ГРУНТОВКА Российский патент 2003 года по МПК C09D5/12 C09D133/04 

Изобретение относится к адгезионным, антикоррозионным грунтовкам, наносимым под акриловые, уретановые, перхлорвиниловые и эпоксидные эмали для защиты от коррозии при изготовлении и ремонте изделий авиационной техники из алюминиевых, магниевых, титановых сплавов и сталей.

В России и за рубежом широко применяются адгезионные покрытия, представляющие собой растворы акриловых сополимеров в органических растворителях с модифицирующими добавками, пигментами и отвердителями.

Известна лакокрасочная композиция, включающая акриловый сополимер (метилметакрилата с монометакриловым эфиром этиленгликоля с содержанием гидроксильных групп), модифицирующую добавку - гидроксилсодержащий олигоэфир, изоцианатный отвердитель, пигменты (двуокись титана, железоокисные пигменты и окись хрома) и растворители (авторское свидетельство СССР 840082).

Известна композиция, включающая водную дисперсию сополимера, содержащего сложный эфир акриловой или метакриловой ккелоты с одноатомными спиртами, оксиэтилметакрилат или смеси оксиэтилакрилата с полипропиленгликольмонометилакрилатом, метакриловую кислоту и стирол, раствор в органическом растворителе оксиалкилакрилата, алкилметакрилата и метакриловую кислоту; модифицирующую добавку - водорастворимую или вододиспергирующую аминоформальдегидную смолу, или этерифицированную одноатомными спиртами (патент РФ 1068039).

Также известна композиция, содержащая акриловую смолу или сополимеры, термопластичные (отверждаемые изоцианатом) или термоотверждаемые (при 175-240^oС), фторуглеродную смолу, пигменты (сульфат бария, хромат стронция, окись титана) и модификатор текучести бензогуанамин (патент ЕР 0177168).

Недостатками вышеуказанных акриловых композиций является:
- высокая температура сушки (более 100^oС) по а.с. 840082,
- двухкомпонентные композиции с применением для высыхания и отверждения очень токсичные изоцианатные отвердители,
- применение акрилового-фторуглеродного адгезионного подслоя, ограничивающего использование композиции по легким сплавам: магниевым, алюминиевым, литиевым,
- применение в композициях следующих пигментов: железоокисные, технический углерод, алюминиевая пудра, которые не защищают от коррозии легкие металлы и сплавы.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению, взятому за прототип, является композиция по а.с. 896049, включающая, мас.%:
Сополимер бутилакрилата, стирола, метакриловой кислоты и метилметакрилата с соотношением мономеров 45:17,5:2,5:35 - 15,0-25,0
Нитроцеллюлоза - 2,0-6,0
Пластификатор - 0,05-3,5
Пигменты - 1,0-25,0
Смола нефтеполимерная стирольного типа - 0,5-5,0
Органические растворители - Остальное
В качестве модифицирующих добавок используют нитроцеллюлозу и нефтеполимерную смолу стирольного типа Пиропласт-2 (ТУ 38-20221-77) и смолу лакокрасочную СПП (ТУ 38-10916-79), представляющую собой продукты полимеризации ненасыщенных соединений.

В качестве пигментов в этой композиции применяют двуокись титана, технический углерод, железоокисные пигменты, алюминиевую пудру, органические пигменты, красители.

В качестве пластификаторов используют фталатные, фосфатные пластификаторы, хлорпарафин, касторовое масло или их смеси.

В качестве растворителей используют этилцеллозольв, ксилол, бутанол, изобутанол, изопропиловый спирт.

Композиция предназначается для лакокрасочных покрытий, а именно для защитно-декоративных покрытий по дереву, стеклу, металлу, пластмассам.

Недостатками композиции указанного прототипа являются:
- невысокая адгезия и антикоррозионные свойства,
- низкая термостойкость и опасность возгорания в результате содержания нитроцеллюлозы в составе композиции,
- невозможность использования в качестве адгезионного подслоя в системах покрытий с перхлорвиниловыми, акриловыми, эпоксидными и полиуретановыми эмалями.

Технической задачей данного изобретения является создание быстросохнущей при температуре 12-35^oС грунтовки с жизнеспособностью до одного года в системах покрытий с различными эмалями, с повышенными адгезионными и антикоррозионными свойствами и предназначенной для изготовления и ремонта авиационной техники из алюминиевых, магниевых, титановых сплавов и сталей.

Грунтовка предназначается под акриловые, перхлорвиниловые, эпоксидные и полиуретановые эмали.

Предлагаемая грунтовка имеет следующий состав (считая на 100% вещества), мас.ч.:
Акриловый сополимер (сополимер бутилового эфира метакриловой кислоты и метакриловой кислоты) - полимерное связующее (ТУ 6-02-115-90) - 100
Меламиноформальдегидная смола - модифииирующая добавка (ТУ 6-10-1022-78) - 20-30
Стронций хромово-кислый (ТУ 48-4-239-82) - пигмент - 40-60
Органические растворители в смеси: бутилацетат марки А,Б(ГОСТ 8981-78), спирт бутиловый (бутанол) (ГОСТ 5208-81), толуол (ГОСТ 14710-78), спирт этиловый (ГОСТ 11547-90), ацетон (ГОСТ 2768-84), ксилол (ГОСТ 9949-76, ГОСТ 9410-78) - 500-1200
В качестве акрилового сополимера бутилового эфира метакриловой кислоты и метакриловой кислоты применяется сополимер БМК-5 (ТУ 6-02-115-91) (удельная вязкость 0,5% раствора 0,16-0,25; кислотное число 0,1 мг КОН; массовая доля связанной метакриловой кислоты 3,9-4,7%).

В качестве модифицирующей добавки применяется меламиноформальдегидная смола К-421-02 (ТУ 48-4-239-82), которая представляет собой продукт конденсации меламина, формальдегида и бутанола в среде различных растворителей (вязкость 40-50 с, содержание нелетучих 48-52%, содержание свободного формальдегида не более 3,0%, кислотное число - не более 1,0 мг КОН).

Введение в композицию:
- акрилового сополимера БМК-5 (в растворе) обеспечивает возможность применения грунтовки как быстросохнущего при 12-35^oС (в течение 0,5-1 ч) или при 80-100^oС (в течение 1 ч) и адгезионного покрытия (за счет открытых карбоксильных групп в сополимере);
- меламиноформальдегидный модификатор способствует повышению стабильности заявляемой грунтовки до 1 года и более;
- введение в смесь органических растворителей (бутилацетат, спирт бутиловый, ксилол) легколетучих растворителей (ацетон, спирт этиловый, толуол) улучшает растворимость пленкообразующих компонентов: акрилового сополимера и меламиноформальдегидного модификатора и одновременно способствует более быстрому улетучиванию растворителей из пленки - быстрому высыханию покрытия;
- стронций хромово-кислый обеспечивает антикоррозионные и адгезионные свойства грунтовочного покрытия.

Заявляемая грунтовка такого состава обеспечивает возможность использования грунтовки в системах покрытий с различными эмалями (акриловыми, перхлорвиниловыми) меламиноформальдегидными, эмоксидными, полиуретановыми, обладающих термостойкостью от 100 до 200-250^oС, и применяющиеся по алюминиевым, магниевым, титановым сплавам и сталям, включая с гальваническими покрытиями.

Пример осуществления
Акриловый сополимер БМК-5 растворяют в смеси органических растворителей. Стронций хромово-кислый диспергируют в растворе меламиноформальдегидной смолы K-421-02 в шаровой или в бисерной мельнице. При достижении необходимой степени перетира содержимое из мельницы перекачивают в смеситель и добавляют раствор сополимера БМК-5. Содержимое в смесителе перемешивают и затем полученную грунтовку ставят на тип по вязкости и содержанию нелетучих веществ при добавлении оставшейся смеси растворителей. Условная вязкость грунтовки должна быть в пределах от 13 до 130 с, массовая доля нелетучих веществ 13,5 до 39%.

В табл. 1 приведены составы заявляемой композиции и прототипа и соотношение компонентов.

В табл. 2 приведены свойства заявляемой грунтовки и прототипа и в системах покрытий с различными эмалями (табл. 3 и 4).

Из результатов проведенных испытаний следует, что заявляемая грунтовка превосходит прототип по технологичности (время высыхания и жизнеспособность), физико-механическим свойствам (прочность при ударе), устойчивости к перепадам температур (от минус 40 до + 40^oС), отсутствует опасность самовозгорания (табл. 2).

Преимущество заявляемой грунтовки при сравнении с прототипом проявляется при испытаниях заявляемой грунтовки в системах покрытий с различными эмалями и применительно к металлам и сплавам с различной обработкой поверхности (табл. 3 и 4). Покрытие прототипа при нанесении на алюминиевые сплавы анодированные, стали кадмированные, магниевые сплавы хроматированные, титановые сплавы в условиях действия влаги теряет адгезию, а в условиях воздействия коррозионно-активной среды (солевого тумана) не обеспечивает длительную защиту от коррозии. Заявляемая грунтовка совмещается с эмалями акриловыми, перхлорвиниловыми, эпоксидными, полиуретановыми, меламиноформальдегидными и др. , которые применяются в различных отраслях машиностроения. Системы покрытий с заявляемой грунтовкой сохраняют адгезию и защитные свойства при увлажнении и при действии коррозионно-активной среды в течение длительного времени (табл.5).

Заявляемая грунтовка является технологичной - быстросохнущей при 12-35^o, стабильной при хранении, обладает адгезионными и антикоррозионными свойствами. Системы покрытий заявляемого грунтовочного состава и с различными эмалями имеют повышенную эксплуатационную стойкость и предназначаются для защиты поверхностей из алюминиевых, магниевых, титановых сплавов и сталей.

Изобретение относится к антикоррозионным грунтовкам, наносимым под акриловые, уретановые, перхлорвиниловые и эпоксидные эмали при изготовлении и ремонте изделий авиационной техники из алюминиевых и магниевых сплавов и сталей. Помимо полимерного связующего - сополимера бутилметакрилата и метакриловой кислоты БМК-5, модифицирующей добавки - меламиноформальдегидной смолы К-421-02, пигмента - стронция хромово-кислого и смеси органических растворителей - бутилацетата, бутанола и ксилола, грунтовка дополнительно содержит ацетон, спирт этиловый и толуол. Сочетание компонентов в определенном соотношении позволяет снизить время высыхания, увеличить жизнестойкость и термостойкость грунтовки. 5 табл.

Грунтовка для антикоррозионного покрытия, включающая полимерное связующее на основе сополимера БМК-5-сополимера бутилметакрилата и метакриловой кислоты, модифицирующую добавку - меламиноформальдегидную смолу К-421-02, пигмент - стронций хромовокислый и смесь органических растворителей - бутилацетата, бутанола, ксилола, отличающаяся тем, что смесь растворителей дополнительно содержит ацетон, спирт этиловый и толуол, при следующем соотношении компонентов, мас. ч. :
Сополимер бутилметакрилата и метакриловой кислоты (БМК-5) - 100
Меламиноформальдегидная смола (К-421-02) - 20 - 30
Стронций хромовокислый - 40 - 60
Вышеуказанные органические растворители - 500 - 1200