КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ТЕРМОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ Российский патент 2010 года по МПК C09D183/06 C09D5/08 

Изобретение относится к лакокрасочным материалам и может быть использовано в машиностроении для защиты металлических поверхностей, работающих при повышенных температурах, в условиях высокой коррозионной агрессивности среды, а также в быту (окраска печных систем, крыш, металлических дверей), и в промышленности (для защитной окраски двигателей и выхлопных систем автомобилей и тракторов, для окраски оборудования и трубопроводов в нефте-, газовой промышленности, дымовых труб и печей для сжигания отходов, для теплоизоляции строительных конструкций.

Известна композиция для термостойкого покрытия, включающая полифенилсилоксановую смолу, акрилатный сополимер, алюминиевую пудру и органический растворитель, отличающаяся тем, что дополнительно содержит наполнитель и реологическую добавку. При этом в качестве наполнителя используют аэросил, микротальк, а в качестве реологической добавки - бентонит, тиксогель VN или другие добавки типа монтморилонита. RU 2137793, 6 C09D 183/06, C09D 5/08, C09D 183/06, C09D 133:06, 1999.09.20.

Известен состав на основе полиметилфенилсилоксановой смолы, модифицированной пентафталиевым лаком (лак КО-075, содержащий алюминиевую пудру, сажу, оксид железа), позволяющий получать однородные покрытия, работающие в условиях постоянного нагрева (А.с. СССР 169614, МПК С09D 183/06, опубл. 1991).

Недостатком этой композиции является недостаточная термостойкость покрытия

Известна композиция для защитного покрытия, содержащая полифенилсилоксановую смолу, сополимер бутилметакрилата с метакриловой кислотой, пигмент и органический растворитель. RU 2157397, 7 C09D 183/04, C09D 5/08 2000.10.10.

Наиболее близким аналогом по технической сущности к заявляемому изобретению является композиция для термостойкого антикоррозионного покрытия, содержащая полифенилсилоксановую смолу, акриловый сополимер, термостойкий пигмент, наполнитель - молотую слюду или молотую слюду в смеси с порошком железокремниевым или микротальком, реологическую добавку и органический растворитель. RU 2182582, 7 C09D 183/04, C09D 5/08, 2001.09.10.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение эффективности защитного покрытия на основе заявляемой композиции в условиях эксплуатации, за счет повышения физико-механических показателей покрытия и придания ему теплоизоляционных свойств, расширение арсенала средств данного назначения.

Техническим результатом является:

- улучшение физико-механических показателей покрытия;

- расширение температурного интервала эксплуатации покрытия;

- повышение седиментационной устойчивости композиции в процессе хранения;

- снижение стоимости композиции, за счет уменьшения в составе количества дорогостоящей полиорганосилоксановой смолы, термостойких пигментов.

- экономия лакокрасочного материала, за счет снижения величины показателя укрывистости.

Это достигается тем, что композиция для термостойкого покрытия, содержащая полиорганосилоксановую смолу, акриловую смолу, термостойкий пигмент, наполнитель, реологическую добавку и органический растворитель, согласно изобретению в качестве акриловой смолы содержит полимер изобутилметакрилата, а в качестве наполнителя - пористый силикат или смесь слюды с пористым силикатом и дополнительно содержит пентафталевый лак и загуститель - пангель или тиксогель при следующем соотношении компонентов, мас.%:

полиорганосилоксановая смола 20-25 пентафталевый лак 8-14 полимер изобутилметакрилата 5-7 термостойкий пигмент 11-17 указанный наполнитель 5-10 реологическая добавка 1-2 указанный загуститель 1-2 органический растворитель остальное

При этом композиция в качестве пористого силиката может содержать перлит или кизельгур.

При этом композиция в качестве пигмента термостойкого может содержать алюминиевую пудру или жаростойкие пигменты различных цветов.

Композицию для защитного покрытия получают следующим образом: в первый реактор загружают расчетное количество органического растворителя (60 мас.% от общей массы), полимера изобутилметакрилата, загустителя и реологическую добавку. Смесь перемешивают до образования однородной массы. Во второй реактор загружают расчетное количество полиорганосилоксановой смолы, пентафталевый лак, остальное количество растворителя, наполнитель и пигменты. Содержимое второго реактора диспергируют в течение 3 часов. Затем массу из первого реактора перекачивают во второй реактор и перемешивают 3 часа.

Предлагаемый состав термостойкой композиции ориентирован на использование компонентов, выпускаемых в промышленном масштабе, с применением для ее получения стандартного оборудования лакокрасочных производств. Она может наноситься на защищаемые поверхности любыми из существующих методов: кисть, валик, окунание, воздушный или безвоздушный способы распыления.

Составы 1-15 для экспериментальной проверки изобретения приведены в табл.1. Физико-механические показатели приведены в табл. 2 (состав 16 - прототип).

Для получения композиции в качестве полиорганосилоксановой смолы используют 60%-ный раствор полифенилсилоксана в ксилоле или толуоле - ТУ 2228-440-05763441-2004; или 60%-ный раствор полиметилфенилсилоксана в ксилоле или толуоле - ТУ 2228-277-05763441-99;

в качестве акрилового полимера используют Дегалан LP 65/12 - Сертификат ISO 14001:1996 №Z1168/0203;

в качестве пентафталевого лака Лак ПФ-053 ТУ 2311-001-589-484-36-2003.

Для получения композиций разных цветов в качестве термостойких пигментов используют алюминиевую пудру ГОСТ 5494-95, различные термостойкие пигменты, например пигмент черный жаростойкий - ТУ 2364-017-00303835-96; или пигмент голубой (10446 Blu) или пигмент зеленый (1084 Green) фирмы Cerdes Corp. (США);

в качестве реологической добавки используют бентон-34 Ф. Rheox или другие неорганические вещества, содержащие монтморилонит (бентонитовые глины);

в качестве растворителя используют ксилол нефтяной (ГОСТ 9410-78), сольвент нефтяной ТУ 38.101809-90, толуол нефтяной - ГОСТ 14710-78;

в качестве наполнителя используют слюду - с размером частиц не более 160 мкм - ГОСТ 14327-82, ГОСТ 855-74;

в качестве пористого силиката - перлит с размером частиц не более 140 мкм - ГОСТ 10832-91; кизельгур - ОСТ 18-169-74.

в качестве загустителя используют Пангель В 20 - FT-138-96-01; Тиксогель фирма "ОМИА" (Германия).

Пангель - органомодифицированный сепиолит, продукт взаимодействия гидрированного силиката магния и четвертичной аммонийной соли. Химическая формула: SiMg₈O₃₀(OH)₄(OH₂)₄·8H₂O; CIN С₂₆Н₄₈/. Физико-химические показатели: Цвет - светло-кремовый; Внешний вид - сыпучий мелкодисперсный порошок; Влажность - 11%; Насыпная плотность - 250 г/л ±50; Вязкость по Брукфильду - не менее 70000 сП; (25°С, 5 об/мин.); Остаток на сите 75 µm - <1%;

Тиксогель - органобентонит (ТУ 95 2752-2000) - продукт взаимодействия высококачественных бентонитовых глин с четвертично аммониевыми солями. Физико-химические показатели: Цвет - кремовый; Плотность - 1,8; Насыпной вес г/л - 380-540; Остаток на сите 90 µm - 15%; Первичный размер частиц при полном диспергировании, µm - 1-5; Содержание влаги - 3%; Термоустойчивость, °С - 200-250.

Сравнение заявляемой композиции с известным составом позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "Новизна", так как в данном случае содержится новая совокупность компонентов в новом количественном соотношении.

Указанные пределы соотношений между компонентами композиции определены экспериментальным путем и являются оптимальными с точки зрения достижения положительного технического результата и минимальной себестоимости.

Оптимальным содержанием пентафталевого лака в композиции составляет 8,0-14,0 мас.%. Оптимальное содержание полимера изобутилметакрилата составляет 5-7 мас.%. Уменьшение содержания этих компонентов в композиции приводит к получению покрытия с низкими физико-механическими свойствами.

Использование их в указанном количестве позволяет уменьшить количество полиорганосилоксановой смолы, что способствует удешевлению композиции в целом и улучшению физико-механических свойств.

В производстве композиций для покрытий известно применение пентафталевого лака совместно с полиорганосилоксановой смолой и термостойкими пигментами. (А.с. СССР 169614, МПК С09D 183/06, опубл. 1991). Однако такие покрытия не обладают достаточной термостойкостью и имеют низкую адгезию. В заявляемой композиции предложено новое сочетание известных компонентов с новыми компонентами и новым количественным соотношением, которое привело к улучшенному техническому результату, а именно седиментационной устойчивости в композиции в процессе длительного хранения и имеющей существенно меньшую скорость осаждения частиц пигмента и наполнителя в расходных емкостях при ее нанесении. Улучшение физико-механических свойств покрытия, а именно устойчивость к воздействию воды, бензина, масла, прочность пленки при ударе.

Введение в состав композиции наполнителя в виде пористого силиката и загустителя в указанных количествах улучшает не только седиментационные свойства за счет химического взаимодействия пористой структуры силиката с акриловыми пленкообразователями, но и позволяет снизить стоимость композиции за счет полной или частичной замены слюды. При этом сочетание с термостойкими пигментами и остальными компонентами в указанных количествах позволяет расширить температурный интервал эксплуатации покрытия и придать ему теплоизоляционные свойства.

Указанные количества наполнителя и загустителя в композиции являются оптимальными. Содержание этих компонентов выше указанных значений способствует повышению вязкости композиции, что приводит к технологическим трудностям при получении покрытий.

Также оптимальным (11-17 мас.%) является указанное количество пигментов. Увеличение содержания пигментов в составе приводит к снижению седиментационной устойчивости (наблюдается их ускоренное осаждение). Уменьшение содержания пигментов ведет к тому, что ухудшается укрывистость покрытия, а также снижается его термостойкость.

Из табл.2 следует, что при использовании в качестве наполнителя пористого силиката или смеси слюды с пористым силикатом теплопроводность материала с нанесенным покрытием составляет 0,01 Вт/мК, что придает покрытию на основе заявляемой композиции теплоизоляционные свойства.

Таким образом, заявляемая композиция имеет высокую седиментационную устойчивость при хранении, быстрее высыхает и обеспечивает получение антикоррозионных покрытий с повышенной устойчивостью к действию воды, бензина и масла, расширенный температурный интервал (650°С) эксплуатации покрытия, а придание покрытию теплоизоляционных свойств позволит расширить область применения данной композиции. Причем за счет снижения величины показателя укрывистости (см. табл.2) достигается экономия лакокрасочного материала.

Таблица 1 № Компоненты Составы мас.%     1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Прототип 1 Полиметилфенилсилоксановая смола 20,0 22,0 25,0     20,0 25,0 - - 25,0 20,0 - - 25,0 20,0 - 2 Полифенилсилоксановая смола - - - 20,0 25,0 - - 25,0 20,0 - - 20,0 25,0 - - -25-35   Сополимер полибутилметакрилата - - - - - - - - - - - - - - - 4,0-8,0 3 Полимер изобутилметакрилата 7,0 6,0 5,0 5,0 7,0 5,0 7,0 5,0 5,0 7,0 5,0 7,0 5,0 5,0 7,0 - 4 Лак пентафталевый 10,0 14,0 8,0 14,0 8,0 14,0 8,0 8,0 14,0 8,0 14,0 14,0 8,0 8,0 14,0 - 5 Алюминиевая пудра 11,0 12,0 12,0 12,0 11,0 12,0 11,0 - - - - - - - - 11,5-12,38 6 Пигмент черный - - - - - - - 17,0 11,0 - - - - 17,0 11,0 20-25 7 Пигмент зеленый - - - - - - - - - 17,0 11,0 11,0 17,0 - - 12,57 8 Слюда молотая 3,0 3,0 2,0 3,0 2,0 - - 3,0 2,0 3,0 2,0 - - - - 2,05-5,17 9 Перлит 7,0 4,0 3,0 2,0 8,0     2,0 8,0 - - - 5,0 - 10,0 - 10 Кизельгур - - - - - 5,0 10,0 - - 2,0 5,0 10,0 - 5,0 - - 11 Бентон 2,0 1,0 1,5 1,0 2,0 1,0 1,0 2,0 2,0 1,0 2,0 1,0 2,0 2,0 1,0 0,5-1 12 Пангель 1,0 2,0 - 2,0 1,0 - 2,0 - 1,0 2,0 1,0 2,0 1,0 - 1 - 13 Тиксогель - - 1,0     2,0   1,0 - - - - - 2,0 -   14 Толуол 39,0 - 42,5 41,0 - - - - - - 40,0 - 37,0 - - Остальное 15 Ксилол - 36,0 - - - 41,0 - 37,0 - 35,0   35,0 - 36,0 - - 16 Сольвент - - - - 36,0 - 36,0 - 36,5 - - - - - 35,0 -

Таблица 2   Показатели качества композиции Примеры по составам       1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Прототип 1 Цвет пленки композиции Серебристо-серый Серебристо-серый Серебристо-серый Серебристо-серый Серебристо-серый Серебристо-серый Серебристо-серый черный черный зеленый зеленый зеленый зеленый черный черный   2 Условная вязкость 48 30 29 28 40 34 57 43 43 45 39 59 37 31 61 -   по вискозиметру типа В3-246 С диаметром сопла 4 мм при 20±2°С, с                                 3 Продолжительность высыхания до степени 3, ч:                                   - при 20±2°С, н/б 0,8 0,8 0,8 1,0 1,0 0,8 0,8 1,0 1,0 0,8 1,0 1,0 0,8 1,0 0,8 1 - при 130±2°С, н/б 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3-0,5 4 Массовая доля 46,6 47,2 41,6 44,3 48,3 42,6 47,6 49,1 48,7 49,1 43,7 48,4 48,6 48,1 48,5 41,3-47,0   нелетучих веществ, %                                 5 Термостойкость                                   пленки н/м;                                 - при 650±5°С 3 3 3 3 3 3 3 - - - - - - - - - - при 600±5°С 4 4 4 4 4 4 4 3 3 3 3 3 3 3 3 3 - при 400±5°С 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 Стойкость пленки к                                   переменному                                 воздействию                                 нагрева и воды:                                 - при 400±2°С 7 7 7 7 7 7 7 6 6 6 6 6 6 6 6 6-7 - при 600±2°С 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 - при 650±2°С 5 5 5 5 5 5 5 - - - - - - - - - 7 Твердость пленки 0,53 0,53 0,53 0,53 0,53 0,53 0,53 0,53 0,53 0,53 0,53 0,53 0,53 0,53 0,53 0,5-0,52   по маятниковому                                 прибору ТМК усл.ед                                 8 Адгезия баллы н/б 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 9 Прочность пленки при ударе по прибору У-1, кг, см 51 51 50 52 51 51 51 50 50 51 50 50 51 50 50 50 10 Стойкость к солевому туману, ч н/м 130 120 130 120 120 120 130 120 120 110 110 110 120 120 120 100-120 11 Стойкость пленки при 20±2°С к статическому воздействию:                                   - воды 110 110 110 110 110 110 110 100 100 100 100 100 100 100 100 96   - бензина 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 48   - масла 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 48 12 Укрывистость, г/м² н/б 85 80 95 90 80 95 85 80 80 80 95 85 85 90 85 - 13 Влагостойкость покрытия по ГОСТ 9.401-91 при 40±2°С и относительной влажности 97% н/м 110 120 110 120 120 120 110 100 100 110 110 100 110 100 110 100 14 Осаждаемость композиции через 24 ч, в% н/б 2 5 0 4 8 6 10 8 10 7 6 6 7 8 10   15 Коэффициент теплопроводности материала, Вт/мК 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01  

Изобретение относится к лакокрасочным материалам для защиты металлических поверхностей в машиностроении. Описывается композиция для термостойкого покрытия, содержащая мас.%: полиорганосилоксановую смолу - 20-25, пентафталевый лак - 8-14, полимер изобутилметакрилата - 5-7, термостойкий пигмент - 11-17, наполнитель - 5-10, реологическую добавку - 1-2, загуститель - 1-2 и остальное - органический растворитель. В качестве пористого силиката композиция содержит перлит или кизельгур, а в качестве пигмента термостойкого - алюминиевую пудру или жаростойкие пигменты различных цветов. Предложенная композиция обладает повышенной седиментационной устойчивостью в процессе хранения и обеспечивает покрытия с повышенной устойчивостью к физико-химическим воздействиям. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Композиция для термостойкого покрытия, содержащая полиорганосилоксановую смолу, акриловую смолу, термостойкий пигмент, наполнитель, реологическую добавку и органический растворитель, отличающаяся тем, что в качестве акриловой смолы она содержит полимер изобутилметакрилата, а в качестве наполнителя - пористый силикат или смесь слюды с пористым силикатом и дополнительно содержит пентафталевый лак и загуститель - пангель или тиксогель при следующем соотношении компонентов, мас.%:
полиорганосилоксановая смола 20-25 пентафталевый лак 8-14 полимер изобутилметакрилата 5-7 термостойкий пигмент 11-17 указанный наполнитель 5-10 реологическая добавка 1-2 указанный загуститель 1-2 органический растворитель остальное

2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве пористого силиката содержит перлит или кизельгур.

3. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве пигмента термостойкого она содержит алюминиевую пудру или жаростойкие пигменты различных цветов.