Результат интеллектуальной деятельности: Композиция для защитного покрытия

Заявляемая композиция относится к области композиций для защитных покрытий, в частности к композициям на основе полиорганосилоксанов, затвердевающих при температуре окружающего воздуха и может найти применение в строительной отрасли в качестве защитного барьера, предохраняющего элементы металлических конструкций зданий и сооружений от воздействия неблагоприятных природных и техногенных факторов, а так же в других отраслях, где требуются высокие физико-механические свойства покрытий и хорошая термостойкость.

Известна композиция для защитного покрытия, включающая раствор полиметилфенилсилоксана в толуоле, тетрабутоксититан (0,6 мас. %), силикат и оксид металла. Способ изготовления композиции предусматривает введение тетрабутоксититана в состав, который раньше использовали только как самостоятельную композицию. При этом отвердитель в него вводят непосредственно перед нанесением покрытия, см. Худобин Ю.И. и др., "Промышленный выпуск одноупаковочных, органосиликатных композиций типа ОС-12. Новое в сушке лакокрасочных покрытий", Л., ЛДНТП. 1990. С. 47-50.

Однако получаемое на основе известной композиции покрытие обладает невысокими прочностными характеристиками, твердостью и адгезией к подложке и по физико-механическим свойствам уступает покрытиям на основе композиций, отверждаемых под влиянием высоких температур.

Известна композиция для защитного покрытия, включающая раствор полиорганосилоксана, в частности полиметилфенилсилоксана в органическом растворителе, в частности толуоле, отвердитель (тетрабутоксититан), силикат (асбест или слюда), оксид металла, карбид кремния (RU 2041905 по кл. C09D 183/04 от 18.02.1993).

Данное техническое решение обеспечивает улучшение физико-механических свойств покрытия, однако его прочность к удару, прочность на изгиб, особенно при больших толщинах (до 150-200 мкм), недостаточны; кроме того, следует отметить невысокую водостойкость покрытия, а также склонность к образованию плотных осадков при хранении композиции.

Наиболее близкой к заявленной композиции по технической сущности является композиция для защитного покрытия (№2216567 от 20.11.2003 Бюл. №32), включающая полиорганосилоксан, органический растворитель, отвердитель, силикат, оксид металла и карбид кремния, где в качестве полиорганосилоксана использована смесь полиметилдиметилфенилсилоксановой смолы, модифицированной пентафталевой смолой, с полиметилфенилсилоксановой смолой в соотношении 1-3:1 вес. ч., а в качестве силиката - смесь асбеста и слюды в соотношении 1:1-2 вес. ч. при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Смесь полиметилдиметилфенилсилоксановой смолы, модифицированной пентафталевой смолой, с полиметилфенилсилоксановой смолой - 20-40

Органический растворитель - 4-15

Отвердитель - 2-15

Смесь асбеста и слюды - 30-70

Оксид металла - 0,05-10

Карбид кремния - 1-15.

В основу изобретении положено решение задачи повышения прочности к удару и на изгиб, термостойкости и водостойкости защитного покрытия.

Недостатком данной композиции для защитного покрытия является сложность состава и технологии получения данной композиции, так как после смешения компонентов композиции при приготовлении требуется механическая обработка смеси в шаровой мельнице в течение 1-3 суток. Только при такой длительности механообработки достигается помол силиката и карбида кремния до величин 10-20 мкм и 1-2 мкм соответственно, при этом прочностные характеристики покрытия возрастают незначительно.

Целью заявляемого технического решения является получение защитного покрытия с высокими прочностными свойствами. В данном предполагаемом изобретении предлагается решение и другой технической задачи - безопасной утилизации гальванического шлама и удешевления композиции.

Указанная цель достигается тем, что при получении композиции для защитного покрытия, содержащей полиорганосилоксан, отвердитель и наполнитель, в качестве полиорганосилоксана используется полиметилфенилсилоксан, в качестве отвердителя используется тетраизопропилтитанат, а в качестве наполнителя - прокаленный гальванически шлам, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Полиметилфенилсилоксан - 25- 60

Тетраизопропилтитанат - 5-20

Прокаленный гальванический шлам - 5-15.

В качестве пленкообразующего компонента используется полиметилфенилсилоксан (ГОСТ 15866-70). Полиметилфенилсилоксан позволяет получить более гомогенизированную композицию, с равномерным распределением прокаленного гальванического шлама по объему покрытия. Предполагается, что полиметилфенилсилоксан повысит термостойкость отвержденного покрытия, уменьшит его влагопроницаемость.

В качестве отвердителя защитной композиции используется тетраизопропилтитанат (ТУ 2423-008-50284764-2006) - продукт взаимодействия четыреххлористого титана с изопропиловым спиртом.

В качестве наполнителя используется прокаленный гальванический шлам. Данный наполнитель получали путем прокаливания при Т-650°С гальванического шлама, образующегося при реагентной обработки гидроксидом кальция сточных вод гальванического цеха и содержащего следующие оксиды металлов (% масс): ZnO - 14,2; NiO - 4,6; Fe₂O₃ - 12,3; Cr₂O₃ - 18,8; CuO - 4,2; CaO - 34,5; оксид кремния SiO₂ - 4,2; остальное - 7,2. Прокаленный гальванический шлам перед использованием подвергается тонкому помолу в шаровой мельнице. Полученный наполнитель имеет степень перетира не более 40 мкм (по ГОСТ 6589-74). Использование тонкоизмельченного прокаленного гальванического шлама, содержащего оксиды металлов, в качестве наполнителя, способствуют образованию на поверхности покрытия прочной пленки, усилению прочностных свойств отвержденного покрытия и удешевлению композиции.

Использование в качестве отвердителя тетраизопропилтитаната приводит к повышению прочностных и адгезионных свойств покрытия, что связано с образованием химических связей между полиметилфенилсилоксаном и тетраизопропилтитанатом вследствие наличия реакционноспособных групп как у отвердителя, так и реакционных групп у полиметилфенилсилоксана. Кроме того, разложение тетраизопропилтитаната под действием влаги воздуха может привести к образованию наноразмерного оксида титана, который в качестве активного наполнителя встраивается в структуру полимерных макромолекул и обеспечивает пространственно-сшитую структуру получаемого покрытия, увеличивая его прочность.

При содержании тетраизопропилтитаната менее 5 мас. ч. защитное покрытие медленно отверждается и имеет недостаточную прочность. Увеличение концентрации тетраизопропилтитаната свыше 20 мас. ч. приводит к образованию очень жесткого покрытия с большими внутренними напряжениями, обладающего низкой адгезией к подложке.

Превышение верхнего предела рекомендуемого интервала концентраций полиметилфенилсилоксана в композиции увеличивает время высыхания и вызывает снижение прочности покрытия. При концентрации полиметилфенилсилоксана менее 20 мас. ч. значительно ухудшаются прочностные характеристики покрытия, снижается адгезия к подложке, возрастает вязкость композиции, ухудшаются ее технологические свойства.

При содержании прокаленного гальванического шлама в композиции более 15 мас. ч. наблюдается ухудшение адгезионных и прочностных свойств покрытия, наблюдается увеличение вязкости композиции и возможность увеличения технологического брака. При введении прокаленного гальванического шлама менее 5 мас. ч. не наблюдается эффекта повышения прочности покрытия, утилизируется меньшее количество шлама. Заявляемое изобретение может быть осуществлено следующим образом:

В полиметилфенилсилоксан добавляют прокаленный гальванический шлам, тетраизопропилтитанат и тщательно перемешивают. Перед нанесением покрытия, обрабатываемую поверхность тщательно подготавливают (проводят операцию механической обработки металлической поверхности от ржавчины, окалины, затем поверхность обезжиривают). Приготовленную композицию наносят кистью, шпателем, валиком или методом налива. Рекомендуется проводить работы либо в помещении, либо в сухую погоду. Композиция наносится при температуре от +10°С до +30°С, при относительной влажности воздуха не более 70%.

Заявляемое изобретение иллюстрируется следующими примерами:

1. В 40 мас. ч. полиметилфенилсилоксана вводят 12 мас. ч. тетраизопропилтитаната, 15 мас. ч. прокаленного гальванического шлама. Композицию тщательно перемешивают.

2. В 25 мас. ч. полиметилфенилсилоксана вводят 5 мас. ч. тетраизопропилтитаната, 10 мас. ч. прокаленного гальванического шлама. Композицию тщательно перемешивают.

3. В 60 мас. ч. полиметилфенилсилоксана вводят 20 мас. ч. тетраизопропилтитаната, 5 мас. ч. прокаленного гальванического шлама. Композицию тщательно перемешивают.

Свойства покрытий, полученных с использованием известной и предлагаемой композиции, приведены в таблице 1.

Защитное покрытие, согласно заявляемому изобретению, обеспечивает хорошее сцепление с поверхностью, технологически легко наносится, имеет повышенные прочностные характеристики.