КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2015 года по МПК C09D183/04 

Изобретение относится к области защитных покрытий, в частности термостойких антикоррозионных покрытий на основе полиорганосилоксанов, и предназначено для теплоизоляционной и антикоррозийной защиты металлоконструкций.

Известна композиция для защитного покрытия, включающая полиметилфенилсилоксан, толуол, тетрабутоксититан, силикат, оксиды металлов и наполнитель - карбид кремния. RU №2041905, МПК 6 C09D 183/04, C09D 5/08, C09D 7/14, опубл. 20.08.95.

Однако получаемое на основе известной композиции покрытие обладает недостаточно высокими эластичными свойствами.

Известна композиция для антикоррозионного покрытия, включающая хлорированный полиметилфенилсилоксан с содержанием хлора 2,3-8 мас.%, наполнители - слюда «Мусковит», диоксид титана и аэросил, и органический растворитель - толуол, RU №2041906, МПК 7 C09D 183/08, C09D 5/08, опубл. 20.08.95.

Однако одним из основных компонентов композиции является хлорированный полиметилфенилсилоксан, получаемый путем хлорирования промышленной смолы К-40 молекулярным хлором. Для его получения требуется дополнительное оборудование и дополнительные реактивы. Кроме того, хлор является токсичным веществом, вредным для здоровья.

Известна композиция для защитного покрытия, включающая полидиметилфенилсилоксан в расчете на сухое вещество, оксиды переходных металлов, асбест, силикат, толуол, при этом в качестве силиката использована слюда. Другой вариант композиции для защитного покрытия включает смесь полидиметилфенилсилоксана и полидиметилсилоксана, толуол, оксиды переходных металлов и наполнитель, содержащий тальк. RU 2213114, МПК 7 C09D 183/04, C09D 5/00, опубл. 27.09.2003.

Однако известная композиция имеет достаточно большое время высыхания, а именно 72 часа при 20°C, что ограничивает ее применение у потребителя.

Известна композиция для термостойкого электроизоляционного покрытия, включающая полиметилфенилсилоксан, толуол, оксиды металлов и наполнитель, при этом в качестве наполнителя она содержит слюду, тальк или асбест. RU 2226539, МПК 7 C09D 183/04, опубл. 10.04.2004.

Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому результату для обоих вариантов является композиция для защитного покрытия, включающая в качестве пленкообразующего компонента кремнийорганическое полимерное связующее - полиметилфенилсилоксан, толуол, силикат, оксиды металлов, аэросил при этом в качестве силиката использована слюда. RU 2241727, МПК 7 C09D 183/04, опубл. 10.12.2004.

Однако перечисленные композиции содержат в качестве пленкообразующего компонента полиметилфенилсилоксановую смолу, что ограничивает номенклатуру используемого сырья. Кроме того, полиметилфенилсилоксановая смола относится к смолам «горячей сушки». Одним из традиционных требований, предъявляемых к системам отверждения, является снижение температуры и времени отверждения, а также по степени сохранения физико-механических, защитно-декоративных свойств получаемые покрытия не должны уступать покрытиям «горячей сушки».

Задачей настоящего изобретения является создание композиции для защитного покрытия с естественной сушкой, с необходимыми потребительскими характеристиками, с пониженным содержанием наполнителей, сниженной себестоимостью, расширяющей номенклатуру используемого сырья.

Технический результат изобретения заключается в обеспечении необходимых физико-механических, защитных и эксплуатационных свойств покрытия при пониженном содержании наполнителей, а также в снижении себестоимости, расширении номенклатуры используемого сырья.

Поставленная задача решается четырьмя вариантами композиции для защитного покрытия.

По первому варианту композиция для защитного покрытия включает кремнийорганическое полимерное связующее, оксиды металлов, аэросил, силикат и органический растворитель, отличается тем, что она дополнительно содержит тетраэтоксисилан, а в качестве кремнийорганического полимерного связующего содержит полиметилсилоксановую смолу, в качестве силиката - микрослюду, микроволластонит, микротальк, а в качестве органического растворителя - o-ксилол в следующих соотношениях исходных компонентов, в мас. %:

Полиметилсилоксановая смола 30-45 Оксиды металлов 12-20 Тетраэтоксисилан 3-5 Микрослюда 3-5 Микроволластонит 3-5 Микротальк 3-5 Аэросил 3-5 o-Ксилол остальное

По второму варианту композиция для защитного покрытия включает кремнийорганическое полимерное связующее, оксиды металлов, аэррсил, силикат и органический растворитель и отличается тем, что она дополнительно содержит тетраэтоксисилан, а в качестве кремнийорганического полимерного связующего содержит полиметилфенилсилоксановую смолу, в качестве силиката - микрослюду, микроволластонит, микротальк, а в качестве органического растворителя - о-ксилол в следующих соотношениях исходных компонентов, в мас. %:

Полиметилфенилсилоксановая смола 30-50 Оксиды металлов 12-20 Тетраэтоксисилан 3-5 Микрослюда 3-5 Микроволластонит 3-5 Микротальк 3-5 Аэросил 3-5 о-Ксилол остальное

По третьему варианту композиция для защитного покрытия включает кремнийорганическое полимерное связующее, оксиды металлов, аэросил, силикат и органический растворитель и отличается тем, что она дополнительно содержит тетраэтоксисилан, в качестве кремнийорганического полимерного связующего содержит полиметилсилоксановую смолу и полиметилфенилсилоксановую смолу, в качестве силиката - микрослюду, микротальк и микроволластонит, а в качестве органического растворителя - о-ксилол в следующих соотношениях исходных компонентов, в мас. %:

Полиметилсидоксановая смола 25-40 Полиметилфенилсилоксановая смола 5-25 Оксиды металлов 12-20 Тетраэтоксисилан 1-5 Микрослюда 3-5 Микроволластонит 3-5 Микротальк 3-5 Аэросил 1-5 о-Ксилол остальное

По четвертому варианту композиция для защитного покрытия включает кремнийорганическое полимерное связующее, оксиды металлов, аэросил, силикат и органический растворитель и отличается тем, что она дополнительно содержит тетраэтоксисилан, в качестве кремнийорганического полимерного связующего содержит полиметилсилоксановую смолу и кремнийорганический лак на основе полидиметилфенилсилоксановой смолы, в качестве силиката - микрослюду, микроволластонит, микротальк, а в качестве органическою растворителя - o-ксилол в следующих соотношениях исходных компонентов, в мас. %:

Полиметилсилоксановая смола 5-10 Кремнийорганический лак на основе   полидиметилфенилсилоксановой смолы 20-45 Оксиды металлов 12-20 Тетраэтоксисилан 1-5 Микроволластонит 3-5 Микрослюда 3-5 Микротальк 3-5 Аэросил 1-3 o-Ксилол остальное

Композицию получают следующим образом: в реактор загружают аэросил, органический растворитель, тетраэтоксисилан, половина от загрузки кремнийорганическое полимерное связуюшее. Смесь диспергируют в течение 1 часа, затем загружают остальные компоненты (оксиды металлов, наполнители и остальную половину кремнийорганического связующего) и смесь вновь диспергируют. Далее полученную смесь перетирают с помощью бисерной мельницы.

Составы композиции по первому варианту и по второму варианту приведены в таблице 1, по третьему варианту и четвертому варианту приведены в таблице 2. Результаты испытаний полученных покрытий на их основе приведены в таблицах 3, 4.

Нанесение покрытия осуществляли в два слоя с толщиной покрытия 40-60 мкм с промежуточной сушкой 30 минут, сушка покрытия при температуре 20°C до степени 3 в течение 2 часов.

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. При этом покрытие на основе предлагаемой композиции является покрытием естественной сушки, обладает хорошими физико-механическими свойствами при пониженном содержании в составе наполнителей.

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

Согласно источнику информации Т.В. Калинская, А.С. Дринберг, Э.Ф. Ицко «Нанотехногии. Применение в лакокрасочной промышленности», Москва, «Издательство «ЛКМ-пресс», 2011, с. 181, существует система, позволяющая успешно соединить неорганическую химию твердых веществ с органической полимерной химией пленкообразователей. Это кремнийорганические соединения, которые называют ключом к химической нанотехнологии. В заявляемом решение при получении композиции происходит взаимодействие аэросила с кремнийорганическим связующим в органическом растворителе и образуется органонеорганический гибрид. При обработке его тетраэтоксисиланом получают термостойкий материала с образующимися стеклоподобными слоями, нацеленными структурирующими наночастицами (диоксид кремния в структуре полисилоксанов). Окисные компоненты, содержащиеся в композиции, способствуют структурированию полимера, что позволяет получать покрытия с повышенной сплошностью, адгезией, твердостью и эластичностью. Подбор наполнителей и их количественное содержание способствует значительному повышению термической устойчивости органосиликатных материалов.

Для производства композиции для защитного покрытия использовали следующее сырье: диоксид титана, ГОСТ 9808-84; окись хрома, ГОСТ 2912-79; микронизированный тальк серии МИГАЛ 03-99, производитель ЗАО «Геоком»; аэросил «Дегусса», произведенный в Германии; микроволластонит фракционированный серии МИВОЛЛ-05-97, производитель ЗАО «Геоком»; Микрослюда Фрамика марка МС-05-80, производитель ЗАО «Геоком»; Тетраэтоксисилан - производитель ОАО «Химпром».

Полиметилсилоксановую смолу (ПМС) получали методом гидролитической этерификации метилтрихлорсилана с последующей поликонденсацией эфира. Полиметилсилоксановая смола - однородная жидкость светло-желтого цвета, массовая доля нелетучих веществ - 45-50%; вязкость по вискозиметру В3-246 при температуре 20° - не менее 14 с, время высыхания пленки лака - 30 минут. Производитель ЗАО «НПП «Спектр».

В качестве кремнийорганических лаков на основе полиметилфенилсилоксана или полидиметилфенилсилоксана использовали электроизоляционный кремнийорганический лак КО-921, представляющий собой 48-52% раствор полидиметилфенилсилоксановой смолы в толуоле, модифицированной полимером. Производитель ОАО «Химпром».

Стойкости покрытия к статическому воздействию жидкостей определяли по ГОСТ 9.403-80, метод A.

Из таблиц 3, 4 следует, что заявляемая композиция имеет необходимые физико-механические, защитные и эксплуатационные свойства покрытия при пониженном содержании наполнителей, за счет чего снижается себестоимость, а использование полиметилсилоксановой смолы расширяет номенклатуру используемого сырья.

Во всех вариантах изобретения для получения органосиликатных композиций применяются различные сочетания полиорганосилоксанов с силикатным наполнением и оксидами металлов, при этом в зависимости от их сочетания покрытие приобретает отличные защитные свойства.

В качестве пленкообразующего в композициях использовались полиметилфенилсилоксановая, полиметилсилоксановая, полидиметилсилоксановая смолы. Применение данных полиорганосилоксанов и их сочетания друг с другом позволяют проявить высокие физико-механические свойства покрытий (адгезия - 1, прочность пленки при ударе - 50, эластичность - 1, прочность покрытия к истиранию - 2 кг/ кв.м). Наличие силоксановых связей предполагает возможность перехода покрытий в неорганический материал с сохранением эксплуатационных свойств.

Применение неорганических пигментов: оксидов и солей переходных металлов позволяет получать термостойкие и химстойкие покрытия, выдерживающие воздействие растворов кислот, солей, минеральных масел.

Введение в композицию силикатных наполнителей: аэросил, микрослюда, микротальк, микроволластонит позволяет повысить физико-механические свойства покрытий и улучшить технологические свойства лакокрасочных материалов. Особенность их строения обеспечивает химическое взаимодействие наполнителя с полимером, полное смачивание полимером поверхности частиц наполнителя и способствует повышению механической прочности полимеров в покрытии.

Долговечность и максимальная температура применения лакокрасочных покрытий определяется правильным выбором пигментов и наполнителей, их взаимодействием с полиорганосилоксанами, зависит от их стойкости к окислению кислородом воздуха при повышенных температурах. Выбранное соотношение компонентов композиций позволяет получать покрытия с термостойкостью до 300 град и стойкостью пленки к термоциклам в интервале температур от минус 60 град до плюс 300 град.

Приведенные примеры позволяют определить оптимальное соотношение полиорганосилоксанов, их наполнение пигментами и наполнителями с целью получения покрытий, обладающих специальными свойствами.

Изобретение относится к области защитных антикоррозионных покрытий на основе полиорганосилоксанов и предназначено для теплоизоляционной и антикоррозийной защиты металлоконструкций. Композиция для защитного покрытия включает кремнийорганическое полимерное связующее, оксиды металлов, аэросил, силикат, тетраэтоксисилан и органический растворитель o-ксилол. При этом в качестве силиката она содержит микрослюду, микроволластонит и микротальк, в качестве кремнийорганического полимерного связующего содержит полиметилсилоксановую смолу или полиметилфенилсилоксановую смолу, или их смесь, или кремнийорганический лак на основе полидиметилфенилсилоксановой смолы. Покрытие на основе композиции по изобретению является покрытием естественной сушки, обладает хорошими физико-механическими свойствами при пониженном содержании в составе наполнителей. 4 н.п. ф-лы, 4 табл.

1. Композиция для защитного покрытия, включающая кремнийорганическое полимерное связующее, оксиды металлов, аэросил, силикат и органический растворитель, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит тетраэтоксисилан, а в качестве силиката - микрослюду, микроволластонит и микротальк, в качестве кремнийорганического полимерного связующего содержит полиметилсилоксановую смолу, в качестве органического растворителя - o-ксилол в следующих соотношениях исходных компонентов, мас.%:
Полиметилсилоксановая смола 30-45 Оксиды металлов 12-20 Тетраэтоксисилан 3-5 Микрослюда 3-5 Микроволластонит 3-5 Микротальк 3-5 Аэросил 3-5 o-Ксилол остальное

2. Композиция для защитного покрытия, включающая кремнийорганическое полимерное связующее, оксиды металлов, аэросил, силикат и органический растворитель, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит тетраэтоксисилан, в качестве силиката - микрослюду, микроволластонит и микротальк, а в качестве кремнийорганического полимерного связующего содержит полиметилфенилсилоксановую смолу, в качестве органического растворителя - o-ксилол в следующих соотношениях исходных компонентов, в мас.%:
Полиметилфенилсилоксановая смола 30-50 Оксиды металлов 12-20 Тетраэтоксисилан 3-5 Микрослюда 3-5 Микроволластонит 3-5 Микротальк 3-5 Аэросил 3-5 o-Ксилол остальное

3. Композиция для защитного покрытия, включающая кремнийорганическое полимерное связующее, оксиды металлов, аэросил, силикат и органический растворитель, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит тетраэтоксисилан, в качестве силиката - микрослюду, микроволластонит и микротальк, а в качестве кремнийорганического полимерного связующего содержит полиметилсилоксановую смолу и полиметилфенилсилоксановую смолу, в качестве органического растворителя - o-ксилол в следующих соотношениях исходных компонентов, мас.%:
Полиметилсилоксановая смола 25-40 Полиметилфенилсилоксановая смола 5-20 Оксиды металлов 12-20 Тетраэтоксисилан 1-5 Микрослюда 3-5 Микроволластонит 3-5 Микротальк 3-5 Аэросил 1-5 o-Ксилол остальное

4. Композиция для защитного покрытия, включающая кремнийорганическое полимерное связующее, оксиды металлов, аэросил, силикат и органический растворитель, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит тетраэтоксисилан, в качестве силиката - микрослюду, микроволластонит и микротальк, в качестве кремнийорганического полимерного связующего содержит полиметилсилоксановую смолу и кремнийорганический лак на основе полидиметилфенилсилоксановой смолы, а в качестве органического растворителя - o-ксилол в следующих соотношениях исходных компонентов, мас.%:
Полиметилсилоксановая смола 5-10 Кремнийорганический лак на основе   полидиметилфенилсилоксановой смолы 20-45 Оксиды металлов 12-20 Тетраэтоксисилан 1-5 Микроволластонит 3-5 Микрослюда 3-5 Микротальк 3-5 Аэросил 1-3 o-Ксилол остальное