СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИСТИРОЛЬНОЙ КРАСКИ Российский патент 2001 года по МПК C09D7/14 C09D125/06 

Изобретение касается технологии получения лакокрасочных материалов, в частности красок на основе полистирольного пленкообразующего, которыми защищают металлические, бетонные, деревянные поверхности в различных отраслях промышленности.

Известно получение полистирольных красок, где в качестве пленкообразующего используют полистирол [1. Защитные лакокрасочные покрытия. Рейбман А. И. М. , "Химия", 1982, с.78-79]. Сущность способов получения полистирольных красок заключается в приготовлении 14-25% растворов полистирола (лака) в растворителе: толуоле, сольвенте, ксилоле и других. Приготовленный лак смешивают с пластификаторами, пигментами, красителями, наполнителями, различными модифицирующими добавками и используют как готовый продукт для нанесения защитного лакокрасочного (материала) покрытия - краски. От качества смешения (степени перетира) зависит качество лакокрасочного покрытия. Поэтому на этой стадии применяют специальное оборудование: краскотерки, мельницы бисерные, шаровые и др.

Однако несмотря на принимаемые меры продолжительное время длится стадия смешения (перетира), полистирольные лакокрасочные покрытия обладают слабым блеском.

Наиболее близким из известных является способ получения полистирольной краски, согласно которому в емкость, снабженную мешалкой, загружают полистирол в виде пыли или гранул и соответствующее количество растворителя. Содержимое перемешивают до полного растворения полистирола, вводят добавки (пластификатор, ингибитор коррозии) и наполнитель, пигмент(ы). Смесь перемешивают до получения однородной массы [2.UA патент N3394, MПК C 09 D 125/06, C 09 D 5/08, опубл. 27.12.1994, бюл. ПВ N 6-1. Антикорозiйна полiстирольна композицiя. 3-4. UA патент N 5003, МКИ C 09 D 3/733, C 09 D 5/08, опубл. 23.08.94, бюл. ПВ N 7-1. Склад протикорозiйного покриття. или SU а. с. N 538561 МКИ C 09 D 3/733, C 09 D 5/08, опубл. 23.08.94, БИ N 31. Состав антикоррозионного покрытия - прототип].

Недостатки указанного способа: длительность стадии смешения наполнителя и добавок (пластификатора-ингибитора-пигмента) с полистирольным лаком; повышенное содержание летучих веществ на стадии сушки; слабый блеск получаемого лакокрасочного покрытия.

В основу изобретения способа получения полистирольной краски поставлена задача усовершенствования процесса путем изменения технологии, заключающегося в получении окрашенного полистирола для растворения, обеспечивающей сокращение времени на стадии перемешивания/перетира, снижение содержания летучих веществ при сушке, повышение блеска готовому продукту на защищаемых поверхностях из металла, бетона или дерева.

Поставленная задача в способе получения полистирольной краски, осуществляемом растворением полистирола в растворителе и смешением с пластификатором, наполнителем, добавкой до образования готового продукта, согласно способу, перед растворением получают окрашенный полистирол путем экструдирования при температуре 180-230^oC гранул, бисера или дроблений полистирола, предварительно смешанных с пластификатором, например медицинским вазелиновым маслом, пигментами, красителями, наполнителями, с модифицирующими добавками, затем полистирол окрашенный растворяется в растворителе при перемешивании с пластификатором, например, из смеси димера альфа-метилстирола олигомером стирола.

Предложенный способ получения полистирольной краски позволяет сократить время на смешивание и перетир, уменьшить количество летучих при сушке, повысить блеск покрытий. Указанный эффект достигается за счет того, что в отличие от известного в предлагаемом способе получения полистирольной краски:
- происходит лучшее распределение пигментов, красителей, наполнителей и различных добавок в окрашенном полистироле благодаря экструдированию при температуре 180-230^oC предварительно смоченной пластификатором поверхности полистирола в виде бисера, дроблений или гранул;
- растворение окрашенного полистирола в растворителях обеспечивает достаточно полную гомогенезацию краске при сниженном содержании летучих веществ на стадии сушки и сокращении времени на получение готового продукта;
- вся совокупность технологических приемов обуславливает улучшение физико-механических и эксплуатационных показателей.

Достичь этого эффекта путем прямого увеличения концентрации полистирола или введением модифицирующих добавок нельзя, т.к. повышается вязкость краски, что затрудняет ее переработку и нанесение на поверхность.

Способ осуществляется следующим образом.

В смеситель загружаются гранулы, бисер или дробления полистирола и пластификатор, перемешиваются в течение 20 мин, догружаются пигменты, красители, наполнители при перемешивании в течение 1 ч, экструдируются в экструдере типа ZSK при температурах по зонам от 180 до 230^oC. В реактор с мешалкой (10 м³) производительностью 7 т/сут 3 ч загружаются: окрашенный полистирол (экструдат), пластификатор и растворитель. Содержимое перемешивается до полного растворения окрашенного полистирола 8 ч. Для испытания полученную композицию наносили на поверхность образцов (из металла, дерева, бетона), высушивали при температуре 18-23^oC. Образцы с лакокрасочным покрытием (краской) испытываются на прочность к удару - ГОСТ 4765, твердость - ГОСТ 5233. Определяют: блеск - ГОСТ 896, массовую долю нелетучих - ГОСТ 17537, вязкость - ГОСТ 8420, изгиб - ГОСТ 6806, адгезию - ГОСТ 15140, укрывистость - ГОСТ 8784.

Пример 1. Для получения полистирольной краски белого цвета в смеситель загрузили, например: 57,5% (287,5 кг) полистирола и 1% (5 кг) медицинского вазелинового масла, перемешали 20 мин, догрузили 40% (200 кг) двуокиси титана и 1,5% (7,5 кг) стеарата цинка при перемешивании в течение 1 ч, экструдировали при температурах по зонам от 180-230^oC. Экструдат в количестве 30% (2,149 т), представляющий собой полистирол белого цвета в виде стренг размером: d-3-5 мм, 1-4-7 мм, загружали 3 часа в реактор с мешалкой. Туда же загрузили 12% (0,812 т) смеси димера α -метилстирола с олигомером стирола и 58% (4,039 т) сольвента (ксилола, толуола, смесей растворителей). Содержимое перемешивали 8 ч. Результаты испытаний представлены в таблице. Олигомер стирола - неокрашенная жидкость с молекулярной массой 600-1800, степенью олигомеризации 4-5, содержанием остаточного мономера стирола 0,1-0,5%, динамической вязкостью 220-270 сП, стабилен при длительном хранении.

Пример 2. Для получения полистирольной краски бежевого цвета аналогично примеру 1 загрузили полистирола 58,5% (292,5 кг), медицинского вазелинового масла 1%, двуокиси титана 31,2% (156 кг), сурика железного 2,9% (14,5 кг), крона желтого 4,9% (24,5 кг) и стеарата цинка 1,5% (7,5 кг). Далее аналогично примеру 1 (полистирол бежевого цвета). Результаты в таблице.

Пример 3. Для получения полистирольной краски серого цвета аналогично примеру 1 загрузили полистирола 58,5% (292,5 кг), медицинского вазелинового масла 1%, двуокиси титана 33,44% (167,2 кг), сажи 0,86% (4,3 кг), сурика железного 1,92% (9,6 кг), крона желтого 2,78% (13,9 кг) и стеарата магния 1,5% (7,5 кг). Далее аналогично примеру 1 (полистирол серого цвета). Результаты в таблице.

Пример 4. Для получения полистирольной краски зеленого цвета аналогично примеру 1 загрузили полистирола 58,5%, медицинского вазелинового масла 1%, двуокиси титана 4,4% (2,2 кг), оксида хрома 34,6% (17,3 кг) и стеариновой кислоты 1,5%. Далее аналогично примеру 1 (полистирол зеленого цвета). Результаты в таблице.

Пример 5. Для получения полистирольной краски черного цвета аналогично примеру 1 загрузили полистирола 77,5%, медицинского вазелинового масла 1%, сажи 6,6%, оксида хрома 13,4% и стеарата цинка 1,5%. Далее аналогично примеру 1 (полистирол черного цвета). Результаты в таблице.

Пример 6-прототип. Для получения полистирольной краски белого цвета в шаровую мельницу или смеситель загрузили 20% (85 кг) полистирола в виде пыли или гранул и 75% (320 кг) растворителя, например толуола. Содержимое перемешивали 2,5-3 ч до образования 20% полистирольного лака (пленкообразующее). В смеситель (шаровую мельницу) ввели из мерника пластификатор - 5% (28 кг), например диоктил (дибутил) фталат и перемешивали с лаком до 30 мин. Затем загружали 20% (120 кг) наполнителей (пигментов), например цинковой пыли (двуокиси титана), для перемешивания и диспергирования 2,5 ч. Получили 510 кг (2,0 т/сут) композиции. Аналогично примеру 1 нанесли на образцы, испытали (см. таблицу).

Пример 7. Для полистирольной краски бежевого цвета аналогично примеру 6 брали двуокиси титана 14,0%, сурика железного 1,0%, крона желтого 2,0%, диоктилфталата 5,5%. Результаты в таблице.

Пример 8. Для полистирольной краски серого цвета, аналогично примеру 6, загружали двуокиси титана 14,0%, сурика железного 0,4%, крона желтого 1,1%, диоктилфталата 5,5%. Результаты в таблице.

Пример 9. Для полистирольной краски зеленого цвета аналогично примеру 6 загружали двуокиси титана 1,3%, окиси хрома 14,7%. Результаты в таблице.

Пример 10. Для полистирольной краски черного цвета аналогично примеру 6 брали 5% (28 кг) каменноугольной смолы (пластификатор-пигмент-ингибитор), сажи 9,0%, окиси хрома 4,4%, перемешивали 4 ч. Получили краски 1,5 т/сут. Результаты в таблице.

Пример 11 (контрольный). Без экструдирования. В смеситель загрузили, например 57,5% полистирола и 1% медицинского вазелинового масла, перемешали в течение 20 мин, догрузили 40% двуокиси титана и 1,5% стеарата цинка при перемешивании в течение 1 ч, перегружали в реактор с мешалкой 3 ч. Туда же догрузили 12% смеси димера альфа-метилстирола с олигомером и 58% сольвента (ксилола, толуола, их смесей). Содержимое перемешивали 8 ч. Краска неоднородна. Результаты испытаний в таблице.

Пример 12 (контрольный). Аналогично примеру 1 приготовленный экструдат в количестве 30% загружали с 12% диоктилфталата (дибутилфталата) или (по пр. 5 - каменноугольной смолы) и 58% сольвента (ксилола, толуола, смесей растворителей). Краска белая и черная без блеска, матовая. Результаты испытаний в таблице.

Пример 13-14 (запредельные). В смеситель загружали, например 57,5% полистирола (крошка, пыль, дробления, гранулы, бисер) и 1% медицинского вазелинового масла, перемешивали 20 мин, догружали 40% двуокиси титана и 1,5% стеарата цинка при перемешивании в течение 1 ч, экструдировали при температурах по зонам: 170-230^oC или 180-250^oC. Экструдат получился некондиционным, полистирол в виде комков с неоднородно окрашенной поверхностью. Содержимое перемешивали 8 ч. Полученная композиция не отвечает техническим требованиям, на поверхности образцов крупинки, разноцветия, пластификатор и растворитель по примеру 1.

Приведенные в таблице данные показывают, что при получении полистирольной краски по предлагаемому способу (примеры 1-5 для разных цветов) по сравнению с прототипом (пр. 6-10) блеск покрытий увеличивается в 2-8 раз, укрывистость имеет лучшие показатели, повышается в 3 раза производительность, сокращается время на перемешивание/ перетир с 2,5 - 4 до 1,5 ч, улучшается степень перетира, уменьшается количество летучих веществ при сушке покрытия. Появляется возможность расширить цветовую гамму, удовлетворяющую спрос потребителей, благодаря возможности получать экструдат различных цветов.

Описывается способ получения полистирольной краски путем растворения полистирола в растворителе и перемешивания с пластификаторами, пигментами, красителями, наполнителями, добавками. Он отличается тем, что полистирол предварительно перемешивают с пластификатором, пигментами, красителями, наполнителями, добавками и экструдируют при 180-230°С до получения окрашенного, затем растворяют, перемешивая с пластификатором. Технический результат состоит в усовершенствовании процесса, сокращении времени на стадии смешения, снижение летучих веществ на стадии сушки, получение лакокрасочных покрытий с улучшенными показателями по блеску. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ получения полистирольной краски путем растворения полистирола в растворителе и перемешивания с пластификатором, пигментами, наполнителями, добавками, отличающийся тем, что полистирол предварительно перемешивают с пластификатором, пигментами, дополнительно красителями, наполнителями, добавками и экструдируют при 180 - 230^oС до получения окрашенного, затем растворяют в растворителе перемешивая с пластификатором. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что экструдируют полистирол в виде гранул, бисера, дроблений. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что полистирол перемешивают с пластификатором, например медицинским вазелиновым маслом. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что полистирол окрашенный растворяют перемешивая с пластификатором, представляющим смесь димера альфа-метилстирола с олигомером стирола.