Результат интеллектуальной деятельности: ПОРОШКОВЫЙ СОСТАВ РЕДИСПЕРГИРУЕМОЙ В ВОДЕ КРАСКИ С МИКРОСФЕРАМИ

Изобретение относится к лакокрасочным составам, в частности, к порошковым редиспергируемым композициям, предназначенным для получения защитно-декоративных покрытий по металлическим, бетонным, железобетонным, кирпичным подложкам, а также для окраски металлических трубопроводов, внутренней окраски зданий и сооружений по кирпичным, бетонным, отштукатуренным, деревянным и другим пористым поверхностям.

При теплоизоляции трубопроводов теплового и водяного снабжения крайне важной задачей является получение на трубопроводе высококачественного теплозащитного покрытия, которое одновременно может защищать металлическую поверхность труб от внешней коррозии, поскольку именно она является главным фактором, ограничивающим время их эксплуатации. Также теплозащитные покрытия по бетону, кирпичу и т.д. важны и для решения задач сохранения тепла в жилых и промышленных помещениях. Редиспергируемых лакокрасочных материалов, обладающих одновременно противокоррозионными, хорошими адгезионными и высокими теплоизоляционными свойствами в настоящее время практически не существует.

Из уровня техники известен порошковый состав [СА 2555174], включающий цемент, полимер, пигмент и малые добавки при следующем содержании компонентов, масс.%:

цемент 5-40;

полимер (натрий карбоксиметилцеллюлоза), способный формировать стабильную коллоидную систему в воде 0,25-10;

гидроксиалкил целлюлоза 0,1-0,6;

пигмент 1-15.

Также в качестве полимера можно вводить латекс в количестве 5-60% от массы краски. Лакокрасочный материал получают добавлением воды.

Однако данный состав не является теплоизоляционным, химстойким и эластичным.

Известна наиболее близкая по технической сущности и выбранная за прототип порошковая краска, содержащая в качестве неорганического вяжущего цемент, при следующем содержании компонентов,масс.%, [US 5281271]:

Лакокрасочный материал получают добавлением воды.

Однако покрытия на основе данной краски обладает целым рядом недостатков: склонностью покрытий к растрескиванию; использование извести снижает механические показатели покрытия и может привести к зацветанию поверхности, а также из-за едкости солей гидроксида кальция, входящих в ее состав, предпочтительно не использовать известь; наличие большого количества диоксида кремния обуславливает крайне высокую вязкость краски (более 4 минут по вискозиметру ВЗ-246 с диаметром сопла 4 мм); покрытия не обладают химстойкостью в кислой и щелочной среде; покрытия не обладают тепло- и звукоизоляционными свойствами.

Задачей изобретения является создание порошковой редиспергируемой в воде краски, не содержащей гидроксида кальция, обеспечивающей высокие эксплуатационные характеристики получаемого с помощью нее покрытия.

Технический результат заключается в получении химстойкого в щелочной и кислой средах, противокоррозионного, нерастрескиваемого, тепло- и звукоизоляционного покрытия с высокими механическими свойствами. При этом состав краски (порошковый) является морозостойким (до -60°С), неслеживающимся и стабильным (свойства краски сохраняются в течение не менее 5 лет), обеспечивающий при растворении в воде получение низковязкого устойчивого лакокрасочного материала.

Поставленная задача достигается тем, что порошковый состав редиспергируемой в воде краски содержит в качестве неорганического вяжущего портландцемент, неорганический пигмент, гидрофобизирующую добавку, ускоритель твердения цемента, силикат, редиспергируемый полимер, диспергатор, антислеживающий агент, пеногаситель, смачиватель, водоудерживающую добавку, уплотнитель, полые микросферы, в качестве которых используют керамические или стеклянные полые микросферы размером 10-100 микрон при следующем соотношении компонентов, масс. ч.:

В качестве ускорителя твердения цемента могут использоваться CaCl₂ или мочевина; в качестве силиката - силикаты калия или натрия; в качестве редиспергируемого полимера - редиспергируемые полимеры марки «Vinnapas 8031 Н» и «Vinnapas 8034 Н», представляющие собой сополимер этилена, виниллаурата и винилхлорида производства фирмы Wacker Chemie AG; редиспергируемый полимер марки «ELOTEX® SEAL80», представляющий собой силановый полимер производства фирмы Elotex AG; «Neolith NP50», представляющий собой гомополимер винилацетата производства фирмы FAR SPA; в качестве неорганического пигмента - диоксид титана, красный железооксидный пигмент, желтый железооксидный пигмент; в качестве смачивателя - продукты марок ОП-7 и ОП-10, представляющие собой продукты обработки смеси моно- и диалкилфенолов окисью этилена; в качестве диспергатора - полифосфат натрия, или гексаметофосфат натрия, или продукт марки «Orotan 731 K» на основе натриевых солей поликарбоновых кислот производства фирмы Rohmand Haas, или продукт марки «Tego Dispers 740 W» на основе производных жирных кислот производства Evonik Tego Chemie; в качестве антислеживающего агента - цеолит, кремнезем; в качестве гидрофобизирующей добавки - стеарат кальция, стеарат алюминия, в качестве пеногасителя - силиконовые пеногасители марок BYK 024, BYK 037 производства фирмы BYK-Chemie; в качестве водоудерживающей добавки - этилцеллюлозу, метилцеллюлозу, метилгидроксиэтил- или метилгидроксипропилцеллюлозу; в качестве уплотнителя - гидроксиалкилцеллюлозу, продукты марок ДЭГ-1 и ТЭГ-1, представляющие собой диэтиленгликолиевую и триэтиленгликолиевую смолы соответственно.

Порошковый состав редиспергируемой краски получают следующим образом: в шаровую мельницу загружают вышеуказанные компоненты и перетирают их до степени дисперсности 60-100 мкм.

Получение готового к употреблению лакокрасочного материала осуществляют путем добавления к порошковому составу воды в соотношении порошок:вода 1:1- 1:1,4 (по массе) и тщательного перемешивания до получения однородной массы. Для чего перемешивание осуществляют сначала в течение не менее 60 с, а затем после пятнадцатиминутного перерыва еще в течение 5 минут для обеспечения однородности кристаллизации цемента по объему.

Приготовление редиспергируемой в воде краски иллюстрируется следующими примерами, где пример 1 представляет собой состав краски, полученный согласно прототипу, примеры 2-10 описывают составы красок по заявляемому решению. Составы красок по примерам 1-10 представлены в таблице 1, свойства порошкового состава редиспергируемой краски и жидкого лакокрасочного материала представлены в таблице 2, свойства полученных покрытий представлены в таблице 3.

Слеживаемость порошка редиспергтируемой краски оценивалась по прочности слежавшегося порошка. Для определения прочности слежавшегося порошка редиспергируемую краску в порошковом виде помещали в железную трубку с винтовым соединением, а затем к порошку прикладывали давление, создаваемое металлическим плунжером. Порошок выдерживали под действием нагрузки в течение 16 ч при 50°С. После охлаждения до комнатной температуры порошок извлекали из трубки и качественно оценивали его стойкость к слеживанию путем раздавливания спрессованного из него блока. Стойкость к слеживанию классифицировали следующим образом, в баллах: от 1 до 3 - очень хорошая стойкость к слеживанию, от 4 до 6 - хорошая стойкость к слеживанию, от 7 до 8 - удовлетворительная стойкость к слеживанию, от 9 до 10 - стойкость к слеживанию отсутствует, порошок после раздавливания утрачивает сыпучесть.

Вязкость жидкого лакокрасочного материала определяли по вискозиметру ВЗ-243 с диаметром сопла 4 мм по ГОСТ 9070-75.

Адгезию покрытий определяли по ГОСТ 32299-2013 (ISO 4624:2002) методом грибкового вырыва.

Химическую стойкость определяли на стержнях погружением в 25%-ные растворы серной кислоты и гидроксида натрия по ГОСТ 9.403-80.

Эластичность (прочность при изгибе вокруг цилиндрического стержня) определяли по ГОСТ Р 52740.

Прочность при ударе определяли на установке У-1 по ГОСТ Р 53007.

Пример 1

В высокоэнергетическую шаровую мельницу загружают портландцемент, гидроксид кальция, оксид магния, оксид цинка, гидрофобизирующую добавку, стеарат алюминия в количестве, представленном в Таблице 1 (масс. ч.). Загруженные компоненты перетирают до степени дисперсности 65 мкм. Для получения краски порошок разводят водой до соотношения порошок:вода 1:1,5.

Пример 2

В высокоэнергетическую шаровую мельницу загружают портландцемент, силикат - силикат натрия, ускоритель твердения цемента - CaCl₂, редиспергируемый полимер -Vinnapas 8031 Н, пигмент - TiO₂, смачиватель - ОП-7, диспергатор - полифосфат натрия, антислеживающий агент - цеолит, гидрофобизирующую добавку - стеарат кальция, пеногаситель - BYK 024, водоудерживающую добавку - этилцеллюлоза, уплотнитель - гидроксиэтилцеллюлоза, микросферы керамические (размер 20 мкм), в количестве, представленном в Таблице 1 (масс. ч.). Загруженные компоненты перетирают до степени дисперсности 65 мкм. Образовавшийся после размалывания в шаровой мельнице порошок и является требуемой формой редиспергируемой в воде краски.

Получение готового к употреблению лакокрасочного материала осуществляют путем добавления к порошку воды в соотношении порошок:вода 1: 1,1 (по массе) и тщательного перемешивания до получения однородной массы.

Материал наносят (кистью, валиком, краскораспылителем) на стеклянные, деревянные, бетонные и отштукатуренные подложки. После отверждения полученные покрытия оценивают по внешнему виду, адгезии, смываемости.

Пример 3 аналогичен примеру 2. Однако в качестве силиката используют силикат калия, в качестве редиспергируемого полимера используют полимер марки «Vinnapas 8034 Н», в качестве диспергатора используют гексаметофосфат натрия, в качестве гидрофобизирующей добавки используют стеарат алюминия, в качестве пеногасителя используют BYK 037, в качестве водоудерживающей добавки используют метилцеллюлозу, в качестве микросфер используют стеклянные микросферы размером 20 мкм. Соотношения компонентов приведены в таблице 1.

Пример 4 аналогичен примеру 2. Однако в качестве силиката используют силикат калия, в качестве редиспергируемого полимера используют полимер марки «ELOTEX® SEAL80», в качестве смачивателя используют ОП-10, в качестве диспергатора используют «Orotan 731 K», в качестве антислеживающего агента используют кремнезем, в качестве пеногасителя используют BYK 037, в качестве водоудерживающей добавки используют метилгидроксиэтилцеллюлозу, в качестве уплотнителя используют ДЭГ-1, в качестве микросфер используют керамические микросферы диаметром 10 мкм. Соотношения компонентов приведены в таблице 1.

Пример 5 аналогичен примеру 2. Однако в качестве ускорителя твердения цемента используют мочевину, в качестве силиката используют силикат калия, в качестве редиспергируемого полимера используют полимер марки «Neolith NP50», в качестве пигмента используют красный железооксидный пингмент, в качестве диспергатора используют «Tego Dispers 740 W», в качестве пеногасителя используют BYK 037, в качестве водоудерживающей добавки используют метилгидроксипропилцеллюлозу, в качестве уплотнителя используют ТЭГ-1, в качестве микросфер используют стеклянные микросферы диаметром 50 мкм. Соотношения компонентов приведены в таблице 1.

Пример 6 аналогичен примеру 2. Однако в качестве силиката используют силикат калия, в качестве смачивателя используют ОП-10, в качестве диспергатора используют гексаметофосфат натрия, в качестве антислеживающего агента используют кремнезем, в качестве гидрофобизирующей добавки используют стеарат алюминия, в качестве микросфер используют стеклянные микросферы диаметром 70 мкм. Соотношения компонентов приведены в таблице 1.

Пример 7 аналогичен примеру 2. Однако в качестве редиспергируемого полимера используют полимер марки «ELOTEX® SEAL80», в качестве пигмента используют желтый железооксидный пигмент, в качестве диспергатора используют гексаметофосфат натрия, в качестве микросфер используют керамические микросферы диаметром 90 мкм. Соотношения компонентов приведены в таблице 1.

Пример 8 аналогичен примеру 2. Однако в качестве ускорителя твердения цемента используют мочевину, в качестве силиката используют силикат калия, в качестве редиспергируемого полимера используют полимер марки «Neolith NP50», в качестве диспергатора используют гексаметофосфат натрия, в качестве пеногасителя используют BYK 037, в качестве микросфер используют стеклянные микросферы диаметром 50 мкм. Соотношения компонентов приведены в таблице 1.

Пример 9. аналогичен примеру 2. Однако в качестве ускорителя твердения цемента используют мочевину, в качестве силиката используют силикат калия, в качестве редиспергируемого полимера используют полимер марки «Vinnapas 8034 Н», в качестве микросфер используют стеклянные микросферы диаметром 70 мкм. Соотношения компонентов приведены в таблице 1.

Пример 10 аналогичен примеру 2. Однако в качестве ускорителя твердения цемента используют мочевину, в качестве силиката используют силикат калия, в качестве редиспергируемого полимера используют полимер марки «Vinnapas 8034 Н», в качестве микросфер используют керамические микросферы диаметром 100 мкм. Соотношения компонентов приведены в таблице 1.

Как видно из приведенных примеров, покрытия, полученные на основе предлагаемых редиспергируемых в воде порошковых составов, при невысокой стоимости обладают высокими значениями химстойкости, адгезии и теплопроводности по сравнению с композицией, полученной по прототипу. Рабочий диапазон температур покрытий от -60 до 200°С.

Заявляемое изобретение позволяет получить следующие преимущества:

- Предоставляется возможность приготовления необходимого на данный момент количества краски;

- В составе краски отсутствуют токсичные органические растворители;

- Используется простая и более дешевая упаковка - бумажные мешки (упрощается утилизация тары);

- При транспортировке отпадает необходимость перевозить воду (транспортировка и складирование дешевле);

- Хранение и транспортировка возможны даже в экстремально сложных климатических условиях (например, на морозе) без ущерба для качества краски;

- Простота подготовки краски на стройплощадке путем замеса сухой смеси в воде (возможность приготовления краски в необходимом для работы количестве);

- Не требуется специального оборудования для нанесения - краска наносится на поверхность валиками или кистью;

- Благодаря низкой температуре формирования покрытий, такие краски применимы для различных строительных работ, например, для отделки стен и потолков помещений по кирпичным, бетонным, отштукатуренным, деревянным и другим пористым поверхностям.