ВОДНО-ДИСПЕРСИОННАЯ КРАСКА "ПОЛИМИКС" Российский патент 1998 года по МПК C09D127/08 C09D5/02 

Изобретение относится к области водно-дисперсионных лакокрасочных материалов на основе латекса сополимера винилхлорида, винилиденхлорида и малеиновой кислоты - ВДВХМк-65Е-ВДК, предназначенных для получения защитно-декоративных покрытий по неметаллическим подложкам.

Известны водно-дисперсионные краски на основе латексов сополимеров винил- и винилиденхлорида, в частности, на основе поливинилиденхлоридного латекса для глянцевых покрытий (Толмачев И.А. и др. Новые водно-дисперсионные краски. Л.: Химия, 1979, с. 114), мас.%:
Поливинилиденхлоридный латекс - 542,5
Полиакрилат аммония - 2,6
Щелочерастворимый акрилатный сополимер - 86,2
Пропиленгликоль - 102,3
Гексиленгликоль - 27,5
Двуокись титана - 201,6
Аммиак - 10,8
Вода - 26,6
На основе латекса сополимера 1-хлор-1,3-2-хлор-1,3-бутадиена, алкил/мет/акрилатов, ненасыщенных карбоновых кислот и винильных сополимеров (стирол, винилхлорид, винилиденхлорид и др.) - для покрытий с улучшенной адгезией, водо- и щелочестойкостью, мас.% (JP, заявка 59-179511, 1984):
Латекс (55%-ный) - 40,0
ПАВ (30%-ный) - 1,7
Триполифосфат калия (10%-ный) - 2,2
Мел - 51,0
Двуокись титана - 2,8
Этиленгликоль - 1,0
Пеногаситель - 0,2
Карбоксиметилцеллюлоза (4%-ная) - 1,8
На основе дисперсии сополимера винилацетата, этилена и винилхлорида - для защитно-декоративных покрытий, мас.% (BG, авторское свидетельство 39566, кл. C 09 D 127/08, 1989):
Дисперсия сополимера - 22 - 49
Карбоксиметилцеллюлоза - 0,02 - 2,0
Na-полифосфат - 0,01 - 0,4
Аммиак или гидроксид натрия - 0,1 - 4,0
Антивспениватель - 0,15 - 0,5
Диспергатор пигмента - 0,02 - 0,5
Эмульгатор - 0,01 - 0,3
Вода - до 100
На основе латекса сополимера винилхлорида и винилиденхлорида для временных защитных покрытий, мас%:
Латекс (40 - 44%-ный) - 31 - 35
Поливиниловый спирт - 17 - 20
Глицерин - 6 - 9
Веретенное масло - 15
Аэросил - 4 - 5
Альгинат натрия - 3 - 5
Триполифосфат натрия - 3 - 5
Пентахлорфенолят натрия - 0,2 - 0,6
Диэтиленгликоль - 1,0 - 2,0
Цинк - 4 - 7
(SU, авторское свидетельство 1505954, кл. C 09 D 127/08, 1989).

Ближайшим аналогом по составу является композиция на основе латекса сополимера винилхлорида и винилиденхлорида - для покрытия пониженной горючести, мас.% (SU, авторское свидетельство 1707039, кл. C 09 D 127/08, 1989):
Латекс - 100
Трибутилфосфат - 2,0 - 2,5
Политетраметилдиамид 2-метил-1,3-бутадиен фосфоновой кислоты - 1,0 - 1,4
Пигмент - 15,0 - 25,0
Наполнитель - 15 - 25
Антипирен - 8 - 9,5
Целевые добавки - 3,94 - 5,06
Вода - 35 - 45
С целью обеспечения дисперсности пигментов и наполнителей в красках, удовлетворительных реологических характеристик пигментных паст и красок, приемлемого уровня укрывистости покрытий в составе красок, как правило, отсутствуют в качестве диспергирующей добавки производные полифосфорной кислоты - триполифосфат натрия, гексаметофосфат натрия. Однако уровень достигаемых свойств при использовании данного диспергатора далек от оптимального.

Цель изобретения - оптимизация диспергирования пигментов и наполнителей - снижения вязкости водных пигментных паст при максимально заданном содержании пигментов и наполнителей, сокращение времени перетира, снижение пенообразования, возможность выгрузки после диспергирования самотеком; повышение укрывистости покрытий или возможности при заданном уровне укрывистости снизить содержание белого кроющего пигмента (диоксид титана) в краске; улучшение разлива при сохранении высокого содержания сухих веществ в краске.

Поставленная цель достигается тем, что водно-дисперсионная краска на основе латекса сополимера винилхлорида и винилиденхлорида с малеиновой кислотой ВДВХМк-65Е-ВДК, содержащая пигменты наполнители и другие целевые добавки, в качестве диспергатора содержит гидрофобизирующую кремнийорганическую жидкость - ГКЖ - 10 при следующих соотношениях компонентов в мас.%:
Латекс ВДВХМк-65Е-ВДК - 20 - 50
Диоксид титана - Не более 18,0
Мел - 18 - 33,5
Тальк - Не более 8,5
Каолин - Не более 7,0
Ультрамарин - 0,002
Натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы (Na КМЦ) - 0,2 - 0,5
Эмульгатор - 0,01 - 0,05
ГКЖ-10 - 0,23 - 0,48
Этиленгликоль - 1,0 - 2,0
Эфир фталевой кислоты - 1,0 - 2,0
Тетраметилурамдисульфид (Тиурам D) - 0,1 - 0,2
Вода - Остальное
Предложенный состав отличается от прототипа тем, что он содержит в качестве диспергатора гидрофобизирующую кремнийорганическую жидкость ГКЖ-10 (ТУ 6-02-696-76), представляющую собой 45-50%-ный водный раствор этилсиликоната натрия:

В качестве основного кроющего пигмента используется диоксид титана, наполнителями в краске служат мел, тальк и каолин, традиционно применяемые в качестве наполнителей в водно-дисперсионных красках, ультрамарин используется в качестве цветорегулирующей добавки; Na-карбоксиметилцеллюлоза - в качестве загустителя; в качестве эмульгатора используется вспомогательное вещество ОП-10, ОП-7 или неонол АФК9-12, представляющий собой оксиэтилированный продукт следующего состава:
(CnH_2n+1)(C_mH_2m+1)-CHO(C₂H₄O)pH,
где
n + m = 10-20, p = 12,
этиленгликоль - антрифриз; в качестве пластификатора используется диоктилфталат; тиурам D (тетраметилтиурамдисульфид) - в качестве антисептика.

Краску готовят по следующей технологии:
1. Приготовление 50%-ной эмульсии диоктилфталата в латексе осуществляется путем перемешивания латекса с диоктилфталатом и эмульгатором при 60-65^oC в течение 30 мин.

При использовании в качестве пластификатора дибутилфталата стадия приготовления 50%-ной эмульсии отсутствует.

2. Пластификация латекса осуществляется путем перемешивания 50%-ной эмульсии диоктилфталата в латексе или дибутилфталата с латексом (всем рецептурным количеством).

3. Приготовление полуфабриката производится путем растворения Na-КМЦ в воде и смешения с ГКЖ-10 при 40^oC в течение 0,5 ч.

4. Замес и диспергирование пигментной пасты проводят путем смешения сухих пигментов тиурама с полуфабрикатом и последующего диспергирования на бисерной мельнице до достижения степени перетира по "Клину" - 30 мкм.

5. Изготовление краски осуществляется путем смешения пигментной пасты с пластифицированным латексом в течение 30 мин.

Пример. Смешивают 0,6 мас.% диоктилфталата и 0,3 мас.% неонола и 0,67 мас. % 50%-ного латекса. После этого, полученную смесь вводят в 27,3 мас.% 50%-ного латекса и перемешивают при 20^oC в течение 1,5 ч.

Для приготовления полуфабриката 0,23 мас.% Na-КМЦ вводят в 24,608 мас.% воды и перемешивают в течение 0,5 ч при 40^oC, после чего загружают 0,56 мас. % 50%-ного ГКЖ-10 перемешивают 0,5 ч.

Получение пигментной пасты осуществляется путем смешения 26,298 мас.% полуфабриката мас.%: с 0,2 тиурама, 12 диоксида титана, 18 мела, 8,5 талька, 7,0 каолина и 0,002 ультрамарина и последующего диспергирования в бисерной мельнице в течение 20 мин.

Получение краски осуществляется путем смешения, мас.%: 28,0 пластифицированного латекса, 71,0 пигментной пасты и 1,0 этиленгликоля.

Соотношение компонентов в других примерах приведено в табл. 1.

В примерах 1 и 2 в качестве прототипа представлены композиции, в которых используют стандартный диспергатор гексаметафосфат натрия в количестве 0,25 мас.% (пример 1) и 0,5 мас.% (пример 2). А в примерах 4-7 и 9 содержание диспергатора, используемого в данной заявке - ГКЖ-10, взято в количестве, входящем в указанный в формуле изобретения материал; в примере 3 - при меньшем, а в примере 8 - при большем содержании диспергатора, чем указано в формуле изобретения.

Свойства полученных красок и покрытий приведены в табл. 2
Из табл. 2 видно, что при использовании в качестве диспергатора - гексаметафосфата натрия (прототип) и при его содержании 0,25 мас.%, пигментная паста имеет высокую вязкость, степень перетира по прибору "Клин" выше установленной ГОСТом 28196-89 нормы - 30 мкм, а именно 38 мкм. Диспергирование сопряженно пенообразованием, образующаяся пигментная паста из-за высокой вязкости не выгружается самотеком. Краска также имеет высокую вязкость, что требует разведения водой при нанесении, а это ведет к снижению в 1,5-2,0 раза массовой доли нелетучих веществ, как следствие - к увеличению количества наносимых слоев и к низкой кроющей способности покрытия.

Увеличение содержания гексаметафосфата в композиции до 0,50 мас.% (пример 2) в основном не исключает вышеназванные недостатки (высокая вязкость пигментной пасты, пенообразование, длительное время диспергирования), кроме понижения степени перетира, которая становится 30 мкм за 60 мин. и уменьшения показателя укрывистости - 110,5 г/м², укладывающаяся в требования ГОСТа 28196-89. Водно-дисперсионные краски на краски строительного назначения (типа ВД-ВА-224), у которой укрывистость должна быть не выше 120 г/м²).

При использовании в качестве диспергатора гидрофобизирующей кремнийорганической жидкости ГКЖ-10 в количестве 0,23-0,46 мас.ч. 50%-ного раствора ГКЖ-10 (пример 4-7), вязкость пигментной пасты значительно снижаются, по сравнению с примером 1 и 2 (прототипом), что позволяет выгружать пигментную пасту самотеком, не требует дополнительных технологических затрат на подачу сжатого воздуха для выгрузки пигментной пасты из бисерной мельницы в накопительную емкость.

Кроме того, вследствие антивспенивающего действия кремнийорганической жидкости, пигментная паста при диспергировании не пенится, что позволяет исключить из рецептуры антивспениватель. Необходимая степень перетира краски (30 мкм) достигается за короткое время диспергирования - 20 мин. Благодаря низкой вязкости пигментной пасты при смешении с латексом вязкость краски не увеличивается, что позволяет использовать краску без дополнительного разведения водой, благодаря чему доля нелетучих веществ не понижается, а показатель укрывистости высушенной пленки гораздо ниже требуемой -98,6 - 74,3 г/м² по примерам 4 - 7 (при требовании ГОСТ 120 г/м²), что позволяет понизить содержание диоксида титана с 12 до 8% (табл. 2, примеры 4 - 7).

Таким образом, только использование в качестве диспергатора гидрофобизирующей кремнийорганической жидкости ГКЖ-10, представляющей этилсиликонат натрия, для диспергирования пигментной пасты, совмещаемой с пластифицированным диоктилфталатом карбоксилсодержащим латексом сополимера винилиденхлорида и винилхлорида ВДВХМк-65Е-ВДК, обеспечивает высокую дисперсность пигментов и наполнителей в краске, удовлетворительные реологические характеристики пигментной пасты и получаемой краски, удовлетворительные укрывистость покрытия при минимальном количестве наносимых слоев краски.

Водно-дисперсионная краска предназначена для получения защитно-декоративных покрытий на металлических подложках. Краска содержит в качестве наполнителя мел, тальк, каолин, в качестве антисептика - тетраметилтиурамдисульфид, в качестве диспергатора - кремнийорганическую жидкость ГКЖ - 10, в качестве пластификатора - эфир фталевой кислоты. Помимо латекса сополимера винилхлорида с винилиденхлоридом и малеиновой кислоты марки ВДВХМк-65Е-ВДК, диоксида титана, эмульгатора, Na-карбоксиметилцеллюлозы и воды дополнительно в краску введены этиленгликоль и ультрамарин. Сочетание компонентов в определенном соотношении обеспечивает снижение вязкости пигментной пасты при максимально заданном содержании пигментов и наполнителей, пенообразования, сокращение времени перитира, повышения и водостойкости покрытий. 2 табл.

Водно-дисперсионная краска, включающая латекс сополимера винилхлорида с винилиденхлоридом и малеиновой кислотой марки ВДВХМк-65Е-ВДК, диоксид титана, наполнитель, эмульгатор, Nа-карбоксиметилцеллюлозу, антисептик, диспергатор, пластификатор и воду, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя она содержит мел, тальк, каолин, в качестве антисептика - тетраметилтиурамдисульфид (Тиурам D), в качестве диспергатора - кремнийорганическую жидкость марки ГКЖ-10, в качестве пластификатора - эфиры фталевой кислоты и дополнительно этиленгликоль и ультрамарин при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Латекс сополимера винилхлорида с винилиденхлоридом и малеиновой кислотой марки ВДВХМк-65Е-ВДК - 20,0 - 50,0
Диоксид титана - Не более 18,0
Мел - 18,0 - 33,5
Тальк - Не более 8,5
Каолин - Не более 7,0
Эмульгатор - 0,01 - 0,05
Na-карбоксиметилцеллюлоза - 0,2 - 0,5
Тетраметилтиурамди сульфид (Тиурам D) - 0,1 - 0,2
Кремнийорганическая жидкость марки ГКЖ-10 - 0,23 - 0,48
Эфиры фталевой кислоты - 0,5 - 0,7
Этиленгликоль - 1,0 - 2,0
Ультрамарин - 0,002
Вода - Остальноео