударные; 
− антифрикционные. 
в) с разной скоростью переноса жидкостей и газов: 
− газо-, водо-, ионопроницаемые; 
− водо- и химстойкие; 
− устойчивые к действию неполярных жидкостей (нефтепродукты, 
жидкое топливо). 
Это далеко не полный перечень лакокрасочных материалов и 
покрытий функционального назначения. Сюда не включены «умные» 
краски, которые все больше будоражат внимание читателей 
разнообразием и своей оригинальностью. Они представляют независимую 
систему классификации, отличную от описанной выше, и 
поэтому не включены для описания в книгу. 
 
 
 
 
 .

Ã Ë À  À   1 

ÏÎÊÐÛÒÈß, ÏÎÄÂÅÐÃÀÅÌÛÅ ÂÎÇÄÅÉÑÒÂÈÞ  
ÝÍÅÐÃÅÒÈ×ÅÑÊÈÕ ÏÎËÅÉ 
 
 
1.1. ÒÅÐÌÎÑÒÎÉÊÈÅ ÏÎÊÐÛÒÈß 

1.1.1. ÎÁÙÈÅ ÑÂÅÄÅÍÈß 

Термостойкие покрытия – покрытия, способные сохранять 

свои эксплуатационные свойства при повышенных температурах. 
Они необходимы для защиты многих изделий и объектов, связанных 
с нагревом: летательных аппаратов, космических кораблей, 
изделий электротехнической промышленности, радиоэлектроники, 
различных частей и деталей приборов и транспорта. 

Развитие и совершенствование их производства неразрывно 

связано с разработкой и созданием новых термоустойчивых материалов. 
Так, перевод самолетов на сверхзвуковую скорость, при 
которой температура обшивки достигает 150 °С, оказался возможным 
лишь при создании новых теплозащитных полимеров и покрытий. 


Без новых видов термостойкой изоляции невозможно развитие 

электротехнической промышленности. Уже сегодня требуется постоянство 
свойств электроизоляции при работе до 3-х лет при 
150 °С. Еще более высокие требования по термостойкости предъявляются 
к материалам для космической техники, подвергаемой 
нагреву до тысяч градусов. 

В настоящее время мировой рынок лакокрасочных материа-

лов, стойких к высоким температурам, оценивается примерно в 
550 млн. долларов США при среднегодовой скорости роста 6 %.  

В качестве термостойких служат покрытия неорганической при-

роды (силикатные, металлофосфатные, стеклокерамические и другие), 
полимерные элементорганические и органические. Несмотря 
на то, что по термической устойчивости последние уступают 
первым, ведущее место по масштабам применения принадлежит 
им [1]. 

При термическом воздействии на полимерную пленку незави-

симо от того, исходит это воздействие от подложки (субстрата) или .

с внешней стороны, возможно протекание обратимых и необратимых 
процессов.  

Обратимые процессы (теплостойкость) обусловлены склонно-

стью материалов к размягчению и деформации при нагревании. 
Теплостойкость определяется температурами фазового и физического 
переходов полимеров – стеклования (Tc) и плавления (Tпл). 
Как правило, в термическом отношении более пригодными для 
эксплуатации считают полимеры с более высокими значениями Tc 
и Tпл. 

Необратимые химические изменения в полимерах характери-

зуются показателем термостойкости. Они обусловлены разрывом 
молекулярных связей и, отчасти, скоростью протекания реакционных 
процессов. Определяющее влияние на термостойкость оказывает 
структура полимеров, строение их цепи. В зависимости от 
структуры и характера атомных групп полимеры имеют различные 
значения энергии диссоциации химических связей. Чем она выше, 
тем более стойким в термическом отношении является полимер. 
Высокие значения энергии диссоциации (в кДж/моль) характерны, 
в частности, для связей С–F – 486, B–O – 446 (против 347–355 для 
связи С–С). Не случайно фторопласты, бор-, кремний- и другие 
элементорганические полимеры относятся к числу наиболее термостойких [
2]. 

Важным фактором термостойкости является резонансная ста-

билизация циклических структур. Введение в цепь полимеров циклических (
особенно ароматических и гетероциклических) структур, 
а также малоподвижных фрагментов (лестничных, спирановых 
и других структур) существенно повышает термическую стойкость 
полимеров и получаемых из них покрытий. Лестничные полимеры, 
в отличие от линейных, имеют полициклическую структуру, 
состоят не из отдельных цепей, а из двух и более соединенных 
между собой цепочек. Если в них частично присутствуют одинарные 
связи, то такие полимеры называют полулестничными [3, 4].  

Линейный полимер (2 цепи) 

Полулестничный полимер 

Лестничный полимер 

 

Существует противоречие между жесткостью структуры поли-

мера (энергией диссоциации атомных связей) и способностью его к .

переработке. В настоящее время синтезировано большое количество 
термостойких полимеров разной химической природы. Но 
лишь небольшое их число: кремнийорганические, органосиликат-
ные, полиимиды, полиэфиримиды, полиамидоимиды, полибензи-
мидазолы, полипараксилилен, полифторолефины используется в 
качестве пленкообразователей для получения покрытий [5, 6]. 
Причина – нерастворимость большинства полимеров, высокие 
температуры плавления и вязкости расплавов. Нельзя не учитывать 
и стоимость материалов. 

Применение многих термостойких полимеров в качестве плен-

кообразователей сильно ограничивается условиями их эксплуатации: 
тонкопленочное состояние и постоянный контакт с окислительной 
внешней средой, губительно действующий на покрытия 
при высокой температуре. 

1.1.2. ÔÀÊÒÎÐÛ, ÂËÈßÞÙÈÅ ÍÀ ÒÅÐÌÎÑÒÎÉÊÎÑÒÜ 

На термостойкость покрытий влияет не только природа плен-

кообразователя, но и состав композиций и внешние факторы. Особенно 
важен выбор пигментов и наполнителей. Они должны быть 
термостабильными, не разлагаться при формировании и эксплуатации 
покрытий, не ухудшать, а способствовать повышению их 
термостойкости. 

В основном применяют вещества неорганической природы: 

порошки металлов, их оксиды (Ti, Ca, Mg, Zn, Al, Be, Cd), карбиды 
(Ti, Cr, Si, W, Nb), нитриды (В, Al), графит, микроасбест, молотое 
стекло, стеклянные и керамические микросферы. Благоприятно 
сказываются на теплостойкости покрытий свето- и теплоотражающие 
пигменты и наполнители чешуйчатого строения: алюминиевая 
пудра, бронзы, слюда, графит, чешуйчатый цинк. Особенно 
высокой термостойкостью обладают чешуйки наполнителя из бор-
силикатного стекла (Micro Glass Flake) с частицами толщиной 5 мкм 
и диаметром 10 мкм и более. Введение алюминиевой пудры в лаки 
нередко приводит к повышению термостойкости покрытий на 
100 °С и более. 

При выборе наполнителей следует учитывать природу плен-

кообразователя. Так, в случае кремнийорганических покрытий 
значительное повышение термостойкости достигается при применении 
силикатных наполнителей и хризотилового азбеста. При 
высоких температурах они химически взаимодействуют с пленкообразователем. 
Для полифосфазеновых покрытий лучшими являются 
наполнители – оксиды щелочноземельных металлов (Ca, Mg, 
Bа); они ускоряют химическое отверждение покрытий [7]. .