СВЕТОСТОЙКАЯ ВОДНО-ДИСПЕРСИОННАЯ КРАСКА Российский патент 2006 года по МПК C09D5/02 C09D133/04 C09D133/08 

Изобретение относится к лакокрасочным материалам, в частности к водно-дисперсионным краскам на основе акриловых латексов.

Известно, что на основе чистых акрилатов и их сополимеров могут быть приготовлены практически универсальные водно-дисперсионные краски, которые подходят как для внутренней, так и для наружной окраски любых цементсодержащих (бетон, железобетон, кирпич, штукатурка) и деревянных поверхностей; (со)полимерные акриловые пленкообразующие совместимы с любыми неорганическими и органическими пигментами и обеспечивают получение покрытий в широкой цветовой гамме. К фасадным краскам предъявляются повышенные требования в отношении атмосферостойкости и светостойкости, для интерьерных красок важны такие показатели, как стойкость к воде и агрессивным средам, стабильность цвета.

Известна "Водно-дисперсионная композиция" по патенту РФ 2208026 С2, кл. С 09 D 5/02, 2003 г., содержащая, мас.%:

Пленкообразующее (акриловая эмульсия "Лакропол 101" или акриловая дисперсия "Финдисп")55-60Ассоциативный загуститель (сополимер (мет)акриловых мономеров "Акремос 402" или водная дисперсия акрилового сополимера с функциональными гидрофобными группами "Полифоб TR-117")0,3-0,8Пигмент (двуокись титана, пигмент желтый железоокисный, пигмент красный железоокисный, углерод технический и др.)14-23,7Наполнитель (измельченный природный мрамор марок "МК-1", "К", Омиакарб" (2-5 мкм))3,8-10,0Эмульгатор (препарат ОП-7, ОП-10)0,05-0,2Диспергатор (полифосфат натрия)0,7-1,0Коалесцирующая добавка ("Тексанол" или бутилдигликоль)2,7-6,5Структурирующая добавка (аэросил А-300 или силикагель "Syloid")0,15-0,3Антивспенивающая добавка ("Фоамекс К-3" или трибутилфосфат)0,5-1,0Антифриз (этиленгликоль или пропиленгликоль)2,0-5,5Биоцидная добавка (фторид натрия или "Парметол А-26")0,1-0,2Регулятор рН-среды (водный раствор аммиака или гидроксида натрия или аминопропанол)до 0,1ВодаОстальное

Краска характеризуется высокими физико-механическими свойствами, в частности хорошей укрывистостью, улучшенной текучестью, повышенной стабильностью при хранении, однако не проводилась специальная оценка светостойкости композиции.

Известна "Водно-дисперсионная краска" по патенту 2209223 С1, кл. С 09 D 5/02, РФ, 2003 г., содержащая мас.%:

Водная эмульсия акрилового сополимера бутилакрилата, стирола и метакриловой кислоты "Эмульсар 272"28-32Полиакриламид0,2-0,4Пигмент (двуокись титана, пигмент желтый железоокисный, пигмент красный железоокисный, пигмент голубой фталоцианиновый, пигмент алый концентрированный, сурик железный, пигмент зеленый)11-17Гидроксид алюминия20-24Диспергирующая добавка (полифосфат или гексаметафосфат натрия)0,1-0,4Диэтиловый эфир поликсиметиленгликоля или γ-полиоксиметилен0,01-2,0Антикоррозионная добавка (нитрит натрия)0,1-0,3Пеногаситель (трибутилфосфат)0,5-2,0Антифриз (моноэтиловый эфир этиленгликоля)0,01-2,0Аммиак водный 26-%-ный0,01-0,7Оксиэтилированный алкилфенол ОП-100,01-0,3Водометанольный раствор формальдегида 37%-ный0,01-0,2Карбонат натрия0,01-0,5ВодаОстальное

Краска имеет высокую стойкость к статическому воздействию воды, пониженную горючесть, светостойкость - на уровне требований к краске ВД-АК-111 (изменение коэффициента диффузного отражения - не более 5%).

Описан также способ светостабилизации лакокрасочных материалов (патент СССР 1831492 A3, кл. С 09 D 5/00, 1993 г.) за счет использования в качестве светостабилизатора стерически затрудненного амина. Однако данные лакокрасочные композиции рассматривались только с точки зрения сохранения блеска.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявленному изобретению является краска водно-дисперсионная по патенту РФ 2188218 С2, кл. С 09 D 5/02, С 09 D 133/00, С 09 D 133/04, 2002 г., содержащая следующие компоненты, 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"6,0-50,0Пигмент3,0-29,0Наполнитель15,0-50,0Целлюлозный загуститель0,1-0,3Полифосфат натрия или гексаметафосфат натрия0,95-5,0Тиурам "Д"0,1-0,25Скипидар0,3-1,5Этиленгликоль, или диэтиленгликоль, или пропиленгликоль2,5-6,5Водный раствор аммиака 25%0,1-0,5Полиоксиэтиленовый эфир алкилфенола, или сульфанол, или Na-алкансульфонат0,02-0,2Этилцеллозольв (моноэтиловый эфир этиленгликоля), или бутилцеллозольв (монобутиловый эфир этиленгликоля), или сложный эфироспирт 2,2,4-триметил-1,3-пентадиол моноизобутират0,1-4,0Бутилдигликоль (монобутиловый эфир диэтиленгликоля)0,1-4,0Сополимер (мет)акриловых мономеров "Акремос" или "Реолат-402", или акрил-уретановый загуститель ассоциативного типа "Полифоб", или полиуретановая дисперсия типа "Реолат-255", "Реолат-278"0,1-1,0Аэросил0,1-0,3ВодаОстальное

Краска обладает улучшенными физико-химическими и эксплуатационными свойствами, в частности светостойкостью и водоустойчивостью, однако в предлагаемых композициях не учитывались временные и энергетические особенности протекания фотофизических процессов.

Известно, что на сложные композиционные материалы коротковолновое УФ-излучение оказывает большее негативное воздействие, чем длинноволновое излучение. Перечисленные недостатки предложенных композиций можно устранить, если осуществить каскадный механизм переноса энергии в композиции. Миграция энергии в подобных композициях может быть осуществлена индуктивно-резонансным и обменно-резонансным механизмами (Красовицкий Б.М., Болотин А.Б. "Органические люминофоры", М.: Химия, 1984).

Для реализации указанных механизмов переноса энергии пригодны т.н. фотосенсибилизаторы, которые способны поглощать коротковолновое УФ-излучение и передавать его люминофору. Совместное применение фотосенсибилизаторов и люминофоров (оптических отбеливателей) позволяет расширить диапазон поглощенной энергии и преобразовать коротковолновое УФ-излучение в длинноволновое, что приводит к повышению светостойкости композиций.

Задачей предлагаемого изобретения является создание цветных водно-дисперсионных красок, обладающих высокими эксплуатационными показателями, в частности высокой атмосферостойкостью, светостойкостью, стабильностью колористических характеристик.

Поставленная задача решается за счет того, что водно-дисперсионная краска, содержащая акриловое пленкообразующее, двуокись титата и цветные пигменты, мел и/или тальк, полиоксиэтилированный эфир алкилфенола, диспергатор - полифосфат натрия, пеногаситель, консервант, аммиак (25%-ный водный раствор), антифриз - этиленгликоль, загуститель и воду, содержит в качестве пленкообразующего сополимер стирола и эфиров акриловой кислоты или сополимер стирола и акриловой кислоты, в качестве загустителя - редкосшитый сополимер бутилакрилата, метакриловой кислоты и стирола или метилолакриламида, и дополнительно содержит коалесцент - бутилдигликольацетат, оптический отбеливатель, светостабилизатор и фотосенсибилизатор при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сополимер стирола и эфиров акриловой кислоты или сополимер стирола и акриловой кислоты20-35Редкосшитый сополимер бутилакрилата, метакриловой кислоты и стирола или метилолакриламида1-4Двуокись титана5-10Цветные пигменты0,25-13Мел и/или тальк15-35Диспергатор0,2-0,3Полиоксиэтилированный эфир алкилфенола0,1-0,2Пеногаситель0,03-0,25Консервант0,1-0,3Бутилдигликольацетат0,7-1,2Антифриз1,0-2,0Оптический отбеливатель0,2-0,5Светостабилизатор0,3-0,5Фотосенсибилизатор0,03-0,1Аммиак (25%-ный водный раствор)0,4ВодаОстальное

В качестве оптического отбеливателя могут быть использованы оптические отбеливатели триазинаминостильбенового ряда: Белофор ОБ-жидкий или Белофор КД-2. В качестве светостабилизатора может быть использован Фенозан 23 или Ирганокс 1010, Беназол П, Тинувин 327. В качестве фотосенсибилизатора может быть использована салициловая кислота, β-нафтиламин, Р-соль или Г-соль.

Предлагаемая цветная водно-дисперсионная краска за счет введения композиции из оптического отбеливателя, светостабилизатора и фотосенсибилизатора обеспечивает более высокую по сравнению с прототипом светостойкость покрытия: практически не происходит изменения цвета и концентрации (полное цветовое различие ДЕ не превышает 1,8%, концентрация сохраняется на уровне 97-102%). Компоненты водно-дисперсионной краски в выбранном соотношении обеспечивают получение покрытий, обладающих высокими эксплуатационными свойствами.

Характеристика используемых материалов:

В качестве пленкообразующего в композиции используется водная стиролакрилатная эмульсия "Эмульсия 252" по ТУ 22-41-078-05800142 м.А, вязкость - 0,9-1,1 Па·с или стиролакрилатные дисперсии Финдисп А-10 (Forsit), вязкость - 0,29 Па·с или Примал CN-219N (Rohm and Haas), вязкость - 0,11Па·с.

В качестве пигментов могут быть использованы следующие:

двуокись титана по ГОСТ 9808 или импортная,

пигмент красный железоокисный по ТУ 6-10-602-86, ТУ 6-05766356.034-96,

пигмент желтый железоокисный по ГОСТ 18172,

пигмент голубой фталоцианиновый по ТУ 6-38-05800142-165-0-94,

пигмент зеленый фталоцианиновый - импорт,

пигмент желтый светопрочный по ГОСТ 5691.

В качестве наполнителей используется мел природный тонкодисперсный марки М-5 по ТУ 5.743-010-00186803, микротальк по ГОСТ 19284 или импортный.

В качестве диспергатора используется полифосфат натрия по ГОСТ 20291.

В качестве антифриза используется этиленгликоль высший сорт по ГОСТ 197110.

В качестве пеногасителя используется смесь алифатических углеводородов и эмульгаторов Foamaster NXZ (Cognis-Henkil) или БИК-037 (BYK-Chemie).

В качестве коалесцирующей добавки используется бутилдигликольацетат (Union Carbide).

В качестве эмульгатора используется полиоксиэтилированный эфир алкилфенола ОП 10 или ОП-7 по ГОСТ 8433.

В качестве консервантов используются антисептики широкого спектра действия: Mergal K9N, представляющий собой композицию 5-хлор-N-метил-изотиазолинона и N-метилизотиазолинона (Troy Chemical) или Acticide FI, представляющий собой комбинацию 5-хлор-4-изотиазолин-3-она, 2-метил-4-изотиазолин-3-она с продуктами конденсации карбамидформальдегида.

В качестве стабилизатора рН среды используется 25%-ный водный раствор аммиака по ГОСТ 9-92.

В качестве загустителя используется редкосшитый сополимер бутилакрилата, метакриловой кислоты и стирола или метилолакриламида Пластитекс СД по СТП 08-6006 или Пластитекс 2МД по СТП 08-606.

В качестве оптического отбеливателя используется Белофор ОБ-жидкий по ТУ 6-38-05800142-728 (4,4'-бис-[4''-диэтаноламино-6''-(п-сульфоанилино)-триазин-2''-иламино]-2,2'-стильбендисульфокислоты тетранатриевая соль), Белофор КД-2 по ТУ 6-14-423 (4,4'-бис-(4''-анилино-6''-морфолино-триазин-2''-иламино)-2,2'-стильбендисульфокислоты динатриевая соль).

В качестве светостабилизатора используется Фенозан 23 или его аналог Ирганокс 1010 (тетракис-[метилен-(3,5-ди-третбутил-4-гидроксициннамат)]-метан), Беназол П (2-(2'-гидрокси-5'-метилфенил)-бензотриазол), Тинувин 327 (2-(3',5'-дитретбутил-2'-гидроксифенил)-5-хлорбензотриазол).

В качестве фотосенсибилизатора используется салициловая кислота по ГОСТ 624-70, β-нафтиламин, Г-соль (монокалиевая соль 2-нафтол-6,8-ди-сульфокислоты) по ТУ 6-14-271-74 с изм. 1-6, Р-соль (динатриевая соль 2-нафтол-3,6-дисульфокислоты) по ТУ 6-14-08-235-86 с изм.1.

Вода используется по ТУ 6-00-05011907-110 (вода химическая обессоленная) или по ГОСТ 2874 (вода питьевая).

Приготовление матовой водно-дисперсионной краски.

Приготовление пигментной пасты производят в смесителе с якорной мешалкой. Сначала в смеситель загружают рецептурное количество воды, затем поочередно целевые добавки: антифриз, эмульгатор, пеногаситель, коалесцирующую добавку, диспергатор, консервант. По окончании загрузки содержимое реактора перемешивают 15 мин и загружают пигменты и наполнители порциями в 2-3 приема с интервалом 5-10 минут. Затем при работающей мешалке загружают композицию из оптического отбеливателя, светостабилизатора и фотосенсибилизатора. Диспергирование пигментной пасты производят в этом же смесителе в течение 40 минут. В пигментную пасту добавляют акриловое пленкообразующее, перемешивают 0,5 часа до однородного состояния. Затем добавляют акриловый загуститель, перемешивают 10-15 минут и добавляют раствор аммиака. Смесь перемешивают 0,5 часа до однородного состояния, после чего краску проверяют на соответствие нормативным требованиям. В случае несоответствия по показателям "вязкость" и "рН среды" производят корректировку аммиаком и водой.

Определение свойств красок и покрытий проводят по нормативно-технической документации для ЛКМ: условная вязкость по ГОСТ 21903, степень перетира по ГОСТ 6589, массовая доля нелетучих по ГОСТ 17537, стойкость пленки к статическому воздействию воды по ГОСТ 9.403, цвет по ГОСТ 16873 (Инструментальный метод определения цвета и белизны), условная светостойкость по ГОСТ 21903.

Состав и свойства предлагаемой краски и прототипа приведены в таблицах 1, 2.

Полученные результаты свидетельствуют о достижении цели изобретения: предлагаемая краска имеет более высокое значение светостойкости по сравнению с прототипом. По уровню прочих характеристик водно-дисперсионная краска не уступает прототипу, а по ряду основных показателей превосходит прототип.

Таблица 1
Состав водно-дисперсионных красок.Наименование компонентовПрототипВарианты предлагаемой краскиIIIкраснаяжелтаяголубаязеленаяярко-желтая123456789101112131415Пленкообразующее:                 Эмульсия 252  2520 25 25 20 252035 26 Финндисп А-102535    20   35     25Примал CM-219N    35   25     30  Пигменты:                 Двуокись титана (рутил)128,758105810581058881010Пигмент красный ж/о  12,220,6            Пигмент желтый ж/о17    132,20,65         Пигмент голубой ф/ц 4,5      4,810,25      Пигмент зеленый ф/ц           4,810,25   Пигмент желтый светопрочный              101,70,5Наполнители:                 Мел167,810153017,5203531353531353517,52035Тальк4,05,310           2,51 Загуститель:                 пластитекс 2МД   1 2  1,5  11  1,5 пластитекс СД  3 3 44 33  33 3ГЭЦАкрэмос4010,350,2               Эмульгатор:0,20,20,120,150,10,10,10,120,150,10,150,120,10,10,20,20,2ОП-7, ОП-10Диспергатор:                 Гексаметафосфат натрия1                Полифосфат натрия 0,50,30,30,20,20,30,30,20,20,30,30,20,20,30,30,3Консервант:                 Тиурам-"Д" 0,2               Mergal K9N0,15 0,10,10,2 0,3 0,150,150,25     0,15Acticide FI     0,15 0,3   0,250,20,30,20,2 

Таблица 1 (продолжение)Наименование компонентовПрототипВарианты предлагаемой краскиIIIкраснаяжелтаяголубаязеленаяярко-желтая123456789101112131415Пеногаситель:                 Скипидар 1,3               БИК 037  0,1  0,25 0,2  0,25      Foamaster NXZ0,03  0,030,05 0,033 0,050,03 0,030,030,030,050,030,03Коалесцент:                 Тексанол0,40,1               Бутилдигликольацетат  0,70,71,21,00,7110,71,20,70,71,21,20,70,7Оптический отбеливатель:                 Отбеливатель ОБ-ж.  0,30,4 0,3 0,4 0,30,40,3 0,50,40,40,4Отбеливатель КД-2    0,2 0,2 0,2   0,2    Антифриз:                 Этиленгликоль4,04,01,521,52,01,51,51,5111,51,51,51,511Стабилизатор среды:                 Аммиак 25%-ный водный р-р0,80,850,40,40,40,40,40,40,40,40,40,40,40,40,40,40,4Антикоррозионная структурная                 добавка Аэросил А-3000,10,1               Светостабилизатор:                 Фенозан 23  0,30,3 0,4 0,4  0,5 0,30,50,50,40,3Ирганокс 1010    0,5 0,3          Беназол П        0,3        Тинувин 327         0,3 0,3     Фотосенсибилизатор:                 β-нафтиламин  0,1    0,05   0,15     салициловая кислота   0,05 0,050,1   0,03   0,1  Г-соль    0,03   0,1   0,05   0,03Р-соль         0,05   0,1 0,05 Водаостальное

Таблица 2
Свойства водно-дисперсионных красок.Характеристики ВД-АКПрототипВарианты предлагаемой краскиIIIкраснаяжелтаяголубаязеленаяярко-желтая1234567891011121314151. Степень перетира по "клину", мкм60605575606070706065705560606560602. Условная вязкость по ВЗ-246 (d=6 мм) при (20±0,5)°С, с25303530252525254030254025254530253. Содержание нелетучих веществ, %63,550,853,856,661,554,358,1605559615460625256634. Время высыхания при 20°С, ч110,50,40,40,50,40,40,40,30,30,40,30,30,60,50,55. Укрывистость, г/м²705040454045506040455550606090801006. Стойкость пленки к статическому воздействию Н₂О при температуре (20±2)°С, ч6006007207207207207207207207207207207207207207207207. Стойкость пленки к статическому воздействию 2,5% раствора NaOH, ч12121212121212121212121212121212128. Адгезия методом решетчатых надрезов, баллы111111111111111119. Смываемость, г/м²110,30,30,41,00,70,80,30,30,40,30,30,40,80,60,510. Условная светостойкость:                 полное цветовое различие ΔЕ3,82,80,80,20,20,90,30,50,50,50,31,20,80,81,70,71,8с, %858598999897991029797989899999810010211. Морозостойкость краски, циклы1010101010101010101010101010101010

Изобретение относится к лакокрасочным материалам, в частности к водно-дисперсионным краскам на основе акриловых латексов. Описывается водно-дисперсионная краска, содержащая в качестве пленкообразующего сополимер стирола и эфиров акриловой кислоты или сополимер стирола и акриловой кислоты, двуокись титана и цветные пигменты, мел и/или тальк, полиоксиэтилированный эфир алкилфенола, в качестве загустителя - редкосшитый сополимер бутилакрилата, метакриловой кислоты и стирола или метилолакриламида, в качестве диспергатора - полифосфат натрия, пеногаситель, консервант, 25%-ный водный раствор аммиака, антифриз - этиленгликоль, загуститель, воду и дополнительно содержит коалесцент - бутилдигликольацетат, оптический отбеливатель, светостабилизатор и фотосенсибилизатор при определенном соотношении компонентов. Технический результат - краска обладает высокой атмосферостойкостью, светостойкостью, стабильностью колористических характеристик. 4 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Светостойкая водно-дисперсионная краска, содержащая пленкообразующее, двуокись титана, цветной пигмент, мел и/или тальк, полиоксиэтилированный эфир алкилфенола, диспергатор - полифосфат натрия, пеногаситель, консервант, аммиак - 25%-ный водный раствор, антифриз - этиленгликоль, загуститель и воду, отличающаяся тем, что в качестве пленкообразующего она содержит сополимер стирола и эфиров акриловой кислоты или сополимер стирола и акриловой кислоты, в качестве загустителя редкосшитый сополимер бутилакрилата, метакриловой кислоты и стирола или метилолакриламида, и дополнительно коалесцент - бутилдигликольацетат, оптический отбеливатель, светостабилизатор и фотосенсибилизатор при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сополимер стирола и эфиров акриловой кислоты или сополимер стирола и акриловой кислоты20-35Редкосшитый сополимер бутилакрилата, метакриловой кислоты и стирола или метилолакриламида1-4Двуокись титана5-10Цветные пигменты0,25-13Мел и/или тальк15-35Полиоксиэтилированный эфир алкилфенола0,1-0,2Диспергатор0,2-0,3Пеногаситель0,03-0,25Консервант0,1-03Бутилдигликольацетат0,7-1,2Антифриз1,0-2,0Оптический отбеливатель0,2-0,5Светостабилизатор0,3-0,5Фотосенсибилизатор0,03-0,1Аммиак (25% раствор)0,4ВодаОстальное