Kurkuma i marzanna w lakierach utwardzanych UV. Chemicy z Rzeszowa śledzili rodniki
Kurkuma w lakierze epoksydowym po kilku minutach pod lampą UV ciemnieje i robi się brązowooliwkowa, a marzanna farbiarska w tej samej żywicy przeciwnie – jaśnieje i żółknie. Chemicy z Uniwersytetu Rzeszowskiego i Politechniki Rzeszowskiej prześledzili, jakie rodniki i jony metali stoją za tymi zmianami. Wyniki ukazały się 1 listopada 2026 r. w czasopiśmie „Molecules”.
Po co barwniki z roślin w powłokach?
Kurkuma i marzanna od stuleci służą do barwienia tkanin i drewna, a także w konserwacji dzieł sztuki. Za żółty kolor kurkumy odpowiada kurkumina, związek z grupy polifenoli. Czerwień marzanny dają pochodne antrachinonu, m.in. alizaryna i purpuryna. Oba barwniki są wrażliwe na promieniowanie ultrafioletowe, co zwykle uważa się za wadę.
Autorzy pracy – Wojciech Żyłka, Barbara Pilch-Pitera i Ireneusz Stefaniuk – patrzą na to inaczej. Skoro kolor zmienia się pod wpływem UV w sposób zależny od czasu naświetlania, można by go kiedyś celowo sterować. Takie powłoki byłyby częściowo oparte na surowcach roślinnych zamiast syntetycznych barwników. Najpierw trzeba jednak zrozumieć, co dokładnie dzieje się w lakierze na poziomie cząsteczek.
Jak wyglądało doświadczenie?
Przygotowano trzy mieszaniny. Dwie oparto na żywicy epoksydowej Epidian 5 utwardzanej kationowo – fotoinicjator pod wpływem UV wytwarza w niej silny kwas, który otwiera pierścienie epoksydowe i łączy cząsteczki żywicy w sieć. Do jednej dodano ekstrakt z marzanny, do drugiej sproszkowaną kurkumę. Trzecia mieszanina zawierała marzannę w nienasyconej żywicy poliestrowej Polimal 109, utwardzanej rodnikowo. Obie żywice pochodzą z zakładów w Nowej Sarzynie.
Próbki naświetlano lampą rtęciową o mocy 180 W przez czas od 15 sekund do 10 minut. Wcześniej sprawdzono, że samo ogrzewanie w 100°C przez godzinę nie zmienia barwy. Po każdym etapie badano je trzema metodami: elektronowym rezonansem paramagnetycznym (EPR), spektroskopią w podczerwieni (FTIR) i pomiarem barwy w przestrzeni CIELAB.
Co pokazuje EPR?
EPR wykrywa cząstki z niesparowanymi elektronami – wolne rodniki i niektóre jony metali. Próbkę umieszcza się w polu magnetycznym i naświetla mikrofalami; położenie linii w widmie, opisywane tzw. współczynnikiem g, podpowiada, z jakim centrum mamy do czynienia. O badaniach rodników tą techniką pisaliśmy niedawno w tekście Trwałe rodniki jak latarnie na białkach.
W widmach z Rzeszowa pojawiły się sygnały przypisane jonom żelaza Fe³⁺ (g ≈ 4,3), szerokie sygnały w okolicy g = 2,2–2,3, wiązane z metalami przejściowymi, takimi jak miedź, oraz wąskie sygnały rodników organicznych (g ≈ 2,001). Śladowe ilości metali są typowe dla barwników roślinnych. Po naświetleniu w kurkumie w żywicy epoksydowej powstawały rodniki tlenowe i fenoksylowe, a w marzannie – fenoksylowe i semichinonowe. Zmiany pasm w widmach FTIR potwierdziły, że struktura chemiczna barwników i żywicy rzeczywiście się przebudowuje.
Dwa barwniki, dwa kierunki
Powłoka z kurkumą na początku była jasna i cytrynowożółta. Już po 15 sekundach wyraźnie pociemniała, a po 8–10 minutach jasność spadła prawie o połowę, żółta składowa zmniejszyła się z około 61 do 28 jednostek i pojawił się brązowooliwkowy odcień. Lakier z marzanną po krótkim pociemnieniu zaczął jaśnieć: czerwona składowa spadła do około jednej czwartej wartości wyjściowej, a żółta wzrosła z 59 do 84. W poliestrze marzanna zmieniała się wolniej – wyraźne zmiany w FTIR widać było dopiero po 3 minutach.
„Wyniki stanowią podstawę do dalszego rozwoju technologii UV do wytwarzania powłok o kontrolowanych efektach barwnych z użyciem naturalnych barwników” – piszą autorzy we wnioskach (tłum. Biomist).
Ograniczenia
To badanie laboratoryjne na trzech recepturach i jednej lampie. Badacze sami zaznaczają, że dokładnej budowy powstających rodników nie udało się jednoznacznie ustalić – mechanizm z udziałem rodników fenoksylowych, semichinonowych i tlenowych to propozycja. Nie da się też oddzielić wpływu rodzaju żywicy od wpływu fotoinicjatora, bo w każdej mieszaninie zmieniały się oba naraz. Czy takie powłoki da się produkować powtarzalnie i jak zachowają się w wilgoci, w słońcu albo pod lampami LED, wymaga dalszych badań. O tym, jak odróżnia się barwniki naturalne od syntetycznych w żywności, przeczytasz w artykule Wykrywanie sztucznych barwników.
Źródła i daty
- W. Żyłka, B. Pilch-Pitera, I. Stefaniuk, „UV-Induced Colour Changes in Bio-Based Coating Formulations Containing Turmeric and Madder Studied by EPR and FTIR”, Molecules 31(21): 3930 – opublikowano 01.11.2026 – doi:10.3390/molecules31213930 (otwarty dostęp, CC BY 4.0).
- Afiliacje: Instytut Inżynierii Materiałowej, Uniwersytet Rzeszowski; Wydział Chemiczny, Politechnika Rzeszowska. Finansowanie: program Ministerstwa Nauki „Regionalna Inicjatywa Doskonałości”.
- Tekst oparty na pełnej publikacji; nie znaleźliśmy komunikatu prasowego instytucji. Cytat przetłumaczyła redakcja.
Zdjęcie wyróżniające: sproszkowana kurkuma na drewnianej łyżce – zdjęcie poglądowe, nie z opisanego badania. Fot. formulatehealth, CC BY 2.0, Wikimedia Commons; kadrowanie Biomist.
