АТМОСФЕРОСТОЙКАЯ ВОДНО-ДИСПЕРСИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2001 года по МПК C09D129/14 C09D5/02 

Изобретение относится к композициям для получения водно-дисперсионных красок, полученных на основе гомополимерной поливинилацетатной дисперсии для внутренней и наружной окраски зданий и сооружений по кирпичным, бетонным, оштукатуренным, деревянным и другим пористым поверхностям, по загрунтовочным поверхностям материала, по старым водно-дисперсионным покрытиям, для окраски плодовых, декоративных деревьев, кустарников с целью повышения их зимостойкости, от солнечных ожогов, защиты от грызунов и замазывания ран.

Известна водно-дисперсионная композиция на основе гомолимерной поливинилацетатной дисперсии марки ВД-ВА 224 [1. ГОСТ 28196-89 Краски водно-дисперсионные. Технические условия].

Недостатком указанной композиции является ее недостаточная атмосферостойкость, что является причиной ограничения области ее применения - только для работ внутри помещений.

Наиболее близкой по составу и достигаемому результату является водно-дисперсионная краска, содержащая поливинилацетатную дисперсию, двуокись титана, воду, мел природный, продукт на основе натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы. [2. SU N 1 002 334 A, 07.03.1983 г. - прототип]
Недостатком указанной краски является невысокая атмосферостойкость покрытия, что ограничивает область ее применения.

В основу изобретения поставлена задача улучшения водно-дисперсионной композиции на основе гомополимерной поливинилацетатной дисперсии путем введения компонентов, повышающих атмосферостойкость покрытия с целью расширения области ее применения, в частности, обеспечения ее применения для наружных декоративно-отделочных работ.

Поставленная задача решается за счет того, что атмосферостойкая водно-дисперсионная композиция, включающая поливинилацетатную дисперсию, двуокись титана, загуститель, пластификатор, мел природный и воду, согласно изобретению содержит в качестве пластификатора жидкое стекло, в качестве загустителя клей Na - карбоксиметилцеллюлозы (Na-(КМЦ), в качестве пигмента двуокись титана, в качестве наполнителя - карбамидо-формальдегидный порошок (КФП) - дисперсию, при следующем соотношении компонентов (мас.%):
поливинилацетатная дисперсия - 20 - 24
двуокись титана - 9 - 13
клей Na-карбоксиметилцеллюлозы - 0,5 - 1,5
жидкое стекло - 4 - 6
карбамидо-формальдегидный порошок (КФП) - дисперсия - 35 - 39
мел природный - 20 - 22
вода - остальное
В предлагаемой композиции по сравнению с известной за счет введения карбамидо-формальдегидного порошка (КФП) - дисперсии и жидкого стекла достигается повышение атмосферостойкости покрытия, за счет КФП-дисперсии снижается расход дорогостоящей двуокиси титана.

Для повышения водостойкости пленки в дисперсию обычно вводят добавки, обеспечивающие повышение водостойкости [3. Технология пластических масс. Под ред. Коршака В.В. "Химия", М. 1985, с. 147]. В предлагаемой композиции эту роль выполняет жидкое стекло.

Повышение атмосферостойкости покрытия в предлагаемом изобретении объясняется тем, что предлагаемая композиция обеспечивает повышение водостойкости пленки краски и повышение стойкости покрытия (пары пленкообразователь/пигмент) к ультрафиолетовому облучению.

Повышение стойкости покрытия к ультрафиолетовому облучению обеспечивает ведение карбамидо-формальдегидного порошка-дисперсии за счет содержащегося в ней карбамидо-формальдегидного полимера, который обладает свойствами при совмещении его с другими полимерами повышать их устойчивость к ультрафиолетовому облучению.

Карбамидо-формальдегидный порошок (КФП) - дисперсию получают путем взаимодействия карбамидо-формальдегидного концентрата, содержащего 20 - 24% карбамида и 54 - 60% формальдегида с карбамидом в водной среде при перемешивании в присутствии кислотного катализатора при температуре 80^oC, нейтрализации полученной дисперсии мелом или моноэтаноламином. Размер дисперсных частиц в водной среде 30%. Дисперсные частицы карбамидо-формальдегидного полимера имеют соотношение карбамид : формальдегид 1 : (1-1,3), содержат остаточный формальдегид в количестве 0,1 - 0,15%, выпускается по ТУ У 05761614.021-99.

Двуокись титана используют марки Р-02, Р-03, А-01 ГОСТ 19808-84.

Мел природный используют марки ММС-2 ГОСТ 12085-88.

Клей натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы (Na-КМЦ) марки 75/400 или 85/700 1-го сорта ТУ 6-55-40-90.

Жидкое стекло ГОСТ 13078.

Поливинилацетатная дисперсия ГОСТ 18992-80, марок ДФ-51/10 сл. Д 51С и ДФ 51/10 с. Д 50Н.

Композицию готовят следующим образом.

В емкость с мешалкой загружают КФП-дисперсию и обессоленную воду, включают в работу мешалку смесителя, загружают и растворяют Na-КМЦ, затем загружают двуокись титана и мел. Перемешивание ведут до получения однородной массы. Полученную смесь тщательно диспергируют в диспергирующем оборудовании (диссольвер, бисерная или шаровая мельница и др.). После диспергирования и перетира пигментную пасту из диспергирующего оборудования подают в смеситель, куда загружают поливинилацетатную дисперсию и ведут перемешивание массы до получения стабильной суспензии. На последней стадии процесса в композицию вводят жидкое стекло. Перед испытанием краску разбавляют дистиллированной водой до вязкости 20 - 30 с по вискозиметру ВЗ-246 или ВЗ-4 с диаметром сопла 4 мм при температуре 20+0,5^oC, фильтруют через сетку N 1 по ГОСТ 6613 и наносят кистью на подготовленные пластинки. Пластинки для нанесения краски подготавливают по ГОСТ 8832, разд. 3. Атмосферостойкость определяют по ГОСТ 6992-68 (ст. СЭВ 1767-79) Покрытия лакокрасочные. Метод испытания на стойкость в атмосферных условиях.

Декоративные и защитные характеристики после испытания образцов в атмосферных условиях определяют по ГОСТ 9.407-84 (ст. СЭВ 5731-84) Покрытия лакокрасочные. Метод оценки внешнего вида. Цвет пленки покрытия определяют визуально при естественном или искусственном дневном рассеянном свете. Укрывистость определяют на стекле для фотографических пластинок по ГОСТ 8784. Стойкость пленки к статическому воздействию воды определяют по ГОСТ 9.403, метод А. Коэффициент диффузного отражения определяют при геометрии угла 0-45% по ГОСТ 5044.

Результаты испытаний приведены в таблице 2. Из приведенных таблиц 1-2 видно, что предлагаемая композиция (примеры 1-3) по сравнению с прототипом (пример 4) обеспечивает улучшение атмосферостойкости по декоративным и защитным показателям с 2 до 1 балла, что обеспечивает возможность применения водно-дисперсионной краски на основе поливинилацетатной дисперсии для наружных работ, более чем в 2 раза снижается расход двуокиси титана (себестоимость КФП-дисперсии и стоимость мела значительно ниже затрат на приобретение двуокиси титана), заменены дефицитные компоненты на более доступные, исключены токсичные добавки.

Запредельные примеры показывают, что при снижении концентрации КФП-дисперсии до 30% (пример 5) для сохранения укрывистости потребовалось увеличение концентрации двуокиси титана до 18%, что приводит к увеличению затрат. При повышении концентрации КФП-дисперсии до 45% (пример 6) ухудшается укрывистость. При уменьшении концентрации жидкого стекла до 2% (пример 7) ухудшается атмосферостойкость до 1,3-1,5 балла, а при увеличении концентрации жидкого стекла до 8% (пример 8) свойства не изменяются, поэтому дополнительные затраты не оправдываются. При снижении концентрации мела до 15% (пример 9) потребовалось увеличение концентрации двуокиси титана, а при увеличении концентрации мела до 27% покрытие приобретает желтый оттенок и снижается коэффициент отражения. При снижении концентрации Na-КМЦ до 0,3% (пример 11) ухудшаются реологические свойства краски, а при увеличении концентрации Na-КМЦ до 2% (пример 12) затрудняется работа с краской, появляется неравномерность покрытия. При замене в предлагаемой композиции Na-КМЦ на костный клей (пример 13) свойства покрытия не изменяются, но затраты выше.

Таким образом, предлагаемая композиция повышает атмосферостойкость покрытия, расширяет область ее применения, в частности, обеспечивает возможность ее использования для внешних декоративно-отделочных работ, позволяет снизить себестоимость за счет использования недефицитных компонентов.

Описывается атмосферостойкая водно-дисперсионная композиция, включающая поливинилацетатную дисперсию, двуокись титана, загуститель, пластификатор, мел природный и воду. Она отличается тем, что содержит в качестве пластификатора жидкое стекло, в качестве загустителя клей Na-карбоксиметилцеллюлозы (Na-(КМЦ), в качестве пигмента - двуокись титана, в качестве наполнителя - карбамидоформальдегидный порошок (КФП)-дисперсию при следующем соотношении компонентов, (мас. %): поливинилацетатная дисперсия 20-24, двуокись титана 9-13, клей N-карбоксиметилцеллюлозы 0,5-1,5, жидкое стекло 4-6, карбамидоформальдегидный порошок (КФП)-дисперсия 35 - 39, мел природный 20-22, вода - остальное. Изобретение позволяет повысить атмосферостойкость покрытия, расширить область применения, в частности, за счет возможности применения композиции для внешних декоративно-отделочных работ, снизить себестоимость за счет использования недефицитных и дешевых компонентов, исключить использование токсичных фенола и этиленгликоля. 2 табл.

Атмосферостойкая водно-дисперсионная композиция, включающая поливинилацетатную дисперсию, двуокись титана, загуститель, пластификатор, мел природный и воду, отличающаяся тем, что композиция содержит в качестве пластификатора жидкое стекло, в качестве загустителя клей Na-карбоксиметилцеллюлозы (Na-(КМЦ), в качестве пигмента - двуокись титана, в качестве наполнителя - карбамидоформальдегидный порошок (КФП)-дисперсию, при следующем соотношении компонентов (мас.%):
Поливинилацетатная дисперсия - 20-24
Двуокись титана - 9-13
Клей Na-карбоксиметилцеллюлозы - 0,5-1,5
Жидкое стекло - 4-6
Карбамидоформальдегидный порошок (КФП)-дисперсия - 35-39
Мел природный - 20-22
Вода - Остальное