ГРУНТОВКА Российский патент 1996 года по МПК C09D167/08 C09D5/08 

Изобретение относится к лакокрасочным материалам, в частности, к грунтам, содержащим в качестве пигмента металлический порошок и может быть использовано для протекторной защиты изделий и конструкций из железа и стали, а также бетонов, эксплуатируемых в атмосферных условиях и в условиях повышенной влажности.

Известна цинксодержащая краска, включающая пленкообразующее, цинковый порошок, органический растворитель, эпоксидную диановую смолу, отвердитель аминного типа и 5-аминосалициловую кислоту [1] Недостатком этой краски является сложность ее изготовления, седиментационная неустойчивость компонентов, многоупаковочность. Кроме того, краска имеет низкую адгезию к металлам и используется в основном для защиты строительных конструкций.

Известны также грунтовка, содержащая пленкообразующее, простые полиэфирполиолы, отвердитель на основе дифенилметановых изоцианатных форполимеров и порошок металлического цинка [2] Для приготовления грунтовки предварительно синтезируют пленкообразующее и отвердитель, а смешение осуществляют непосредственно перед окрашиванием по определенному отношению групп NCO и ОН. К смеси прибавляют цинковый порошок. Недостатком грунтовки является ее многоупаковочность, сложность в приготовлении, низкая седиментационная устойчивость.

Наиболее близкой по технической сущности является грунтовка, включающая алкидный лак и цинковый порошок (3). Эта грунтовка является вторым слоем металлического изделия, содержащим антикоррозионное покрытие в два слоя. Она обладает хорошей адгезией и включает отвержденный полимер с диспергированными в нем частицами металла (алюминия, цинка, олова и т.д.) в количестве 1-500 г на 100 г полимера.

Содержание металла 1-500 г на 100 г полимера указывает на то, что введение его в состав грунтовки происходит непосредственно перед нанесением грунтовки на поверхность изделия, причем при интенсивном размешивании. Известный состав грунтовки исключает ее предварительное приготовление и тем более хранение сколько-нибудь длительное время в готовом для применения виде, т.к. это приводит к образованию плотного неразмешиваемого осадка и безвозвратной потере готового продукта за счет того, что металлические частицы, оседая на дно тары, захватывают с собой молекулы полимерного пленкообразующего.

Другим недостатком известной грунтовки являются значительные затруднения, которые могут возникнуть при нанесении ее на поверхность за счет введения в ее состав таких тяжелых наполнителей, как частицы металла в заданном соотношении, при отсутствии тиксотропных добавок.

Технической задачей изобретения является улучшение тиксотропности и седиментационной устойчивости.

Данная задача решается тем, что грунтовка, включающая алкидный лак и цинковый порошок, дополнительно содержит полиметилмочевину и сиккатив, а в качестве алкидного лака она содержит пентафталевый лак, модифицированный эпоксидножирнокислотным олигомером, представляющим собой продукт взаимодействия низкомолекулярной эпоксидиановой смолы и таллового масла или его жирных кислот при массовом соотношении 5:2, при массовом соотношении пентафталевого лака и эпоксидножирнокислотного олигомера 4:1 и массовом соотношении компонентов грунтовки, мас.

Пентафталевый лак, модифицированный эпоксидножирнокислотным олигомером - 41,5- 61,5
Цинковый порошок 30,0-45,0
Полиметилмочевина 6,5-10,0
Сиккатив 2,0-3,5
Грунтовку готовят следующим образом.

Предварительно готовят модифицированный алкидный лак.

В смеситель загружают алкидный лак (ТУ 6-10-612-76) и эпоксидножирнокислотный олигомер (CТП 6-00-5744286-92-92) и перемешивают в течение 1 часа при температуре 50±5^oС. Полученный продукт охлаждают до 20±2^oС и перекачивают в дисольвер, куда подают сиккатив. В качестве сиккатива используют, например, сиккатив жирнокислотный ЖК-1 (ТУ 6-10-1641-86), трехметальный ЖК-12 (ТУ 6-21-0204150-1-90) или плавленный 64п (ТУ 6-10-1351-78). Все тщательно перемешивают и догружают полиметилмочевину. Загрузку полиметилмочевины производят небольшими порциями при постоянном перемешивании. Перемешивают до полного набухания полиметилмочевины, но не менее 2-х часов. Полиметилмочевина продукт выделения из сточных вод карбомидного производства представляет собой смесь олигомеров с мм до 20000. При полном набухании смесь должна быть полупрозрачной без комков или сгустков. Затем вводят цинковый порошок марок ПЦ-1 или ПЦ-2, ПЦ-3 (ГОСТ 12601-76) или ПЦС-10 (ТУ 48-4015-1/0-87) или для щелочного восстановления (ТУ 6-14-585-81), причем введение осуществляют небольшими порциями и медленно. Смесь перемешивают в течение 30 мин. Готовую грунтовку упаковывают в банки металлические с пропаянными швами или фляги.

Перед нанесением на металлическую поверхность грунтовку разбавляют ксилолом до рабочей вязкости 16-20С при температуре 20,0±0,5^oС и фильтруют через 2-3 слоя марли. Грунтовку наносят краскораспылителем или кистью на предварительно очищенную и обезжиренную металлическую поверхность в один или два слоя в зависимости от условий эксплуатации. Грунтовку используют в многослойном покрытии, например, с эмалями типа ПФ-115, МЛ-12, ЭП-1155 и др.

Пример 1 приготовления грунтовки.

Предварительно готовят модифицированный алкидный лак. В смеситель загружают алкидный пентафталевый лак ПФ-053 и эпоксидножирнокислотный олигомер и перемешивают в течение 1 ч при температуре 50±5^oC. Полученный продукт охлаждают до 20+2^oС и перекачивают в дисольвер, куда подают сиккатив плавленный 64П. Все тщательно перемешивают и вводят небольшими порциями при постоянном перемешивании полиметилмочевину. Перемешивание производят до полного набухания полиметилмочевины, но не менее 2 ч. При полном набухании смесь полупрозрачная без комков и сгустков. Затем добавляют цинковый порошок для щелочного восстановления, причем введение осуществляют небольшими порциями и медленно. Смесь перемешивают в течение 30 мин. Готовую грунтовку упаковывают в металлические банки с пропаянными швами или фляги.

Примеры с указанием конкретных соотношений компонентов сведены в таблицу 1.

В таблицу 2 внесены результаты испытаний грунтовочного покрытия на основе различных составов предлагаемой грунтовки.

Как видно из приведенных в таблице 2 данных, оптимальными являются составы грунтовки 1-3, содержащие (мас.) алкидный лак, модифицированный эпоксидножирнокислотным олигомером 41,5-61,5, цинковый порошок 30,0-45,0, отходы очистки сточных вод карбамидного производства полиметилмочевину 6,5-10,0 и сиккатив 2,0-3,5.

Проведенные испытания показали также, что введение алкидного лака, модифицированного эпоксидножирнокислотным олигомером в количестве, меньшем 41,5% (состав 4) приводят к снижению не только адгезии пленки, но также прочности пленки при ударе (пленка сминается в лунке) и стойкости пленки к статическому воздействию воды (через 48 часов наблюдается отслаивание пленки). Кроме того, нарушаются режимы сушки, что приводит к образованию мягкой пленки.

При увеличении содержания пленкообразующего более 61,5% (состав 8) также наблюдается снижение адгезии пленки, стойкости пленки к статическому воздействию воды (пленка сморщивается и белеет через 48 час.) и прочности пленки при ударе. При этом, также снижается седиментационная устойчивость грунтовки при хранении, через 4 мес. сверху отслаивается слой лака и увеличивается время сушки, что приводит к образованию мягкой пленки.

Установлено, что содержание цинкового порошка более 45,0% (состав 5) не обеспечивает режимы сушки грунтовки, что приводит к снижению таких показателей, как прочность пленки при ударе, стойкость пленки к статическому воздействию воды (через 48 час. пленка отслаивается, наблюдается ржавление металла) и адгезия пленки. Содержание цинкового порошка менее 30,0% (состав 11) приводит к снижению прочности пленки при ударе, стойкости пленки к статическому воздействию воды и адгезии пленки. Пленка становится глянцевой и скользской и непригодна для использования в многослойном покрытии.

Введение полиметилмочевины в количестве меньшем 6,5% (состав 6), с одной стороны, не обеспечивает требуемые режимы сушки, что приводит к образованию хрупкой пленки, а с другой стороны, прочностные и защитные свойства пленки. Кроме того, уменьшение содержания полиметилмочевины снижает седиментационную устойчивость грунтовки при хранении (уже через 3 мес. наблюдается образование осадка цинкового порошка) и снижение адгезии. Увеличение содержания полиметилмочевины более 10,0% (состав 7) способствует образованию в пленке сгустков набухшей полиметилмочевины, а также приводит к нарушению режимов сушки и снижению таких показателей, как прочность, стойкость пленки к статическому воздействию воды и адгезии.

Оптимальное содержание сиккатива в грунтовке 2,0-3,5% Как увеличение его содержания (состав 10), так и уменьшение его содержания (состав 9) приводят к нарушению режимов сушки, снижению прочности пленки при ударе, стойкости пленки к статическому воздействию воды и адгезии. Кроме того, уменьшение содержания сиккатива снижает седиментационную устойчивость грунтовки, в пленке происходит скопление частиц цинкового порошка, а увеличение его содержания приводит к образованию хрупкой пленки и скоплению в ней сгустков полиметилмочевины.

Важным показателем в предлагаемой грунтовке является массовое соотношение алкидного лака и эпоксидножирнокислотного олигомера 4:1. При изменении этого соотношения в большую или меньшую стороны снижаются прочность пленки при ударе и стойкость пленки к статическому воздействию воды.

Кроме перечисленных выше достоинств, предлагаемая грунтовка одноупаковочна, может подвергаться как горячей, так и холодной сушке, устойчива при хранении, поставляется потребителю в рабочих технологических параметрах, для разбавления не требует дефицитных растворителей, может наноситься кистью, краскораспылителем или валиком.

Использование: для протекторной защиты изделий и конструкций из железа и стали, а также бетонов, эксплуатируемых в атмосферных условиях и в условиях повышенной влажности. Сущность: грунтовка включает (проц.) пентафталевый лак, модифицированный эпоксидножирнокислотным олигомером 41,5-61,5, цинковый порошок 30,0-45,0, полиметилмочевину 6,5-10,0 и сиккатив 2,0-3,5. Модифицированный пентафталевый лак представляет собой продукт взаимодействия низкомолекулярной эпоксидиановой смолы и таллового масла или его жирных кислот при их массовом соотношении 5:2, при массовом соотношении пентафталевого лака и эпоксидножирнокислотного олигомера 4:1. В смеситель загружают лак и олигомер, перемешивают при 50±5^oС в течение 1 часа, охлаждают полученный продукт и перекачивают в дисольвер. Подают сиккатив и полиметилмочевину, перемешивают до полного набухания, затем вводят цинковый порошок. Грунтовку наносят на металлические поверхности. 2 табл.

Грунтовка, включающая алкидный лак и цинковый порошок, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит полиметилмочевину и сиккатив, а в качестве алкидного лака она содержит пентафталевый лак, модифицированный эпоксидно-жирнокислотным олигомером, представляющим собой продукт взаимодействия низкомолекулярной эпоксидиановой смолы и таллового масла или его жирных кислот при их массовом соотношении 5 2, при массовом соотношении пентафталевого лака и эпоксидно-жирнокислотного олигомера 4 1 при соотношении компонентов грунтовки, мас.

Пентафталевый лак, модифицированный эпоксидно-жирнокислотным олигомером 41,5 61,5
Цинковый порошок 30,0 45,0
Полиметилмочевина 6,5 10,0
Сиккатив 2,0 3,5