Теплоизоляционная краска-покрытие
Владельцы патента RU 2544854:
Общество с ограниченной ответственностью "Центр нанотехнологий и наноматериалов Республики Мордовия" (RU)
Изобретение относится к лакокрасочным материалам и может быть использовано для наружной и внутренней окраски зданий и сооружений по оштукатуренным, бетонным, кирпичным и другим пористым поверхностям. Теплоизоляционная краска-покрытие содержит в качестве пленкообразующего водную эмульсию сополимера стирола и акриловых мономеров «Акрэмос-101», загуститель - водную эмульсию сополимера «Акрэмос-401», диспергирующую добавку - полифосфат натрия, антифриз - диэтиленгликоль, коалесцирующую добавку - уайт-спирит, минеральный наполнитель и воду, краска дополнительно содержит стеклянные микросферы на основе натрий борсиликатного стекла, при этом в качестве минерального наполнителя краска содержит диатомит и белую сажу при следующем соотношении компонентов, мас.%: водная эмульсия сополимера стирола и акриловых мономеров «Акрэмос-101» 17,5-22,46,
водный раствор акрилового сополимера «Акрэмос-401» 4,28-5,46,
диэтиленгликоль 10,27-13,10, полифосфат натрия 3,85-4,91, уайт-спирит 2,57-3,27, диатомит 6,06-13,63, белая сажа 3,06-5,12, микросферы на основе натрий борсиликатного стекла 6,06-7,50, вода - остальное.
Теплоизоляционная краска-покрытие имеет низкую теплопроводность и плотность при обеспечении достаточной адгезионной прочности покрытия. 2 табл.
Изобретение относится к лакокрасочным материалам, в частности к краскам-покрытиям на водно-дисперсионной основе, и может быть использовано для наружной и внутренней окраски зданий и сооружений по оштукатуренным, бетонным, кирпичным и другим пористым поверхностям.
Одной из важнейших задач энергосбережения в строительстве, энергетике, сфере ЖКХ является применение эффективных теплоизоляционных материалов, которые могут предотвратить преждевременное ухудшение свойств ограждающих конструкций из-за промерзания стен, скопления в конструкциях конденсационной влаги и температурных колебаний, растрескивание, раскрытие швов и обеспечить экономию энергоресурсов, стабильность технологических процессов, сократить вес строительных конструкций и придать сооружениям соответствующий эстетический вид. Кроме того, защитно-декоративные фасадные покрытия должны обладать высокими адгезионными и прочностными характеристиками, атмосферо- и светостойкостью. Материалов, которые бы обладали высокими атмосферостойкостью, адгезионными и прочностными характеристиками и при этом способствовали бы сохранению тепла, в настоящее время практически не существует.
Одними из наиболее эффективных на сегодняшний день теплоизоляционными материалами являются жидкие керамические покрытия (ЖКП) на основе керамических и стеклянных микросфер. Подобные составы представляют собой жидкую композицию полимера на водной основе, которая после высыхания образует покрытие с низким коэффициентом теплопроводности (Вахитова Л.Н. Жидкокерамические теплоизоляционные покрытия - новое слово в энергосбережении / Л.Н. Вахитова, А.А. Завертаный // F+S: технологии безопасности и противопожарной защиты. - 2010. - №3 (45). - С.64-66). Дополнительного повышения теплоизоляционных характеристик подобных покрытий можно добиться путем использования в качестве наполнителей минеральных порошков с низкой плотностью.
Известно, что как для внутренней, так и для наружной окраски любых цементсодержащих (бетон, железобетон, кирпич, штукатурка) поверхностей хорошо подходят акриловые сополимеры, обладающие высокими адгезионными характеристиками (Толмачев И.А. Новые водно-дисперсионные краски / И.А. Толмачев, В.В. Верхоланцев. - Л.: Химия, 1979. - 200 с.). Акриловые пленкообразующие являются экологически-чистыми материалами, совместимы с любыми неорганическими и органическими пигментами и обеспечивают получение покрытий в широкой цветовой гамме.
Наиболее близким к заявленному изобретению по составу является водно-дисперсионная краска, содержащая в качестве пленкообразующего водную эмульсию сополимера стирола и акриловых мономеров «Акрэмос-101», загустителя - водный раствор акрилового сополимера «Акрэмос-401», пигмента - диоксид титана рутильной формы, наполнителя - мел, или доломит, или их смесь в соотношении 1:1, диспергирующей добавки - полифосфат натрия или гексаметафосфат натрия, антифриза - диэтиленгликоль, пеногасящей добавки - противовспениватель «Нопко NXZ», коалесцирующей добавки - уайт-спирит, структурирующей добавки - оксид цинка, или аэросил, или смесь оксида цинка и каолина в соотношении 1:1, воду и дополнительно биоцидную добавку «Гидол» (RU 2348665, C09B 5/02, C09D 133/02, опубл. 10.03.2009).
Известная композиция обеспечивает хорошие технологические и эксплуатационные характеристики, в том числе высокую белизну, а также высокую атмосферостойкость и светостойкость. Однако она обладает низкими теплоизоляционными характеристиками.
Технический результат заключается в снижении теплопроводности и плотности при обеспечении достаточной адгезионной прочности покрытия.
Сущность изобретения заключается в том, что теплоизоляционная краска-покрытие содержит в качестве пленкообразующего водную эмульсию сополимера стирола и акриловых мономеров «Акрэмос-101», в качестве загустителя водный раствор акрилового сополимера «Акрэмос-401», диспергирующей добавки - полифосфат натрия, антифриза - диэтиленгликоль, коалесцирующей добавки - уайт-спирит, воду и дополнительно стеклянные микросферы на основе натрий борсиликатного стекла, а в качестве минеральных наполнителей диатомит и белую сажу при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Водная эмульсия сополимера стирола и акриловых мономеров | |
| «Акрэмос-101» | 17,5-22,46 |
| Водный раствор акрилового сополимера «Акрэмос-401» | 4,28-5,46 |
| Диэтиленгликоль | 10,27-13,10 |
| Полифосфат натрия | 3,85-4,91 |
| Уайт-спирит | 2,57-3,27 |
| Диатомит | 6,06-13,63 |
| Белая сажа | 3,06-5,12 |
| Микросферы на основе натрий борсиликатного стекла | 6,06-7,50 |
| Вода | Остальное |
Компоненты связующего краски-покрытия производятся отечественной промышленностью и соответствуют следующей документации: акриловая дисперсия «Акрэмос-101» (ТУ 2241-134-05757593-2000), акриловая дисперсия «Акрэмос-401» (ТУ 2241-016-55856863-2002), полифосфат натрия (ГОСТ 20291-80, ТУ 48-0328-21-9), уайт-спирит (ГОСТ 3134-78), диэтиленгликоль (ГОСТ 10138-93), белая сажа (ГОСТ 18307-78) и диатомит Атемарского месторождения Республики Мордовия.
Акриловая дисперсия «Акрэмос-101» (ТУ 2241-134-05757593-2000) - производство ОАО «Дзержинское Оргстекло» представляет собой сополимер стирола и акриловых мономеров, полученный эмульсионным методом.
| Основные свойства «Акрэмос-101» | |
| Наименование показателей | Норма |
| Внешний вид | Молочно-белая жидкость |
| Массовая доля сухого вещества, % | 50±1 |
| pH дисперсии | 8±0,5 |
| Система эмульгирования | Анионная |
| Устойчивость к хлористому кальцию | Выдерживает испытания |
| Стабильность к механическому перемешиванию (2500 об/мин) | Выдерживает испытания |
| Способность к введению пигментной пасты | Выдерживает испытания |
| Средний размер частиц, мкм | ок. 0,1 |
| Массовая доля остаточного мономера, %, не более | 0,1 |
| Минимальная температура пленкообразования, °C | +10 |
«Акрэмос-101» не содержит органических растворителей, продукт относится к 4 классу опасности. Содержащиеся в продукте полимерные частицы легко осаждаются обычными осадителями.
Акриловая дисперсия «Акрэмос-401» - водная акриловая дисперсия, содержащая 6% основного вещества. По внешнему виду это белая густая жидкость, pH которой равен 8. «Акрэмос-401» используется в качестве загустителя в водно-дисперсионных красках. Данная дисперсия является неустойчивой при хранении, поэтому ее готовят непосредственно перед применением из дистиллированной воды, «Акрэмос-402» (производство ОАО «Дзержинское Оргстекло»), представляющего собой высококарбоксилированный акриловый сополимер, и раствора аммиака. При этом берут 3,5 части «Акрэмос-402», 5,7 части дистиллированной воды, тщательно перемешивают и добавляют раствор аммиака до pH 8-8,5.
Стеклянные микросферы 3 М™ марки К 15 на основе натрий борсиликатного стекла.
| Основные характеристики стеклянных полых микросфер | |
| Наименование показателей | Норма |
| Устойчивость к раздавливанию 90% неповрежденных, бар | 21 |
| Истинная плотность, г/см3 | 0,15 |
| Средний диаметр, мкм | 60 |
| Толщина стенки, мкм | 0,60 |
Технологический процесс изготовления краски-покрытия состоит из двух этапов: получение связующего (изготовление пигментной пасты и совмещение ее с пленкообразующей дисперсией) и введение микросфер.
Приготовление пигментной пасты производят в смесителе с якорной мешалкой. Сначала в смеситель загружают рецептурное количество воды, затем поочередно целевые добавки: диспергирующую добавку (полифосфат натрия), антифриз (диэтиленгликоль), коалесцирующую добавку (уайт-спирит) при непрерывном перемешивании. Затем при работающем смесителе добавляют пигмент наполнители (диатомит и белую сажу) и диспергируют, перемешивая до однородной массы в течение 15-30 минут. В полученную пигментную пасту загружают пленкообразующее (водную эмульсию сополимера стирола и акриловых мономеров «Акрэмос-101»), перемешивают, затем добавляют загуститель (водный раствор акрилового сополимера «Акрэмос-401») и продолжают размешивание 15-20 минут. В готовое связующее вводят стеклянные микросферы и перемешивают до однородного состояния.
При необходимости в готовую смесь добавляются дисперсионные и водно-растворимые пигменты и красители для придания покрытию необходимого потребителю цвета.
Составы красок-покрытий и результаты их испытаний приведены в табл.1 и 2. Определение свойств красок-покрытий проводили по нормативно-технической документации: теплопроводность по ГОСТ 7076-99; плотность в жидком состоянии по ГОСТ 28513-90; плотность пленок в сухом состоянии по ГОСТ 15139; адгезия по ГОСТ 28574-90. Определение теплопроводности (для контактной составляющей переноса) осуществляли с помощью прибора ИТС-1, позволяющего проводить измерения в диапазоне 0,02÷1,5 Вт/(м×К).
Для оценки плотности, теплоизоляционных свойств и адгезионных характеристик для сравнения был выбран готовый, коммерческий теплоизоляционный материал «Изоллат-2» (ТУ 2216-001-59277205-2002), состоящий из смеси полимерных микрошариков (микросфер) с водой, полимерных связующих и разнообразных добавок (антипиреновые добавки, преобразователи ржавчины, ингибиторы коррозии, белые и красящие пигменты, ПАВ). Теплоизоляционный материал «Изоллат-2» производится ООО «Специальные технологии».
По сравнению с известным решением предлагаемый состав краски-покрытия обладает более высокими теплоизоляционными характеристиками при обеспечении достаточной адгезионной прочности покрытия. По уровню прочих характеристик предлагаемая краска-покрытие не уступает, а по ряду показателей превосходит известные решения.
| Таблица 1 | ||||
| Наименование компонентов и характеристик | Состав краски | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | |
| 1 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Водная эмульсия сополимера стирола и акриловых мономеров «Акрэмос-101» | 22,46 | 17,50 | 19,56 | 18,86 |
| Водный раствор акрилового сополимера «Акрэмос-401» | 4,74 | 5,46 | 4,29 | 4,22 |
| Наполнители: | ||||
| - диатомит | 13,63 | 6,06 | 11,44 | 11,68 |
| - белая сажа | 3,06 | 3,86 | 4,89 | 5,32 |
| Диспергирующая добавка: | ||||
| - полифосфат натрия | 4,28 | 4,91 | 3,86 | 3,80 |
| Антифриз: | ||||
| Диэтиленгликоль | 11,38 | 13,10 | 10,28 | 10,14 |
| Коалесцирующая добавка | ||||
| Уайт-спирит | 2,85 | 3,27 | 2,57 | 2,53 |
| Микросферы на основе натрий борсиликатного стекла | 7,50 | 6,08 | 6,35 | 5,70 |
| Вода | 30,10 | 39,76 | 36,76 | 37,75 |
| Таблица 2 | |||||
| Характеристики | Изоллат-02 | Состав краски | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | ||
| Теплопроводность, Вт/(м*К) | 0,0713 | 0,0688 | 0,0698 | 0,0395 | 0,0308 |
| Плотность в жидком состоянии, кг/м3 | 0,53 | 0,46 | 0,43 | 0,49 | 0,47 |
| Плотность в жидком состоянии, кг/м3 |
0,311 | 0,299 | 0,271 | 0,298 | 0,298 |
| Адгезия, МПа | 0,702 | 0,809 | 0,754 | 0,753 | 0,794 |
Теплоизоляционная краска-покрытие, содержащая в качестве пленкообразующего водную эмульсию сополимера стирола и акриловых мономеров «Акрэмос-101», загустителя - водную эмульсию сополимера «Акрэмос-401», диспергирующей добавки - полифосфат натрия, антифриза - диэтиленгликоль, коалесцирующей добавки - уайт-спирит, минеральный наполнитель и воду, отличающаяся тем, что она содержит дополнительно стеклянные микросферы на основе натрий борсиликатного стекла, а в качестве минеральных наполнителей диатомит и белую сажу при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Водная эмульсия сополимера стирола и акриловых мономеров | |
| «Акрэмос-101» | 17,5-22,46 |
| Водный раствор акрилового сополимера | |
| «Акрэмос-401» | 4,28-5,46 |
| Диэтиленгликоль | 10,27-13,10 |
| Полифосфат натрия | 3,85-4,91 |
| Уайт-спирит | 2,57-3,27 |
| Диатомит | 6,06-13,63 |
| Белая сажа | 3,06-5,12 |
| Микросферы на основе натрий борсиликатного стекла | 6,06-7,50 |
| Вода | Остальное |
