ВОДНО-ДИСПЕРСИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2002 года по МПК C09D5/02 C09D133/00 C09D133/04 

Изобретение относится к области производства лакокрасочных композиций, а именно водно-дисперсионных красок, предназначенных для наружной и внутренней окраски зданий и сооружений по пористым строительным материалам (кирпич, бетон, цементная, цементно-известковая штукатурка, древесно-волокнистая плита), по дереву, кроме пола, загрунтованной поверхности металла, старым покрытиям и другим пористым строительным материалам, для окраски стволов деревьев.

Известна краска водно-дисперсионная по патенту РФ 2073049 С1, кл. 6 С 09 D 109/08, 5/02, 1997г., содержащая, мас.%:
Латекс бутадиен-стирольный - 25-35
Мел - 8-15
Каолин - 9-12
Натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы - 0,4-1
Диметиловый эфир полиоксиметиленгликоля (ДЭПОМГ) - 3-5
Масло трансформаторное - 1-3
Эмульгатор - 0,05-0,5
Двуокись титана - 6-12
Карбамид - 2-4
Смесь азокрасителей ("Тамбовская краска") - 0,05-0,5
Уайт-спирит или бензин марки Б-70 - 1-2
Вода - Остальное
Недостатком композиции является плохая атмосферо-, водо-, морозостойкость, достаточно низкая укрывистость, что влечет за собой большой расход краски.

Известна водно-дисперсионная композиция по патенту 2059673 С1, кл. 6 С 09 D 5/02, 5/14, РФ, 1996 г., содержащая, мас.ч.:
Водоразбавляемое пленкообразующее (в пересчете на сухое вещество) - 100
Пигмент - 30-70
Наполнитель - 100-200
Загуститель - 1-10
Эмульгатор - 1-7
Нистатин или его натриевая соль - 0,01-1,5
Вода - 20-200
В данной композиции не указано применение композиции для наружных отделочных работ, не проведены испытания на морозостойкость, недостаточная стойкость к статическому воздействию воды.

Известна "Водно-дисперсионная композиция" по патенту 2073047 С1, кл. 6 С 09 D 5/02, РФ, 1997г., содержащая, мас. ч:
Пленкообразователь (в пересчете на сухое вещество) - 100
Пигмент - 15-35
Наполнитель - 70-100
Загуститель - 7-15
Эмульгатор - 1-6
2,6-Ди-третбутил-4-метилфенол - 0,01-0,25
Вода - 220-600
В состав могут вводиться также диспергаторы, например полифосфат натрия.

В данной композиции не указано использование ее для наружных отделочных работ, не проведены испытания на атмосфероустойчивость, укрывистость, эластичность, водостойкость.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является краска водно-дисперсионная по патенту РФ 2142975 С1, кл. 6 С 09 D 133/04, 5/02, 1997 г.

Композиция содержит, мас.%:
Эмульсия акриловая сополимерная метилметакрилата, бутилакрилата и метакриловой кислоты МБС-5С (50%-ная) или эмульсия стиролакриловая сополимерная н-бутилакрилата и стирола (марки Финндисп А-10 фирмы "Форсит" Финляндия или др.) - - 45-47
Эмульсия акриловая сополимерная МБМ-20-3,50 - 20-3,50
Или натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы (структурирующая добавка) - 0,30-0,38
Пигменты - 15 -17
Тальк тонкомолотый (наполнитель) - 2,5-3,5
Диспергирующая добавка (полифосфат или гексаметафосфат натрия) - 0,20
Консервирующая добавка (тиурам) - 0,15
Антикоррозионная добавка (нитрит натрия) - 0,20
Пеногасящая добавка (скипидар) - 0,02
Антифриз (этиленгликоль или диэтиленгликоль) - 2,25
Метилсиликонат натрия (гидрофобизирующая кремнийорганическая жидкость ГКЖ-11) - 0,80-0,90
Сульфат бария микронизированный (активный наполнитель) - 8,0-9,0
Аммиак 26%-ный (стабилизатор среды) - 0,70-0,85
Вода питьевая - Остальное
Недостатком данной композиции является недостаточная укрывистость, текучесть, что влечет увеличение расхода краски.

Задачей изобретения является создание водно-дисперсионной композиции, обладающей высокими физико-механическими характеристиками, хорошими реологическими свойствами, в частности хорошей укрывистостью, улучшенной текучестью и экологически безопасной.

Задача решается за счет того, что известная композиция, содержащая пленкообразователь - водную анионную дисперсию сополимера на основе эфира акриловой кислоты, стирола и карбоксилсодержащего мономера или 50% непластифицированную полимерную дисперсию сополимера н-бутилакрилата и стирола марки "Финндисп А-10", пигмент, минеральный наполнитель, целлюлозный загуститель, структурирующую добавку, диспергирующую добавку - полифосфат натрия или гексаметафосфат натрия, консервирующую добавку - тиурам "Д" (тетраметилтиурамсульфид), пеногасящую добавку - скипидар, антифриз - гликоли (этиленгликоль или диэтиленгликоль, или пропиленгликоль), стабилизатор рН-среды - 25% водный раствор аммиака и воду, дополнительно включает смачиватель - полиоксиэтиленовый эфир алкилфенола или сульфанол, или Na-алкансульфонат, коалесцирующую добавку - этилцеллозольв (моноэтиловый эфир этиленгликоля) или бутилцеллозольв (монобутиловый эфир этиленгликоля), или сложный эфироспирт 2,2,4-триметил-1,3-пентадиол моноизобутират и бутилдигликоль (монобутиловый эфир диэтиленгликоля), в качестве загустителя дополнительно содержит сополимер (мет)акриловых мономеров "Акрэмос" или "Реолат-402", или акрил-уретановый загуститель ассоциативного типа "Полифоб", или полиуретановую дисперсию типа "Реолат-255", "Реолат-278", в качестве структурирующей добавки содержит Аэросил при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Водная анионная дисперсия сополимера на основе эфира акриловой кислоты, стирола и карбоксилсодержащего мономера или 50% непластифицированная полимерная дисперсия сополимера н-бутилакрилата и стирола марки "Финндисп А-10" - 6,0-50,0
Пигмент - 3,0-29,0
Минеральный наполнитель - 15,0-50,0
Целлюлозный загуститель - 0,1-0,3
Полифосфат натрия или гексаметафосфат натрия - 0,95-5,0
Тиурам "Д" (тетраметилтиурамдисульфид) - 0,1-0,25
Скипидар - 0,3-1,5
Этиленгликоль или диэтиленгликоль, или пропиленгликоль - 2,5-6,5
Водный раствор аммиака 25% - 0,1-0,5
Полиоксиэтиленовый эфир алкилфенола или сульфанол, или Na-алкансульфонат - 0,02-0,2
Этилцеллозольв (моноэтиловый эфир этиленгликоля) или бутилцеллозольв (монобутиловый эфир этиленгликоля), или сложный эфироспирт 2,2,4-триметил-1,3- пентадиол моноизобутират - 0,1-4,0
Бутилдигликоль (монобутиловый эфир диэтиленгликоля) - 0,1-4,0
Сополимер (мет)акриловых мономеров" "Акрэмос" или "Реолат-402", или акрил-уретановый загуститель ассоциативного типа "Полифоб", или полиуретановая дисперсия типа "Реолат"-255", "Реолат-278" - 0,1-1,0
Аэросил - 0,1-0,3
Вода - Остальное
Кроме того, в качестве диспергирующей добавки может содержать казеин технический или лигносульфонат, или поликислотные диспергаторы при следующем соотношении 0,5-5,0 мас. %, в качестве пеногасящей добавки может содержать трибутилфосфат или высокоароматическое масло "Фоамекс", или уайт-спирит в соотношении 1,0-1,5 мас.%, в качестве консерванта она может содержать раствор производных изотиазолона (12-гидрокси-5,8,11-триоксадодекана, 1,3-бис-(гидроксиметил)-мочевины, 1,6-дигидрокси-2,5-диоксигексана) в соотношении 0,15-0,2 мас.%, в качестве стабилизатора рН-среды композиция может содержать 10% раствор NaOH в соотношении 0,2-0,5 мас.%.

В предлагаемой композиции используются следующие компоненты:
В качестве пленкообразующего в композиции используется водная анионная дисперсия сополимера на основе эфира акриловой кислоты, стирола и карбоксилсодержащего мономера "Эмульсар-272" (ТУ 6-02-00209912-60-97), представляющая собой жидкость молочно-белого цвета без коагулюма и механических примесей, или 50% непластифицированная полимерная дисперсия сополимера н-бутилакрилата и стирола марки "Финндисп А-10" фирмы "Forcit" (Финляндия), обеспечивающие быстрое высыхание, высокие прочностные свойства покрытия (гигиенический сертификат на FINNDISP А-10 фирмы "FORCIT").

В качестве пигмента в композицию вводят высокоэффективный универсальный пигмент белого цвета диоксид титана (ГОСТ 9808-84, ТУ 6-10-1650), пигмент желтый железоокисный (ГОСТ 18172-80), пигмент красный железоокисный (ТУ 6-10-602-86), пигмент зеленый окись хрома (ГОСТ 2912-79), углерод технический (ГОСТ 7885-86), пигмент голубой фталоцианиновый (ТУ 6-36-050- 11400-17-92, ГОСТ 6220-76) и другие пигменты в зависимости от цвета краски.

В качестве наполнителя композиция содержит известные минеральные наполнители, такие как: карбонатный наполнитель в виде измельченного природного мрамора с размерами частиц от 2-20 мкм марок "К" и "МК-1" фирмы "Оксид" (ТУ 2321-006-12588040-99), или микромраморный наполнитель "Омиакарб" фирмы "OMYA GmbX" с размерами частиц 2-5 мкм, микронизированный баритовый наполнитель с размерами частиц 5-20 мкм (ТУ 6-10-94.39-96) АО "Геоком", микронизированный кальцитовый наполнитель марки "МК" с размерами частиц от 1,5 до 10 мкм АО "Геоком" ТУ 301-10-112-97 и мел марки МТД-2 (ТУ 21 РФ-763-92), тальк ТК-1 (ГОСТ 13145-67, ГОСТ 19284-79, ГОСТ 15729-74), микронизированный тальковый наполнитель АО "Геоком" ТУ 21-25-201-96, каолин ГОСТ 19607-74, ГОСТ 19608-84.

В качестве загустителя используются целлюлозные загустители: Na-карбоксиметилцеллюлоза (ТУ 6-55-40-90), гидроксиэтилцеллюлоза марки "Натросол" фирмы "Aqualon", метилгидроксиэтилцеллюлоза "Тилоза" фирмы Clariant" и другие.

В качестве диспергатора используются фосфатные добавки, такие как: полифосфат натрия (ТУ 48-0328-21-92), представляющего прозрачное стекловидное вещество или гексаметафосфат натрия (Sodium Hexa-meta phosphate) фирмы "Fosfa" (Китай), или добавки растительного и животного происхождения, такие как: казеин технический (ГОСТ 17626-81) или лигносульфонат (ТУ 13-0281036-15-89), или поликислотные диспергаторы фирмы "Rohm and Haas", "BYK Cera", EFKA (гигиеническое заключение на продукцию, товар 78.1.6.260 П 2335 3.0 от 27.03.2000 г. Центра Госсанэпиднадзора в г.Санкт-Петербурге, паспорт безопасности компании "Rohm and Haas (UK) Ltd" (Великобритания).

В качестве консерванта используется тиурам "Д" м. А (тетраметилтиурамсульфит) (ГОСТ 740-76), представляющий собой порошок серого цвета или жидкий импортный консервант - раствор производных изотиазолона (12-гидрокси-5,8,11 -триоксадодекана, 1,3-бис-(гидроксиметил)-мочевины, 1,6-дигидрокси-2,5-диоксигексана) фирмы "Шульке и Майр Гмбх" (Германия).

В качестве пеногасителя используется трибутилфосфат (ТУ 6-02-733-84), представляющий собой прозрачную маслянистую жидкость или уайт-спирит (ГОСТ 3134-78), или скипидар (ГОСТ 1571-82, ГОСТ 16943-71) или высокоароматическое масло "Фоамекс" (смесь сложных эфиров ненасыщенных жирных кислот и гидрофобного парообразного диоксида кремния в минеральном масле с кислотным числом 5,3 мгКОХ/г, сухим веществом 99,6%, плотностью 898 г/л), представляющего собой вязкую жидкость янтарного, переливчатого цвета, обеспечивающего равномерное нанесение краски по вальцевой технологии, а также исключающий образование микропены в составе краски (сертификат фирмы degussa Goldschmidt Italia)
В качестве стабилизатора морозостойкости (антифриза) композиция содержит гликоли, например, этиленгликоль (ГОСТ 10164-75) или диэтиленгликоль (ГОСТ 10138-93), или пропиленгликоль ТУ 6-14-719-82, представляющие собой сиропообразную жидкость, бесцветную, прозрачную, гигроскопичную, смешивающуюся во всех отношениях с водой и спиртом.

В качестве стабилизатора рН-среды в композицию вводится 25% водный раствор аммиака (ГОСТ 9 - 92) или 10% водный раствор щелочи NaOH ГОСТ 2263-79, ГОСТ 11078-78.

В качестве смачивателя используется неионогенное поверхностно-активное вещество - полиоксиэтиленовый эфир алкилфенола - ОП-7, ОП-10 (ГОСТ 8433-81), представляющее собой маслоподобную жидкость светло-желтого цвета или ионогенные ПАВ: сульфанол (ТУ 6-01-1001-75), порошкообразный компонент белого цвета, Na-алкансульфонат (волгонат) (ТУ 6-01-5763450-102-90).

В качестве коалесцирующей добавки используется моноэтиловый эфир этиленгликоля (этилцеллозольв) (ГОСТ 8313-88) или монобутиловый эфир этиленгликоля (бутилцеллозольв) ТУ 6-09-2581-76, или сложный эфироспирт 2,2,4-триметил-1,3-пентандиол моноизобутират ("Тексанол") (гигиенический сертификат фирмы EASTMAN).

В качестве дополнительного эффективного коалесцента, улучшающего реологию в покрытиях при использовании ассоциативных загустителей и быстрого образования нелипнущей и жесткой пленки, используется бутилдигликоль (монобутиловый эфир диэтиленгликоля) (ТУ 6-09-3289-79).

В качестве дополнительного загустителя с целью улучшений реологических свойств композиция содержит акриловую эмульсию "Акрэмос 401" (ТУ 6-02-5757599-157-91), представляющую собой частично нейтрализованный сополимер (мет)акриловых мономеров, полученный эмульсионным методом в виде вязкой прозрачной жидкости, или "Реолат-420", состоящий из полиакриламита, представляющего собой молочно-белую эмульсию или акрил-уретановый загуститель ассоциативного типа "Полифоб" фирмы "Union Carbide" в виде водорастворимых полимеров, в состав которого входят ацетальдегид -0,001%, этилакрилат - 0,002%, полимер добавка - 40%, вода - 60 %, представляющего собой вязкую белесоватую жидкость (гигиенический сертификат на POLIPHOBE фирмы "UNION CARBIDE"), или полиуретановую дисперсию на водной основе типа "Реолат-255", "Реолат-278" в виде раствора полиуретана и смеси воды с бутилдигликолем фирмы Элементис/Реокс (Elementis/Rheox (рекламный лист фирмы "RHEOX").

В качестве структурирующей добавки композиция содержит Аэросил м. А - 300 (ГОСТ 14922-77), представляющий собой чистую двуокись кремния в виде рыхлого голубовато белого порошка.

Предлагаемая водно-дисперсная краска готовится по следующей технологии:
Предварительно готовится раствор загустителя. В смеситель загружают воду и при работающей мешалке и необходимой температуре засыпают расчетное количество целлюлозного загустителя, перемешивают до полного растворения, возможно добавление консерванта и стабилизатора морозостойкости (антифриза).

Далее готовят водный полуфабрикат.

В смеситель или диссольвер при работающей мешалке загружают необходимое количество воды, раствора загустителя, диспергатор, смачиватель, пеногаситель, стабилизатор морозостойкости, перемешивают до полного растворения (усреднения).

Пигментную пасту готовят в диссольвере.

Загружают водный полуфабрикат, консервант, структурирующую добавку, пигменты, наполнители, усредняют, диспергируют суспензию пигментов и наполнителей непосредственно в диссольвере при 1600 мин^-1 или с использованием бисерной мельницы или краскотерки.

Приготовление краски и постановка на "тип".

Загружают пигментную пасту в зависимости от цвета краски, усредняют, загружают раствор аммиака, смесь коалесцентов, акриловую дисперсию, через 3-5 мин добавляют пеногаситель и ассоциативный загуститель.

Примеры конкретного выполнения приведены в табл.1; физико-механические показатели предлагаемой композиции - в табл.2.

Как видно из данных, приведенных в табл. 2, качество водно-дисперсионной краски не уступает качеству прототипа, а по некоторым показателям превосходит.

Изобретение относится к области производства лакокрасочных композиций, а именно водно-дисперсионных красок, предназначенных для наружной и внутренней окраски зданий и сооружений по пористым строительным материалам (кирпич, бетон, цементная, цементно-известковая штукатурка, древесно-волокнистая плита), по дереву, кроме пола, загрунтованной поверхности металла, старым покрытиям и другим пористым строительным материалам, для окраски стволов деревьев. Композиция содержит водную анионную дисперсию сополимера на основе эфира акриловой кислоты, стирола и карбоксилсодержащего мономера или непластифицированную полимерную дисперсию сополимера н-бутилакрилата и стирола марки "Финндисп А-10"; пигмент; наполнитель; целлюлозный загуститель; полифосфат натрия или гексаметафосфат натрия; тиурам "Д"; скипидар; этиленгликоль, или диэтиленгликоль, или пропиленгликоль; водный раствор аммиака 25%; полиоксиэтиленовый эфир алкилфенола, или сульфанол, или Na-алкансульфонат; этилцеллозольв (моноэтиловый эфир этиленгликоля), или бутилцеллозольв (монобутиловый эфир этиленгликоля), или сложный эфироспирт 2,2,4-триметил-1,3-пентадиол моноизобутират; бутилдигликоль (монобутиловый эфир диэтиленгликоля); сополимер (мет)акриловых мономеров "Акрэмос" или "Реолат-402", или акрил-уретановый загуститель ассоциативного типа "Полифоб", или полиуретановая дисперсия типа "Реолат-255", "Реолат-278"; Аэросил и воду. Кроме того, в качестве диспергирующей добавки может содержать казеин технический, или лигносульфонат, или поликислотные диспергаторы при следующем соотношении 0,5-5,0 мас. %, в качестве пеногасящей добавки может содержать трибутилфосфат, или высокоароматическое масло "Фоамекс", или уайт-спирит в соотношении 1,0-1,5 мас.%, в качестве консерванта она может содержать раствор производных изотиазолона (12-гидрокси-5,8,11-триоксадодекана, 1,3-бис-(гидроксиметил)-мочевины, 1,6-дигидрокси-2,5-диоксигексана) в соотношении 0,15-0,2 мас.%, в качестве стабилизатора рН-среды композиция может содержать 10% раствора NaOH в соотношении 0,1-0,5 мас.%. Сочетание компонентов в определенном соотношении позволяет получить композицию с высокими физико-механическими характеристиками, хорошими реологическими свойствами и экологически безопасную. 4 з.п.ф-лы, 2 табл.

1. Водно-дисперсионная композиция, включающая пленкообразователь - водную анионную дисперсию сополимера на основе эфира акриловой кислоты, стирола и карбоксилсодержащего мономера или непластифицированную полимерную дисперсию сополимера н-бутилакрилата и стирола "Финндисп А-10", пигмент, наполнитель, целлюлозный загуститель, структурирующую добавку, диспергирующую добавку - полифосфат натрия или гексаметафосфат натрия, консервирующую добавку - тиурам "Д", пеногасящую добавку - скипидар, антифриз - этиленгликоль, или диэтиленгликоль, или пропиленгликоль, стабилизатор рН-среды - 25%-ный водный раствор аммиака и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит смачиватель - полиоксиэтиленовый эфир алкилфенола, или сульфанол, или Na-алкансульфонат, коалесцирующую добавку - этилцеллозольв (моноэтиловый эфир этиленгликоля), или бутилцеллозольв (монобутиловый эфир этиленгликоля), или сложный эфироспирт 2,2,4-триметил-1,3-пентадиол моноизобутират и бутилдигликоль (монобутиловый эфир диэтиленгликоля), в качестве загустителя дополнительно содержит сополимер (мет)акриловых мономеров "Акрэмос" или "Реолат-402", или акрил-уретановый загуститель ассоциативного типа "Полифоб", или полиуретановую дисперсию типа "Реолат-255", "Реолат-278", в качестве структурирующей добавки содержит Аэросил, при следующем соотношении мас.%:
Водная анионная дисперсия сополимера на основе эфира акриловой кислоты, стирола и карбоксилсодержащего мономера или непластифицированная полимерная дисперсия сополимера н-бутилакрилата и стирола марки "Финндисп А-10" - 6,0 - 50,0
Пигмент - 3,0 - 29,0
Наполнитель - 15,0 - 50,0
Целлюлозный загуститель - 0,1 - 0,3
Полифосфат натрия или гексаметафосфат натрия - 0,95 - 5,0
Тиурам "Д" - 0,1 - 0,25
Скипидар - 0,3 - 1,5
Этиленгликоль, или диэтиленгликоль, или пропиленгликоль - 2,5 - 6,5
Водный раствор аммиака 25% - 0,1 - 0,5
Полиоксиэтиленовый эфир алкилфенола, или сульфанол, или Na-алкансульфонат - 0,02 - 0,2
Этилцеллозольв (моноэтиловый эфир этиленгликоля), или бутилцеллозольв (монобутиловый эфир этиленгликоля), или сложный эфироспирт 2,2,4-триметил-1,3-пентадиол моноизобутират - 0,1 - 4,0
Бутилдигликоль (монобутиловый эфир диэтиленгликоля) - 0,1 - 4,0
Сополимер (мет)акриловых мономеров "Акрэмос" или "Реолат-402", или акрил-уретановый загуститель ассоциативного типа "Полифоб", или полиуретановая дисперсия типа "Реолат-255", "Реолат-278" - 0,1 - 1,0
Аэросил - 0,1 - 0,3
Вода - Остальное
2. Водно-дисперсионная композиция по п.1 отличается тем, что в качестве диспергирующей добавки содержит казеин технический, или лигносульфонат, или поликислотные диспергаторы в соотношении 0,5-5,0 мас.%. 3. Водно-дисперсионная композиция по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что в качестве пеногасящей добавки содержит трибутилфосфат, или высокоароматическое масло "Фоамекс", или уайт-спирит в соотношении 1,0-1,5 мас.%. 4. Водно-дисперсионная композиция по пп.1-3, отличающаяся тем, что в качестве консерванта она дополнительно содержит раствор производных изотиазолона в соотношении 0,15-0,2 мас.%. 5. Водно-дисперсионная композиция по пп.1-4, отличающаяся тем, что в качестве стабилизатора рН-среды она содержит 10%-ный раствор NaOH в соотношении 0,1-0,5 мас.%.