Эмаль термостойкая
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 и в промышленности. Эмаль термостойкая содержит метилфенилсилоксановую смолу на основе органоалкоксисиланов общей формулы
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.
Известен состав на основе полиметилфенилсилоксановой смолы, модифицированной пентафталевым лаком (лак КО-075), содержащий алюминиевую пудру, сажу, оксид железа, позволяющий получать однородные покрытия, работающие в условиях постоянного нагрева (SU 169614, МПК C09D 183/06, опубл. 1991).
Известна композиция, которая включает полиметилфенилсилоксановую смолу, пентафталевую смолу (ПФ-060); битум, смесь моноэтаноламина с аминолигнином, растворитель толуол, ксилол или сольвент, пигмент - алюминиевую пудру, железный сурик или цинковую пыль (RU 2028352, МПК C09D 184/04, C09D 5/086 опубл. 1995 г.)
Известен состав, который включает полиметилфенилсилоксановую смолу, этилсиликатное связующее, черный пигмент, тальк, слюду; кварц; аэросил, органический растворитель (RU 2106378, МПК C09D 183/04, C09D 5/08, C09D 183/04, C09D 183:02 опубл. 1998)
Недостатком перечисленных композиций является недостаточная термостойкость покрытия.
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по качеству и составу является композиция для термостойкого покрытия, содержащая полиметилфенилсилоксановую смолу, пентафталевый лак, полимер изобутилметакрилата, термостойкий пигмент, наполнитель - пористый силикат или смесь слюды с пористым силикатом, реологическую добавку, загуститель - пангель или тиксогель и органический растворитель при следующем соотношении компонентов, мас.%:
полиорганосилоксановая
| смола | 20-25 |
| пентафталевый лак | 8-14 |
| полимер изобутилметакрилата | 5-7 |
| термостойкий пигмент | 11-17 |
| указанный наполнитель | 5-10 |
| реологическая добавка | 1-2 |
| указанный загуститель | 1-2 |
(RU 2378309, МПК C09D 183/06 C09D 5/08 опубл. 2010; RU 2400509, МПК C09D 183/06 C09D 5/08, C09D 133/08, опубл. 2010)
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является увеличение экологичности, термостойкости и долговечности покрытия, расширение области применения и снижение себестоимости композиции.
Это достигается тем, что композиция для термостойкого покрытия, содержащая кремнийорганическую смолу на основе метилфенилсилоксанов, полимер бутилметакрилата, пентафталевый лак, термостойкий пигмент, микронизированный наполнитель, загуститель, реологическую добавку - бентонитовую глину и органический растворитель, согласно изобретению в качестве кремнийорганической смолы содержит метилфенилсилоксановую смолу на основе органоалкоксисиланов общей формулы:
| n, m, k=1,2; | R'=Me, H; |
| a=0,1-33; | R2=Me. |
| b=0,03-1; | |
| c=0-0,1; |
при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Указанная метилфенилсилоксановая смола | 3,5-13,0 |
| Пентафталевый лак | 3,0-14,5 |
| Полимер бутилметакрилата | 5,0-7,0 |
| Термостойкий пигмент | 10,5-15,0 |
| Наполнитель | 8,0-13,0 |
| Загуститель | 1-2 |
| Реологическая добавка | 1-2 |
| Органический растворитель | остальное |
При этом, качестве наполнителя композиция содержит микротальк и микрослюду, а в качестве загустителя Пангель.
Отличительной чертой предлагаемой смолы является то, что исходным сырьем для ее получения служат алкоксисиланы. Поэтому она является экологически чистой, т.к. не содержит Cl-содержащие примеси, в отличие от смол, которые получаются на основе хлорсиланов, например, смола КО 139-297 по ТУ 2228-440-05763441-2004, 60%-ный раствор полиметилфенилсилоксана в ксилоле или толуоле или смола полиметилфенилсилоксаовая по ТУ 2228-277-05763441-99, используемые во всех, указанных выше композициях.
Данная смола производится в соответствии с патентом RU 2428438 (МПК C08G 77/06, C08G 77/38, опубл. 10.09.2011) под наименованием метилфенилсилоксановая смола по ТУ 2228-060-00209013-2008, производитель ГНИИХТЭОС, и имеет следующие технические характеристики:
| Внешний вид | Твердый продукт от светло-желтого до коричневого цвета |
| Соотношение фрагментов (PhSiO1,5):(Me SiO1,5) | 2:1 |
| Массовая доля летучих веществ, % не более | 2,0 |
| Температура размягчения, °C | 65 |
| Выход неорганического остатка по данным ТГА | 78 |
| Температура начала деструкции, °C | 510 |
Композицию для защитного покрытия получают следующим образом:
В расчетном количестве растворителя загруженного в реактор, снабженный мешалкой, растворяют расчетное количество метилфенилсилоксановой смолы и изобутилметакрилатный полимер, после растворения полимеров загружают загуститель и реологическую добавку, полученную смесь диспергируют до однородной массы. Далее загружают пентафталевый лак, наполнитель, термостойкий пигмент и диспергируют до получения однородной массы.
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 для экспериментальной проверки изобретения и их физико-механические показатели приведены в таблице.
В качестве бутилметакрилатного полимера использовали Дегалан LP 65/12 (Degalan LP 65/12); Дегалан LP 64/12 (Degalan LP 64/12) (производитель компания Evonik ROHM GmbH, Германия) и Дианал BR-116 (Dianal BR) (производитель компания MITSUBISHI RAYON CO., LTD, Япония)
В качестве пентафталевого лака использовали Лак ПФ - 053 (ТУ 2311-001-589-484-36-2003) или Лак ПФ-060 (ТУ 2311-001-52140236-2001), представляющие собой раствор модифицированной пентафталевой смолы в органических растворителях.
В качестве термостойкого пигмента использовали алюминиевую пудру (ГОСТ 5494-95), для получения композиций разных цветов в качестве термостойких пигментов, могут быть использованы также различные термостойкие пигменты, например, пигмент черный жаростойкий (ТУ 2364-017-00303835-96); или пигмент голубой (10446 Blu) или пигмент зеленый (1084 Green) фирмы Cerdes Corp. (США).
В качестве реологической добавки использовали бентон-34 или, бентон СД-1 Ф. Rheox, могут быть использованы другие неорганические вещества, содержащие монтмориллонит (бентонитовые глины).
В качестве растворителя использовали ксилол нефтяной (ГОСТ 9410-78), сольвент нефтяной (ТУ 38.101809-90), толуол нефтяной (ГОСТ 14710-78).
В качестве наполнителя использовали микрослюду 10-80 (ТУ5725-005-40705684-2001), микротальк (ТУ-5727-001-49439345-2004) или микротальк для лакокрасочной и карандашной промышленности (Гост 19284-79).
В качестве загустителя использовали Пангель В 20 - FT-138-96-01.
Пангель представляет собой органомодифицированный сепиолит - продукт взаимодействия гидрированного силиката магния и четвертичной аммонийной соли. Химическая формула: SiMg8O30(ОН)4(ОН2)4·8Н2O; CIN С26Н48/.
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.
Сравнительные испытания покрытий на основе композиций по прототипу и заявленной показали, что заявленная композиция образует более долговечное покрытие Покрытие, состоящее из двух слоев термостойкого состава по металлической поверхности, толщиной 22-32 мкм в условиях умеренного климата У1 по результатам ускоренных испытаний в соответствии с ГОСТ 9.401-91 сохраняет защитные свойства в течение времени, указанного в таблице 2.
| Таблица 2 | ||
| Вид покрытия | Количество слоев | Срок службы в условиях эксплуатации У1 |
| до балла A31 | ||
| Заявленный состав | 2 | не менее 10 лет |
| Состав по прототипу | 2 | Не более 7 лет |
Использование предлагаемой смолы позволяет значительно снизить ее количество в композиции, что способствует удешевлению композиции в целом и улучшению физико-механических свойств.
Заявляемая композиция имеет высокую седиментационную устойчивость при хранении, быстрее высыхает и обеспечивает получение антикоррозионных покрытий с повышенной устойчивостью к действию воды, бензина и масла, расширенный температурный интервал (до 650°C) эксплуатации покрытия.
| Таблица 1 | ||||||||||||||
| №п/п | Компоненты | Содержание компонента в мас.% | ||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | ||
| 1 | Метилфенилсилоксановая смола | 3,5 | 5,0 | 6,3 | 7,5 | 8,3 | 9 | 9,5 | 10,0 | 10,5 | 11,2 | 12,0 | 12,5 | 13,0 |
| 2 | Дегалан LP 64/12 | 7,0 | - | - | - | 5,0 | - | - | 5,0 | - | - | - | - | - |
| 3 | Дегалан LP 65/12 | - | 6,5 | - | - | - | - | 5,0 | - | 6,0 | 5,0 | - | - | - |
| 4 | Дианал BR 116 | - | - | 5,2 | 5,0 | - | 6,7 | - | - | - | - | 5,8 | 5,0 | 5,0 |
| 5 | Лак ПФ 053 | 14,5 | 13,0 | 11,5 | - | 10,0 | 8,9 | - | 7,5 | 6,0 | 5,0 | 4,0 | 3,5 | 3,0 |
| 6 | Лак ПФ 060 | - | - | - | 10,0 | - | - | 8,0 | - | - | - | - | - | - |
| 7 | Бентон 34 | 1,2 | 1,0 | - | - | 2,0 | 1,8 | - | 1,2 | - | 1,3 | 1,2 | 1,1 | 1,5 |
| 8 | Бентон СД-1 | - | - | 1,0 | 1,0 | - | - | 1,1 | - | 1,2 | - | - | - | - |
| 9 | Пангель Б-20 | 1,0 | 1,8 | 1,5 | 1,6 | 1,4 | 1,1 | 1,2 | 2.0 | 1,2 | 1,1 | 1,2 | 1.3 | 1,1 |
| 10 | Микротальк | 2,0 | 2,5 | 5,0 | 2,0 | 2,0 | 2,1 | 2,6 | 2,0 | 2,3 | 2,4 | 2,6 | 2,0 | 2,2 |
| 11 | Микрослюда | 8,0 | 9,0 | 5,0 | 10,0 | 10,0 | 8,0 | 10,0 | 8,0 | 9,0 | 9,5 | 8,0 | 9,0 | 10,0 |
| 12 | Алюм. пудра | 15,0 | 12,0 | 10,5 | 11,7 | 11,0 | 11,5 | 11,5 | 11,7 | 11,7 | 11,5 | 12,0 | 11,7 | 10,7 |
| 13 | Толуол | - | Ост. | Ост. | - | - | - | Ост. | - | Ост. | - | - | - | Ост. |
| 14 | Ксилол | Ост. | - | - | - | Ост. | Ост. | - | Ост. | Ост. | Ост. | - | ||
| 15 | Сольвент | - | - | - | Ост. | - | - | - | - | - | - | Ост. | - | - |
| Показатели качества | ||||||||||||||
| 16 | Внешний вид | |||||||||||||
| 17 | Массовая доля нелетучих в.в.% | 44,9 | 44,3 | 38,3 | 43,8 | 44,7 | 44,6 | 44,9 | 43,7 | 44,9 | 44,8 | 44,8 | 44,4 | 45,0 |
| 18 | Условная вязкость по вискозиметру типа ВЗ-246 с диаметром сопла 4 мм при 20±0,5°C | 44 | 42 | 35 | 39 | 45 | 43 | 46 | 37 | 45 | 43 | 42 | 42 | 46 |
| 19 | Время высыхания до степени 3 при 20±0,5°C, не более | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 20 | Прочность пленки при ударе на приборе У-1 А, см., не менее | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 |
| 21 | Адгезия пленки, баллы не более | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 22 | Стойкость покрытия к воздействию температуры (600±5)°C, ч не менее |
3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| 23 | Стойкость покрытия к попеременному воздействию нагрева при температуре (600±5)°C и воды дистиллированной, циклы, не менее | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| 24 | Стойкость покрытия к статическому воздействию жидкостей нагрева при температуре (600±5)°C, ч, не менее | |||||||||||||
| 25 | - вода дистиллированная | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 26 | - бензин (марки нефрас С2-80/120) | 48 | 48 | 48 | 48 | 48 | 48 | 48 | 48 | 48 | 48 | 48 | 48 | 48 |
| 27 | -индустриальное масло | 48 | 48 | 48 | 48 | 48 | 48 | 48 | 48 | 48 | 48 | 48 | 48 | 48 |
Композиция для термостойкого покрытия, содержащая смолу кремнийорганическую на основе метилфенилсилоксанов, полимер бутилметакрилата, пентафталевый лак, термостойкий пигмент, микронизированный наполнитель, загуститель, реологическую добавку-бентонитовую глину и органический растворитель, отличающаяся тем, что в качестве кремнийорганической смолы содержит метилфенилсилоксановую смолу на основе органоалкоксисиланов общей формулы:
где n, m, k=1,2; R'=Me, H;
a=0,1-33; R2=Me,
b=0,03-1;
c=0-0,1;
при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Указанная метилфенилсилоксановая смола | 3,5-13,0 |
| Пентафталевый лак | 3,0-14,5 |
| Полимер бутилметакрилата | 5,0-7,0 |
| Термостойкий пигмент | 10,5-15,0 |
| Наполнитель | 8,0-13,0 |
| Загуститель | 1-2 |
| Реологическая добавка | 1-2 |
| Органический растворитель | остальное |
