КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ Российский патент 2003 года по МПК C09D183/04 

Изобретение относится к области защитных покрытий, в частности к композициям на основе полиорганосилоксанов, твердеющих при температуре окружающего воздуха. Композиция предназначена для получения атмосферостойких противокоррозионных покрытий на металлических поверхностях и может быть использована в случаях, при которых невозможно образование покрытия в условиях высоких температур, например при окрашивании крупногабаритного оборудования в судостроении, вагоностроении, автомобилестроении, гидротехнике.

Известны композиции на основе полиорганосилоксанов, состоящие из трех компонентов: полимерного связующего, силикатов и оксидов, см. Харитонов Н.П. и др., "Органосиликатные материалы, их свойства и технология применения". Л. , Наука. 1980.

После отверждения композиция образует единую пространственно-сшитую структуру, которая может рассматриваться как система тонких полимерных пленок, фиксированных между частицами остальных компонентов. Комплекс свойств, обеспечивающих надежное применение покрытий, в значительной степени достигается благодаря введению силикатных компонентов, образующих с полимером силоксансиликатные связи, а также оксидов, катализирующих этот процесс и улучшающих адгезионные показатели.

Разрыв силоксановых связей в силикатной решетке и молекуле полимера осуществляется под влиянием внешних энергетических воздействии, в том числе и механических

поверхность силиката (с) молекула полимера (п)

Реакции:

протекают с достаточной полнотой при нагревании или в присутствии сшивающих агентов и относятся, главным образом, к стадии пространственной сшивки (отверждения) композиции на основе полиорганосилоксанов.

При изготовлении композиции в процессе обработки в шаровой мельнице суспензии, содержащей полиорганосилоксан, силикат и оксид, наиболее вероятна реакция, протекающая по первой схеме, происходит образование первичных химических связей между полимерной основой и силикатными компонентами. Последующая сшивка, приводящая к образованию единой пространственной структуры, осуществляется в процессе отверждения композиции под влиянием высоких температур или в присутствии сшивающих добавок при температуре 10-30^oС.

В случае отверждения известной композиции под влиянием высоких температур возможно получение качественных покрытий, обладающих высокими физико-механическими свойствами. Однако формирование таких покрытий является процессом трудо- и энергоемким, так как требует проведения термообработки по специальной программе: подъем температуры со скоростью 1,5-2^oС в минуту до 270^oС, изотермическая выдержка при этой температуре в течение 2,5-3 ч и последующее охлаждение со скоростью до 5^oС в минуту. Несоблюдение режима термообработки приводит к образованию внутренних дефектов и пузырей за счет выделения внутримолекулярной и конденсационной воды, вызывающей деструкцию полиорганосилоксанов и, как следствие этого, ухудшение физико-механических свойств. К недостаткам композиции относятся также ограниченность ее применения при высокотемпературном отверждении наносимых покрытий: композиция не пригодна для окрашивания крупногабаритных деталей и металлоконструкций.

Известна композиция для защитного покрытия, включающая раствор полиметилфенилсилоксана в толуоле, тетрабутоксититан (0,6 мас.%), силикат и оксид металла. Способ изготовления композиции предусматривает введение тетрабутоксититана в состав, который раньше использовали только как самостоятельную композицию. При этом отвердитель в него вводят непосредственно перед нанесением покрытия, см. Худобин Ю.И. и др., "Промышленный выпуск одноупаковочных, органосиликатных композиций типа ОС-12. Новое в сушке лакокрасочных покрытий", Л., ЛДНТП. 1990. С.47-50.

Однако получаемое на основе известной композиции покрытие обладает невысокими прочностными характеристиками, твердостью и адгезией к подложке и по физико-механическим свойствам уступает покрытиям на основе композиций, отверждаемых под влиянием высоких температур.

Известна композиция для защитного покрытия, включающая раствор полиорганосилоксана, в частности полиметилфенилсилоксана в органическом растворителе, в частности толуоле, отвердитель (тетрабутоксититан), силикат (асбест или слюда), оксид металла, карбид кремния, см. RU 2041905 по кл. C 09 D 183/04 от 18.02.1993.

Данное техническое решение, принятое за прототип настоящего изобретения, обеспечивает улучшение физико-механических свойств покрытия, однако его прочность к удару, прочность на изгиб, особенно при больших толщинах (до 150-200 мкм), а также способность выдерживать высокие температуры недостаточны; кроме того, следует отметить, что водостойкость покрытия недостаточна, а также имеет место склонность к образованию плотных осадков при хранении композиции.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи повышения прочности к удару и на изгиб, термостойкости, водостойкости, а также снижения склонности к образованию плотных осадков при хранении и обеспечения возможности нанесения более толстого слоя покрытия на вертикальную поверхность.

Согласно изобретению повышение прочности к удару и на изгиб, а также термостойкости достигается за счет того, что в композиции для защитного покрытия, включающей полиорганосилоксан, органический растворитель, отвердитель, силикат, оксид металла и карбид кремния, в качестве полиорганосилоксана использована смесь полиметилдиметилфенилсилоксановой смолы, модифицированной пентафталевой смолой, с полиметилфенилсилоксановой смолой в соотношении 1-3: 1 вес.ч., а в качестве силиката - смесь асбеста и слюды в соотношении 1:1-2 вес.ч. при следующем соотношении компонентов, маc.%:
Смесь полиметилдиметилфенилсилоксановой смолы, модифицированной пентафталевой смолой, с полиметилфенилсилоксановой смолой - 20-40
Органический растворитель - 4-15
Отвердитель - 2-15
Смесь асбеста и слюды - 30-70
Оксид металла - 0,05-10
Карбид кремния - 1-15
Повышение водостойкости обеспечивается тем, что в качестве отвердителя применен полибутилтитанат; применение в качестве силиката смеси асбеста и слюды в соотношении 1:1-2 вес.ч. обеспечивает возможность нанесения более толстого слоя покрытия на вертикальную поверхность, снижает склонность к образованию плотных осадков при хранении композиции, повышает износостойкость покрытия, усиливает термостойкость, электроизоляционные свойства; в качестве органического растворителя может быть применен ксилол, хотя возможно использование и обычно применяемого толуола. Ксилол позволяет повысить эластичность покрытия (прочность на изгиб).

Заявителем не выявлены какие-либо источники информации, содержащие сведения о влиянии отличительных признаков настоящего изобретения на достигаемый технический результат. Это позволяет, по мнению заявителя, сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".

Заявителем не выявлены какие-либо источники информации, содержащие сведения о влиянии заявленных отличительных признаков на достигаемый вследствие их реализации технический результат. Это, по мнению заявителя, позволяет сделать вывод о соответствии заявленного технического решения критерию "изобретательский уровень".

Установлено, что оптимальное соотношении в смеси полиметилдиметилфенилсилоксановой смолы, модифицированной пентафталевой смолой, и полиметилфенилсилоксановой смолы составляет от 1:3 до 1:1 вес.ч., при этом содержание указанной смеси в композиции должно составлять 20-40 мас.%.

Композицию получают следующим образом.

В шаровую мельницу загружают раствор смеси полиметилдиметилфенилсилоксановой смолы, модифицированной пентафталевой смолой, с полиметилфенилсилоксановой смолой в толуоле (примеры 1, 2) или в ксилоле (пример 3). При легком помешивании в раствор вводят отвердитель - тетрабутоксититан (пример 1) или полибутилтитанат (примеры 2, 3). Затем в смесь добавляют в порошкообразном виде остальные компоненты. Образовавшийся гель подвергают обработке в шаровой мельнице в течение 1-3 суток. После механической обработки композиция готова к употреблению. Ее разливают в плотно закрывающиеся емкости.

Исследования свойств покрытий, полученных из заявленной композиции, были проведены в лабораторных условиях; содержание компонентов отражено в таблице 1, полученные показатели приведены в таблице 2. Покрытия при исследовании наносили на алюминиевые подложки и высушивали при температуре 15-25^oС. Толщина покрытий составляла 200 мкм.

Для реализации способа использовано обычное несложное промышленное оборудование, что обусловливает соответствие изобретения критерию "промышленная применимость".

Описывается композиция для защитного покрытия, включающая полиорганосилоксан, органический растворитель, отвердитель, силикат, оксид металла и карбид кремния, в качестве полиорганосилоксана использована смесь полиметилдиметилфенилсилоксановой смолы, модифицированной пентафталевой смолой, с полиметилфенилсилоксановой смолой в соотношении 1-3:1 вес.ч., а в качестве силиката - смесь асбеста и слюды в соотношении 1:2-1 вес.ч. при следующем соотношении компонентов, мас.%: смесь полиметилдиметилфенилсилоксановой смолы, модифицированной пентафталевой смолой, с полиметилфенилсилоксановой смолой - 20-40; органический растворитель - 4-15; отвердитель - 2-15; смесь асбеста и слюды - 30-70; оксид металла - 0,05-10; карбид кремния - 1-15. Техническим результатом является повышение водостойкости, возможность нанесения более толстого слоя покрытия на вертикальную поверхность, повышение износостойкости, термостойкости, электроизоляционных свойств. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Композиция для защитного покрытия, включающая полиорганосилоксан, органический растворитель, отвердитель, силикат, оксид металла и карбид кремния, отличающаяся тем, что в качестве полиорганосилоксана использована смесь полиметилдиметилфенилсилоксановой смолы, модифицированной пентафталевой смолой, с полиметилфенилсилоксановой смолой в соотношении 1-3: 1 вес. ч. , а в качестве силиката - смесь асбеста и слюды в соотношении 1: 2-1 вес. ч. при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Смесь полиметилдиметилфенилсилоксановой смолы, модифицированной пентафталевой смолой, с полиметилфенилсилоксановой смолой - 20-40
Органический растворитель - 4-15
Отвердитель - 2-15
Смесь асбеста и слюды - 30-70
Оксид металла - 0,05-10
Карбид кремния - 1-15
2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве отвердителя применен полибутилтитанат. 3. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве органического растворителя применен ксилол.