ВОДНО-ДИСПЕРСИОННАЯ ЛАКОКРАСОЧНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2003 года по МПК C09D5/02 C09D109/04 C09D109/08 

Изобретение относится к водно-дисперсионным лакокрасочным материалам, используемым для получения защитных покрытий на металлических поверхностях строительных конструкций, а также деталей автомобилей, сельхозтехники, сантехнических изделий. Композиция может использоваться для защиты от коррозии деталей в процессе их межоперационного хранения при сборке и ремонте.

Известно, что лакокрасочные композиции вышеуказанного назначения содержат следующие компоненты [1,2]:
1. М.Л. Федорова, В.В. Верхоланцев Водно-дисперсионные грунтовки для металла. Лакокрасочные материалы, 1989 г., 5, с.21-25.

2. И. А. Толмачев Водно-дисперсионные лакокрасочные материалы для коррозионно-защитных покрытий. Лакокрасочные материалы, 1997 г., 11, с.27.

- пленкообразователи - синтетические латексы, например бутадиен-стирольные, стирол-акрилатные или акрилатные;
- наполнители - тальк, каолин, слюда и др.;
- пигменты - двуокись титана, красный железоокисный, сажа и др.

- ингибиторы коррозии - органические, например фосфоновые кислоты, или неорганические - нитриты, хроматы и др.;
- вспомогательные добавки - загустители, диспергаторы, поверхностно-активные вещества и др.

Известна водно-дисперсионная лакокрасочная композиция - модификатор ржавчины ВД-КЧ-0184 (ТУ 6-10-1915-83), представляющая собой суспензию пигментов и наполнителей в бутадиен-стирольном латексе БС-65 с добавкой оксифосфоновых кислот. На основе данного материала формируется достаточно коррозионно-стойкое грунтовочное покрытие на чистой металлической поверхности или поверхности с очагами окалины и плотнодержащейся ржавчины. Грунтовка исключает использование фосфатных или пассивирующих концентратов, не растравливает чистый металл, достаточно хорошо преобразует окислы железа, покрытие на ее основе хорошо совмещается с эмалями на различных связующих.

Недостатком данной композиции является невозможность ее использования для формирования самостоятельного покрытия из-за отсутствия необходимого комплекса декоративных и защитных свойств.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является композиция для получения защитного покрытия (Тихонова Г.С., Смирнов А.С., Гладкова Г.А., Жулин С.Л., Романова Т.А., Седова А.А., Альбертинский Г.А., Лавров А. П. Композиция для получения защитного покрытия. Патент Российской Федерации 2070906, опубл. 27.12.96, бюл. 36).

Состав композиции,%:
Бутадиеновый латекс (например, бутадиен-стирольный латекс БС-65 (ТУ 38-103550-84) - 43-50
Оксиэтилированный алкилфенол - 0,6-0,8
Тальк - 8-12,2
Каолин - 2,5-3,2
Пигмент - 2,0-18,0
Оксид цинка - 0,7-0,75
Гидроксид кальция - 0,13-0,16
Ортофосфорная кислота - 3,5-4,0
Азотная кислота - 2,1-2,25
Борная кислота - 0,1-0,13
Аммоний молибденовокислый и/или оксиэтилцеллюлоза - 0,04-0,2
Вода - Остальное до 100
Недостатком данной композиции является низкая вязкость и седиментационная неустойчивость, приводящая к образованию плотных трудноперемешивающихся осадков при хранении краски в таре, а также нарушение декоративных и защитных свойств покрытия из-за образования "проколов" в пленке краски при нанесении. Одной из причин образования "проколов" является вспенивание композиции в процессе ее изготовления и нанесения на окрашиваемую поверхность.

Сущность изобретения состоит в том, что водно-дисперсионная лакокрасочная композиция включает синтетический латекс, пигменты, наполнитель, неионогенное ПАВ, оксифосфоновую кислоту, этиленгликоль и воду, при этом в качестве пленкообразователя используется бутадиен-стирольный и/или акрилатный, и/или стирол-акрилатный латексы, или их смеси (в пересчете на 50%-ную дисперсию), в качестве загустителя - водорастворимые полимеры на основе гидроксиэтилцеллюлозы и в качестве антивспенивающих добавок - жидкий парафин и аэросил.

Использование самостоятельно акрилатных или стирол-акрилатных латексов, например стирол-акрилатного латекса, лакрила 21 (ТУ 2241-002-39251899-96) или аналогичных ему по составу латексов DL-434 фирмы "DOW" или А-10 фирмы "Forsit", а также этих латексов совместное бутадиен-стирольным латексом БС-65 позволяет существенно увеличить твердость покрытия после его отверждения на окрашиваемой поверхности.

В качестве эффективного загустителя, предотвращающего оседание, используются препараты фирмы "Agulon" под техническим названием "Натросол", которые представляют собой по химической структуре водорастворимый полимер - гидроксиэтилцеллюлозу, а также их аналоги-препараты "Тилоза" фирмы "Clariant".

В качестве добавок, предотвращающих пенение композиции при ее изготовлении и нанесении, что приводит к получению покрытий без точечных проколов, используются добавки жидкого парафина, например парафин жидкий ТУ 38 101874-81, фракционный состав - температура начала кипения, ^oС, не ниже 270; до 360^oС выкипает не более 95 об.%), и аэросила, например МAС-200Ц (ТУ39-888-84).

Заявляемая композиция имеет следующий состав:
Латекс бутадиен-стирольный и/или акрилатный, и/или стирол-акрилатный, или их смеси (все в пересчете на 50%-ную дисперсию) - 30,0-45,0
Пигмент - 0,8-11,3
Наполнитель - 10-28
Неионогенное ПАВ - 0,3-0,4
Оксифосфоновая кислота - 1,84-1,9
Водорастворимый полимер - гидроксиэтилцеллюлоза - 0,01-0,5
Жидкий парафин - 0,10-0,15
Аэросил - 0,003-0,015
Этиленгликоль - 8,6-11
Вода - Остальное до 100
Способ получения заявляемой композиции состоит в следующем. В смеситель с быстроходной мешалкой (диссольвер) последовательно загружаются следующие компоненты (дан пример для краски коричневого цвета) в килограммах на одну тонну продукта: вода - 123,5 (12,35 мас.%), этиленгликоль - 88 (8,8%), неионогенное ПАВ, например, неонол АФ₉ - 10-12 (0,3%), аэросил - 0,1 (0,01%), жидкий парафин - 1 (0,1%), оксифосфоновая кислота - 18,4 (1,84%).

Основу перемешивают в течение 30-40 мин, добавляют расчетное количество наполнителей (230 кг) и пигментов (например, красного железоокисного) (113 кг), смесь перемешивают в течение 25-30 мин на быстроходном смесителе. При получении грунтовки черного цвета используют сажу, для цветных грунтовок - пигменты органические или неорганические требуемого цвета.

Полученную смесь перетирают на бисерной или шаровой мельнице до дисперсности 25 мкм по прибору "Клин". Перетертую пасту перекачивают в смеситель с тихоходной мешалкой. В этот же смеситель закачивают латекс бутадиен-стирольный и/или акрилатный, и/или стирол-акрилатный (370 кг на 1 т) и 2%-ный раствор водорастворимого полимера на основе гидроксиэтилцеллюлозы, например натросола (1 кг на сухое вещество), перемешивают 30 мин при пониженной скорости и оценивают качество продукта в соответствии с утвержденной научно-технической документацией. Изобретение иллюстрируется примерами составов, получаемых вышеописанным способом и отличающихся количеством и типом компонентов состава (табл.1). Свойства лакокрасочной композиции и покрытий, получаемых при ее нанесении на поверхность, приводятся в табл. 2,3,4.

Одним из существенных показателей лакокрасочных композиций является их стабильность при хранении. Наличие трудноперемешиваемых осадков затрудняет использование материалов у потребителя. Композиции, получаемые вышеописанным способом, помещались в один из видов стандартной тары, например полиэтиленовые емкости объемом 3 дм³. Наличие осадка оценивалось визуально, а также с помощью металлического щупа. Данные приведены в табл. 2. При хранении в течение месяца в предлагаемой композиции осадки отсутствуют.

Качество покрытий оценивали после нанесения на окрашиваемые поверхности и оценки качества покрытия в соответствии с ГОСТом 9.403 метод А (водостойкость), ГОСТом 5233 (твердость высушенного покрытия) и визуально - наличие дефектов.

Данные по твердости покрытий приведены в табл.3. Использование стирол-акрилатных (примеры 5,7) или акрилатных (примеры 1,2,3) латексов или их смеси с бутадиенстирольным латексом (пример 4) позволяет получать покрытие с удовлетворительной твердостью, существенно превышающей аналогичный показатель по прототипу.

Данные по декоративным свойствам покрытий приведены в табл.4. В отличие от прототипа в предлагаемой композиции "проколы" отсутствуют. Внешний вид пленки ровный, однородный. Водостойкость на 14-20% выше прототипа.

Композиция по заявляемому способу наработана в опытно-промышленном масштабе и испытана у различных потребителей. Претензий по качеству композиций и полученных покрытий не поступало.

Таким образом, приведенные примеры и опыт работы полностью обосновывают формулу изобретения.

Изобретение используется для нанесения защитных покрытий на металлические поверхности. Лакокрасочная композиция содержит пленкообразователь - акрилатные, или стирол-акрилатные, или их смесь с бутадиен-стирольными латексами, наполнители, пигменты, оксифосфоновую кислоту, жидкий парафин, аэросил, водорастворимый полимер - гидроксиэтилцеллюлозу, неионогенные, ПАВ, этиленгликоль, воду. Сочетание акрилатных латексов или их смесей с бутадиен-стирольным позволяет получить покрытие повышенной твердости, использование водорастворимых производных гидроксиэтилцеллюлозы позволяет получать композицию, которая при длительном хранении не образует трудноперемешиваемого осадка: жидкий парафин и аэросил устраняют пенообразование при нанесении покрытий, что улучшает их декоративные и защитные свойства. 4 табл.

Водно-дисперсионная лакокрасочная композиция для получения защитных покрытий, включающая синтетический латекс, пигмент, наполнитель, неионогенное ПАВ, оксифосфоновую кислоту, этиленгликоль и воду, отличающаяся тем, что она содержит в качестве пленкообразователя бутадиен-стирольный, и/или акрилатный, и/или стирол-акрилатный латексы или их смеси в пересчете на 50%-ную дисперсию, а также жидкий парафин, аэросил и водорастворимый полимер - гидроксиэтилцеллюлозу при следующем содержании компонентов, мас. %:
Латекс бутадиен-стирольный, и/или акрилатный, и/или стирол-акрилатный, или их смеси (все в пересчете на 50%-ную дисперсию) - 30,0-45,0
Пигмент - 0,8-11,3
Наполнитель - 10-28
Неионогенное ПАВ - 0,3-0,4
Оксифосфоновая кислота - 1,84-1,9
Водорастворимый полимер - гидроксиэтилцеллюлоза - 0,01-0,5
Жидкий парафин - 0,1-0,15
Аэросил - 0,003-0,015
Этиленгликоль - 8,6-11
Вода - Остальное до 100