Композиция для термостойкого покрытия
Владельцы патента RU 2400509:
Общество с ограниченной ответственностью "Термика" (RU)
Изобретение относится к лакокрасочным материалам и может быть использовано в машиностроении для защиты металлических поверхностей, работающих при повышенных температурах, в условиях высокой коррозионной агрессивной среды, а также в быту и в промышленности. Композиция для термостойкого покрытия содержит полиорганосилоксановую смолу, акриловую смолу - полимер изобутилметакрилата, термостойкий пигмент, слюду молотую и/или пористый силикат в качестве наполнителя, реологическую добавку - бентонитовую глину, пентафталевый лак, загуститель - пангель или тиксогель и органический растворитель. В качестве пористого силиката композиция может содержать перлит или кизельгур, а в качестве пигмента термостойкого - алюминиевую пудру или жаростойкие пигменты различных цветов. Покрытие, полученное при использовании предложенной композиции, обладает высокими физико-механическими свойствами. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к лакокрасочным материалам и может быть использовано в машиностроении для защиты металлических поверхностей, работающих при повышенных температурах, в условиях высокой коррозионной агрессивности среды, а также в быту (окраска печных систем, крыш, металлических дверей), и в промышленности (для защитной окраски двигателей и выхлопных систем автомобилей и тракторов, для окраски оборудования и трубопроводов в нефте-, газовой промышленности, дымовых труб и печей для сжигания отходов, для теплоизоляции строительных конструкций.
Известна композиция для термостойкого покрытия, включающая полифенилсилоксановую смолу, акрилатный сополимер, алюминиевую пудру и органический растворитель, наполнитель и реологическую добавку. При этом в качестве наполнителя используют аэросил, микротальк, а в качестве реологической добавки - бентонит, тиксогель VN или другие добавки типа монтмориллонита. RU 2137793 6 C09D 183/06, C09D 5/08, C09D 183/06, C09D 133:06 1999.09.20.
Известна композиция для защитного покрытия, содержащая полифенилсилоксановую смолу, сополимер бутилметакрилата с метакриловой кислотой, пигмент и органический растворитель. RU 2157397 7 C09D 183/04, C09D 5/08 2000.10.10
Однако данные композиции имеют недостаточно высокие показатели твердости пленки и пониженную седиментационную устойчивость в процессе хранения.
Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является композиция для термостойкого антикоррозионного покрытия, содержащая полифенилсилоксановую смолу, акриловый сополимер, термостойкий пигмент, наполнитель - молотую слюду или молотую слюду в смеси с порошком железокремниевым или микротальком., реологическую добавку и органический растворитель. RU 2182582 7 C09D 183/04, C09D 5/08 2001.09.10
Однако известная композиция имеет пониженную седиментационную устойчивость в процессе хранения, а покрытия, выполненные на ее основе, имеют недостаточно высокую эффективность в условиях эксплуатации.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение эффективности защитного покрытия на основе заявляемой композиции в условиях эксплуатации за счет повышения физико-механических показателей покрытия и расширение арсенала средств данного назначения.
Техническим результатом является:
- улучшение физико-механических показателей покрытия;
- повышение седиментационной устойчивости композиции в процессе хранения;
- снижение стоимости композиции за счет уменьшения в составе количества дорогостоящей полиорганосилоксановой смолы, термостойких пигментов;
- экономия лакокрасочного материала за счет снижения величины показателя укрывистости.
Это достигается тем, что композиция для термостойкого покрытия, содержащая полиорганосилоксановую смолу, акриловую смолу, термостойкий пигмент, наполнитель, реологическую добавку и органический растворитель, согласно изобретению она дополнительно содержит пентафталевый лак и загуститель, а в качестве акриловой смолы содержит полимер изобутилметакрилата, а в качестве наполнителя - пористый силикат или смесь слюды с пористым силикатом при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Полиорганосилоксановая смола - | 20-25 |
| Пентафталевый лак | 8-14 |
| Полимер изобутилметакрилата | 5-7 |
| Пигмент термостойкий | 11-17 |
| Наполнитель | 5,0-10,0 |
| Реологическая добавка | 1-2 |
| Загуститель | 1-2 |
| Органический растворитель | Остальное |
При этом композиция для термостойкого покрытия в качестве загустителя может содержать пангель или тиксогель, или метилцеллюлозу.
При этом композиция для термостойкого покрытия в качестве пористого силиката может содержать перлит или кизельгур.
При этом композиция для термостойкого покрытия в качестве пигмента термостойкого может содержать алюминиевую пудру или жаростойкие пигменты различных цветов.
Композицию для защитного покрытия получают следующим образом: в первый реактор загружают расчетное количество органического растворителя (60 мас.% от общей массы), полимера изобутилметакрилата, загустителя и реологическую добавку. Смесь перемешивают до образования однородной массы. Во второй реактор загружают расчетное количество полиорганосилоксановой смолы, пентафталевый лак, остальное количество растворителя, наполнитель и пигменты. Содержимое второго реактора диспергируют в течение 3 ч. Затем массу из первого реактора перекачивают во второй реактор и перемешивают 3 ч.
Предлагаемый состав термостойкой композиции ориентирован на использование компонентов, выпускаемых в промышленном масштабе, с применением для ее получения стандартного оборудования лакокрасочных производств. Она может наноситься на защищаемые поверхности любыми из существующих методов: кисть, валик, окунание, воздушный или безвоздушный способы распыления.
Составы 1-15 для экспериментальной проверки изобретения приведены в табл.1-1А. Физико-механические показатели приведены в табл.2. (Состав 16 - прототип).
Для получения композиции в качестве полиорганосилоксановой смолы используют 60-70%-ный раствор полифенилсилоксана в ксилоле или толуоле - ТУ 2228-440-05763441-2004; или 50-60%-ный раствор полиметилфенилсилоксана в ксилоле или толуоле - ТУ 2228-277-05763441-99.
В качестве акриловой смолы используют полимер изобутилметакрилат под торговой маркой Дегалан LP 64/12 - Сертификат ISO 14001:1996 №Z 1168/0203.
В качестве пентафталевого лака используют Лак ПФ-053 ТУ 2311-001-589-484-36-2003.
Для получения композиций разных цветов в качестве термостойких пигментов используют алюминиевую пудру ГОСТ 5494-95, различные термостойкие пигменты, например пигмент черный жаростойкий - ТУ 2364-017-00303835-96; или пигмент зеленый (1084 Green) фирмы Cerdes Corp. (США).
В качестве реологической добавки используют бентон-34 Ф-Rheox или другие неорганические вещества, содержащие монтмориллонит (бентонитовые глины), аэросил, добавки на основе оксида кремния, Cab-o-sil, фирмы Kabom (Германия). В качестве растворителя используют ксилол (ГОСТ 9410-78), сольвент ТУ 38.101809-90, Толуол-ГОСТ 14710-78.
В качестве наполнителя используют слюду с размером частиц не более 160 мкм - ГОСТ14327-82, ГОСТ 855-74, в качестве пористого силиката - перлит с размером частиц не более 140 мкм - ГОСТ 10832-91 или кизельгур ОСТ 18-169-74.
В качестве загустителя используют Пангель В 20 - FT-138-96-01; тиксогель (ТУ 95 2752-2000) и метилцеллюлозу формулы [С6Н7O2(ОН)3-х(ОСН3)х]. Химические свойства - твердое аморфное бесцветное вещество; т.пл. 220-270°С, температура потемнения 190-200°С; плотн. 1,290-1,310 г/см3 (25°С), насыпная масса 0,3-0,5 г/см3. Растворяется в холодной воде, концентрированной муравьиной и уксусной кислотах, молочной кислоте и т.д.
Пангель - органомодифицированный сепиолит, химическое название - гидрированный силикат магния и четвертичная аммонийная соль. Химическая формула: SiMg8O30(OH)4(OH2)4·8H2O; CIN С26Н48/. Физико-химические показатели: цвет - светло-кремовый; внешний вид - сыпучий мелкодисперсный порошок; влажность 11%; насыпная плотность 250 г/л±50; вязкость по Брукфильду - не менее 70000 сР (25°С, 5 об/мин); остаток на сите 75 µm <1%.
Тиксогель - органобентонит (ТУ 95 2752-2000), который является продуктом взаимодействия монтмориллонитовых глин (бентонитов) с четвертичными аммониевьми солями (ЧАС). Физико-химические показатели: цвет - кремовый; плотность 1,8; насыпной вес г/л 380-540; остаток на сите 90 µm 15%; первичный размер частиц при полном диспергировании, µт 1-5; содержание влаги 3%; термоустойчивость, °С 200-250.
Сравнение заявляемой композиции с известным составом позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "Новизна", так как в данном случае содержится новая совокупность компонентов в новом количественном соотношении.
Указанные пределы соотношений между компонентами композиции определены экспериментальным путем и являются оптимальными с точки зрения достижения положительного технического результата и минимальной себестоимости.
Оптимальное содержание пентафталевого лака в композиции составляет 8,0-14,0 мас.%. Оптимальное содержание полимера изобутилметакрилата составляет 5-7 мас.%. Уменьшение содержания этих компонентов в композиции приводит к получению покрытия с низкими физико-механическими свойствами (твердость пленки, устойчивость к статическому воздействию воды, бензина, масла, термостойкость).
Использование их в указанном количестве позволяет уменьшить количество полиорганосилоксановой смолы, что способствует удешевлению композиции в целом и улучшению физико-механических свойств.
В производстве композиций для покрытий известно применение пентафталевого лака совместно с полиорганосилоксановой смолой и термостойкими пигментами. (А.с. СССР 1694614, МПК С09D 183/06 опубл. 1991). Однако такие покрытия обладают недостаточными термостойкими свойствами и низкой адгезией. В заявляемой композиции предложено новое сочетание известных компонентов с новыми компонентами и новым количественным соотношением, которое привело к улучшенному техническому результату, а именно седиментационной устойчивости в композиции в процессе длительного хранения и имеющей существенно меньшую скорость осаждения частиц пигмента и наполнителя в расходных емкостях при ее нанесении. Улучшение физико-механических свойств покрытия, а именно устойчивость к воздействию воды, бензина, масла, прочность пленки при ударе.
Указанные количества наполнителя и загустителя в композиции являются оптимальными. Содержание этих компонентов вышеуказанных значений способствует повышению вязкости композиции, что приводит к технологическим трудностям при получении покрытий.
Из табл.2 следует, что при использовании в качестве наполнителя пористого силиката или смеси слюды с пористым силикатом теплопроводность материала с нанесенным покрытием составляет 0,01 Вт/мК, что придает покрытию на основе заявляемой композиции теплоизоляционные свойства.
Также оптимальным (11-17 мас.%) является указанное количество пигментов. Увеличение содержания пигментов в составе приводит к снижению седиментационной устойчивости (наблюдается их ускоренное осаждение). Уменьшение содержания пигментов ведет к тому, что ухудшается укрывистость покрытия, а также снижается его термостойкость.
Таким образом, заявляемая композиция имеет высокую седиментационную устойчивость при хранении, быстрее высыхает и обеспечивает получение термостойких антикоррозионных покрытий с повышенной устойчивостью к действию воды, бензина и масла, расширенный температурный интервал (650°С) эксплуатации покрытия, причем за счет снижения величины показателя укрывистости (см.табл.2) достигается экономия лакокрасочного материала.
1. Композиция для термостойкого покрытия, содержащая полиорганосилоксановую смолу, акриловую смолу, термостойкий пигмент, наполнитель, реологическую добавку - бентонитовую глину и органический растворитель, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит пентафталевый лак и загуститель - пангель или тиксогель, в качестве наполнителя содержит слюду молотую и/или пористый силикат, а в качестве акриловой смолы - полимер изобутилметакрилата при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Полиорганосилоксановая смола | 20-25 |
| Пентафталевый лак | 8-14 |
| Полимер изобутилметакрилата | 5-7 |
| Пигмент термостойкий | 11-17 |
| Наполнитель | 5,0-10,0 |
| Реологическая добавка | 1-2 |
| Загуститель | 1-2 |
| Органический растворитель | Остальное |
2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве пористого силиката она содержит перлит или кизельгур.
3. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве пигмента термостойкого она содержит алюминиевую пудру или жаростойкие пигменты различных цветов.
