КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНОГО ПОКРЫТИЯ Российский патент 1997 года по МПК C09D109/08 C09D5/02 

Изобретение относится к отделочным материалам, а именно к материалам, обеспечивающим защитно-декоративные покрытия по бетонным, кирпичным, древесным и т.п. поверхностям, и может использовано для отделки наружных фасадов и внутренних стен зданий.

Известна композиция для отделки строительных конструкций на основе латекса бутадиенстирольного сополимера (латекс СКС 65 ГП), включающая 3 5 мас. ч. Na-соли карбоксиметил-целлюлозы, 150 180 мас.ч. молотого мела, 30 -45 мас.ч. воды и 10 25 мас.ч. полиметиленмочевины [1]
Такая композиция имеет хорошую адгезию к поверхности, малокомпонентна, проста в приготовлении. Однако срок ее хранения не превышает 45 суток. Кроме того, она отличается повышенной гидрофильностью (например смываемость ее составляет 2 2,3 г/м₂), что не позволяет использовать ее для наружной отделки зданий.

Известна композиция на основе латекса СКС 65ГПА, представляющего собой латекс бутадиен-стирольного сополимера, заправленный нетемнеющим антиоксидантом, предназначенная для наружной отделки зданий и дающая покрытия с повышенной атмосферостойкость.

Композиция включает наполнитель молотый газосиликат или кирпичную крошку и загуститель, например казеиновый клей, КМЦ, жидкость УЗСП 1, полиакриламид, жидкое стекло [2]
Покрытия на основе такой композиции сохраняются свои декоративные свойства после 100 циклов ускоренного старения в везерометре воздействие влаги, мороза, УФ-облучения.

Однако исходная адгезия покрытия к поверхности невысока ( ≈0,3 г/см) и быстро снижается в условиях повышенной влажности и температуры (а именно в условиях влажного и жаркого климата).

Кроме того, такая композиция имеет склонность к быстрому изменению вязкости, т.е. не может длительно храниться.

Так, по данным авторов настоящей заявки, композиция на основе вышеуказанных компонентов теряет технологические свойства из-за повышенной вязкости уже через 30 40 суток.

Известна композиция для покрытий элементов зданий, включающая бутадиен - стирольный латекс СКС 65ГП 17-19 мас. 4%-ый водный раствор натровой соли карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) 0,12 0,28 мас. метил(этил)силоксанат - 1,17 1,4 мас. 5% раствор полиэтиленовых эфиров алкилфенолов 0,08 0,15 мас. наполнитель (мел, тальк, маршалит) 14 17 мас.25% раствор канифоли в ацетоне 4,9 4,5 мас. и стабилизированную алканолом 30%-ую водную эмульсию полиметилсилоксановой жидкости 0,28 0,35 мас. [3]
В закрытой герметичной таре состав может храниться в течение 6 месяцев.

Однако покрытия на основе такой композиции обладают значительным водопоглощением (4 5) мас. быстро теряют свои адгезионные свойства и внешний вид под воздействием повышенной влажности и температуры.

Кроме того, композиция является многокомпонентной и сложной в приготовлении, что значительно ограничивает ее использование.

Наиболее близким аналогом предлагаемой композиции является композиция для защитно-декоративно покрытия фасадов зданий, включающая бутадиен-стирольный сополимер в форме латекс (СКС 65 ГП), загуститель казеиновый клей 1,3
3,3 мас. фракционный минеральный наполнитель и воду. Для снижения водопоглощения и повышения адгезии после светового облучения в качестве наполнителя композиция использует бой кирпича, бой ракушечника или бой ячеистого бетона фракции 0,31 3,0 мм 23,5 5,5% мас. и фракции 0,01 0,3 мм 7,7 -1,7 мас. и дополнительно содержит карбонат Mg или Ca в количестве 3,0 7,5 мас. Композицию готовят смешением жидкой части, состоящей из латекса сополимера, водного раствора казеинового клея, карбоната кальция или магния, с минеральными наполнителями. Содержание латекса в смеси 18 -45 мас.[4]
Покрытия на основе такой композиции обладают хорошей светостойкостью - адгезия и водопоглощение после светового облучения в течение 100 ч при 50^oC практически не изменяются и равны (2 2,5) МПа и (0,5 1,3) кг/м² соответственно.

Жизнеспособность жидкой части композиции составляет примерно 12 месяцев.

Однако после смешения с наполнителем срок ее хранения значительно сокращается и составляет 40 60 суток.

Кроме того, покрытия на основе такой композиции недостаточно устойчивы к атмосферным воздействиям при повышенной температуре, т.е. в условиях влажного и жаркого климата и после воздействия низких температур, что проявляется в появлении микротрещин, рыхлости, потере декоративных свойств.

Целью предлагаемого изобретения является создание композиции, обладающей повышенным сроком хранения, покрытия на основе которой характеризуются улучшенной стойкостью в условиях высокой влажности и воздействия высоких (до + 50^oC) температур.

Поставленная цель достигается тем, что композиция, включающая бутадиен-стирольный сополимер в форме латекса, загуститель, фракционный минеральный наполнитель и воду в качестве бутадиен-стирольного сополимера содержит бутадиен-стирольный сополимер, модифицированный алкилированным фенолом или алкилированным алкилфенолом или их фосфорсодержащими производными, и характеризующийся жесткость (40 65) H, дополнительно содержит при следующем соотношении компонентов, мас. ч.

Модифицированный бутадиенстирольный сополимер (сухое вещество) 100
Загуститель 3,5 5,0
Наполнитель
фракция (0,01 0,3) мм 80 125
фракция (0,31 3,0) мм 150 250
Карбамид 7,4 12,3
Вода 163 190
Сущность предлагаемого изобретения состоит в следующем.

Предлагаемая композиция представляет собой смесь связующего, включающего латекс модифицированного бутадиен-стирольного сополимера, загуститель и карбамид, и фракцинного минирального наполнителя.

Связующее приготавливается введением в латекс расчетного количества водного загустителя с концентрацией (5 7)% и карбамида (ГОСТ 2081 75) при перемешивании, которое продолжается еще в течение (25 30)'после загрузки всех компонентов. Затем связующее выдерживается в течение 1 2 часов без перемешивания. Далее в готовое связующее при перемешивании дозируется расчетное количество подготовленного наполнителя.

В качестве загустителя при приготовлении связующего могут использоваться казеиновый клей, поливиниловый спирт, жидкое стекло, наиболее предпочтительно использование натровой соли карбоксиметилцеллюлозы (ТУ 6-09-10-1814-87) или полиакриламида (ТУ 6-01-1049-81).

Используемый в качестве основы композиций бутадиен-стирольный сополимер получают эмульсионной сополимеризацией бутадиена со стиролом в присутствии поверхностно-активных веществ, свободнорадикального инициатора. Модифицирующая добавка алкилированные фенолы или алкилированные алкилфенолы и/или их фосфоросодержащие производные в количестве (0,3 2,0) м.ч. в расчете на 100 м. ч. сомономеров, вводится в стироле при конверсии мономеров (50 60) после чего эмульсионная полимеризация проводится до ≈ 100% превращения мономеров. Получаемые при таких условиях сополимеры имеют жесткость (40 65) H.

В качестве модифицирующих добавок используются, например, трисаралкилфенилфосфит (СТ СЭВ 4803-84, АО-6), трилкилфенилфосфит (ТУ 6-02-680-89 фосфит НФ), алкилированный изобутиленом алкилфенол (ТУ 38.40367-87, ВС-30А), алкилированный стиролом алкилфенол (ТУ 38. 40344-88, ВС-30).

Минеральный наполнитель подготавливается дроблением и фракционированием боя кирпича, газобетона, блоков природного камня или только фракционированием гравия, керамзитового песка, ракушечника на две фракции с размерами частиц (0,01 0,3) мм и (0,31 3,0) мм три фракции с размерами частиц (0,01 0,3) мм мелкая, (0,31 1,0) мм средняя, (1- 3) мм крупная. Предпочтительно содержание мелкой фракции в наполнителе не менее 30% от общего количества вводимого наполнителя. Использование в качестве фракции (0,31 3,0) мм смеси двух фракций (0,31 1,0) мм и (1,0 3,0) мм позволяет более тонко регулировать фактуру покрытия за счет изменения соотношения между этими фракциями.

При необходимости для придания покрытию требуемого оттенка композиция может содержать небольшое количество какого-либо пигмента двуокиси титана, сурика, крона и т.п.

Минеральный наполнитель вводится в связующее при перемешивании, которое продолжается до получения однородной массы еще в течении ≈3 мин после загрузки всего наполнителя.

Полученная композиция наносится на очищенные сухие поверхности пистолетом-распылителем толщиной (2- 3) мм, при этом расход составляет 3 3,5 кг/м².

Пример 1. В емкость с мешалкой загружаются 83 кг (100 мас.ч.) 48%-го латекса сополимера бутадиента со стиролом, модифицированного трисаралкилфенилфосфитом (0,3 м.ч. АО-6 на 100 мас.ч. сомономеров) с жесткостью полимера 65 H, далее при перемешивании вводят 23,3 кг (3,5 мас.ч.) 6%-го водного раствора натровой соли карбоксиметилцеллюлозы и 3 кг (7,5 мас.ч.) карбамида и производится перемешивание еще в течение 30 минут при температуре окружающей среды. Общее содержание воды 65 кг (163 мас.ч.). Связующее выдерживается без перемешивания 2 часа. Затем включается мешалка и дозируется наполнитель в количестве: 32 кг (80 мас.ч.) фракции (0,01 0,3) мм, 30 кг (75 мас.ч.) фракции (0,31 1,0) мм и 30 кг (75 мас.ч.) фракции (1,0 3,0) мм. Перемешивание осуществляется еще в течение ≈ 30 минут до полного усреднения композиции.

Пример 2. В условиях примера 1 готовят композицию, содержащую 83 кг (100 мас. ч.) 48%-го латекса сополимера бутадиена со стиролом, модиифицированного трисаралкилфенилфосфитом (0,3 мас.ч. АО-6 на 100 мас.ч. сомономеров) с жесткостью полимера 65 H, 23,3 кг (3,5 мас.ч.) 6%-го водного раствора натровой соли карбоксиметилцеллюлозы, 2,96 кг (7,4 мас.ч.) карбамида, 32 кг (80 мас. ч. ) наполнителя фракции 0,01 0,3 мм и 60 кг (150 мас.ч.) фракции 0,31 3,0 мм. Общее содержание воды 65 кг (163 мас.ч.).

Пример 3. В условиях примера 1 готовят композицию, содержащую 83 кг (100 мас. ч. ) 48%-го латекса сополимера бутадиена со стиролом, модифицированного триалкилфенилфосфитом (0,7 мас. ч. фосфита НФ на 100 мас.ч. сомономеров), характеризующегося жесткостью 57 H, 28 кг (4,2 мас.ч.) 6%-го водного раствора натровой соли карбоксиметилцеллюлозы, 3,9 кг (9,8 мас.ч.) карбамида, 50 кг (125 мас.ч.) наполнителя фракции (0,01 0,3) мм и 62 кг (155 мас.ч.) фракции (0,31 и 3,0) мм. Общее содержание воды 69,5 кг (174 мас.ч.).

Пример 4. В условиях примера 1 готовят композицию, содержащую 83 кг (100 мас. ч. ) 48%-го латекса сополимера бутадиена со стиролом, модифицированного триалкилфенилфосфитом (0,7 м.ч. фосфита НФ на 100 м.ч. момономеров), характеризующегося жесткостью 57 H, 28 кг (4,2 мас.ч.) 6%-го водного раствора натровой соли карбоксиметилцеллюлозы, 3,9 кг (9,8 мас.ч.) карбамида, 50 кг (125 мас. ч.) наполнителя фракции 0,01 0,3 мм, 31 кг фракции 0,31 1,0 мм 31 кг фракции 1,0 3,0 мм. Общее содержание воды 69,5 кг (174 мас.ч.)
Пример 5. В условиях примера 1 готовят композицию, содержащую 83 кг (100 мас. ч. ) 48%-го латекса сополимера бутадиена со стиролом, модифицированного алкилированным изобутиленом алкилфенолом (0,7 м.ч. ВС-30А на 100 м.ч. сомономеров), характеризующегося жесткость 60 H, 28 кг (4,2 мас.ч.) 6%-го водного раствора полиакриламида, 3,9 кг (9,8 мас.ч.) карбамида, 36,0 кг (90 мас.ч.) наполнителя фракции 0,01 0.3 мм, 46 кг (115 мас.ч.) фракции 0,31 - 1,0 мм и 38 кг (95 мас. ч.) фракции 1,0 3,0 мм. Общее содержание воды 69,5 кг (174 мас.ч.).

Пример 6. В условиях примера 1 готовят композицию, содержащую 83 кг (100 мас. ч. ) 48%-го латекса сополимера бутадиена со стиролом, модифицированного алкилированным стиролом алкилфенолом (2,0 масс.ч. ВС-30 на 100 мас.ч. сомономеров), характеризующегося жесткость 40 H, 33 кг (4,97 мас.ч.) 6%-го водного раствора полиакриламида, 4,9 кг (12,3 мас.ч.) карбамида, 40,0 кг (100 мас. ч.) наполнителя фракции 0,01 0,3 мм, 99 кг (247,5 масс.ч.) фракции 0.31 1,0 мм и 1 кг (2,5 мас.ч.) фракции 1,0 3,0 мм. Общее содержание воды 75,7 кг (190 мас.ч.).

Пример 7. В условиях примера 1 готовят композицию, содержащую 83 кг (100 мас. ч. ) 48%-го латекса сополимера бутадиена со стиролом, модифицированного алкилированным стиролом алкилфенолом (2,0 м.ч. ВС-30 на 100 м.ч. сомономеров), характеризующегося жесткостью 40 H 33 кг (5,0 мас.ч.) 6%-го водного раствора полиакриламида, 4,9 кг (12,3 мас.ч.) карбамида, 42,0 кг (105 мас.ч. ) наполнителя фракции 0,01 0,3 мм, 20,0 кг (50 мас.ч.) фракции 0,31 1,0 мм, 80,0 кг (200 мас.ч.) фракции 1,0 3,0 мм. Общее содержание воды 75,7 кг (190 мас.ч.)
Пример 8 (контрольный по прототипу). В емкость с мешалкой загружали 83 кг (33,8% мас.) 48%-го латекса СКС 65 ГП (ГОСТ 10564-75), характеризующегося жесткостью полимера 85 H, 30,6 кг (2,5% мас.) 20%-го водного раствора казеинового клея, 18,4 кг (7,5% мас.) карбоната магния. Перемешивание осуществляли до полного усреднения ≈ 30 минут.

Затем в жидкую часть вводят при перемешивании минеральный наполнитель (фракционированный бой кирпича) 28,0 кг (11,4% мас.) фракции (0,01 0,3) мм и 85,8 кг (34,6% мас.) фракции (0,31 3) мм. Осуществляют перемешивание еще в течение 30 мин до полного усреднения.

Готовые композиции, полученные в соответствии с примерами 1-8, наносят на сухую чистую бетонную поверхность толщиной ≈ 2,5 мм. Через 3 5 суток после полного высыхания проводятся следующие испытания покрытия, результаты которых приведены в таблице.

Срок хранения композиции оценивается по изменению условной вязкости исходной композиции и через 6 месяцев хранения после перемешивания в течение ≈ 30 минут; условная вязкость оценивается временем истечения 100 мл композиции через сопло диаметром 10 мм воронки ВЗ-10 при (20± 2)^oC (ТУ 38.403742-92).

Испытания на пригодность для эксплуатации в условиях тропического климата проводятся по ГОСТ 15 150 метод 9 в условиях Т1: за 1 цикл испытуемый образец перемешивается в зоне с температурой (55± 2)^oC и влажностью (97± 3)% 5 часов; зоне солевого тумана (распылением концентрированного р-ра NaCl 50 г/дм³) с температурой (35± 3)% 6 часов; зоне искусственной погоды (режим 4 6) с температурой (60± 3)^oC 10 часов.

После прохождения 20 циклов оцениваются декоративные (АД) и защитные свойства покрытия (АЗ) по пятибальной системе по ГОСТ 9407-84.

Морозостойкость покрытия оценивается по изменению адгезии после 75 циклов замораживания оттаивания по ГОСТ 7025-78 на бетонной поверхности.

Водопоглощение покрытия оценивается по количеству воды, удерживаемой покрытием после достижения равновесного поглощения при 50^oC.

Таким образом, из приведенных результатов испытаний следует, что предлагаемая композиция сохраняет свои реологические свойства почти без изменений и пригодна к употреблению после 6 месяцев хранения в герметичной таре.

Композиция образует на отделываемой поверхности покрытия с замедленным "старением" и уменьшенным водопоглощением в условиях повышенной влажности и температуры, т.е. в этих условиях незначительно изменяет свои защитные и декоративные свойства, что делает такие покрытия пригодными для эксплуатации в условиях тропического климата.

Кроме того, испытания F 75 на морозостойкость показали, что предлагаемая композиция даст покрытия, пригодные для эксплуатации в климатических условиях со значительными перепадами температур.

Композиция проста в приготовлении и удобна в применении. Покрытия, получаемые на отделываемых поверхностях, отличаются многообразием оттенков и фактуры и имеют отличный внешний вид.

Использование: изобретение относится к лакокрасочной промышленности, в частности к воднодисперсионным краскам. Сущность: композиция для защитно-декоративного покрытия, включающая латекс бутадиенстирольного сополимера, модифицированного алкилированным фенолом, или алкилированным алкилфенолом, или их фосфорсодержащими производными, характеризующийся жесткостью 45-6 OH (сухое вещество) 100 ч., загуститель 3,5 - 5,0 ч., минеральный наполнитель фракции 0,01 - 0,3 мм 80 - 124 ч., фракции 0,31 - 3,0 мм 150 -250 ч., карбамид 7,4 - 12,3 ч., воду 163 - 190 ч. 1 табл.

Композиция для защитно-декоративного покрытия, включающая латекс бутадиенстирольного сополимера, загуститель, минеральный наполнитель фракции 0,01 0,3 мм и фракции 0,31 3,0 мм и воду, отличающаяся тем, что в качестве латекса бутадиенстирольного сополимера она содержит латекс бутадиенстирольного сополимера, модифицированного алкилированным фенолом, или алкилированным алкилфенолом, или их фосфорсодержащими производными, характеризующийся жесткостью 40 65 Н (сухое вещество) и дополнительно карбамид при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Латекс бутадиенстирольного сополимера, модифицированный алкилированным фенолом, или алкилированным алкилфенолом, или их фосфорсодержащими производными, характеризующийся жесткостью 40 65 Н (сухое вещество) 100
Загуститель 3,5 5,0
Минеральный наполнитель
фракции 0,01 3,0 мм 80 125
фракции 0,31 3,0 мм 150 250
Карбамид 7,4 12,3
Вода 163 -190ч