ВОДНО-ДИСПЕРСИОННАЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННАЯ, АНТИКОРРОЗИОННАЯ, АНТИКОНДЕНСАТНАЯ КРАСКА ДЛЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ Российский патент 2016 года по МПК C09D5/02 C09D5/08 

Область техники

Изобретение относится к лакокрасочным материалам, а именно к грунтовочным водно-дисперсионным композициям, и может быть использовано в различных отраслях промышленности для комплексной защиты поверхностей металлических конструкций, эксплуатируемых в атмосферных условиях различных климатических зон, в атмосфере, содержащей агрессивные газы и пары, в условиях с повышенной влажностью и большими перепадами температур.

Более конкретно, настоящее изобретение относится к композициям, обеспечивающим при нанесении на металлическую поверхность комплекс эксплуатационных свойств: тепло- и гидроизоляцию, антикоррозионную защиту, износостойкость, огнестойкость, антиконденсатные свойства, долговечность в условиях атмосферного воздействия не менее 10 лет.

Уровень техники

Высококачественное покрытие для ряда применений имеет первостепенное значение. Обеспечение стойкой защиты поверхности металлических изделий и конструкций от внешней коррозии является главным фактором, определяющим время их эксплуатации. Металлические поверхности для использования в широком ряду отраслей, например автомобильной, сельскохозяйственной, авиационной, строительной и промышленной, особенно подвержены коррозии и требуют защиты от коррозионной среды. Поэтому важно, чтобы покрытия металлических поверхностей были стойкими к различным химическим веществам, атмосферным воздействиям. В равной степени важно, чтобы указанные покрытия имели превосходные адгезионные характеристики. Особенно важны данные характеристики для защиты от коррозии и тепловых потерь различных трубопроводов, по которым осуществляется транспортировка теплоносителей при условиях, способствующих образованию конденсата на их поверхности, что приводит к быстрой коррозии трубопроводов и потерям тепла. Таким образом, в технике существует потребность в грунтовочных композициях, имеющих улучшенную адгезию к металлическим поверхностям (включая оцинкованные металлические поверхности и оголенные металлические поверхности), коррозионную стойкость, тепловую защиту, долговечность, влагостойкость в условиях атмосферного воздействия.

Заявляемая композиция основана на использовании в качестве связующего (или пленкообразователя) водных полиакриловых дисперсий, которые являются экологически чистыми продуктами, и в качестве наполнителей - полых микросфер.

Из уровня техники известны различные грунтовочные композиции (составы), содержащие полимеры и их латексы и наполнители, в частности, углерод и кремнийсодержащие микросферы, которые, так или иначе, решают перечисленные выше задачи.

В частности, из уровня техники известно антикоррозионное и теплоизоляционное покрытие на основе полых микросфер (Патент RU 2251563), выполненное из композиции, включающей полимерное связующее и полые микросферы, наносимое, по меньшей мере, в виде одного слоя на поверхность с последующей сушкой покрытия. Покрытие выполнено из водно-суспензионной композиции с вязкостью от 1 до 100 Па·с, в качестве полимерного связующего композиция содержит водоэмульсионную полимерную латексную композицию, содержащую от 10 до 90 об.% (со)полимера, выбранного из группы, включающей гомополимер акрилата, стирол-акрилатный сополимер, бутадиен-стирольный сополимер, полистирол, бутадиеновый полимер, полихлорвиниловый полимер, полиуретановый полимер, полимер или сополимер винилацетата или их смеси и от 10 до 90 об.% смеси воды и поверхностно-активного вещества. В качестве полых микросфер композиция содержит смесь полых микросфер с разными размерами от 10 до 500 мкм и различной насыпной плотностью от 650 до 50 кг/м³, выбранные из группы, включающей полые стеклянные микросферы, полые керамические микросферы, полые полимерные микросферы, полые техногенные (зольные) микросферы или их смеси при следующем соотношении компонентов водно-суспензионной композиции, об.%: полимерная латексная композиция 5-95, вышеуказанные полые микросферы 5-95.

В данной композиции в качестве пленкообразователя (связующего) предложено использовать экологически чистые вещества. Однако используемый состав антикоррозионных пигментов в композиции не обеспечивает долговременную антикоррозионную защиту металлических поверхностей от вредных воздействий окружающей среды.

Из уровня техники известна водная композиция, наполненная полыми микросферами, для получения антикоррозионного и теплоизоляционного покрытия и способ получения покрытия на ее основе (Патент RU 2304156). Композиция включает в качестве связующего силиконовую эмульсию или силиконовую дисперсию, поверхностно-активное вещество, двуокись титана или оксид цинка и наполнитель в виде смеси полых микросфер, различающихся между собой размерами от 10 до 500 мкм и насыпной плотностью от 650 до 50 кг/м³ и выбранных из группы, включающей полые стеклянные микросферы, полые керамические микросферы, полые зольные (техногенные) микросферы, полые полимерные микросферы или их смеси при следующем соотношении компонентов, об.%: силиконовая эмульсия или силиконовая дисперсия 5,0-95,0; вышеуказанные полые микросферы 5,0-95,0; поверхностно-активное вещество 0,5-20,0 (в расчете на смесь связующего и микросфер); двуокись титана или оксид цинка 1,0-30,0 (в расчете на смесь связующего и микросфер); водная композиция дополнительно содержит латекс в виде водной дисперсии (со)полимера или жидкое стекло.

Однако такая композиция неустойчива при хранении из-за присутствия оксида цинка и отличается высоким влагопоглощением в связи с использованием в ее составе силиконовой дисперсии в малых количествах. Применение жидкого стекла удешевляет композицию, но приводит к уменьшению срока службы покрытия по сравнению с заявляемой композицией.

Известно также антикоррозионное и теплоизоляционное покрытие на основе полых микросфер (Патент RU 2502763), выполненное из водно-суспензионной композиции вязкостью от 1 до 100 Па·с, включающей смесь полимерного связующего 5-95 об.% с наполнителем - полыми микросферами 5-95 об.%. В качестве полимерного связующего композиция содержит водоэмульсионную полимерную латексную композицию, содержащую латекс (со)полимера, выбранного из группы, включающей гомополимер акрилата, стирол-акрилатный сополимер, бутадиен-стирольный сополимер, полистирол, бутадиеновый полимер или сополимер винилацетата, или их смеси, поверхностно-активное вещество, воду и дополнительно капролактам, при этом в качестве наполнителя используют смесь полых стеклянных микросфер и полых полимерных микросфер, взятых в соотношении 1:1, причем полые полимерные микросферы имеют диаметр 10-90 мкм и насыпную плотность 25-40 кг/м³.

Однако данная композиция не выдерживает действие морского климата и имеет срок службы, ниже, по сравнению с заявляемой композицией, из-за применения водных дисперсий гомополимеров винилацетата и бутадиенового полимера.

Из уровня техники известна теплоизолирующая краска - праймер, наполненная микросферами (US 2012121888 A1). Состав краски содержит растворитель, связующее (пленкообразующий материал) и углеродные микросферы, имеющие средний диаметр в интервале от 1 до 100 мкм. Количество и тип связующего и растворителя могут варьироваться в зависимости от необходимости. Связующее обеспечивает адгезию, долговечность материала, гибкость и ударную вязкость. Типичные связующие могут включать в себя, без ограничения, синтетические или натуральные смолы, такие как акрил, винил-акрил, винилацетат/этилен, полиуретаны, сложные полиэфиры, меламиновые смолы, или эпоксидные смолы. Подходящие растворители включают, без ограничения, воду или органические растворители, такие как алифатические, ароматические, спирты, кетоны, нефтяной дистиллят, сложные эфиры и простые эфиры гликолей. Композиция по данному изобретению также может включать пигменты, наполнители или другие добавки, в зависимости от потребности. В качестве пигментов могут быть использованы различные глины, карбонат кальция, слюда, оксид кремния, тальк, осажденный карбонат кальция, диоксид титана, красный оксид железа, и др. Наполнители могут быть использованы для обеспечения плотности пленки при нанесении краски на поверхность изделия или увеличения объема композиции. Примеры наполнителей включают инертные материалы, такие как тальк, известь, или глины. Другие необязательные добавки включают, без ограничения, стабилизаторы, эмульгаторы, текстуризаторы, промоторы адгезии, УФ-стабилизаторы, и противомикробные средства. Углеродные микросферы могут быть добавлены в композицию краски при изготовлении краски, или непосредственно в состав краски перед покраской. В одном варианте осуществления настоящего изобретения композиция краски включает от 1 до 30 мас. % углеродных микросфер.

Однако применение вышеперечисленных связующих в виде смол требуют летучих органических растворителей и в экологическом отношении такая композиция наносит ущерб окружающей природе.

Известно антикоррозионное и теплоизоляционное покрытие на основе полых микросфер (RU 2012116608), выполненное из водно-суспензионной композиции вязкостью 1÷100 Па·с, включающей смесь полимерного связующего 5÷95 об.% с наполнителем - полыми микросферами 5÷95 об.%; в качестве полимерного связующего композиция содержит водоэмульсионную полимерную латексную композицию, содержащую 10-90 об.% (со)полимера, выбранного из группы, включающей, гомополимер акрилата, стирол-акрилатный сополимер, бутадиен-стирольный сополимер, полистирол, бутадиеновый полимер, полихлорвиниловый полимер, полиуретановый полимер, полимер или сополимер винилацетата, или их смеси и 10÷90 об.% смеси воды и поверхностно-активного вещества; в качестве полых микросфер композиция содержит микросферы, выбранные из группы, включающей полые стеклянные микросферы, полые керамические микросферы, полые полимерные микросферы, полые техногенные (зольные) микросферы или их смеси. Водно-суспензионная композиция дополнительно содержит ∈-капролактам. В качестве наполнителя покрытие содержит смесь стеклянных микросфер, плотностью 50÷650 кг/м³ и диаметром 10÷500 мкм с полыми полимерными микросферами, плотностью 25÷50 кг/м³ и диаметром 10-90 мкм при соотношении 1:1.

Известно теплоизоляционное покрытие (Патент RU 53667), состоящее из полимерного связующего, содержащего латекс, выбранный из группы, включающей модифицированный акрилацетатный латекс, 33-38%-ный латекс сополимера бутадина, акрилонитрила и метакриловой кислоты, сополимер стирола и n-бутилакрилата в соотношении 1:1 по массе, и равномерно распределенный наполнитель из полых керамических микросфер дисперсностью 5-350 мкм с удельной массой 450-750 кг/м³, при следующем соотношении компонентов, мас. %: микросферы 60-80; связующее 20-40.

К недостаткам этих покрытий относится ограниченность эксплуатационных функций, низкие антикоррозионные свойства. Покрытие из данной композиции не обеспечивает поглощения ультрафиолетового излучения.

Известен способ получения теплоизоляционного и огнестойкого многослойного комбинированного полимерного покрытия (Патент RU 2352601), включающий последовательное нанесение на возможно предварительно нагретую поверхность покрывных слоев, сначала жидкокерамического покрытия из полимерной композиции, содержащей связующее, смесь полых микросфер, различающихся между собой размерами в диапазоне от 10 до 500 мкм и насыпной плотностью от 650 до 50 кг/м³ и вспомогательные целевые добавки, затем на полученное покрытие при необходимости наносят один или несколько слоев из стеклохолста и далее наносят один или несколько слоев полимерной вспучивающейся огнестойкой композиции с добавками, обеспечивающими получение вспучивающегося покрытия, и далее осуществляют окончательную сушку покрытия. Покрытие выполнено из композиции, содержащей в качестве одной из вспомогательных добавок антипирен полифосфат аммония, загуститель и тиксотропную добавку, коалесцирующую добавку, биоцидную или фунгицидную добавку.

Однако покрытие обладает низкими антикоррозионными свойствами, а процесс формирования покрытия является сложным и требует высокой квалификации рабочего персонала.

Известна водная композиция, наполненная полыми микросферами, для получения антикоррозионного и теплоизоляционного покрытия и способ получения покрытия на ее основе (Патент RU 2304156). Композиция содержит в качестве связующего силиконовую эмульсию или силиконовую дисперсию, смесь полых микросфер, различающихся между собой размерами и насыпной плотностью, и выбранные из группы, включающей полые стеклянные микросферы, полые керамические микросферы, полимерные полые микросферы, техногенные полые микросферы, поверхностно-активное вещество, двуокись титана или оксид цинка и при необходимости вспомогательные целевые добавки при определенных соотношениях компонентов. С использованием этой композиции получают покрытия на трубопроводах путем нанесения ее сначала тонким слоем на холодную поверхность, последующее нагревание до 200-250°C, повторное нанесение ее уже на горячую поверхность тонким слоем, последующее наложение на покрытие материала в виде металлической проволоки или сетки или наматывание на трубопровод с нанесенным покрытием по меньшей мере одним слоем ленты в виде отдельных полос из стали (нержавеющей), при этом эти полосы (полоски) предварительно покрыты, по крайней мере, с одной стороны вышеуказанной композицией, наполненной полыми микросферами, и, по меньшей мере, одна из боковых поверхностей полоски имеет чередующиеся выступы и пазы прямоугольной формы с одинаковыми линейными размерами. Таким образом, получают покрытия с хорошими, достаточно высокими защитными свойствами: высокими теплозащитными свойствами при воздействии высоких температур порядка 500-1000°C, хорошими антикоррозионными свойствами и хорошими огнезащитными свойствами, что делает эти покрытия многофункциональными.

Однако данное покрытие не обеспечивает поглощение ультрафиолетового излучения.

Известно антикоррозионное и теплоизоляционное покрытие на основе полых микросфер (Патент RU 2374281) из водно-суспензионной композиции с вязкостью от 1 до 100 Па·с. Водно-суспензионная композиция включает смесь полимерного связующего 5-95 об.% с полыми микросферами 5-95 об.%, в качестве полимерного связующего композиция содержит водоэмульсионную полимерную латексную композицию, содержащую от 10 до 90 об.% (со)полимера, выбранного из группы, включающей гомополимер акрилата, стирол-акрилатный сополимер, бутадиен-стирольный сополимер, полистирол, бутадиеновый полимер, полихлорвиниловый полимер, полиуретановый полимер, полимер или сополимер винилацетата, или их смеси и от 10 до 90 об.% смеси воды и поверхностно-активного вещества, в качестве полых микросфер композиция содержит микросферы с разными размерами от 10 до 500 микрометров и различной насыпной плотностью от 50 до 650 кг/м³, выбранные из группы, включающей полые стеклянные микросферы, полые керамические микросферы, полые полимерные микросферы, полые техногенные микросферы или их смеси, при этом водно-суспензионная композиция дополнительно содержит смесь многоатомного спирта с многоосновной карбоновой или аминокислотой в эквимолекулярном соотношении. Технический результат состоит в повышении времени работоспособности композиции в жестких климатических и промышленных условиях.

Известен состав для получения теплозащитного покрытия (Патент RU 2311397), содержащий наполнитель, полимерное связующее, технологическую добавку и воду. В качестве наполнителя содержит полые керамические микросферы с удельной массой 450-750 кг/м³, твердостью по Моосу 5,0-6,0. В качестве полимерного связующего содержит латекс, выбранный из группы, включающей модифицированный акрилацетатный латекс, 33-38%-ный латекс сополимера бутадиена, акрилонитрила и метакриловой кислоты, сополимер стирола и н-бутилакрилата в соотношении 1:1 по массе.

Однако покрытие обладает низким уровнем адгезии, предъявляемой в процессе эксплуатации к различным видам поверхностей, плохой антикоррозионной защитой и не обеспечивает поглощение ультрафиолетового излучения.

Наиболее близким к заявляемому является композиция для нанесения теплоизоляционного покрытия и способ ее приготовления (Патент RU 2422481). Композиция включает пленкообразующий состав в виде водной стирол-акриловой или акриловой дисперсии с содержанием твердого вещества 50±1 мас. %; стеклянные и/или керамические, и/или зольные с изолированными полостями микросферы с гидрофильным водостойким покрытием из смеси аминопропилтриэтоксисилана и аминоизопропилтриэтоксисилана с добавлением тетраэтоксисилана; наполнитель; целлюлозный и полимерный загустители; диспергатор; пеногаситель; ингибитор коррозии; коалесцент; консервирующую добавку; воду. Способ приготовления композиции включает смешение предварительно приготовленных двух групп компонентов. Композиция обладает продолжительным сроком хранения без потери однородности, способ ее приготовления максимально позволяет сохранить целостность стеклянных, керамических и зольных микросфер с изолированными полостями. Технический результат изобретения заключается в создании композиции, обладающей продолжительным сроком хранения без потери однородности, а также в разработке способа ее приготовления до состояния, пригодного для непосредственного использования для нанесения покрытия, который максимально позволит сохранить целостность стеклянных, керамических и зольных микросфер с изолированными полостями.

Композиция имеет следующий состав, мас. %: пленкообразующий состав в виде водной стирол-акриловой или акриловой дисперсии с содержанием твердого вещества 50±1 мас. % - 2,15-59,2; стеклянные, и/или керамические, и/или зольные с изолированными полостями микросферы со средней плотностью, лежащей в пределах 0,1-0,3 г/см³, с гидрофильным водостойким покрытием из смеси аминопропилтриэтоксисилана и аминоизопропилтриэтоксисилана с добавлением тетраэтоксисилана - 5,25-41,14; наполнитель - 1,83-65,51; целлюлозный и полимерный загустители - 1,0-2,83; диспергатор - 0,2-0,6; пеногаситель - 0,52-0,85; ингибитор коррозии - 0,35-1,2; коалесцент - 0,1-1,53; консервирующую добавку - 0,08-0,41; воду - до 100. При этом в композиции использованы: в качестве целлюлозного загустителя - гидроксиэтилцеллюлоза; в качестве полимерного загустителя - раствор диуретана в смеси воды с бутилдигликолем; в качестве пеногасителя - минеральное масло; в качестве ингибитора коррозии - нитрит натрия; в качестве консервирующей добавки - биоцид; в качестве диспергатора - триполифосфат натрия; в качестве коалесцента - н-бутиловый эфир дипропиленгликоля. Для приведения параметров композиции к значению рН в переделах 8-9 и плотности - в пределах 0,6-0,75, наиболее оптимальных для хранения и последующего нанесения, она дополнительно может содержать аммиачный буфер в виде 10-25% водного раствора аммиака из расчета 50-150 г/т, и/или дополнительное количество полимерного загустителя, и/или дополнительное количество стеклянных, и/или керамических, и/или зольных с изолированными полостями микросфер, на которые нанесено гидрофильное водостойкое покрытие из смеси аминопропилтриэтоксисилана и аминоизопропилтриэтоксисилана с добавлением тетраэтоксисилана, и/или дополнительное количество воды. Для придания различных функциональных свойств, декоративных качеств в композиции могут использоваться пигментные наполнители, наполнители, повышающие прочность покрытия, наполнители, повышающие жаростойкость покрытия, из которых предпочтительно использовать один или несколько компонентов, выбранных из группы, включающей карбонат кальция, аэросил, диоксид титана.

Однако данная композиция не обеспечивает поглощение ультрафиолетового излучения.

Заявляемое изобретение отличается использованием в своем составе более широкого спектра антикоррозионных пигментов (т.е. другого комплекса пигментов, в т.ч. включающего антикоррозионный пигмент - тетраоксихромат цинка) что приводит к лучшей антикоррозионной защите в различных агрессивных средах. Применение специального связующего позволило сделать антикоррозионное покрытие масло-бензиностойким. Применение оксида церия СеO₂ обеспечивает поглощение ультрафиолетового излучения при долговременном воздействии неблагоприятных факторов окружающей среды. При этом введением комплекса из определенных коалесцентов удалось добиться определенных качеств покрытия, характеризующих раннюю водостойкость, эластичность, гидрофобность, малярные качества. Добавление талька в состав композиции в определенном количестве позволило улучшить малярные, антикоррозионные качества, а также антиседиментационные качества краски. Использование в составе краски цинка защищает сталь по гальваническому механизму и образует защитный слой продуктов коррозии цинка, улучшающий коррозионную защиту, обеспечиваемую покрытием. Использование в составе краски микросферы позволяет снизить теплопроводность формируемого из нее покрытия в 20-30 раз, что позволяет уменьшать теплопотери трубопроводов, транспортирующих теплоносители. А при окраске трубопроводов или других металлических конструкций, где возможно появление конденсата - ликвидировать данную проблему. Также использование микросферы в составе композиции повышает физико-механические характеристики покрытия из нее, а именно прочность и стойкость к истиранию.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание композиции для антикоррозионной, тепловой и конденсационной защиты металлических поверхностей, характеризующейся комплексом свойств - высокими антикоррозионными, физико-механическими и эксплуатационными свойствами получаемого покрытия.

Техническим результатом является обеспечение у получаемого покрытия следующей улучшенной совокупности свойств (параметров): адгезия - 1 балл по ГОСТ 15140, адгезия методом нормального отрыва, Мпа - 2,5 по ИСО 4624; коэффициент теплопроводности 0,038 Вт/м °C; эластичность покрытия при изгибе, мм - 1 по ГОСТ 6806; прочность покрытия при ударе, см - не менее 70 по ГОСТ Р 53007; прочность покрытия при растяжении по Эриксену, мм - не менее 6,0 по ГОСТ 29309; стойкость покрытия к статическому воздействию, по ГОСТ 9.403: воды - не менее 720 часов, 3%-го раствора хлористого натрия - не менее 720 часов, бензина - не менее 720 часов, трансформаторного масла - не менее 720 часов; стойкость покрытия к повышенной влажности и температуре - не менее 720 часов по ГОСТ 9.401; стойкость покрытия к повышенной влажности и сернистому газу - не менее 720 часов; срок службы покрытия в условиях открытой промышленной атмосферы умеренного и холодного климата (УХЛ1) по ГОСТ 9.401 (метод 6) - не менее 10 лет; твердость покрытия по маятниковому прибору «ТМЛ», метод А, по ГОСТ 5233 - не менее 0,25 условных единиц.

Основные характеристики лакокрасочного материала: укрывистость по ГОСТ 8784 - 80 г/м²; время высыхания покрытия (до степени 3) по ГОСТ 19007 при Т=20°C - не более 2 часа; степень перетира по ГОСТ Р52753 - не более 50 мкм; срок хранения краски при сохранении ее стабильности - не менее 18 месяцев.

Таким образом, заявляемое изобретение обеспечивает получение стойкого покрытия в атмосферных условиях под воздействием неблагоприятных климатических факторов, стойкого к минеральному маслу и различным растворителям и т.д., к ультрафиолетовому излучению, обладает хорошими теплофизическими и антиконденсационными свойствами, имеет повышенный срок службы покрытия и стабильность краски при хранении.

Поставленная задача решается тем, что водно-дисперсионная теплоизоляционная, антикоррозионная, антиконденсатная краска для металлических поверхностей содержит пленкообразователь, гидрофобный диспергатор, полиуретановый и целлюлозный загустители, пеногаситель, антикоррозионные пигменты, наполнители, коалесценты, нейтрализующий агент, пленочный фунгицид, растворитель, при этом в качестве пленкообразователя она содержит стиролакриловую дисперсию марки NeoCryl XK (например, NeoCryl XK-64 и/или NeoCryl XK-62) или винилиденхлоридакриловую дисперсию марки Halloflex 299, в качестве гидрофобного диспергатора высокомолекулярный сополимер акриловой кислоты с группами, обладающими сродством к пигментам, полученный по технологии контролируемой полимеризации и/или диспегатор, основанный на аммонийакрилатных сополимерах, в качестве полиуретанового загустителя - неионогенный гидрофобно-модифицированный сложный уретановый сополимер на основе этилена и/или мочевино-модифицированный полиуретан с разветвленной структурой, в качестве пеногасителя - сополимеры полиэфирсилоксана, содержащие коллоидную силику, в качестве антикоррозионных пигментов - комплекс антикоррозионных добавок - фосфат цинка алюминизированный, тетраоксихромат цинка, хромат стронция, нитрит натрия, в качестве наполнителей - микросферы, тальк и оксид церия CeO₂, в качестве коалесцентов - дипропиленовый эфир моно n-бутилового эфира, бутилгликоль, в качестве растворителя - воду, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Стиролакриловая или винилиденхлоридакриловая дисперсия 25-35 Гидрофобный диспергатор 0,4-0,6 Пеногаситель 0,1-0,3 Полиуретановый загуститель 0,1-3,0 Целлюлозный загуститель 0,2-0,3 Фосфат цинка алюминизированный 3,0-5,0 Тетраоксихромат цинка 0,1-0,3 Хромат стронция 0,1-0,4 Нитрит натрия 0,1-0,2 Тальк 3,0-8,0 Микросферы 38-50 Оксид церия CeO₂ 2-5% Дипропиленовый эфир моно n-бутилового эфира 0,1-2,0 Бутил гликоль 1,0-2,0 Нейтрализующий агент 0,1-0,3 Пленочный фунгицид 0,3-0,5 Вода Остальное

В качестве гидрофобного диспегатора, основанного на аммонийакрилатных сополимерах, краска содержит вещество марки BYK 154, а в качестве высокомолекулярного сополимера акриловой кислоты с группами, обладающими сродством к пигментам, полученного по технологии контролируемой полимеризации - полимер полиакриловой кислоты марки Disperbyk 2010. В качестве гидрофобно-модифицированного сложного уретанового сополимера на основе этилена (полиуретановый загуститель) используют состав марки Акрисол-RM-8, и/или Акрисол- а в качестве мочевино-модифицированного полиуретана с разветвленной структурой используют состав марки Byk-428 и/или Акрисол-КМ-55, например, при следующем соотношении компонентов в смеси, мас. %:

Акрисол-RM-8 (и/или Акрисол-RM-20) - 0,2-0,4

Byk-428 (и/или Акрисол-RM-55) - 0,3-0,5.

В качестве целлюлозного загустителя краска содержит загуститель марки-Natrosol Plus 330PA. В качестве сополимера полиэфирсилоксана, содержащего коллоидную силику (пеногаситель), она содержит сополимер марки Tego Airex (фирмы Evonik, Германия) и/или Byk - 034. В качестве нейтрализующего агента может быть использовано вещество марки АМР-95 или 25%-ный водный раствор аммиака, в качестве пленочного фунгицида - вещество марки Troysan S97 или Rosima 321. Дипропиленовый эфир моно n-бутилового эфира может быть использован марки Дованол DPиB (производитель Dov chemical, Германия). Микросферы в составе краски используют керамические, и/или стеклянные, и/или из золоотходов ТЭЦ.

Применение заявляемого покрытия может быть осуществлено без предварительного нанесения антикоррозионного грунта, т.к. в композиции присутствует комплекс антикоррозионных пигментов, которые осуществляют антикоррозионную защиту металла. Композиция характеризуется улучшенной адгезией за счет применения специальных связующих в комбинации с другими компонентами и микросферой. Введение в рецептуру оксида церия позволило получить лакокрасочное покрытие с повышенными физико-механическими свойствами и стойкостью к ультрафиолету.

Осуществление изобретения

Заявляемый технический результат обеспечивается за счет комплекса использованных компонентов и их количественного содержания.

В заявляемом составе в качестве пленкообразователя использована стиролакриловая (стирол-акрилатная) дисперсия или винилиденхлоридакриловая дисперсия. В качестве стиролакриловой дисперсии использую вещество марки NeoCryl XK производства фирмы NeoResins, Голландия, анионная, атмосферостойкая, водостойкая с содержанием сухих веществ 42,5%, МТП (минимальная температура пленкообразования) - 31°C, плотность - 1,04 г/см, летучие вещества - вода, нейтрализующий агент - аммиак. В качестве винилиденхлоридакриловой дисперсии может быть использована дисперсия марки Halloflex 299 (производитель DSM NeoResins). Информация о данных пленкообразователях доступна на сайте производителя (www.dsm.com).

В композиции использован гидрофобный диспергатор, основанный на аммонийакрилатных сополимерах, например, марки Byk 154. Информация о данном веществе доступна на сайте производителя (www.byk.com). Используемый диспергатор обеспечивает хорошее смачивание и равномерное распределение частиц пигмента и наполнителя по покрываемой поверхности металла, при этом не ухудшает влагостойкость лакокрасочного покрытия, т.е. не влияет на качество покрытия.

В одном из вариантов выполнения в заявляемой рецептуре применены три вида загустителя - для создания требуемых реологических характеристик, для нанесения лакокрасочного материала гидравлическим способом и для успешного хранения краски в емкости.

Byk-420 (www.byk.com) используется в качестве антиседиментационной добавки против оседания наполнителей и пигментов, он же тиксотропный низкосдвиговый загуститель на основе мочевины позволяющий наносить покрытие с толщиной пленки до 300 мкм одним слоем.

Byk-428 () - загуститель, позволяющий наносить краску при высоких сдвиговых нагрузках в данном случае при гидравлическом нанесении лакокрасочного метериала.

Акрисол-RM-8 (фирмы ROHM HAAS, Германия) - загуститель для средних сдвиговых нагрузок.

Комбинация этих загустителей позволяет наносить материалы с толщиной мокрой пленки более 300 мкм и при этом не влиять на физико-механические свойства лакокрасочного покрытия и не ухудшать химическую стойкость.

В другом варианте реализации заявляемого изобретения использованы полиуретановый и/или целлюлозный загустители, при этом в качестве полиуретанового загустителя (гидрофобно-модифицированного сложного уретанового сополимера на основе этилена) может быть использован состав марки Акрисол-RM-8, и/или Акрисол-RM-2020 (фирмы ROHM HAAS, Германия), в качестве целлюлозного загустителя может быть использовано вещество марки Natrosol Plus 330 РА (фирмы Ashland, ashland.com).

Использование в составе композиции пеногасителя позволяет удалять пену из грунта и с поверхности лакокрасочного покрытия. В качестве пеногасителя предлагается использовать сополимер полиэфирсилоксана, содержащий коллоидную силику. Таким сополимером является продукт марки Tego Airex (фирмы Evonik, Германия) и/или 034. Информация о данных веществах доступна на сайтах производителей (www.byk.com, www.evonik.com).

Антикоррозионные пигменты использованы в составе композиции для обеспечения долговременной защиты металла от коррозии. При этом фосфат цинка алюминизированный обеспечивает образование защитного слоя на поверхности металла, тераоксихромат цинка, хромат стронция - пассивацию металла посредством образования катодного потенциала, нитрит натрия использован в качестве ингибитора мгновенной коррозии. Подобранный состав антикоррозионных пигментов в составе композиции создает синергетический эффект антикоррозионной защиты металла.

Наполнители в композиции могут быть разные, при этом обязательными в композиции являются микросферы, обеспечивающие теплофизические и антиконденсационные свойства, оксид церия CeO₂, и тальк, являющийся гидрофобным веществом, снижающий водопроницаемость композиции и улучшающий антикоррозионные свойства.

Подбор наполнителей произведен с целью создания плотной решетки и для придания краске определенных физикомеханических свойств, а также барьера для проникновения влаги и других разрушающих лакокрасочное покрытие веществ.

Микросферы могут быть использованы керамические, и/или стеклянные, и/или из золоотходов ТЭЦ.

В одном из вариантов осуществления изобретения использована микросфера-стеклянная К37 марки 3М (www.3mrussia.ru) - полая микросфера со следующими характеристиками:

- плотность - 0.37,

- изостатическое сопротивление раздавливанию - 210 бар,

- флотация - 96% от объема.

Специфика данной микросферы позволяет производить нанесение краски гидравлическим методом без разрушения микросфер. Микросфера в краске позволяет снизить ее теплопроводность в 20-30 раз, что позволяет уменьшать теплопотери трубопроводов теплоносителей. А при окраске трубопроводов или других металлических конструкций, где возможно появление конденсата - ликвидировать данную проблему. Также данная микросфера повышает физико-механические характеристики, а именно прочность и стойкость к истиранию.

Оксид церия CeO₂ обеспечивает поглощение ультрафиолетового излучения, использован в качестве антиоксиданта, для улучшения ионной проводимости с целью уменьшения явления элетроосмоса.

Коалесценты снижают температуру пленкообразования до значения 5°C, что делает возможным применение заявляемой композиции при отрицательных температурах окружающей среды. Предлагаемый в одном из вариантов выполнения в качестве коалесцентов комплекс веществ обеспечивает минимальное влияние на влагостойкость, реологичекие качества, быстрый набор твердости и раннюю водостойкость лакокрасочной пленки. Данный комплекс состоит из дипропиленгликоль моно н-бутилового эфира, бутил гликоля.

В качестве нейтрализующего агента могут быть использованы 25%-ный водный раствор аммиака или многофункциональная добавка АМР-95, с помощью которых регулируют рН состава, который не оказывает влияния на качество покрытия.

Состав композиции также включает пленочный фунгицид (биоцидную добавку), в качестве которого использовано вещество марки Troysan S 97.

Комплекс аникоррозионных пигментов и различных наполнителей позволил осуществлять антикоррозионную защиту металла сразу в нескольких направлениях - это электрохимическая защита, пассивация метала и изоляция металла от проникновения коррозионных агентов. А также применение специальной стиролакриловой дисперсии в составе композиции позволило достичь результатов, указанных в Таблице 2.

Антикоррозионная стойкость (или срок службы) покрытия, образованного заявляемой композицией составляет более 10 лет при ее эксплуатации под действием агрессивных сред, в условиях повышенной влажности, отрицательных температурах до минус 60°C.

Заявляемая краска имеет такую вязкость, что защитное покрытие может быть сформировано любым известным методом: кистью, валиком, воздушным, гидравлическим или комбинированным распылением. При этом наиболее предпочтительным является формирование покрытия из заявляемой композиции гидравлическим способом, которое осуществляют при давлении 90-200 атм. При этом обыкновенная микросфера не выдерживает такого давления и разрушается. В заявляемом изобретении использована микросфера, которая выдерживает такое давление и позволяет наносить теплоизоляционное покрытие промышленным способом на больших площадях. Краску можно наносить с толщиной мокрой пленки более 300 мкм и при этом толщина не влияет на физико-механические свойства лакокрасочного покрытия и не ухудшает химическую стойкость.

Краска может быть нанесена в несколько слоев. Для обеспечения антикоррозионных свойств достаточно однослойного покрытия толщиной 50-70 мкм сухой пленки, для достижения высоких свойств по теплоизоляции, покрытие рекомендуется наносить в несколько слоев (например, в 2-3 слоя), с толщиной каждого слоя 100 мкм сухой пленки. Время межслойной выдержки до нанесения финишного покрытия составляет около 90 мин при температуре 20°C. Время ускоренной сушки при температуре 60°C составляет 15 мин, это позволяет применять краску для промышленной окраски на конвейерной линии.

Заявляемая композиция может быть приготовлена следующим образом: сначала готовят премикс (предварительную смесь), загружая в дежу при постоянном перемешивании компоненты в следующей последовательности - вода, гидрофобный диспергатор - пеногасители - антикоррозионные пигменты - наполнители тальк и оксид церия - коалесценты - нейтрализующий агент - загустители, после их смешения премикс подается на бисерную мельницу где производят размол наполнителей и пигментов до 10 мкм, после чего в премикс добавляют микросферы и затем пленкообразователь при постоянном перемешивании, при этом при диспергировании и перемешивании осуществляют контроль температуры, поддерживая ее не выше 40 посредством охлаждения дежи и бисерной мельницы, и рН в интервале значений 6,5-8,5, который поддерживают добавлением нейтрализующего агента, продолжительность смешения определяются по перетиру и малярным качествам продукта до достижения значения вязкости смеси 1500-5000 сР по Брукфильду.

Примеры конкретного выполнения

Примеры составов предлагаемой композиции и свойств получаемых защитных покрытий представлены в таблицах 1 и 2 (Составы 2 и 3). Для сравнительных испытаний использовали состав краски по патенту RU 2422481 (Состав 1).

Испытания водно-дисперсионной теплоизоляционной, антикоррозионной, антиконденсационной краски проводили на стальных пластинах размером 70×150 мм. Перед нанесением краски поверхность металла подготавливали дробеструйным методом. Краску наносили на поверхность с помощью пневматического распыления. Толщина покрытия в мокром слое составила 100-350 мкм.

В Таблице 2 представлены характеристики, демонстрирующие антикоррозионные свойства и стойкость защитного покрытия к атмосферным и климатическим воздействиям. Полученные результаты указывают на решение поставленной задачи.

Следует отметить, что аналогичные свойства красок были получены при использовании гидрофобного диспергатора марки Disperbyk 2010 вместо диспергатора марки BYK154, а также при использовании их смеси, и полиуретанового загустителя марки Акрисол RM-55 вместо Акрисол RM-8, а также при использовании их смеси.

Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о том, что предложенный состав водо-дисперсионной краски обеспечивает получение покрытий, обладающих высокими антикоррозионными свойствами и физико-механическими и защитными свойствами, что позволяет использовать ее для защиты стальных конструкций, эксплуатируемых в атмосферных условиях. Кроме того, краска демонстрирует повышение теплоизоляционных и антикоррозионных свойств покрытий различных поверхностей, эксплуатирующихся в специфических жестких условиях, улучшение экологических свойств и упрощение технологии получения покрытия. С помощью данной краски можно осуществлять и ремонт покрытий. При этом не нужно производить очистку поверхности от ржавчины.

Изобретение относится к лакокрасочным материалам, а именно к грунтовочным водно-дисперсионным композициям, и может быть использовано в различных отраслях промышленности для комплексной защиты поверхностей металлических конструкций, эксплуатируемых в атмосферных условиях различных климатических зон, в атмосфере, содержащей агрессивные газы и пары, в условиях с повышенной влажностью и большими перепадами температур. Водно-дисперсионная теплоизоляционная, антикоррозионная, антиконденсатная краска для металлических поверхностей содержит пленкообразователь, гидрофобный диспергатор, полиуретановый и целлюлозный загустители, пеногаситель, антикоррозионные пигменты, наполнители, коалесценты, нейтрализующий агент, пленочный фунгицид, растворитель. При этом в качестве пленкообразователя она содержит стиролакриловую дисперсию марки NeoCryl XK или винилиденхлоридакриловую дисперсию марки Halloflex 299, в качестве гидрофобного диспергатора - высокомолекулярный сополимер акриловой кислоты с группами, обладающими сродством к пигментам, полученный по технологии контролируемой полимеризации и/или диспегатор, основанный на аммонийакрилатных сополимерах, в качестве полиуретанового загустителя - неионогенный гидрофобно-модифицированный сложный уретановый сополимер на основе этилена и/или мочевино-модифицированный полиуретан с разветвленной структурой, в качестве пеногасителя - сополимеры полиэфирсилоксана, содержащие коллоидную силику, в качестве антикоррозионных пигментов - комплекс из фосфата цинка алюминизированного, тетраоксихромата цинка, хромата стронция, нитрита натрия, в качестве наполнителей - микросферы, тальк и оксид церия CeO₂, в качестве коалесцентов - дипропиленовый эфир моно n-бутилового эфира, бутилгликоль, в качестве растворителя - воду. Изобретение обеспечивает получение стойкого покрытия в атмосферных условиях под воздействием неблагоприятных климатических факторов, стойкого к минеральному маслу и различным растворителям и т.д., к ультрафиолетовому излучению, обладает хорошими теплофизическими и антиконденсационными свойствами, имеет повышенный срок службы покрытия и стабильность краски при хранении. 9 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Водно-дисперсионная теплоизоляционная, антикоррозионная, антиконденсатная краска для металлических поверхностей, включающая пленкообразователь, гидрофобный диспергатор, полиуретановый и целлюлозный загустители, пеногаситель, антикоррозионные пигменты, наполнители, коалесценты, нейтрализующий агент, пленочный фунгицид, растворитель, при этом в качестве пленкообразователя она содержит стиролакриловую дисперсию марки NeoCryl XK или винилиденхлоридакриловую дисперсию марки Halloflex 299, в качестве гидрофобного диспергатора - высокомолекулярный сополимер акриловой кислоты с группами, обладающими сродством к пигментам, полученный по технологии контролируемой полимеризации и/или диспегатор, основанный на аммонийакрилатных сополимерах, в качестве полиуретанового загустителя - неионогенный гидрофобно-модифицированный сложный уретановый сополимер на основе этилена и/или мочевино-модифицированный полиуретан с разветвленной структурой, в качестве пеногасителя - сополимеры полиэфирсилоксана, содержащие коллоидную силику, в качестве антикоррозионных пигментов - комплекс из фосфата цинка алюминизированного, тетраоксихромата цинка, хромата стронция, нитрита натрия, в качестве наполнителей - микросферы, тальк и оксид церия CeO₂, в качестве коалесцентов - дипропиленовый эфир моно n-бутилового эфира, бутилгликоль, в качестве растворителя - воду при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Стиролакриловая или винилиденхлоридакриловая дисперсия 25-35 Гидрофобный диспергатор 0,4-0,6 Пеногаситель 0,1-0,3 Полиуретановый загуститель 0,1-3,0 Целлюлозный загуститель 0,2-0,3 Фосфат цинка алюминизированный 3,0-5,0 Тетраоксихромат цинка 0,1-0,3 Хромат стронция 0,1-0,4 Нитрит натрия 0,1-0,2 Тальк 3,0-8,0 Микросферы 38-50 Оксид церия CeO₂ 2-5 Дипропиленовый эфир моно n-бутилового эфира 0,1-2,0 Бутилгликоль 1,0-2,0 Нейтрализующий агент 0,1-0,3 Пленочный фунгицид 0,3-0,5 Вода Остальное

2. Водно-дисперсионная теплоизоляционная краска по п. 1, характеризующаяся тем, что в качестве стиролакриловой дисперсии марки NeoCryl XK она содержит NeoCryl XK-64 и/или NeoCryl XK-62.

3. Водно-дисперсионная теплоизоляционная краска по п. 1, характеризующаяся тем, что в качестве гидрофобного диспегатора, основанного на аммонийакрилатных сополимерах она содержит вещество марки BYK 154, а в качестве высокомолекулярного сополимера акриловой кислоты с группами, обладающими сродством к пигментам, полученного по технологии контролируемой полимеризации - полимер полиакриловой кислоты марки Disperbyk 2010.

4. Водно-дисперсионная теплоизоляционная краска по п. 1, характеризующаяся тем, что в качестве гидрофобно-модифицированного сложного уретанового сополимера на основе этилена используют состав марки Акрисол-RM-8, и/или Акрисол-RM-2020, а в качестве мочевино-модифицированного полиуретана с разветвленной структурой используют состав марки Byk-428 и/или Акрисол-RM-55.

5. Водно-дисперсионная теплоизоляционная краска по п. 1, характеризующаяся тем, что в качестве целлюлозного загустителя она содержит загуститель марки Natrosol Plus 330 PA.

6. Водно-дисперсионная теплоизоляционная краска по п. 1, характеризующаяся тем, что в качестве сополимера полиэфирсилоксана, содержащего коллоидную силику она содержит сополимер марки Tego Airex и/или Byk-034.

7. Водно-дисперсионная теплоизоляционная краска по п. 1, характеризующаяся тем, что в качестве нейтрализующего агента используют вещество марки АМР-95 или 25%-ный водный раствор аммиака.

8. Водно-дисперсионная теплоизоляционная краска по п. 1, характеризующаяся тем, что в качестве пленочного фунгицида она содержит Troysan S 97.

9. Водно-дисперсионная теплоизоляционная краска по п. 1, характеризующаяся тем, что дипропиленовый эфир моно n-бутилового эфира использован марки Дованол DРиВ.

10. Водно-дисперсионная теплоизоляционная краска по п. 1, характеризующаяся тем, что микросферы используют керамические, и/или стеклянные, и/или из золоотходов ТЭЦ.