Водно-дисперсионная краска

 

Изобретение относится к лакокрасочным материалам, в частности к водно-дисперсионным краскам на основе акриловых латексов. Водно-дисперсионная краска содержит 45-50%-ный латекс сополимера бутилакрилата, стирола, метакриловой кислоты в массовом соотношении мономеров 57-64:30-35:6-8 (50-55%), оксиэтилированный алкилфенол ОП-7 или ОП-10 (0,1-0,5%), трибутилфосфат (0,4-0,1%), гексаметафосфат натрия или полифосфат натрия (0,1-0,5%), диэтиловый эфир полиоксиметиленгликоля (0,01-3,0%), диэтиленгликоль или моноэтиловый эфир этиленгликоля (1,0-3,0%), двуокись титана рутил (12-19%), пигмент желтый железоокисный, или пигмент голубой фталоцианиновый, или пигмент зеленый нитрозонафтоловый, или пигмент красный железоокисный, или пигмент алый концентрированный, или их смеси (0,01-6,0%), карбонат кальция (5-8%), нитрит натрия (0,1-1,0%), сополимер акриловой кислоты, акриламида, N-метилолакриламида в массовом соотношении мономеров 5-25:45-85:10-30 (0,2-0,4%) и воду. Краска отличается повышенным блеском (21-33%), повышенной прочностью при ударе (>100 кгс•см). Антикоррозионные свойства и водостойкость лакокрасочных покрытий на незагрунтованных металлических подложках позволяют применять краску не только традиционно в строительстве, но и в машиностроении. 1 табл.

Изобретение относится к лакокрасочным материалам, в частности к водно-дисперсионным краскам (ВДК) на основе акриловых латексов.

Известны отечественные ВДК и составы для покрытий на основе различных акрилатных латексов (А.С. 883116, А.С. 1162844).

Недостатками данных материалов являются низкие декоративные качества, в частности блеск, недостаточно высокая прочность к удару лакокрасочных покрытий, невозможность использования для декоративно-защитной окраски незагрунтованного металла. Известные зарубежные акрилатные ВДК также не обладают всей вышеуказанной совокупностью свойств (заявка 57-128756 Японии, патент 5256724 США, А.С. 262523 ЧССР).

Наиболее близким аналогом, взятым авторами за прототип, является промышленно изготавливаемая водно-дисперсионная краска ВД-АК-111 по ГОСТ 28196-89 (ранее краска Э-АК-111, затем ВД-АК-111 по ГОСТ 20833-75), содержащая акриловый латекс, поверхностно-активное вещество, пеногаситель, диспергатор, консервант, коалесцирующую добавку, пигменты, наполнители, воду и другие добавки при следующем соотношении компонентов, мас. %: Латекс сополимера бутилакрилата, метилакрилата и метакриловой кислоты - 46,0 Поверностно-активное вещество (ОП-7) - 0,1 Пеногаситель (скипидар) - 0,02 Диспергатор (гексаметафосфат натрия) - 0,5 Консервант (пентахлорфенолят натрия) - 0,15 Коалесцирующая добавка (диэтиленгликоль) - 1,5 Пигменты - двуокись титана рутил - 13,0 Анатаз - 3,2 Ультрамарин - 0,06
Наполнители - тальк - 7,6
Слюда - 5,0
Силиконовая добавка АФ-2К (полиметилбутокситриметилсилан) - 0,02
Аэросил - 2,5
Аммиак водный - 0,7
Вода - Остальное
Недостатками данной краски являются низкий уровень блеска, недостаточно высокая прочность к удару лакокрасочных покрытий, ограниченное использование: окраска пористых поверхностей, старых покрытий, загрунтованного металла /ГОСТ 28196-89; М. Л Лившиц, Б.И. Пшиялковский. Лакокрасочные материалы. Справочное пособие. Москва, Химия, 1982/.

Целью изобретения является повышение блеска, прочности к удару покрытий, расширение области применения, включая декоративно-защитную окраску незагрунтованного металла, водно-дисперсионной краски на основе акрилового латекса.

Поставленная цель достигается тем, что водно-дисперсионная краска, включающая акриловый латекс, поверхностно-активное вещество, пеногаситель, диспергатор, консервант, коалесцирующую добавку, пигменты, наполнители и воду, отличается тем, что содержит в качестве акрилового латекса 45-50%-ный латекс сополимера бутилакрилата, стирола, метакриловой кислоты в массовом соотношении мономеров 57-64:30-35:6-8, в качестве поверхностно-активного вещества - оксиэтилированный алкилфенол ОП-7 или ОП-10, в качестве пеногасителя - трибутилфосфат, в качестве диспергатора - гексаметофосфат натрия или полифосфат натрия, в качестве консерванта - диэтиловый эфир полиоксиметиленгликоля, в качестве коалесцирующей добавки - диэтиленгликоль или моноэтиловый эфир этиленгликоля, в качестве пигментов - двуокись титана рутил, пигмент желтый железоокисный или пигмент голубой фталоцианиновый, или пигмент зеленый нитрозонафтоловый, или пигмент красный железоокисный, или пигмент алый концентрированный, или их смеси, в качестве наполнителя - карбонат кальция, и дополнительно нитрит натрия и сополимер акриловой кислоты, акриламида, N- метилолакриламида в массовом соотношении мономеров 5-25:45-85:10-30 при следующем соотношении компонентов, масс.%:
45-50%-ный латекс сополимера бутилакрилата, стирола, метакриловой кислоты в массовом соотношении мономеров 57-64:30-35:6-8 - 50,0-55,0
Оксиэтилированый алкилфенол ОП-7 или ОП-10 - 0,1-0,5
Трибутилфосфат - 0,4-1,0
Гексаметафосфат натрия или полифосфат натрия - 0,1-0,5
Диэтиловый эфир полиоксиметиленгликоля - 0,01-3,0
Диэтиленгликоль или моноэтиловый эфир этиленгликоля - 1,0-3,0
Двуокись титана рутил - 12,0-19,0
Пигмент желтый железоокисный или пигмент голубой фталоцианиновый, или пигмент зеленый нитрозонафтоловый, или пигмент красный железоокисный, или пигмент алый концентрированный, или их смеси - 0.01-6,0
Карбонат кальция - 5.0-8,0
Нитрит натрия - 0,1-1,0
Сополимер акриловой кислоты, акриламида, N-метилолакриламида в массовом соотношении мономеров 5-25:45-85:10-30 - 0,2-0,4
Вода - Остальное
Сополимерный состав акрилового латекса определяется количеством введенных при синтезе сомономеров. Оксиэтилированный алкилфенол ОП-7 или ОП-10 (ГОСТ 8433-81) представляет собой продукт обработки смеси моно- и диалкилфенолов окисью этилена общей формулы C₆H₄RO(CH₂CH₂O)•n CH₂CH₂ОН (где R - алкильный остаток, содержащий 8-12 атомов углерода; n равно 7-9 для ОП-7 и 10-12 для ОП-10).

Все компоненты краски производятся отечественной промышленностью. Сополимер акриловой кислоты, акриламида, N- метилолакриламида получают последовательной обработкой водного раствора полиакриламида водным раствором гидроксида или карбоната натрия и водометанольным раствором формальдегида (формалин). В зависимости от степени гидролиза исходного полиакриламида (содержания в нем акриловой кислоты) мольное соотношение полиакриламид: щелочной агент: формальдегид составляет 1:0,05:0,4 - 1:0,2:0,6. Смесь перемешивают при температуре (35+5)^oC в течение 2 ч. Готовый продукт представляет сополимер акриловой кислоты, акриламида, N-метилолакриламида в массовом соотношении 5-25:45-85:10-30. Качественный и количественный состав сополимера установлен по содержанию функциональных групп химическими и физико-химическими методами (спектроскопия, объемное титрование, газовая хроматография). В качестве загустителя используется (2,0±0,5)% раствор сополимера.

Технологический процесс изготовления краски состоит из приготовления водного раствора загустителя, поверхностно-активного вещества, диспергатора, нитрита натрия, предварительного замеса пигментной пасты и диспергирования ее на бисерной мельнице, смешения пасты и латекса (эмульсии).

Краску наносят на деревянные, оштукатуренные, ранее окрашенные поверхности или незагрунтованные металлические подложки краскораспылителем, кистью или другими способами. Расход краски на двуслойное покрытие толщиной 60-80 мкм составляет 80-120 г/м².

Состав и свойства предлагаемой краски и прототипа приведены в таблице.

Свойства предлагаемой краски определены по нормативно-технической документации для лакокрасочных материалов. Сравнительная оценка красок проведена по характеристикам, по которым предлагаемое изобретение превосходит прототип (блеск, прочность при ударе, стойкость покрытия к воздействию воды на незагрунтованных металлических подложках) и по ряду основных характеристик: вязкость, степень перетира, содержание нелетучих веществ, время высыхания, эластичность при изгибе, адгезия, стойкость покрытия к статическому воздействию воды на деревянных подложках. Согласно ГОСТ 28196-89 краска ВД-АК-111 после высыхания образует матовую пленку. Значение блеска таких покрытий по ГОСТ 9.032-74 составляет <19%. По уровню прочих характеристик предлагаемая водно-дисперсионная краска не отличается от прототипа: укрывистость - не более 100 г/м², pH - 8-9, морозостойкость - не менее 5 циклов, условная светостойкость - не более 5%, смываемость - не более 2 г/м².

Результаты испытаний предлагаемой краски показывают, что она имеет более высокое значение блеска и прочности к удару по сравнению с прототипом и обеспечивает водостойкость на незагрунтованных металлических подложках (см. таблицу).

Улучшение декоративных, физико-механических и защитных свойств покрытий на незагрунтованных металлических подложках позволяет расширить области применения экологически чистых водно-дисперсионных красок: традиционно в строительстве и также для защитно-декоративной окраски металлических изделий в машиностроении.

Формула изобретения

Водно-дисперсионная краска, включающая акриловый латекс, поверхностно-активное вещество, пеногаситель, диспергатор, консервант, коалесцирующую добавку, пигменты, наполнители и воду, отличающаяся тем, что она содержит в качестве акрилового латекса 45-50%-ный латекс сополимера бутилакрилата, стирола, метакриловой кислоты в массовом соотношении мономеров 57-64 : 30-35 : 6-8, в качестве поверхностно-активного вещества - оксиэтилированный алкилфенол ОП-7 или ОП-10, в качестве пеногасителя - трибутилфосфат, в качестве диспергатора - гексаметафосфат натрия или полифосфат натрия, в качестве консерванта - диэтиловый эфир полиоксиметиленгликоля, в качестве коалесцирующей добавки - диэтиленгликоль или моноэтиловый эфир этиленгликоля, в качестве пигментов - двуокись титана рутил, пигмент желтый железоокисный, или пигмент голубой фталоцианиновый, или пигмент зеленый нитрозонафтоловый, или пигмент красный железоокисный, или пигмент алый концентрированный, или их смеси, в качестве наполнителя - карбонат кальция и дополнительно нитрит натрия и сополимер акриловой кислоты, акриламида, N-метилолакриламида в массовом соотношении мономеров 5-25 : 45-85 : 10-30 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
45-50%-ный латекс сополимера бутилакрилата, стирола, метакриловой кислоты в массовом соотношении мономеров 57-64 :30-35 : 6-8 - 50,0 - 55,0
Оксиэтилированный алкилфенол ОП-7 или ОП-10 - 0,1 - 0,5
Трибутилфосфат - 0,4 - 1,0
Гексаметафосфат натрия или полифосфат натрия - 0,1 - 0,5
Диэтиловый эфир полиоксиметиленгликоля - 0,01 - 3,0
Диэтиленгликоль или моноэтиловый эфир этиленгликоля - 1,0 - 3,0
Двуокись титана рутил - 12,0 - 19,0
Пигмент желтый железоокисный, или пигмент голубой фталоцианиновый, или пигмент зеленый нитрозонафтоловый, или пигмент красный железоокисный, или пигмент алый концентрированный, или их смеси - 0,01 - 6,0
Карбонат кальция - 5,0 - 8,0
Нитрит натрия - 0,1 - 1,0
Сополимер акриловой кислоты, акриламида, N-метилолакриламида в массовом соотношении мономеров 5-25 : 45-85 : 10-30 - 0,2 - 0,4
Вода - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5