Результат интеллектуальной деятельности: Композиция для теплоизоляционного покрытия

Заявляемая композиция относится к строительным материалам и может применяться для теплоизоляции металлических поверхностей промышленного оборудования и рабочих поверхностей трубопроводов, эксплуатируемых при невысоких (до 100°С) температурах.

Известен состав для получения теплоизоляционного покрытия, содержащий, полимерное связующее, наполнитель в виде полых микросфер, технологическую добавку и воду (Патент РФ №2311397, опубл. 27.11.2007).

В качестве полимерного связующего в известном составе используют латекс, выбранный из группы, включающей модифицированный акрилацетатный латекс, 33-38%-ный латекс сополимера бутадиена, акрилонитрила и метакриловой кислоты, сополимер стирола и н-бутилакрилата в соотношении 1:1 по массе. В качестве наполнителя используют полые керамические микросферы с удельной массой 450-750 кг/м³ и твердостью по шкале Мооса 5,0-6,0. К недостаткам известного покрытия относится низкая атмосферостойкость при нормальных температурах, а в условиях повышенных рабочих температур использование керамических микросфер не обеспечивает необходимый уровень теплоизоляции и работоспособности покрытия, что связано с высоким коэффициентом теплопроводности керамических полых микросфер.

Известен состав для получения теплозащитного покрытия, включающий компоненты при следующем соотношении, в мас. %: силоксановый каучук 30-60; микросферы стеклянные 40-70 и компоненты огнезащитной композиции, в мас. %: силоксановый каучук 20,0-79,5; микросферы стеклянные 20,0-60,0; нитрид бора 0,5-20,0 (Патент РФ №2039070, опубл. 09.07.1995).

Состав используется для получения покрытия, обладающего тепло-и-огнезащитными свойствами. Адгезионная прочность покрытия до 5 кг/см². Недостатком данного состава является достаточно высокая теплопроводность покрытия - до 0,23 Вт/м°С.

Известно теплоизоляционное покрытие на основе полых микросфер, выполненное из водно-суспензионной композиции с вязкостью от 1 до 100 Па⋅с, включающей смесь полимерного связующего 5-95 об. % с полыми микросферами 5-95 об. % и стабилизатор, в качестве полимерного связующего композиция содержит водоэмульсионную полимерную латексную композицию, содержащую 10-90 об. % (со) полимера, выбранного из группы, включающей, гомополимер акрилата, стирол-акрилатный сополимер, бутадиен-стирольный сополимер, полистирол, бутадиеновый полимер, полихлорвиниловый полимер, полиуретановый полимер, полимер или сополимер винил-ацетата, или их смеси и 10-90 об. % смеси воды, поверхностно-активного вещества, в качестве полых микросфер композиция содержит смесь микросфер с разными размерами 10-500 мкм и различной насыпной плотностью 50-650 кг/м³ (Патент РФ №2374281, опубл. 27.11.2009). В качестве стабилизатора в композиции для известного покрытия используют смесь многоатомного спирта с многоосновной карбоновой или аминокислотой. Недостатками данного теплоизоляционного покрытия является низкая тепло- и атмосферостойкость, а также достаточно высокий удельный вес покрытия, что в свою очередь увеличивает нагрузку на конструкции, на которые наносят покрытие.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является теплоизоляционное покрытие, полученное на основе композиции, включающей связующее, полые микросферы, пигмент и воду, где в качестве связующего используется смесь бутадиен-стирольного каучука и акрилового полимера, причем каучука в смеси 30-70 мас. % от общего количества бутадиен-стирольного каучука и акрилового полимера, в качестве полых микросфер используются полые углеродные микросферы, при следующем соотношение компонентов композиции, мас. %: смесь бутадиен-стирольного каучука и акрилового полимера 25-35, полые углеродные микросферы 20-30, пигмента 3-5, вода - остальное (Патент РФ №2665430, опубл. 29.08.2018). Недостатком данного теплоизоляционного покрытия является невысокая теплозащита и прочность.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение теплоизоляционных и прочностных свойств покрытия.

Указанный результат достигается тем, что теплоизоляционное покрытие выполнено на основе композиции, включающей связующее, полые микросферы, пигмент и воду, где в качестве связующего используется смесь бутадиен-стирольного каучука и акрилового полимера, причем каучука в смеси 30-70 мас. % от общего количества бутадиен-стирольного каучука и акрилового полимера, в качестве полых микросфер используются полые фенолформальдегидные микросферы, при следующем соотношение компонентов композиции, мас. %: смесь бутадиен-стирольного каучука и акрилового полимера 25-35, полые фенолформальдегидные микросферы 20-40, пигмента 3-5, вода - остальное.

В качестве бутадиен-стирольного каучука используется каучук марки СКС-10, в качестве акрилового полимера - полиметилакрилат.

В качестве полых микросфер используются полые фенолформальдегидные микросферы, марки БВ-01 (ТУ 6-05-221-258-87). В качестве пигмента используется любой минеральный пигмент, например, двуокись титана марки Р-02.

Использование полых фенолформальдегидных микросфер в композиции в количестве 20-40 мас. % обеспечивает повышение прочностных свойств покрытия, что обусловлено химическим взаимодействием реакционно-способных фенольных гидроксильных групп, расположенных в поверхностных слоях фенольных микросфер с молекулами полимерного связующего, что значительно упрочняет структуру полимерной матрицы покрытия. Кроме того, полые фенолформальдегидные микросферы обладают очень низкой теплопроводностью, что позволяет обеспечить высокие теплоизоляционные свойства покрытия.

Добавление в композицию меньше 20 мас. % полых фенолформальдегидных микросфер не дает значительного эффекта повышения прочностных и теплоизоляционных свойств покрытия, увеличение их содержания свыше 40 мас. % в композиции приводит к нарастанию вязкости композиции, ухудшению адгезии покрытия к обрабатываемой поверхности, вследствие уменьшения содержания полимерного связующего, приводит к возникновению технологического брака.

Введение в композицию более 5 мас. % минерального пигмента не приводит к получению насыщенной окраски покрытия, при этом происходит удорожание композиции за счет высокой стоимости пигментов. Введение в композицию менее 3 мас. % минерального пигмента не приводит к эффекту прокрашивания полимерной пленки покрытия. Однако, количество вводимого пигмента является частным случаем, так как зависит только от желания потребителя.

Заявляемое изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Композиция, содержащая, мас. %: смесь бутадиен-стирольного каучука и полиметилакрилата с содержанием каучука 30% - 25, полые фенолформальдегидные микросферы - 20, пигмент - 5, вода - остальное, наносится на предварительно подготовленную (очищенную от ржавчины, обезжиренную) металлическую поверхность. Композиция наносится кистью, валиком, краскопультом при температуре от +10°С до +30°С, при относительной влажности воздуха не более 70% в закрытом помещении или в сухую погоду.

Пример 2. Использовали композицию, содержащую те же компоненты, что и в примере 1, но в следующих соотношениях, мас. %: смесь бутадиен-стирольного каучука и полиметил акрилата - 35, полые фенолформальдегидные микросферы - 30, пигмент - 4, остальное вода. Технология нанесения композиции по примеру 1.

Пример 3. Использовали композицию, содержащую те же компоненты, что и в примере 1, но в следующих соотношениях, мас. %: смесь бутадиен-стирольного каучука и полиметилакрилата - 30, полые фенолформальдегидные микросферы - 40, пигмент - 3, остальное вода. Технология нанесения композиции по примеру 1.

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

Экспериментальные работы, проведенные при испытании композиций теплоизоляционного покрытия, соотношения компонентов в которых выходили за пределы соотношений, ограниченных настоящим изобретением, как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения, показали, что их показатели по теплоизоляционным свойствам и прочности значительно ниже.

Покрытие, согласно изобретению, обеспечивает хорошее сцепление с поверхностью, технологически легко наносится, имеет повышенные прочностные и теплоизоляционные свойства.