ДИСПЕРСИОННАЯ КРАСКА Российский патент 2017 года по МПК C09D5/02 C09D7/12 C09D133/00 

Изобретение относится к водной дисперсионной краске, содержащей силанизированные коллоидные частицы оксида кремния и связующее вещество на основе акрилата, способу получения такой дисперсии и ее применению.

Уровень техники

Формирование пленки из дисперсионной краски на водной основе происходит в результате коалесценции полимерных частиц. В процессе испарения воды полимерные частицы приближаются друг к другу, деформируются, и полимерные макромолекулярные цепи, формирующие полимерные частицы, взаимно диффундируют с образованием идеальных непрерывных сухих пленок. Различные этапы процесса коалесценции регулируются главным образом поверхностным натяжением. Формирование пленки - коалесценция частиц происходит только тогда, когда капиллярные силы (пропорциональные поверхностному натяжению дисперсионной среды) более высоки, чем силы деформации (связанные с механическими свойствами полимера) и продвигаются по боковой линии (снаружи к внутренней части) и по вертикали (сверху вниз). Этот особый тип продвижения способствует образованию тонкого внешнего слоя сухого полимера на верхней поверхности краски. Этот тонкий поверхностный слой становится источником дефектов, которые появляются в ходе применения краски. Для красок на водной основе увеличение времени схватывания пленки по краям может быть вызвано понижением поверхностного натяжения во время коалесценции или другим явлением, тормозящим процесс формирования пленки.

Композиции красок, у которых существует повышенное время схватывания пленки по краям, известны в данной области техники, например это композиции, содержащие фторированные поверхностно-активные вещества, способствующие понижению поверхностного натяжения. Так как поверхностно-активные вещества на основе фтора значительно понижают поверхностное натяжение, возникает проблема с вспениванием, а также и другие проблемы, например, проблемы, связанные с коалесценцией и, следовательно, с формированием пленки.

Было бы желательно обеспечить дисперсию, которая расширяла бы время схватывания пленки по краям таким образом, чтобы краски можно было бы с успехом применять, в особенности в отсутствие каких-либо возникающих проблем, например, таких, как снижение поверхностного натяжения и/или вспенивание. Время схватывания пленки по краям это время, в течение которого краски могут быть повторно обработаны на ранее окрашенной области. Время схватывания пленки по краям является ключевым свойством рабочих характеристик для покрытий, особенно при нанесении покрытия кистью. Отделочные краски в связи с этим могут быть применены более удобно и гибко.

Кроме того, было бы желательно, обеспечить стабильную дисперсионную краску. В частности, было бы желательно обеспечить дисперсию, которая могла бы без проблем храниться и транспортироваться без осаждения или гелеобразования. К тому же было бы желательно обеспечить удобный и недорогой способ для производства такой дисперсии. Задачей настоящего изобретения является обеспечение такой дисперсии, которая могла бы одновременно свести к минимуму воздействие на окружающую среду, например, с помощью упразднения красок с растворителем. Кроме того, желательно сохранить или сократить время высыхания краски после нанесения на подложку.

Сущность изобретения

Изобретение относится к способу получения водной дисперсионной краски, включающей смешивание силанизированных коллоидных частиц диоксида кремния и связующего вещества на основе акрилата, в которой массовое отношение SiО₂ к связующему веществу на основе акрилата в расчете на сухое вещество диоксида кремния смешиваются в таком количестве, чтобы содержание SiО₂, измеренное с помощью рентгеновской флуоресценции (XRF) в упомянутой дисперсии, колебалось от 1,05 до 7,5 мас.%, где силановые группы, присутствующие в силанизированных коллоидных частицах диоксида кремния, получали из силанов, содержащих эпоксидную группу, глицидоксильную группу, глицидоксипропильную группу; из силанов на основе уреидов, метакриламидосиланов, меркаптосиланов и их комбинаций.

Содержание SiО₂ измеряли с помощью XRF (рентгеновской флуоресценции), предпочтительно на спектрометре Philips Magix PW2424. Предпочтительно, чтобы способ для измерения содержания диоксида кремния настоящего изобретения заключался в следующем: делают типовую подготовку с помощью плавления образца с Li₂B₄О₇ до стеклянного шарика. Если содержание углерода высокое, то образец нагревался в воздухе перед плавлением. Эталонные образцы приготавливали с использованием сертифицированных стандартов таким же способом. Определение количества SiО₂ с использованием XRF выполняли с помощью облучения образца гамма-излучением, генерируемым Rh- электронно-лучевой трубкой, и затем измеряли количество флуоресцентного излучения, испускаемого образцом, с помощью спектрометра Philips Magix DW2424. Лучшей подготовкой образца для уменьшения диапазона отклонений является плавление образца до стеклянного шарика, используя, например, Li₂B₄О₇. Количество флуоресценции измеряли с использованием калибровки, основанной на 16 различных сертифицированных стандартах из числа прочих Британских химических стандартов - British Chemical Standards (BCS), Национального Бюро стандартов - National Bureau of Standards (NBS). Измерение содержания SiО₂ в силанизированных коллоидных частицах диоксида кремния предпочтительно производили перед добавлением любых дополнительных компонентов. Под термином “дисперсия" также подразумевают включение компонентов, которые присутствуют в эмульгированном виде, например, акриловые эмульсионные смолы, которые можно эмульгировать с помощью эмульгатора.

Предпочтительно, чтобы дополнительные компоненты, как описано ниже, добавлялись для формирования дисперсии. Количества, указанные относительно компонентов, основывались на массовом содержании полученной, в конечном счете, дисперсионной краски. Таким образом, полученная дисперсионная краска включала в себя таковые содержания по массе соответствующих компонентов.

Предпочтительно, чтобы диспергатор/смачивающее вещество добавлялся в количественном диапазоне от 0,05 до 2, наиболее предпочтительно от 0,1 до 1,0 мас.% в расчете на дисперсионную краску. Подходящие диспергаторы включают полисилоксаны.

Предпочтительно, чтобы коалесцирующий агент/пластификатор добавлялся в количественном диапазоне от 0,5 до 5, более предпочтительно от 1 до 3 мас.% в расчете на дисперсионную краску. Могут быть использованы гликоль и гликолевые эфиры, причем гликолевые эфиры предпочтительнее.

Предпочтительно, чтобы пеногаситель добавлялся в количественном диапазоне от 0,05 до 1, наиболее предпочтительно от 0,1 до 0,3 мас.% в расчете на дисперсионную краску. Подходящие пеногасители включают полисилоксаны.

Предпочтительно, чтобы пигмент добавлялся в количественном диапазоне от 5 до 40, наиболее предпочтительно от 10 до 25 мас.% в расчете на дисперсионную краску. Подходящие пигменты включают неорганические пигменты, такие как диоксид титана, оксиды железа (красный, желтый, коричневый и черный), оксид цинка, хромовый пигмент, пигменты ультрамарина, пигменты кобальта (кобальтовая синь) и органические пигменты, такие, например, как азопигменты.

Предпочтительно, чтобы наполнитель, такой как кристаллический кремнезем, глины (алюмосиликаты) или карбонат кальция мог быть добавлен в количественном диапазоне от 5 до 40, наиболее предпочтительно от 10 до 25 мас.% в расчете на дисперсионную краску.

Предпочтительно, чтобы загуститель добавлялся в количественном диапазоне от 0,1 до 3, наиболее предпочтительно от 0,3 до 1,5 мас.% в расчете на дисперсионную краску. Подходящие загустители включают полиуретан и EHEC и НЕС загустители на основе целлюлозы.

Предпочтительно, чтобы диспергатор добавлялся в количественном диапазоне от 0,1 до 3. Наиболее предпочтительно от 0,3 до 1 мас.% в расчете на дисперсию. Подходящие диспергаторы включают анионные поверхностно-активные вещества.

Предпочтительно, чтобы модификатор реологии для текучести и выравнивающей способности,добавлялся в количественном диапазоне от 0,1 до 3, наиболее предпочтительно от 0,3 до 1 мас.% в расчете на дисперсию. Подходящие реологические модификаторы включают неионные поверхностно-активные вещества, такие как Surfynol 104 (2,4,7,9-тетраметил-5-децин-4,7-диол).

Предпочтительно, чтобы биоцид добавлялся в количественном диапазоне от 10 до 500 частей на миллион (ч/млн), наиболее предпочтительно от 20 до 200 ч/млн (как 100% биоцид) в расчете на дисперсию. Компоненты, составляющие дисперсионную краску, соответственно смешивались при комнатной температуре, но тепло могло быть генерировано в смеси для перетира во время измельчения/диспергирования пигментов. Предпочтительно, чтобы вначале приготавливали смесь для перетира, после чего в нее добавляли разжижитель. Как правило, в смесь для перетира добавляется диспергатор, пеногаситель, пигмент и загуститель. К разжижителю, добавленному к смеси для перетира, обычно добавляются в дополнение к связующему веществу коалесцирующий агент, загуститель, модификатор реологии, пеногаситель и биоцид.

Силанизированные коллоидные частицы оксида кремния могут быть получены любыми способами, как описано в известном уровне техники, например, в патентном документе W02004/035474. Смешивание силана и частиц коллоидного диоксида кремния предпочтительно проводится непрерывно, предпочтительно при температуре приблизительно от 20 до приблизительно 95°C, более предпочтительно от приблизительно 50 до приблизительно 75°C и наиболее предпочтительно от приблизительно 60 до приблизительно 70°C. Предпочтительно, чтобы силан медленно добавлялся к частицам диоксида кремния при интенсивном перемешивании при температуре приблизительно 60°C при контролируемой скорости, которая соответственно составляла бы приблизительно от 0,01 до приблизительно 100, предпочтительно приблизительно от 0,1 до приблизительно 10, более предпочтительно приблизительно от 0,5 до приблизительно 5 и наиболее предпочтительно приблизительно от 1 до приблизительно 2 молекул силана на нм² площади поверхности коллоидного диоксида кремния (на коллоидных частицах диоксида кремния) в час. Добавление силана может быть продолжено в течение любого соответствующего времени в зависимости от скорости добавления, количества силана, которое будет добавлено, и степени желаемой силанизации. Как бы то ни было, добавление силана предпочтительно продолжать вплоть до 5 часов, более предпочтительно до 2 часов, до тех пор, пока соответствующее количество силана будет добавлено. Количество по массе добавленного силана к коллоидным частицам диоксида кремния соответственно составляет приблизительно от 0,1 до приблизительно 6, предпочтительно приблизительно от 0,3 до приблизительно 3 и наиболее предпочтительно приблизительно от 1 до приблизительно 2 молекул силана на нм² площади поверхности коллоидных частиц диоксида кремния. Непрерывное добавление силана к коллоидным частицам может быть особенно важным при приготовлении высококонцентрированных силанизированных золей кремниевой кислоты, имеющих содержание диоксида кремния приблизительно до 80 мас.%. Как бы то ни было, содержание диоксида кремния соответственно составляло приблизительно от 20 до приблизительно 80 мас.%, предпочтительно приблизительно от 25 до приблизительно 70 мас.% и наиболее предпочтительно приблизительно от 30 до приблизительно 60 мас.%. Предпочтительно, чтобы силанизированные коллоидные частицы диоксида кремния имели содержание сухого вещества от 15 до 60 мас.%, наиболее предпочтительно от 25 до 50 мас.% в расчете на дисперсию.

Предпочтительно, частицы коллоидного диоксида кремния и силана смешивать так, чтобы получать силанизированные коллоидные частицы диоксида кремния, имеющие массовое отношение силана к диоксиду кремния приблизительно от 0,01 до приблизительно 1,5, более предпочтительно приблизительно от 0,05 до приблизительно 1 или приблизительно от 0,10 до приблизительно 0,5 и наиболее предпочтительно от 0,15 до 0,30.

Предпочтительно, чтобы соединение силана разбавляли прежде, чем смешивали его с коллоидными частицами диоксида кремния, предпочтительно водой, для формирования заранее приготовленной смеси силана и воды, соответственно в массовом отношении приблизительно от 1:8 до приблизительно 8:1, предпочтительно приблизительно от 3:1 до приблизительно 1:3 и наиболее предпочтительно приблизительно от 1,5:1 до приблизительно 1:1,5. Полученный раствор силана в основном светлый и стабильный и легко смешивается с коллоидными частицами диоксида кремния. При непрерывном добавлении силана к коллоидным частицам диоксида кремния смешивание предпочтительно продолжалось приблизительно от 1 секунды до приблизительно 30 минут, предпочтительно, приблизительно от 1 минуты до приблизительно 10 минут, после чего добавление силана остановилось. Смешивание может быть выполнено при показателе значения pH приблизительно от 1 до приблизительно 13, предпочтительно приблизительно от 6 до приблизительно 12, более предпочтительно приблизительно от 7,5 до приблизительно 11 и наиболее предпочтительно приблизительно от 9 до приблизительно 10,5. Для того чтобы обеспечить заявленное содержание SiО₂ в дисперсионной краске, может быть добавлено необходимое количество воды для разбавления силанизированных коллоидных частиц оксида кремния. Таким образом, может быть получена водная дисперсионная краска. Предпочтительно получать стабильную дисперсию. Под термином ”стабильная" подразумевается в контексте ”стабильная дисперсия”, которая не застудневает в пределах периода по меньшей мере одного года при температуре от 15 до 25°C.

Предпочтительно, чтобы относительное увеличение вязкости дисперсии в течение одного года после ее получения, составляло меньше, чем 20% при температуре хранения от 15 до 25°C.

Предпочтительно, чтобы частицы коллоидного диоксида кремния приготавливали с помощью полимеризации поликремниевой кислоты, полученной из жидкого стекла, осажденного диоксида кремния, микродиоксида кремния (микрокремнезема), пирогенного диоксида кремния (пирогенного кремнезема) или гелей диоксида кремния с достаточной чистотой и их смесей, наиболее предпочтительно из жидкого стекла.

Частицы коллоидного диоксида кремния в соответствии с изобретением могут быть модифицированы и могут содержать другие элементы, такие как амины, алюминий и/или бор, которые могут присутствовать в частицах и/или диспергирующей фазе. Бор-модифицированные золи диоксида кремния описаны, например, в патентном документе US 2630410. Частицы диоксида кремния, модифицированные алюминием, соответственно имеют содержание Al₂О₃ приблизительно от 0,05 до приблизительно 3 мас.%, предпочтительно приблизительно от 0,1 до приблизительно 2 мас.%. Способ приготовления золя диоксида кремния модифицированного алюминием описан далее, например, в публикации ”Химия кремнезема”. by Her. K. Ralph. pages 407-409. John Wiley & Sons (1979) и в патентном документе US 5368833.

Коллоидные частицы диоксида кремния из силанизированных частиц диоксида кремния соответственно имеют средний диаметр частицы в диапазоне от 2 до 150 нм, предпочтительно от 3 до 50 нм, более предпочтительно от 5 до 40 нм, наиболее предпочтительно приблизительно от 7 до приблизительно 12 нм. Соответственно частицы коллоидного диоксида кремния имеют удельную площадь поверхности приблизительно от 20 до приблизительно 1500, предпочтительно приблизительно от 50 до приблизительно 900 и более предпочтительно приблизительно от 70 до приблизительно 600 м²/г и наиболее предпочтительно приблизительно от 200 до приблизительно 400 м²/г.

Частицы коллоидного диоксида кремния предпочтительно имеют узкое распределение частиц по размерам, то есть низкое относительное среднее квадратичное отклонение размера частиц. Относительное среднее квадратичное отклонение распределения частиц по размерам это отношение среднего квадратичного отклонения распределения частиц по размерам к среднему размеру частиц и выражается в виде цифр. Относительное среднее квадратичное отклонение распределения частиц по размерам предпочтительно меньше, чем приблизительно 60% от числа, более предпочтительно меньше, чем приблизительно 30% от числа, и наиболее предпочтительно меньше, чем приблизительно 15% от числа.

Силанизированные коллоидные частицы диоксида кремния предпочтительно диспергируются в водной фазе предпочтительно в присутствии стабилизирующих катионов, таких как K⁺, Na⁺, Li⁺, NH₄⁺, органических катионов, первичных, вторичных, третичных и четвертичных аминов или их смесей с тем, чтобы образовать водный золь диоксида кремния. Предпочтительно, чтобы частицы коллоидного диоксида кремния являлись отрицательно заряженными. Соответственно содержание диоксида кремния в немодифицированном золе составляет приблизительно от 20 до приблизительно 80, предпочтительно приблизительно от 25 до приблизительно 70 и наиболее предпочтительно приблизительно от 30 до приблизительно 60 мас.%. Чем выше содержание диоксида кремния, тем более концентрирована в результате дисперсия силанизированного коллоидного диоксида кремния. Показатель значения pH золя диоксида кремния соответственно находится в пределах приблизительно от 1 до приблизительно 13, предпочтительно приблизительно от 6 до приблизительно 12 и наиболее предпочтительно приблизительно от 7,5 до приблизительно 11. Однако для золей диоксида кремния, модифицированного алюминием, показатель значения pH соответственно находится в пределах приблизительно от 1 до приблизительно 12, предпочтительно приблизительно от 3,5 до приблизительно 11.

Золь диоксида кремния предпочтительно имеет S-величину приблизительно от 20 до приблизительно 100, более предпочтительно приблизительно от 30 до приблизительно 90 и наиболее предпочтительно приблизительно от 60 до приблизительно 90.

Было установлено, что дисперсия с S-величиной в пределах этих диапазонов может улучшать стабильность итоговой дисперсии. S-величина характеризует степень агрегации частиц коллоидного диоксида кремния, то есть степень агрегирования или образования микрогеля. S-величина была измерена и вычислена в соответствии с формулами, приведенными в публикации J. Phys. Chem. 60(1956). 955-957 by Her. R.K. & Dalton. R.L.

S-величина зависит от содержания диоксида кремния, вязкости и плотности частиц коллоидного диоксида кремния. Высокая S-величина указывает на низкое содержание микрогеля. S-величина представляет собой количество SiО₂ в процентах по массе, присутствующее в дисперсной фазе, например золе диоксида кремния. Уровнем микрогеля можно управлять в процессе производства, о чем далее будет описано в патентном документе US 5368833.

Силановые соединения могут образовывать стабильные ковалентные силоксановые связи (Si-O-Si) с силанольными группами или быть связанными с силанольными группами, например, с помощью водородных связей на поверхности коллоидных частиц диоксида кремния. Таким образом, с помощью этого способа частицы диоксида кремния являются поверхностно-модифицированными.

Предпочтительно, чтобы силановые группы, присутствующие в силанизированных коллоидных частицах диоксида кремния, были получены из силанов, содержащих эпоксидную группу, глицидоксильную группу, глицидоксипропильную группу и их комбинации, наиболее предпочтительны силановые группы, полученные из силанов, содержащих эпоксидную группу.

Предпочтительно, чтобы силановые группы, присутствующие в силанизированных коллоидных частицах диоксида кремния, были получены из силанов, содержащих эпоксидную группу, глицидоксильную группу, глицидоксипропильную группу, такую как гамма-глицидоксипропилтриметоксисилан, гамма-глицидоксипропилметилдиэтоксисилан, (3-глицидоксипропил)триметоксисилан, (3-глицидоксипропил) гексилтриметоксисилан, бета-(3,4-эпоксициклогексил)этилтриэтоксисилан.

Предпочтительно, чтобы силановые группы, присутствующие в силанизированных коллоидных частицах диоксида кремния, были получены из силанов на основе уреидов, таких как гамма-уреидопропилтриметоксисиланов, метакриламидосиланов, меркаптосиланов, таких как 3-меркаптопропилтриэтоксисилан и гамма-меркаптопропилтриэтоксисилан; трис-(триметокси) силана, метилтриэтоксисилана, метилтриметоксисилана; изоцианатсилана, такого как трис-[3-(триметоксисилил)пропил]изоцианурат; бис-(3-[триэтоксисилил]пропил)полисульфида, бета-(3,4-эпоксициклогексил)-этилтриметоксисилана; гамма-метакрилоксипропилтриметоксисилана, гамма-метакрилоксипропилтриизопропоксисилана, гамма-метакрилоксипропилтриэтоксисилана, этилтриметоксисилана, пропилтриэтоксисилана, фенилтриметоксисилана, циклогексилтриметоксисилана, циклогексилтриэтоксисилана, диметилдиметоксисилана, 3-хлоропропилтриэтоксисилана, 3- метакрилоксипропилтриметоксисилана, изобутилтриэтоксисилана, триметилэтоксисилана, фенилдиметилэтоксисилана, гексаметилдисилоксана, триметилсилилхлорида и их смесей. В патентном документе US 4927749 раскрываются дополнительные соответствующие силаны, которые могут использоваться в настоящем изобретении.

Также могут использоваться латекс и/или водорастворимые смолы и полимеры в качестве связующих веществ на основе акрилатов. Под термином “связующие вещества на основе акрилатов” подразумевается включение в качестве связующих, например, полиакриловых кислот и полиметакриловых кислот, а также сополимеров акрилата, таких как сополимеры винилакрилата или стирол-акриловые полимеры, акриловые и/или метакрилуретановые сополимеры.

Предпочтительно, чтобы дисперсию силанизированных коллоидных частиц диоксида кремния смешивали со связующим веществом на основе акрилата в массовом соотношении: SiО₂ к связующему веществу на основе акрилата в расчете на сухое вещество от 0,04 до 0,20, более предпочтительно от 0,05 до 0,15, и наиболее предпочтительно от 0,08 до 0,11.

Предпочтительно, чтобы компоненты смешивали при умеренной температуре, соответственно приблизительно от 15 до приблизительно 35°C, предпочтительно приблизительно от 20 до приблизительно 30°C. Предпочтительно, чтобы компоненты смешивали в течение приблизительно от 10 секунд до приблизительно 1 часа, более предпочтительно приблизительно от 1 минуты до приблизительно 10 минут. В случае необходимости дисперсия силанизированных коллоидных частиц диоксида кремния разбавляется, чтобы привести содержание диоксида кремния к соответствующему уровню.

Изобретение также относится к полученной согласно способу водной дисперсионной краске, содержащей силанизированные коллоидные частицы диоксида кремния и связующее вещество на основе акрилата,

Кроме того, изобретение относится к водной дисперсионной краске, содержащей силанизированные коллоидные частицы диоксида кремния и связующее вещество на основе акрилата, в которой массовое отношение SiО₂ к связующему веществу на основе акрилата в расчете на сухое вещество колеблется от 0,02 до 0,2, и где содержание SiО₂, измеренное с помощью рентгеновской флуоресценции (XRF), в дисперсионной краске составляет от 1,05 до 7,5 мас.%, и где силановые группы, присутствующие в силанизированных коллоидных частицах диоксида кремния, получены из силанов, содержащих эпоксидную группу, глицидоксидную группу, глицидоксипрпопильную группу; силанов на основе уреидов, метакриламидосиланов, меркаптосиланов и их комбинаций.

Предпочтительно, чтобы массовое отношение SiО₂ к связующему веществу на основе акрилата в расчете на сухое вещество составляло от 0,04 до 0,2, предпочтительно от 0,05 до 0,15, и наиболее предпочтительно от 0,08 до 0,11.

Предпочтительно, чтобы дисперсионная краска имела содержание SiО₂ в диапазоне от 1,3 до 7,5, более предпочтительно от 1,3 до 4,5 и наиболее предпочтительно от 2,0 до 3,0 мас.%.

Связующее вещество на основе акрилата предпочтительно присутствует в форме латекса. Предпочтительно, чтобы общее содержание сухих веществ в водной дисперсионной краске, содержащей связующее вещество на основе акрилата и силанизированные коллоидные частицы диоксида кремния, составляло от 35 мас.% до 80 масс.%, предпочтительно от 45 до 75 мас.%, более предпочтительно от 50 до 65 мас.% и наиболее предпочтительно от 51 до 55 мас.%.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления силанизированные коллоидные частицы диоксида кремния и связующее вещество на основе акрилата присутствуют в дисперсии в виде дискретных частиц. В дисперсию предпочтительно включают дополнительные компоненты в количествах, как описано выше. Дисперсия может содержать дополнительные компоненты, как описано выше, как правило, в заданных количествах. Силанизированные коллоидные частицы диоксида кремния и связующее вещество на основе акрилата могут иметь свойства, которые описаны в способе приготовления требуемой дисперсионной краски.

Стабильность дисперсии облегчает обработку и ее применение в различных использованиях, поскольку она допускает хранение, и нет необходимости приготавливать ее на месте непосредственно перед использованием. Дисперсия является выгодной в том смысле, что в нее не включены опасные количества токсичных компонентов.

Изобретение также относится к использованию дисперсионной краски на любой подложке, предпочтительно на жесткой подложке, например на кирпичах, плитках, минералах, таких как камень или песчаник, древесине, металлических поверхностях, таких как сталь или алюминий; пластмассе, керамике, асбоцементном материале, стекле, фарфоре, наиболее предпочтительно на древесине. Мягкие поверхности, такие как текстиль, ткани и бумагу не включают в подходящие подложки для дисперсионной краски в соответствии с изобретением.

Будет очевидно, что изобретение, будучи описанным таким образом, может варьироваться многими способами. Такие вариации не следует рассматривать как отход от сути и области настоящего изобретения и все такие модификации, как должно быть очевидным специалистам в данной области техники, должны быть включены в объем формулы изобретения. В то время как приведенные здесь ниже примеры обеспечивают более конкретные детали реакций, следующие общие принципы здесь могут быть раскрыты. Следующие примеры будут далее иллюстрировать, как описанное изобретение может быть выполнено без ограничения его области действия.

Все части и проценты относятся к частям и массовым процентам, если не указано иное.

Примеры приготовления краски

Водные лакокрасочные составы Эталонной краски и Красок A-H, как изложено в таблице 1, были получены при комнатной температуре, посредством обеспечения смеси для перетира из компонентов с 1 по 7, которая являлась основой, с последующим диспергированием ее с помощью высокоскоростного смесителя Kreis-dissolver (Niemann) тип KDV 30-3,0 (2240 об/мин в течение 30 минут). Пояснения по используемым компонентам можно найти в таблице 2. Разжижитель, включающий компоненты с 8 по 14, был впоследствии добавлен к смеси для перетира после диспергирования и умеренно перемешан со скоростью 1000 оборотов в минуту в течение 15 минут. Как можно заметить ниже из таблицы 1, эталонная краска не содержит силанизированный коллоидный диоксид кремния (Bindzil CC301), в то время как дополнительные краски A-H включают Bindzil CC301, добавленный к разжижителю или к смеси для перетира (добавление к смеси для перетира только для Краски В бис). В таблице 3 ниже показаны характеристики приготовленных композиций красок.

Таблица 1
Композиции красок (количества даны в массовых частях) Компонент Эталон. краска Краска А Краска В Краска В бис Краска С Краска D Краска E Краска F Краска G Краска H Смесь для перетира 1. Вода 5,34 5,34 5,34 5,34 5,34 5,34 5,34 5,34 5,34 5,34 2. Disperbyk 190 1,15 1,15 1,15 1,15 1,15 1,15 1,15 1,15 1,15 1,15 3. Envirogem ADO1 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 4. Acticide MBS 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 5. Kronos 2310 24,0 24,0 24,0 24,0 24,0 24,0 24,0 24,0 24,0 24,0 6. Coapur XS 52 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 7. Bindzil CC301 0,00 0,00 0,00 2,40 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Разжижитель 8. Primal HG 1000 57,1 57,1 57,1 57,1 57,1 57,1 57,1 57,1 57,1 57,1 9. Texanol 2,36 2,36 2,36 2,36 2,36 2,36 2,36 2,36 2,36 2,36 10. Coapur XS 52 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 11. Aquaflow NHS300 1,44 1,44 1,44 1,44 1,44 1,44 1,44 1,44 1,44 1,44 12. Acticide MBS 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29 13. Вода 4,90 3,65 2,50 2,50 1,15 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 14. Bindzil CC301 0,00 1,25 2,40 0,00 3,75 5,00 7,5 10,00 12,5 15,0 Итого 97,97 97,97 97,97 97,97 97,97 97,97 100,07 103,07 105,57 108,07

Таблица 2
Описание компонентов Компонент Описание/Назначение компонентов Смесь для перетира Disperbyk 190 Диспергатор и увлажнитель Envirogem ADO1 Пеногаситель Acticide MBS Биоцид Kronos 2310 Пигмент типа рутила диоксид титана Coapur XS 52 Полиуретановый загуститель Bindzil CC301 Дисперсия коллоидного диоксида кремния модифицированного силаном, содержание коллоидного диоксида кремния, модифицированного силаном, составляет 28 мас.% SiО₂ (получено на основе XRF измерения) Разжижитель Primal HG 1000 Акриловая смола Texanol Коалесцирующий агент Coapur XS 52 Полиуретановый загуститель Aquaflow NHS300 Модификатор реологии потока и выравнивающей способности (розлива) Acticide MBS Биоцид Ш 5 мас.% активного вещества ; 2,5% МТ + 2,5% BIT Bindzil CC301 Дисперсия коллоидного диоксида кремния модифицированного силаном, содержание коллоидного диоксида кремния, модифицированного силаном, составляет 28 мас.% SiО2 (получено на основе XRF измерения)

Таблица 3
Характеристики композиций красок из таблицы 1 (в масс.%) Компонент Эталон. краска Краска А Краска В Краска В бис Краска С Краска D Краска E Краска F Краска G Краска H Bindzil CC301, вещество (мас.%) 0 1,28 2,45 2,45 3,82 5,10 7,46 9,70 11,84 13,88 Содержание SiО₂ колл.диоксида кремния, модиф. силаном, в общей массе композиции 0 0,36 0,69 0,69 1,07 1,43 2,09 2,72 3,32 3,89
Количество диоксида кремния, модиф. силаном, (сух. вещество) в расчете на сухое вещество смолы (мас.%) 0 1,3 2,6 2,8 4,0 5,3 8,0 10,7 13,3 16,0 Содержание пигмента смолы (сух.вещество) и силанизиров. Коллоидного диоксида (мас.%) 51,3 51,6 52,0 52,0 52,3 52,6 52,0 51,4 50,9 50,4

Как можно заметить ниже в таблице 4, слишком высокое добавление количества коллоидного диоксида кремния, модифицированного силаном - (Bindzil CC 301), не приведет к увеличению продолжительности времени схватывания пленки по краям, но позволит снизить содержание сухого вещества в краске, что является нежелательным. Например, добавление 20 массовых частей Bindzil CC301 (на основе продукта) к композиции, как указано в таблице 1, приведет к содержанию сухого вещества 49,3 мас.%, что означает необходимость испарения дополнительной порции воды. Кроме того, большие дозы диоксида кремния, модифицированного силаном, могут быть экономически невыгодными с точки зрения затрат. Содержание SiО₂ измеряли и количественно определяли с помощью рентгеновской флуоресценции (XRF). Способ для измерения содержания диоксида кремния настоящего изобретения заключался в следующем: подготавливали образец путем плавления образца с Li₂B₄0₇ до стеклянной бусинки. Если содержание углерода было высокое, то образец нагревался на воздухе перед плавлением. Эталонные образцы приготавливали таким же способом, используя сертификационные стандарты. Количественное определение SiО₂ с использованием XRF было выполнено с помощью облучения образца гамма-излучением, генерируемым Rh-электронно-лучевой трубкой, и затем было измерено количество флуоресцентного излучения, испускаемого образцом, с помощью спектрометра Philips Magix DW2424. Лучшей подготовкой образца для уменьшения диапазона отклонений является плавление образца до стеклянного шарика, используя, например, Li₂B₄О₇. Количество флуоресценции измеряли с использованием калибровки, построенной на 16 различных сертифицированных стандартах из числа Британских химических стандартов - British Chemical Standards (BCS), Национального Бюро стандартов - National Bureau of Standards (NBS).

Таблица 4
ASTM D7488 - Способ контроля времени схватывания пленки по краям из латекса (влажное время схватывания пленки по краям) Промежуток времени (минуты) перед повторным нанесением краски на поверхность подложки Время схватывания пленки по краям без поверхностных дефектов (минуты) Время схватывания пленки по краям без поверхностных дефектов, относительное повышение (в %) Время схватывания пленки по краям с хорошо видимыми поверхностными дефектами (минуты) Время схватывания пленки по краям с хорошо видимыми поверхностными дефектами, относительное повышение (в %) Эталонная краска 4 - 6 - Краска A 5 25% 6 0 Краска B 6 50% 7 17 Краска B бис 5 25% 7 17 Краска C 6 50% 8 33 Краска D 8 100% 9 50 Краска F 9 125% 10 67 Краска G 9 125% 11 83 Краска H 9 125% 11 83

Этот способ измерения времени схватывания пленки по краям распространяется на способ определения продолжительности времени, когда краска остается достаточно ”мокрой” или ”открытой”, чтобы допустить касание кистью и исправление. Способ предусматривает повторную обработку поверхности краски при помощи кисти, поскольку краска накладывается (10 движениями кистью вперед и назад) в динамике по времени с интервалами (интервал = 1 минута) до тех пор, пока это возможно. Из таблицы 4 может быть видно, что прибавление диоксида кремния, модифицированного силаном, к смеси для перетира и разжижителю не имеет никакого значения (см. краску В и краску В бис). Существенное улучшение, принимая во внимание время схватывания пленки по краям, достигается для красок С-H, когда это касается, как i) времени схватывания пленки по краям, при котором краска может быть повторно обработана без любых видимых дефектов, так и ii) времени схватывания пленки по краям пока у краски не будет четких хорошо видимых дефектов.

Изобретение относится к водной дисперсионной краске, содержащей силанизированные частицы коллоидного диоксида кремния и связующее вещество на основе акрилата, где массовое отношение SiO₂ к связующему веществу на основе акрилата в расчете на сухое вещество колеблется от 0,02 до 0,2 и где содержание SiO₂, измеренное с помощью рентгеновской флуоресценции (XRF), колеблется в упомянутой дисперсионной краске в диапазоне от 1,05 до 7,5 мас.%, где силановые группы, присутствующие в силанизированных частицах коллоидного диоксида кремния, получены из силанов, содержащих эпоксидную группу, глицидоксидную группу, глицидоксипропильную группу, силанов на основе уреидов, метакриламидосиланов, меркаптосиланов и их комбинаций, и где частицы коллоидного диоксида кремния готовят с помощью полимеризации поликремниевой кислоты, образованной из жидкого стекла. Изобретение также относится к применению дисперсионной краски для окрашивания кирпичей, минералов, древесины, металлических поверхностей, пластика, керамики, вяжущих материалов, стекла или фарфора. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 табл.

1. Водная дисперсионная краска, содержащая силанизированные частицы коллоидного диоксида кремния и связующее вещество на основе акрилата, где массовое отношение SiO₂ к связующему веществу на основе акрилата в расчете на сухое вещество колеблется от 0,02 до 0,2 и где содержание SiO₂, измеренное с помощью рентгеновской флуоресценции (XRF), колеблется в упомянутой дисперсионной краске в диапазоне от 1,05 до 7,5 мас.%, где силановые группы, присутствующие в силанизированных частицах коллоидного диоксида кремния, получены из силанов, содержащих эпоксидную группу, глицидоксидную группу, глицидоксипропильную группу, силанов на основе уреидов, метакриламидосиланов, меркаптосиланов и их комбинаций, и где частицы коллоидного диоксида кремния готовят с помощью полимеризации поликремниевой кислоты, образованной из жидкого стекла.

2. Дисперсионная краска по п. 1, которая остается стабильной дисперсией по меньшей мере в течение 12 месяцев при температуре от 15 до 25°С.

3. Дисперсионная краска по пп. 1, 2, в которой содержание SiO₂ находится в диапазоне от 1,3 до 5 мас.%.

4. Дисперсионная краска по п. 1, в которой содержание SiO₂ находится в диапазоне от 1,3 до 4,5 мас.%.

5. Дисперсионная краска по п. 1, в которой содержание SiO₂ находится в диапазоне от 2 до 3 мас.%.

6. Дисперсионная краска по п. 1, в которой общее содержание сухого вещества в дисперсии находится в диапазоне от 45 до 75 мас.%.

7. Дисперсионная краска по п. 1, в которой силановую группу силанизированных частиц коллоидного диоксида кремния получают из эпоксисилана.

8. Дисперсионная краска по п. 1, в которой общее содержание сухого вещества в дисперсии находится в диапазоне от 50 до 65 мас.%.

9. Дисперсионная краска по п. 1, в которой содержание SiO₂ измеряется с помощью рентгеновской флуоресценции (XRF) на спектрометре Philips Magix PW2424.

10. Способ приготовления водной дисперсионной краски, включающий смешивание силанизированных частиц коллоидного диоксида кремния и связующего вещества на основе акрилата, где массовое отношение SiO₂ к связующему веществу на основе акрилата в расчете на сухое вещество колеблется от 0,02 до 0,2, где силанизированные частицы коллоидного диоксида кремния смешивают в таком количестве, что содержание SiO₂, измеренное с помощью рентгеновской флуоресценции (XRF) в упомянутой дисперсионной краске, колеблется от 1,05 до 7,5 мас.%, где силановые группы, присутствующие в силанизированных частицах коллоидного диоксида кремния, получают из силанов, содержащих эпоксидную группу, глицидоксидную группу, глицидоксипропильную группу, силанов на основе уреидов, метакриламидосиланов, меркаптосиланов и их комбинаций, и где частицы коллоидного диоксида кремния готовят с помощью полимеризации поликремниевой кислоты, образованной из жидкого стекла.

11. Способ по п. 10, в котором содержание SiO₂ в дисперсионной краске составляет от 1,3 до 5 мас.%.

12. Способ по п. 10 или 11, в котором общее содержание сухого вещества в дисперсионной краске составляет от 45 до 75 мас.%.

13. Способ по п. 10, в котором силановые группы, присутствующие в силанизированных частицах коллоидного диоксида кремния, получают из силанов, содержащих эпоксидную группу.

14. Применение дисперсионной краски по любому из пп. 1-9 для окрашивания кирпичей, минералов, древесины, металлических поверхностей, пластика, керамики, вяжущих материалов, стекла или фарфора.