ТЕПЛОЗАЩИТНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2010 года по МПК C09D1/00 C08K7/22 

Изобретение относится к теплозащитным покрытиям для поверхностей любой формы, требующих тепловой защиты, применяемым в различных отраслях промышленности: в качестве теплозащитного покрытия (ТЗП) трубопроводов тепловых сетей, котлов и других тепловых аппаратов; для покрытия оборудования с целью защиты персонала от контактных ожогов горячими металлическими поверхностями (до 260°С); в качестве антиконденсатного и антикоррозионного покрытия трубопроводов холодного водоснабжения, холодильного оборудования, эксплуатируемого в помещениях с неблагоприятным влажностно-температурным режимом; для наружной теплоизоляции зданий и сооружений и внутренней обработки помещений с целью предотвращения обмерзания и сырости стен.

Известна композиция для получения антикоррозионного, огнестойкого и теплоизолирующего покрытия, включающая эпоксидную смолу, отвердитель (амины или полиамиды), полые микросферы, целевые добавки - пластификаторы, красящие пигменты и др. (RU⁽¹¹⁾ 2301241⁽¹³⁾ С2, 2007). Недостатком этой композиции является необходимость ее изготовления непосредственно перед использованием.

Известен патент RU⁽¹¹⁾ 2318782⁽¹³⁾ С1 на теплоизоляционное покрытие, выполненное из композиции, включающей компоненты в сухом виде: связующее - сухое редиспергируемое жидкое стекло или смесь его с цементом, полые микросферы, наполнители. Основными недостатками продукта являются:

- приготовление покрытия непосредственно перед применением смешением сухого продукта с водой при плюсовой температуре;

- слеживание продукта с течением времени и при увлажнении.

Известно огнестойкое теплозащитное покрытие, полученное на основе полимерных связующих - фенолофурфурольно-формальдегидной смолы, сополимера винилхлорида с акрилонитрилом, эпоксидной диановой смолы, пластификатора - фосфполиола, порообразователя - ацетона, наполнителя - перлита, талька, слюды, отвердителя - раствора гексаметилентетрамина в алифатическом спирте (RU⁽¹¹⁾ 2215765⁽¹³⁾ С2, 2007). Недостатком предложенного состава являются:

- использование органических растворителей - ацетона, алифатического спирта, ухудшающих экологическую обстановку, создающих пожароопасность при изготовлении и применении композиции, особенно при использовании в закрытых помещениях;

- использование перлита и ацетона в качестве порообразователя создает систему с открытыми порами, что приводит к увеличению влагоемкости при конденсации паров воды и ухудшению теплозащитных свойств.

Наиболее близкой по технической сущности (прототипом) является композиция для получения антикоррозионного, огнестойкого и теплоизолирующего покрытия, предложенная в патенте RU⁽¹¹⁾ 2288927⁽¹³⁾ С1, 2005. Композиция включает жидкое натриевое или калиевое стекло, наполнитель - смесь полых микросфер, неионогенное поверхностно-активное вещество, армирующий наполнитель - вспученный вермикулит или асбестовые нити, двуокись титана. Недостатком данной композиции является повышенное водопоглощение покрытия, связанное с гидрофильностью жидкого стекла и присутствием поверхностно-активного вещества, жесткость системы, вероятность появления трещин и снижение основного свойства покрытия - теплозащиты.

Технической задачей заявленного изобретения является обеспечение теплоизоляционных свойств покрытия различных поверхностей, в том числе металлических, в частности поверхностей трубопроводов, эксплуатирующихся в специфических, жестких условиях, при одновременной защите их от коррозии, улучшение экологических свойств и упрощение технологии получения покрытия, повышение огнестойкости и долговечности.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в состав композиции, образующей покрытие на поверхностях различной природы, входят неорганическое (30-77%) и органическое (6-50%) связующие, наполнитель (12-30%) и вспомогательные компоненты (5-20%).

В качестве неорганического связующего выбран алюмокремнезоль с низким содержанием оксида натрия (1,0-2,0 г/л). Уменьшение содержания оксида натрия в алюмокремнезоли повышает трещиностойкость покрытия. Алюмокремнезоли представляют собой водные коллоидные системы с наноразмерными частицами сферической формы. Размер частиц составляет от 7 до 100 нм в зависимости от марки гидрозоля. Использование неорганического связующего с наноразмерными частицами придает теплозащитной композиции повышенные свойства негорючести, теплозащиты и адгезии к поверхностям.

Органическое связующее выбрано из группы водных дисперсий полимеров акрилата, бутадиена, полиуретана, винилацетата, сополимеров акрилата со стиролом, бутадиенстирольного сополимера, поливинилового спирта и их смесей.

При смешении с органическим полимером алюмокремнезоль переходит в гель, в результате чего образуется тиксотропная система. Сочетание наноразмерных частиц неорганического связующего и органического полимера повышает прочность, адгезию, эластичность, трещиностойкость покрытия.

Наполнитель - замкнутые негорючие стеклянные полые микросферы размером от 20 до 200 мкм, представляющие собой легкосыпучие порошки насыпной плотностью 0,18-0,30 г/см³, марки МС или МС-В, МС-А, АСМ-500. Смесь стеклянных полых микросфер с нулевым водопоглощением обеспечивает высокую степень заполнения свободного пространства композиции и, как следствие, высокие теплозащитные свойства. Использование микросфер с нулевым водопоглощением придает покрытию устойчивость теплозащитных свойств при увлажнении покрытия.

Вспомогательные компоненты - красящие пигменты, полифосфат аммония, гидросил и двуокись титана, придающая композиции светоотражательные свойства.

Способ получения теплозащитной композиции.

В смеситель при постоянном перемешивании поочередно вводят небольшими порциями неорганическое и органическое связующее, затем последовательно добавляют двуокись титана, красящий пигмент, наполнитель и необходимое количество воды для получения определенной плотности массы, причем перемешивание осуществляют при комнатной температуре в течение 40-45 минут до достижения однородного состава смеси.

Готовая теплозащитная композиция, полученная по золь-гель технологии, представляет собой однородную пастообразную массу. Состав прост в использовании, легко разбавляется водой и может быть нанесен на поверхность кистью, шпателем, а также механическими способами. После нанесения на поверхность и высыхания образуется плотное водостойкое негорючее теплозащитное покрытие. Толщина готового покрытия составляет от 1 до 3 мм в зависимости от назначения.

Преимуществом теплозащитной композиции является отсутствие в ее составе органических растворителей. Экологически чистое покрытие применяется для наружных и внутренних работ.

В таблице 1 представлены конкретные примеры, заявленные в качестве изобретения композиции, а в таблице 2 приведены некоторые свойства получаемых покрытий.

Таблица 1 Наименование компонентов Содержание компонентов по примерам, мас.% Пример 1 Пример 2 Пример 3 Пример 4 Пример 5 Алюмокремнезоль 25% 70 62 30 30 30 Поливиниловый спирт 10% 6 12 - - - Акриловая дисперсия 48-51% - - - 30 28 Полиуретановая дисперсия - - 35 10 12 Полифосфат аммония   4 7 5 8 Микросферы 16 14 20 17 17 Гидросил 5 5 5 5 5 Диоксид титана 3 3 3 3 0

Таблица 2. Наименование параметров По примерам Метод испытаний   Пример 1 Пример 2 Пример 3 Пример 4 Пример 5   1 2 3 4 5 6 7 Водопоглощение за 24 часа по объему, % 0,03 - - 4 4 ТУ 2316-089-00209600-2005 Контактная теплопроводность, Вт/м К 0,05 0,054 0,07 0,08 0,08 ГОСТ 7076-99 Прочность сцепления с металлом, кг/см² 9,4 отрыв когезионный по ТЗП 7,2 отрыв когезионный по ТЗП 6,4 отрыв когезионный по ТЗП 6,4 отрыв когезионный по ТЗП 6,7 отрыв когезионный по ТЗП ГОСТ 26589-94 Прочность сцепления с бетоном, кг/см² 9,8 отрыв когезионный по ТЗП 9,1 отрыв когезионный по ТЗП 8,0 отрыв когезионный по ТЗП 7,6 отрыв когезионный по ТЗП 7,9 отрыв когезионный по ТЗП ГОСТ 26589-94 Условная прочность при растяжении, кгс/см² 12 11,3 7,9 7,1 7,3 ГОСТ 26589-94 Относительное удлинение при разрыве, % 14,0 14,0 15,2 14,8 15,0 ГОСТ 26589-94 Коррозионная стойкость Устойчив Устойчив Устойчив Устойчив Устойчив ГОСТ 9.403-80 Открытое пламя Не горит Не горит Самозатухает Самозатухает Самозатухает  

Изобретение относится к теплозащитным покрытиям для поверхностей любой формы, требующих тепловой защиты. Предложена теплозащитная композиция, содержащая (мас.%): неорганическое связующее алюмокремнезоль (30-77), органическое связующее, выбранное из группы водных дисперсий полимеров акрилата, бутадиена, полиуретана, винилацетата, сополимеров акрилата со стиролом, бутадиенстирольного сополимера, поливинилового спирта и их смесей (6-50), полые стеклянные микросферы с размерами 20-200 мкм и насыпной плотностью 0,18-0,30 г/см³ (12-30), вспомогательные компоненты в виде красящих пигментов, полифосфата аммония и гидросила (5-20) и двуокись титана (0-3). Технический результат - предложенная композиция позволяет повысить теплоизоляционные свойства покрытий различных поверхностей в жестких условиях при одновременной защите их от коррозии, улучшить экологические свойства и упростить технологию получения покрытия, повысить огнестойкость и долговечность. 2 табл.

Теплозащитная композиция, включающая полые стеклянные микросферы, двуокись титана, отличающаяся тем, что в качестве неорганического связующего используется алюмокремнезоль, полые стеклянные микросферы различаются своими размерами в пределах от 20 до 200 мкм и насыпной плотностью в пределах от 0,18 до 0,30 г/см³, и композиция дополнительно содержит органическое связующее, выбранное из группы водных дисперсий полимеров акрилата, бутадиена, полиуретана, винилацетата, сополимеров акрилата со стиролом, бутадиенстирольного сополимера, поливинилового спирта и их смесей, и вспомогательные компоненты, представленные в виде красящих пигментов, полифосфата аммония и гидросила; и двуокиси титана, при этом соотношение компонентов теплозащитной композиции составляет, мас.%:
неорганическое связующее - алюмокремнезоль 30-77 органическое связующее 6-50 полые стеклянные микросферы 12-30 двуокись титана 0-3 вспомогательные компоненты 5-20