ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННАЯ КРАСКА-ПОКРЫТИЕ Российский патент 2015 года по МПК C09D133/00 C09D135/06 C09D5/02 C09D5/08 

Изобретение относится к лакокрасочным материалам, в частности к краскам-покрытиям на водно-дисперсионной основе, и может быть использовано для наружной и внутренней окраски зданий и сооружений по оштукатуренным, бетонным, кирпичным и другим пористым поверхностям.

Одной из важнейших задач энергосбережения в строительстве, энергетике, сфере ЖКХ является применение эффективных теплоизоляционных материалов, которые могут предотвратить преждевременное ухудшение свойств ограждающих конструкций из-за промерзания стен, скопления в конструкциях конденсационной влаги и температурных колебаний, растрескивание, раскрытие швов и обеспечить экономию энергоресурсов, стабильность технологических процессов, сократить вес строительных конструкций и придать сооружениям соответствующий эстетический вид. Кроме того, защитно-декоративные фасадные покрытия должны обладать высокими адгезионными и прочностными характеристиками, атмосферо- и светостойкостью. Материалов, которые бы обладали высокими атмосферостойкостью, адгезионными и прочностными характеристиками и при этом способствовали бы сохранению тепла, в настоящее время практически не существует.

Одними из наиболее эффективных на сегодняшний день теплоизоляционными материалами являются жидкие керамические покрытия (ЖКП) на основе керамических и стеклянных микросфер. Подобные составы представляют собой жидкую композицию полимера на водной основе, которая после высыхания образует покрытие с низким коэффициентом теплопроводности (Вахитова Л.Н. Жидкокерамические теплоизоляционные покрытия - новое слово в энергосбережении / Л.Н. Вахитова, А.А. Завертаный // F+S: технологии безопасности и противопожарной защиты. - 2010. - №3 (45). - С.64-66). Дополнительного повышения теплоизоляционных характеристик подобных покрытий можно добиться путем использования в качестве наполнителей минеральных порошков с низкой плотностью.

Известно, что как для внутренней, так и для наружной окраски любых цементсодержащих (бетон, железобетон, кирпич, штукатурка) поверхностей хорошо подходят акриловые сополимеры, обладающие высокими адгезионными характеристиками (Толмачев И.А. Новые водно-дисперсионные краски / И.А. Толмачев, В.В. Верхоланцев. - Л.: Химия, 1979. - 200 с.). Акриловые пленкообразующие являются экологически-чистыми материалами, совместимы с любыми неорганическими и органическими пигментами и обеспечивают получение покрытий в широкой цветовой гамме.

Наиболее близким к заявленному изобретению по составу является водно-дисперсионная краска, содержащая в качестве пленкообразующего водную эмульсию сополимера стирола и акриловых мономеров «Акрэмос-101», загустителя - водный раствор акрилового сополимера «Акрэмос-401», пигмента - диоксид титана рутильной формы, наполнителя - мел, или доломит, или их смесь в соотношении 1:1, диспергирующей добавки - полифосфат натрия или гексаметафосфат натрия, антифриза - диэтиленгликоль, пеногасящей добавки - противовспениватель «Нопко NXZ», коалесцирующей добавки - уайт-спирит, структурирующей добавки - оксид цинка, или аэросил, или смесь оксида цинка и каолина в соотношении 1:1, воду и дополнительно биоцидную добавку «Гидол» (RU 2348665, C09B 5/02, C09D 133/02, опубл. 10.03.2009).

Известная композиция обеспечивает хорошие технологические и эксплуатационные характеристики, в том числе высокую белизну, а также высокую атмосферостойкость и светостойкость. Однако она обладает низкими теплоизоляционными характеристиками.

Технический результат заключается в снижении теплопроводности и плотности при обеспечении достаточной адгезионной прочности покрытия.

Сущность изобретения заключается в том, что теплоизоляционная краска-покрытие содержит в качестве пленкообразующего водную эмульсию сополимера стирола и акриловых мономеров «Акрэмос-101», в качестве загустителя водный раствор акрилового сополимера «Акрэмос-401», диспергирующей добавки - полифосфат натрия, антифриза - диэтиленгликоль, коалесцирующей добавки - уайт-спирит, воду и дополнительно стеклянные микросферы на основе натрий борсиликатного стекла, а в качестве минеральных наполнителей диатомит и белую сажу при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Водная эмульсия сополимера стирола и акриловых мономеров   «Акрэмос-101» 17,5-22,46 Водный раствор акрилового сополимера «Акрэмос-401» 4,28-5,46 Диэтиленгликоль 10,27-13,10 Полифосфат натрия 3,85-4,91 Уайт-спирит 2,57-3,27 Диатомит 6,06-13,63 Белая сажа 3,06-5,12 Микросферы на основе натрий борсиликатного стекла 6,06-7,50 Вода Остальное

Компоненты связующего краски-покрытия производятся отечественной промышленностью и соответствуют следующей документации: акриловая дисперсия «Акрэмос-101» (ТУ 2241-134-05757593-2000), акриловая дисперсия «Акрэмос-401» (ТУ 2241-016-55856863-2002), полифосфат натрия (ГОСТ 20291-80, ТУ 48-0328-21-9), уайт-спирит (ГОСТ 3134-78), диэтиленгликоль (ГОСТ 10138-93), белая сажа (ГОСТ 18307-78) и диатомит Атемарского месторождения Республики Мордовия.

Акриловая дисперсия «Акрэмос-101» (ТУ 2241-134-05757593-2000) - производство ОАО «Дзержинское Оргстекло» представляет собой сополимер стирола и акриловых мономеров, полученный эмульсионным методом.

Основные свойства «Акрэмос-101» Наименование показателей Норма Внешний вид Молочно-белая жидкость Массовая доля сухого вещества, % 50±1 pH дисперсии 8±0,5 Система эмульгирования Анионная Устойчивость к хлористому кальцию Выдерживает испытания Стабильность к механическому перемешиванию (2500 об/мин) Выдерживает испытания Способность к введению пигментной пасты Выдерживает испытания Средний размер частиц, мкм ок. 0,1 Массовая доля остаточного мономера, %, не более 0,1 Минимальная температура пленкообразования, °C +10

«Акрэмос-101» не содержит органических растворителей, продукт относится к 4 классу опасности. Содержащиеся в продукте полимерные частицы легко осаждаются обычными осадителями.

Акриловая дисперсия «Акрэмос-401» - водная акриловая дисперсия, содержащая 6% основного вещества. По внешнему виду это белая густая жидкость, pH которой равен 8. «Акрэмос-401» используется в качестве загустителя в водно-дисперсионных красках. Данная дисперсия является неустойчивой при хранении, поэтому ее готовят непосредственно перед применением из дистиллированной воды, «Акрэмос-402» (производство ОАО «Дзержинское Оргстекло»), представляющего собой высококарбоксилированный акриловый сополимер, и раствора аммиака. При этом берут 3,5 части «Акрэмос-402», 5,7 части дистиллированной воды, тщательно перемешивают и добавляют раствор аммиака до pH 8-8,5.

Стеклянные микросферы 3 М™ марки К 15 на основе натрий борсиликатного стекла.

Основные характеристики стеклянных полых микросфер Наименование показателей Норма Устойчивость к раздавливанию 90% неповрежденных, бар 21 Истинная плотность, г/см³ 0,15 Средний диаметр, мкм 60 Толщина стенки, мкм 0,60

Технологический процесс изготовления краски-покрытия состоит из двух этапов: получение связующего (изготовление пигментной пасты и совмещение ее с пленкообразующей дисперсией) и введение микросфер.

Приготовление пигментной пасты производят в смесителе с якорной мешалкой. Сначала в смеситель загружают рецептурное количество воды, затем поочередно целевые добавки: диспергирующую добавку (полифосфат натрия), антифриз (диэтиленгликоль), коалесцирующую добавку (уайт-спирит) при непрерывном перемешивании. Затем при работающем смесителе добавляют пигмент наполнители (диатомит и белую сажу) и диспергируют, перемешивая до однородной массы в течение 15-30 минут. В полученную пигментную пасту загружают пленкообразующее (водную эмульсию сополимера стирола и акриловых мономеров «Акрэмос-101»), перемешивают, затем добавляют загуститель (водный раствор акрилового сополимера «Акрэмос-401») и продолжают размешивание 15-20 минут. В готовое связующее вводят стеклянные микросферы и перемешивают до однородного состояния.

При необходимости в готовую смесь добавляются дисперсионные и водно-растворимые пигменты и красители для придания покрытию необходимого потребителю цвета.

Составы красок-покрытий и результаты их испытаний приведены в табл.1 и 2. Определение свойств красок-покрытий проводили по нормативно-технической документации: теплопроводность по ГОСТ 7076-99; плотность в жидком состоянии по ГОСТ 28513-90; плотность пленок в сухом состоянии по ГОСТ 15139; адгезия по ГОСТ 28574-90. Определение теплопроводности (для контактной составляющей переноса) осуществляли с помощью прибора ИТС-1, позволяющего проводить измерения в диапазоне 0,02÷1,5 Вт/(м×К).

Для оценки плотности, теплоизоляционных свойств и адгезионных характеристик для сравнения был выбран готовый, коммерческий теплоизоляционный материал «Изоллат-2» (ТУ 2216-001-59277205-2002), состоящий из смеси полимерных микрошариков (микросфер) с водой, полимерных связующих и разнообразных добавок (антипиреновые добавки, преобразователи ржавчины, ингибиторы коррозии, белые и красящие пигменты, ПАВ). Теплоизоляционный материал «Изоллат-2» производится ООО «Специальные технологии».

По сравнению с известным решением предлагаемый состав краски-покрытия обладает более высокими теплоизоляционными характеристиками при обеспечении достаточной адгезионной прочности покрытия. По уровню прочих характеристик предлагаемая краска-покрытие не уступает, а по ряду показателей превосходит известные решения.

Таблица 1 Наименование компонентов и характеристик Состав краски 1 2 3 4 1 3 4 5 6 Водная эмульсия сополимера стирола и акриловых мономеров «Акрэмос-101» 22,46 17,50 19,56 18,86 Водный раствор акрилового сополимера «Акрэмос-401» 4,74 5,46 4,29 4,22 Наполнители: - диатомит 13,63 6,06 11,44 11,68 - белая сажа 3,06 3,86 4,89 5,32 Диспергирующая добавка: - полифосфат натрия 4,28 4,91 3,86 3,80 Антифриз: Диэтиленгликоль 11,38 13,10 10,28 10,14 Коалесцирующая добавка Уайт-спирит 2,85 3,27 2,57 2,53 Микросферы на основе натрий борсиликатного стекла 7,50 6,08 6,35 5,70 Вода 30,10 39,76 36,76 37,75

Таблица 2 Характеристики Изоллат-02 Состав краски 1 2 3 4 Теплопроводность, Вт/(м*К) 0,0713 0,0688 0,0698 0,0395 0,0308 Плотность в жидком состоянии, кг/м³ 0,53 0,46 0,43 0,49 0,47 Плотность в жидком состоянии,
кг/м³ 0,311 0,299 0,271 0,298 0,298 Адгезия, МПа 0,702 0,809 0,754 0,753 0,794

Изобретение относится к лакокрасочным материалам и может быть использовано для наружной и внутренней окраски зданий и сооружений по оштукатуренным, бетонным, кирпичным и другим пористым поверхностям. Теплоизоляционная краска-покрытие содержит в качестве пленкообразующего водную эмульсию сополимера стирола и акриловых мономеров «Акрэмос-101», загуститель - водную эмульсию сополимера «Акрэмос-401», диспергирующую добавку - полифосфат натрия, антифриз - диэтиленгликоль, коалесцирующую добавку - уайт-спирит, минеральный наполнитель и воду, краска дополнительно содержит стеклянные микросферы на основе натрий борсиликатного стекла, при этом в качестве минерального наполнителя краска содержит диатомит и белую сажу при следующем соотношении компонентов, мас.%: водная эмульсия сополимера стирола и акриловых мономеров «Акрэмос-101» 17,5-22,46,

водный раствор акрилового сополимера «Акрэмос-401» 4,28-5,46,

диэтиленгликоль 10,27-13,10, полифосфат натрия 3,85-4,91, уайт-спирит 2,57-3,27, диатомит 6,06-13,63, белая сажа 3,06-5,12, микросферы на основе натрий борсиликатного стекла 6,06-7,50, вода - остальное.

Теплоизоляционная краска-покрытие имеет низкую теплопроводность и плотность при обеспечении достаточной адгезионной прочности покрытия. 2 табл.

Теплоизоляционная краска-покрытие, содержащая в качестве пленкообразующего водную эмульсию сополимера стирола и акриловых мономеров «Акрэмос-101», загустителя - водную эмульсию сополимера «Акрэмос-401», диспергирующей добавки - полифосфат натрия, антифриза - диэтиленгликоль, коалесцирующей добавки - уайт-спирит, минеральный наполнитель и воду, отличающаяся тем, что она содержит дополнительно стеклянные микросферы на основе натрий борсиликатного стекла, а в качестве минеральных наполнителей диатомит и белую сажу при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Водная эмульсия сополимера стирола и акриловых мономеров   «Акрэмос-101» 17,5-22,46 Водный раствор акрилового сополимера   «Акрэмос-401» 4,28-5,46 Диэтиленгликоль 10,27-13,10 Полифосфат натрия 3,85-4,91 Уайт-спирит 2,57-3,27 Диатомит 6,06-13,63 Белая сажа 3,06-5,12 Микросферы на основе натрий борсиликатного стекла 6,06-7,50 Вода Остальное