АзовСинтезАзовСинтез

Цинкові білила (оксид цинку): для чого в гумі, фарбах і косметиці

Понад половина оксиду цинку йде в гуму як активатор вулканізації: 3–5 частин на 100 частин каучуку. Решта йде у фарби, сонцезахисні креми (фізичний УФ-фільтр до 25 %), цинкові мазі, кераміку й корми. У паспорті партії дивляться вміст ZnO не менше 99,9 %, свинець і кадмій, питому поверхню BET 3,5–7 м²/г і втрати при прожарюванні.

Стаття: Оксид цинку (цинкові білила): для чого, у фарбах, гумі та косметиціОксид цинку 99,9% (цинкові білила) — ціна та наявність

Розділи відео

  1. 0:00Цинкові білила: не про колір
  2. 0:48Що таке оксид цинку і звідки назва «білила»
  3. 1:43Одна речовина — п'ять різних робіт
  4. 2:37Гума: активатор вулканізації, 3–5 частин на 100 каучуку
  5. 4:13Фарби: чому ZnO не замінює діоксид титану
  6. 5:45Косметика: фізичний УФ-фільтр до 25 %
  7. 7:00Цинкова мазь і паста: як діє оксид цинку
  8. 8:11Кераміка, агро, корми, електроніка
  9. 9:10Французький і американський процес, ГОСТ 202-84, USP
  10. 10:09Що дивитися в паспорті партії
  11. 11:42Як правильно замовляти оксид цинку

Текст відео

0:00 · Цинкові білила: не про колір

Оксид цинку продають під старою назвою: цинкові білила. Але білий колір — чи не остання причина, чому його купують тоннами. Більше половини всього оксиду цинку у світі йде в гуму, і там він зовсім не про колір, а про хімію вулканізації. Помітна частка йде в косметику, де він працює екраном від ультрафіолету. Ще частина — в аптечні мазі й пасти. І лише менша частка потрапляє власне у фарбу. Одна речовина з найпростішою формулою закриває чотири різні виробничі задачі, і в кожній працює своя властивість. Сьогодні розберемо, за що оксид цинку купують у кожній галузі, чим марка для косметики відрізняється від тієї, що піде в гуму, і на які рядки паспорта дивитися перед закупівлею.

0:48 · Що таке оксид цинку і звідки назва «білила»

Спершу, що це таке. Оксид цинку — неорганічна сполука цинку з киснем. Білий дрібнодисперсний порошок, який у воді практично не розчиняється. Тому в мазі, фарбі чи гумовій суміші він лишається твердими частинками. Назва «білила» лишилася з малярства позаминулого століття. Тоді оксид цинку почали ставити замість отруйних свинцевих білил. Він давав чистий тон і не темнів від сірководню. Хімічно це проста сполука, але поводиться вона не пасивно. Оксид цинку амфотерний: реагує і з кислотами, і з лугами. Саме ця активність робить його придатним одразу для кількох ролей, які на перший погляд не мають нічого спільного. А куди піде конкретна марка, вирішають дві речі: розмір частинок і чистота порошку. Від них залежить, чи потрапить він у крем під підгузник, чи в сіру технічну гуму.

1:43 · Одна речовина — п'ять різних робіт

Плутанина починається з того, що продавці описують оксид цинку однаково для всіх галузей: білий пігмент, антисептик, стабілізатор. Насправді в кожній сфері працює окремий механізм. У гумі це хімія: оксид вмикає реакцію зшивання каучуку. Дозування 3–5 частин на 100 частин каучуку. У косметиці це оптика: частинки розсіюють і поглинають ультрафіолет. Тут 10–25 %. В аптечних формах працюють іони цинку на шкірі, 10–40 %. У фарбах кілька дрібних ефектів одночасно, і жоден з них не про укривність. Там 2–10 %. А в кераміці оксид цинку — плавень глазурі, 5–10 %. Одна речовина, а п'ять зовсім різних робіт.

2:37 · Гума: активатор вулканізації, 3–5 частин на 100 каучуку

Почнемо з найбільшого ринку. Гума й шини забирають більше половини світового споживання оксиду цинку. І тут він не наповнювач, а активатор сірчаної вулканізації. Механізм такий. Спершу оксид цинку реагує зі стеариновою кислотою. Виходить стеарат цинку і трохи води. Стеарат розчиняється в каучуку, тож цинк перестає бути твердою частинкою і переходить у робочу форму. Далі іони цинку зв'язуються з прискорювачем, і той починає працювати на повну: сірчані містки між ланцюгами утворюються швидко й рівномірно. Приберіть оксид цинку з рецептури, і прискорювач лишиться напівживим. Вулканізація розтягується в часі, а місцями йде плямами. Тому в базовій рецептурі поруч із каучуком, наповнювачем і сіркою майже завжди стоїть близько 5 частин оксиду цинку і 1 частина стеаринової кислоти. Останніми роками виробники шин намагаються цю дозу зменшити. Причина не в грошах, а в екології: оксид цинку класифікований як дуже токсичний для водних організмів, і цинк вимивається з протектора під час експлуатації. Дослідження показують: мікронний порошок дає баланс уже при 3 частинах, а нанопорошки опускають дозу до 1–2. Але для звичайної технічної гуми стандартом лишаються ті самі 3–5 частин. І тут важить питома поверхня порошку. У нашої партії вона 4,8 м²/г. Що більша поверхня, то активніше цинк вмикає вулканізацію.

4:13 · Фарби: чому ZnO не замінює діоксид титану

Тепер фарби. Тут опис товару на багатьох сайтах відверто вводить в оману: «білий пігмент із доброю укривністю». Порівняйте показники заломлення. В оксиду цинку 2,02, у діоксиду титану 2,70. Що більша різниця між частинкою і зв'язуючим, то сильніше розсіюється світло і то краще криє пігмент. Тому титанові білила криють у рази краще, і замінити їх оксид цинку не може. То за що ж його додають? По-перше, оксид цинку пригнічує плісняву, тому йде у фасадні фарби й ґрунтовки для вологих зон. По-друге, він вбирає ультрафіолет і захищає від сонця і саму плівку, і підкладку. По-третє, нейтралізує кислоти, що утворюються, коли плівка старіє. Норми цих властивостей описує окремий американський стандарт на цинкові білила. Є й застереження, про яке продавці мовчать. В олійних фарбах оксид цинку реагує з жирними кислотами олії й утворює цинкові мила. Плівка від цього кришиться, тріскається і може відшаровуватися. Це не теорія. 28 років спостережень у Смітсонівському інституті показали: олійні плівки з оксидом цинку стають дуже крихкими вже за 3 роки. А у водно-дисперсних фарбах він загущує акрилове зв'язуюче, тому для них беруть спеціально оброблені марки. Оксид цинку у фарбі — це функціональна добавка з характером, а не проста біла засипка.

5:45 · Косметика: фізичний УФ-фільтр до 25 %

У косметиці оксид цинку — фізичний фільтр від ультрафіолету. І єдиний безрецептурний фільтр, який сам перекриває весь спектр ультрафіолету, від коротких хвиль до довгих. Він розсіює й поглинає промені, майже не вбираючись у шкіру. Дозування 10–25 %, під потрібний ступінь захисту. І американський регулятор, і регламент Європейського Союзу дозволяють оксид цинку в сонцезахисних засобах до 25 %. Головна практична морока — білий слід. Великі частинки розсіюють і видиме світло, тому крем білить шкіру. Щоб слід прибрати, беруть дрібніший порошок. Коли частинка менша за 100 нм, вона майже перестає розсіювати видиме світло, а ультрафіолет усе одно ловить. У Європі такий оксид маркують у складі окремою позначкою «нано», а спреї з ним заборонені, щоб людина не вдихала частинки. Крім захисту від сонця, оксид цинку заспокоює й підсушує шкіру та діє антибактеріально. Тому його кладуть у креми під підгузник, засоби від подразнень і дитячу косметику. І для всіх цих форм критична чистота: свинець, кадмій і миш'як нормують жорстко, бо засіб лишається на шкірі годинами.

7:00 · Цинкова мазь і паста: як діє оксид цинку

В аптечних формах оксид цинку діє одразу трьома способами. Перший — в'яжучий: іони цинку зв'язуються з білками ексудату, ущільнюють поверхневий шар, і судини менше пропускають рідину. Другий — підсушувальний: порошок вбирає вологу й зменшує мокнуття. Третій — антисептичний: цинк пригнічує ферменти бактерій, тому ранка гоїться чистіше. Різниця між формами — у концентрації й основі. Цинкова мазь — це м'яка жирна основа, де приблизно 10 % оксиду. Цинкова паста густіша: у ній 25–40 % оксиду плюс крохмаль. Тому вона тримається на місці й сильніше підсушує. З того самого порошку роблять присипки, каламіновий лосьйон і стоматологічний цемент для тимчасових пломб. Там оксид цинку реагує з евгенолом і дає знеболювальну масу. Для будь-якої з цих форм потрібна фармакопейна чистота. Саме таку марку ми й тримаємо: 99,9 %.

8:11 · Кераміка, агро, корми, електроніка

Поза чотирма головними ролями оксид цинку закриває ще кілька галузей. У кераміці це вторинний плавень. У глазурі він знижує в'язкість розплаву й теплове розширення, додає термостійкості, блиску й білизни. Типова частка 5–10 %. У скло оксид цинку додають, щоб блокувати ультрафіолет. В агрономії оксид цинку — джерело мікроелемента для бідних ґрунтів. Тут закупника чекає пастка. Оксид дешевший і концентрованіший за сульфат цинку, але рослині доступний гірше, особливо на лужних ґрунтах. Тому агрономи часто обирають сульфат. У кормах для тварин Європа обмежила цинк 150 мг на кілограм корму. І окремо стоїть електроніка. Оксид цинку — напівпровідник, тож із нього роблять варистори для захисту від перенапруги й прозорі електроди. Там зовсім інша чистота й інша марка, але речовина та сама.

9:10 · Французький і американський процес, ГОСТ 202-84, USP

Тепер про марки. Товарний оксид цинку роблять двома способами. Французький, або непрямий, процес бере чистий металевий цинк, випаровує його й окиснює пару. Домішок майже немає, частинки рівні й округлі. Такий порошок іде у фармацію, косметику й якісну гуму. Американський, або прямий, процес дешевший: він переробляє різну цинкову сировину. Чистота нижча, а частинки виходять голчастими і для шин підходять гірше. Стандартів кілька, під різні задачі. Пігментний ГОСТ 202-84 ділить білила на марки бе-це-нуль, бе-це-один і бе-це-два. Фармакопеї, американська й європейська, вимагають від 99,0 до 100,5 % оксиду в прожареній пробі. Наша марка — Gold Seal від перуанського заводу IEQSA. Це французький процес і чистота 99,9 %. Тобто верхня полиця за всіма трьома напрямками.

10:09 · Що дивитися в паспорті партії

Що дивитися в паспорті партії. Почнемо з історії. Одного разу до нас прийшов виробник мінерального сонцезахисного крему. Попередній постачальник відвантажив йому оксид цинку, де свинцю було близько 0,005 %. Для технічної гуми це нормальний порошок. Для крему, що лишається на шкірі, — неприйнятно. Партію завернули. Тому дивіться не лише на рядок «99 %», а й на важкі метали та на призначення марки. Ось паспорт нашої партії 5683. Вміст оксиду цинку: 99,9 %. Свинець: 0,0010 % при нормі не більше 0,002 %. Кадмій: 0,0004 % при нормі не більше 0,001 %. Втрати при прожарюванні: 0,10 % при нормі не більше 0,2 %. Кислотність водної суспензії: 7,4. І питома поверхня: 4,8 м²/г при нормі від 3,5 до 7. Питома поверхня — рядок, у який рідко дивляться, а дарма. Від неї залежить, як швидко цинк увімкне вулканізацію в гумі. Свинець і кадмій вирішають долю партії у фармації й косметиці. А от позначка про токсичність для водних організмів у паспорті безпеки стосується не шкіри, а відходів: оксид цинку не можна зливати в каналізацію. Це вимога до утилізації, а не пересторога для того, хто користується кремом.

11:42 · Як правильно замовляти оксид цинку

Насамкінець — як замовляти. «Оксид цинку» в заявці — це ще не вся інформація. Одна назва накриває і фармакопейну марку для крему під підгузник, і сірий технічний порошок для дешевої гуми. Різниця в ціні й у важких металах між ними суттєва. Тому в замовленні одразу пишіть галузь і потрібну чистоту, а не просто «цинкові білила, 25 кг». Повернемося до чотирьох робіт, з яких почали. У гумі оксид цинку вмикає вулканізацію. У косметиці ловить ультрафіолет. В аптеці підсушує шкіру. У фарбі бореться з пліснявою й кислотами. Марку під усі ці ролі ми тримаємо одну: 99,9 %, від перуанського заводу. Мішок 25 кг, і на кожну партію паспорт із фактичними цифрами. Якщо не впевнені, чи піде ця чистота під ваш процес, надішліть специфікацію. Ми звіримо норми з паспортом партії ще до відвантаження. Посилання на оксид цинку — в описі під цим відео.