Необрастающая эмаль прогидроф
Владельцы патента RU 2602553:
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) (RU)
Изобретение относится к лакокрасочным материалам и предназначено для получения гидрофобных необрастающих покрытий, используется в судостроении и для защиты металлических изделий и конструкций, эксплуатируемых в атмосферных условиях. Описана необрастающая эмаль, состоящая из отвердителя аминного типа и полуфабриката эмали, представляющего собой суспензию пигментов и наполнителей в растворе эпоксидного пленкообразующего, синтезированного из ароматически сопряженного гидроксифенилена и содержащего углерод технический и аэросил, в которой полуфабрикат эмали дополнительно содержит жидкий фторированный модификатор, твердый мелкодисперсный фторированый модификатор при следующем соотношении ингредиентов в полуфабрикате эмали, мас. %: углерод технический 1,5-2,5, аэросил 2,5-3,5, жидкий фторированный модификатор 2,5-4,5, твердый мелкодисперсный фторированый модификатор 3,5-5,0, раствор эпоксидного пленкообразующего до 100, при этом раствор эпоксидного пленкообразующего содержит пигменты и наполнители в виде фторированного мелкодисперсного фторопласта 2,5-4,5 мас. % и перфторполиэфирной жидкости 3,5-5,0 мас. %, а в качестве отвердителя используют гамма-аминопропилтри-этоксисилан АГМ-9. Технический результат: получение состава полуфабриката эмали, обеспечивающей снижение возможности прикрепления обрастателей, снижение удельного износа покрытия и увеличение краевого угла смачивания. 1 табл.
Изобретение относится к лакокрасочной промышленности, в частности к лакокрасочным материалам, и может быть использовано для получения гидрофобных необрастающих покрытий, используемых в судостроении, а также для защиты металлических изделий и конструкций, эксплуатируемых в атмосферных условиях.
Известны противообрастающие покрытия, RU №2502765 С2, C09D 5/16, 27.12.2013; RU №2479608 С2, C09D 5/16, 20.04.2013; RU №2478114 C1, C09D 5/14, C09D 5/16, 27.03.2013; RU №2476469 С2, C09D 5/16, 27.02.2013; RU №2439110 С2, C09D 5/16, 10.01.2012; RU №2433154 C1, C09D 5/14, C09D 5/16, 10.11.2011; RU №2115680 С1, C09D 5/16, C09D 5/08, 20.07.1998.
Известны способы получения противообрастающих эмалей, RU №2441045 C1, C09D 5/16, 27.01.2012; RU №2394864 C1, C09D 5/16, 20.07.2010; RU №2057203 C1, С23С 28/02, 27.05.1996.
Известна химически стойкая эпоксидная эмаль, относящаяся к составам лакокрасочных материалов, предназначенных для защиты и декоративной отделки железобетонных конструкций и конструкций из черных и цветных металлов, подвергающихся воздействию открытой и промышленной атмосферы, а также химически агрессивных сред, RU №2530075 C1, C09D 163/02, 10.10.2014.
Известен полимерный композиционный материал холодного отверждения на основе эпоксидных смол, содержащий в своем составе аэросил, RU №2386653 С2, C09D 5/34, 20.04.2010.
Известен фторопластовый лакокрасочный материал для покрытий, включающий дополнительно аэросил, RU №2532192 C1, C09D 127/16, 27.10.2014.
Известна эпоксидная композиция, включающая эпоксидиановую смолу, аминный отвердитель и модификатор, RU №2230086 C1, C09D 5/08, C09D 163/02, C09D 163/10, 10.06.2004; RU №2230081 C1, C09D 163/02, 10.06.2004.
Известна атмосферостойкая лакокрасочная композиция на основе полистирольного пленкообразующего, RU №2214436 C1, C09D 183/04, 20.10.2003; RU №2155785 C1, C09D 125/06, 10.09.2000.
Известна эмаль двухкомпонентная АРГОФ-ЭП из отвердителя и основы, представляющей собой суспензию пигментов и наполнителей в растворе эпоксидированного ароматически сопряженного гидроксифенилена, http://www.biz-ural.ru/ru/products/?produkt=20, 06.03.2015.
Известные композиции и способы их получения индивидуальны.
Известна эмаль для нанесения покрытия, состоящая из отвердителя аминного типа и полуфабриката эмали, представляющего собой суспензию пигментов и наполнителей в растворе эпоксидного пленкообразующего, синтезированного из ароматически сопряженного гидроксифенилена и содержащего углерод технический и аэросил, RU №2307143 С2, C09D 163/00, 27.09.2007.
Данное техническое решение принято в качестве ближайшего аналога настоящего изобретения.
В ближайшем аналоге краевой угол смачивания покрытия невысокий, что свидетельствует о том, что покрытие не является гидрофобным.
При использовании эмали ближайшего аналога к поверхности судна довольно быстро прикрепляются обрастатели, что приводит к возрастанию сопротивления движению судна, увеличению расхода топлива для поддержания требуемой скорости либо снижению скорости при неизменной мощности на валу.
Рецептурный состав ближайшего аналога на основе эпоксидного пленкообразующего содержит значительное количество ингредиентов, кроме углерода технического и аэросила в него входят: крон свинцовый желтый, микротальк, каолин, микрослюда, ксилол, толуол.
В основу настоящего изобретения положено решение задачи, позволяющей повысить защитные свойства эмали, сократить рецептурный состав, снабдить покрытие гидрофобными свойствами и увеличить его срок службы.
Технический результат настоящего изобретения заключается в снижении возможности прикрепления обрастателей за счет предложенного состава полуфабриката эмали за счет дополнительного введения в полуфабрикат эмали перфторполиэфирной жидкости и мелкодисперсного фторопласта, за счет использования в качестве отвердителя гамма-аминопропилтри-этоксисилана АГМ-9; в снижении удельного износа покрытия по массе и в увеличении краевого угла смачивания покрытия за счет использования в составе полуфабриката эмали раствора эпоксидного пленкообразующего с наполнителями в виде фторированного мелкодисперсного фторопласта и перфторполиэфирной жидкости.
Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что необрастающая эмаль состоит из отвердителя аминного типа и полуфабриката эмали.
Полуфабрикат эмали представляет собой суспензию пигментов и наполнителей в растворе эпоксидного пленкообразующего.
Раствор эпоксидного пленкообразующего синтезирован из ароматически сопряженного гидроксифенилена.
Полуфабрикат эмали содержит углерод технический, аэросил и дополнительно жидкий фторированный модификатор, твердый мелкодисперсный фторированный модификатор и раствор эпоксидного пленкообразующего.
Полуфабрикат эмали имеет следующее соотношение ингредиентов, мас. %: углерод технический 1,5-2,5, аэросил, 2,5-3,5, жидкий фторированный модификатор 2,5-4,5, твердый мелкодисперсный фторированный модификатор 3,5-5,0, раствор эпоксидного пленкообразующего до 100.
Раствор эпоксидного пленкообразующего содержит пигменты и наполнители в виде фторированного мелкодисперсного фторопласта 2,5-4,5 мас. % и перфторполиэфирной жидкости 3,5-5,0 мас. %.
В качестве отвердителя используют гамма-аминопропилтри-этоксисилан АГМ-9.
Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «новизна».
За счет реализации отличительных признаков изобретения (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта.
Состав полуфабриката эмали на основе эпоксидного пленкообразующего, дополнительное введение в полуфабрикат эмали перфторполиэфирной жидкости и мелкодисперсного фторопласта, использование в качестве отвердителя гамма-аминопропилтри-этоксисилана АГМ-9 повышают защитные свойства эмали, снижают возможности прикрепления обрастателей и уменьшают износ покрытия.
Рецептурный состав полуфабриката эмали в виде углерода технического, аэросила, перфторполиэфирной жидкости и мелкодисперсного фторопласта является оптимальным.
Использование раствора эпоксидного пленкообразующего с наполнителями в виде перфторполиэфирной жидкости и мелкодисперсного фторопласта увеличивает краевой угол смачивания покрытия и эффективность защиты от обрастания, придает покрытию гидрофобные свойства и увеличивает срок службы покрытия.
Заявителю не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. В связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «изобретательский уровень».
Необрастающая эмаль Прогидроф является двухупаковочной системой, состоящей из компонента А (полуфабрикат эмали) и компонента Б (отвердитель аминного типа АГМ-9 - гамма-аминопропилтри-этоксисилан).
Полуфабрикат эмали представляет собой суспензию пигментов и наполнителей в растворе эпоксидного пленкообразующего.
Раствор эпоксидного пленкообразующего синтезирован из ароматически сопряженного гидроксифенилена.
Полуфабрикат эмали содержит углерод технический, аэросил, жидкий фторированный модификатор, твердый мелкодисперсный фторированный модификатор и раствор эпоксидного пленкообразующего.
Полуфабрикат эмали имеет следующее соотношение ингредиентов, мас. %: углерод технический 1,5-2,5, аэросил, 2,5-3,5, жидкий фторированный модификатор 2,5-4,5, твердый мелкодисперсный фторированный модификатор 3,5-5,0, раствор эпоксидного пленкообразующего до 100.
Раствор эпоксидного пленкообразующего содержит пигменты и наполнители в виде фторированного мелкодисперсного фторопласта 2,5-4,5 мас. % и перфторполиэфирной жидкости 3,5-5,0 мас. %.
В качестве отвердителя используют гамма-аминопропилтри-этоксисилан АГМ-9.
Процесс получения пленкообразующего проводят в несколько стадий:
1. Синтез олигомера
Синтез олигомера осуществляют методом окислительной поликонденсации гидрохинона в реакторе.
Для изготовления эпоксидного пленкообразующего в реактор загружают предварительно разогретый резорцин. После загрузки резорцина в реактор включают обогрев и нагревают содержимое реактора. При достижении температуры в реакторе 130°С вводят в реактор серную кислоту.
При достижении температуры в реакторе 240°С ее выдерживают в интервале 240-250°С в течение не менее 3 часов.
Продуктом реакции является термопластические ароматически сопряженные олигомеры гидрохинона красно-коричневого цвета со среднечисленной молекулярной массой 340 у.е. Отличительным признаком данных олигомеров является ароматическое сопряжение, которое представляет собой самую прочную химическую связь, и нерастворимость в полярных растворителях.
2. Эпоксидирование олигомера
В реактор загружают олигомер и нагревают до температуры 120-130°С, затем добавляют этилцеллозольф в количестве 80% от массы олигомера. Далее содержимое реактора перемешивают в течение 60 минут и охлаждают.
После охлаждения реактора в реактор добавляют эпоксидную смолу ЭД-20 и перемешивают в течение часа при температуре 80+5°С, затем добавляют ускоритель (NaOH) и продолжают перемешивание.
По окончании перемешивания производят дальнейший подъем температуры в реакторе до 120-130°С.
В процессе нагрева производят отбор проб для определения массовой доли эпоксидных групп. Процесс считается законченным, когда содержание массовой доли эпоксидных групп достигает 8-11%.
При получении положительных результатов анализа по содержанию массовой доли эпоксидных групп реактор охлаждают до 140-130°С и добавляют растворители при определенных температурах:
- этилцеллозольв при 140-130°С;
- ксилол при 110-80°С;
- ацетон при 50-40°С.
Процесс продолжается до получения однородной смеси.
Исходные компоненты для получения пленкообразующего: гидрохинон, эпоксидная смола ЭД-20, ацетон, ксилол, этилцеллозольв, натр едкий, серная кислота.
Исходные компоненты для получения полуфабриката эмали: пигменты, жидкий фторированный модификатор, твердый фторированный модификатор.
В качестве пигментов используют углерод технический и аэросил.
Углерод технический представляет собой тонкодисперсный, частично микрокристаллический углерод, практически сферические первичные частицы которого объединены в большие агрегаты, образующие цепи или кластеры.
Аэросил - коллоидный диоксид кремния (SiO2), очень легкий микронизированный порошок с выраженными адсорбционными свойствами (техническое название - пирогенная двуокись кремния).
В качестве твердого фторированного модификатора используется мелкодисперсный фторопласт. Мелкодисперсный фторопласт представляет собой соединение фтора с углеродом в виде белого мелкодисперсного порошка с размером частиц 1 мкм, техническое название - политетрафторэтилен.
В качестве жидкого фторированного модификатора используется перфторполиэфирнная жидкость. Перфторполиэфирнная жидкость - бесцветная маслянистая жидкость, содержащая функциональные группы CF2 и имеющая молекулярную массу 2800-4000.
Рецептура необрастающей эмали Прогидроф представлена в таблице 1.
Соотношения ингредиентов (min и max) являются оптимальными - исследованы и подтверждены при получении эмали.
Из таблицы 1 видно, что в составе необрастающей эмали Прогидроф количество ингредиентов по сравнению с ближайшим аналогом сокращено.
Получение необрастающей эмали Прогидроф осуществляют следующим образом.
Готовят полуфабрикат эмали:
- добавляют в эпоксидное пленкообразующее смесь растворителей до получения заданной вязкости;
- готовят пигментную пасту в быстроходном смесителе;
- смешивают эпоксидное пленкообразующее и пигментную пасту;
- проводят диспергирование полученного состава до получения однородной смеси с заданным значением перетира;
- осуществляют отбор проб полуфабриката эмали;
- проводят анализ и испытание полуфабриката эмали по техническим характеристикам;
- сливают полуфабрикат эмали в тару.
Готовят необрастающую эмаль Прогидроф:
- добавляют в полуфабрикат эмали отвердитель АГМ-9;
- перемешивают полуфабрикат эмали и отвердитель АГМ-9;
- выдерживают смесь в течение 45 минут;
- наносят кистью, валиком или распылением полученную эмаль на поверхность.
Свойства необрастающей эмали Прогидроф в сравнении с ближайшим аналогом представлены в таблице 2.
Из таблицы 2 видно, что удельный износ по массе в предложенном составе значительно снижен и краевой угол смачивания до испытаний, а также после воздействия соляного тумана и 3% раствора NaCl выше, чем в ближайшем аналоге.
Технико-экономический эффект изобретения необрастающей эмали Прогидроф достигается за счет того, что в растворе эпоксидного пленкообразующего, синтезированного из ароматически сопряженного гидроксифенилена, содержатся пигменты и наполнители в виде фторированного мелкодисперсного фторопласта и перфторполиэфирной жидкости, вследствие чего увеличиваются эффективность защиты от обрастания и срок службы покрытия в морской воде.
В предложенной необрастающей эмали Прогидроф использованы ингредиенты, широко применяемые в лакокрасочной промышленности, а проведенные исследования количественного состава и испытания опытных образцов ФГУП «ЦНИИ КМ «Прометей» обусловливают, по мнению заявителя, соответствие ее критерию «промышленная применимость».
Использование предложенной необрастающей эмали Прогидроф позволяет:
- повысить защитные свойства эмали;
- сократить рецептурный состав;
- снабдить покрытие гидрофобными свойствами;
- увеличить срок службы покрытия.
Необрастающая эмаль, состоящая из отвердителя аминного типа и полуфабриката эмали, представляющего собой суспензию пигментов и наполнителей в растворе эпоксидного пленкообразующего, синтезированного из ароматически сопряженного гидроксифенилена и содержащего углерод технический и аэросил, отличающаяся тем, что полуфабрикат эмали дополнительно содержит жидкий фторированный модификатор, твердый мелкодисперсный фторированый модификатор при следующем соотношении ингредиентов в полуфабрикате эмали, мас. %:
| углерод технический | 1,5-2,5 |
| аэросил | 2,5-3,5 |
| жидкий фторированный модификатор | 2,5-4,5 |
| твердый мелкодисперсный фторированый модификатор | 3,5-5,0 |
| раствор эпоксидного пленкообразующего | до 100 |
при этом раствор эпоксидного пленкообразующего содержит пигменты и наполнители в виде фторированного мелкодисперсного фторопласта 2,5-4,5 мас. % и перфторполиэфирной жидкости 3,5-5,0 мас. %, а в качестве отвердителя используют гамма-аминопропилтри-этоксисилан АГМ-9.
