КОМПОЗИЦИОННАЯ ОДНОУПАКОВОЧНАЯ СИЛИКАТНАЯ КРАСКА Российский патент 2018 года по МПК C09D1/04 

Изобретение относится к составам для нанесения покрытий, а именно к композиционным силикатным краскам с органическими добавками, и может быть использовано в качестве защитных и защитно-декоративных покрытий в промышленном и гражданском строительстве для отштукатуренных стен, каменных, стеклянных, керамических, кирпичных, бетонных, шиферных и прочих поверхностей со схожими свойствами, для стенописи при реставрации фасадов, внутренней отделки зданий и помещений, для нанесения разметки на проезжую часть.

Известна одноупаковочная силикатная краска [RU 2294947 С1, МПК (2006.01) C09D 5/08, C09D 5/28, опубл. 10.03.2007], включающая натриевое жидкое стекло, мочевину, бутадиен-стирольный латекс, мел, тальк, железный сурик, разбавитель и тонкомолотые отходы стекольного производства в массовом отношении к железному сурику 1:2-1:6. При этом в качестве разбавителя используют промышленные сточные воды, содержащие формальдегид, а натриевое жидкое стекло имеет плотность 1,33-1,35 г/см³ при следующем соотношении компонентов, мас. %:

натриевое жидкое стекло 23,0-25,0 мочевина 2,3-2,5 бутадиен-стирольный латекс 18,0-20,0 мел 20,0-28,0 тальк 6,0-6,5 железный сурик 4,0-12,0 тонкомолотые отходы стекольного производства 2,0-2,5 промышленные сточные воды, содержащие формальдегид остальное

Недостатком этого состава силикатной краски является высокое содержание органических модификаторов, в общей сложности до 23%, что отрицательно сказывается на экологичности и противопожарных свойствах, так как летучие органические соединения выделяются не только при нанесении краски, но продолжают выделяться еще в течение длительного времени (до 5 лет). В качестве разбавителя состав включает промышленные сточные воды, содержащие формальдегид.

Известен состав силикатной пигментированной краски [RU 2108356 С1, МПК⁶ C09D 1/02, C09D 1/04, опубл. 10.04.1998], содержащий следующие компоненты, мас. %:

водный раствор высокомодульного натриевого жидкого стекла плотностью 1,13-1,22 г/см³ 60-65 мел 20-25 тальк 5-10 карбамид 5 кубовый остаток производства фурфурола 5

Недостатком известной краски является использование кубовых остатков производства фурфурола, который является специфическим продуктом переработки сельскохозяйственных отходов, слаборастворимым в воде, разлагающимся при нагревании на фуран и моноксид углерода, которые относятся к ядовитым веществам. Содержание летучих органических соединений в данной краске составляет 10%, что снижает ее экологичность.

Известна силикатная краска [RU 2540434 С1, МПК⁶ C09D 1/02 (2006.01), опубл. 10.02.2015], включающая жидкое калиевое или натриевое стекло, силикатизатор - цинковые белила, тальк, наполнитель, в качестве которого использован термолизный дефекат - отход сахарного производства, прокаленный при температуре 260 и 600°С, с размером частиц 1-2 мкм при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

дефекат, прокаленный при температуре 600°С 10-64 дефекат, прокаленный при температуре 260°С 12-63 цинковые сухие белила 15-55 тальк 15 жидкое натриевое или калиевое стекло с плотностью не менее 1200 кг/м³, при массовом соотношении 1:1 по отношению к сухой части краски

Недостатком этой краски является малая жизнеспособность и нестабильность при хранении, так как состав предназначен для смешивания и использования непосредственно перед покраской заданного объекта. Из-за высокого содержания цинковых белил (ZnO) краску изготавливают двухупаковочной.

Известен состав для получения защитного покрытия [RU 2066336 С1, МПК⁶ C09D 1/02, B05D 1/34, опубл. 10.09.1996], содержащий следующие компоненты, мас. %:

каолин, обогащенный для керамических изделий 14-15 тальк, молотый для керамической промышленности 10-11 алюминиевая пудра 5-6 жидкое натриевое стекло с модулем 4,0-4,5 плотностью 1,18-1,19 г/см³ остальное

Недостатком покрытия является его малая жизнеспособность (20 суток), нестабильность при хранении.

Известна композиционная силикатная краска [RU 2160753 С2, МПК⁷ C09D 1/04, С04В 28/26, опубл. 20.12.2000], включающая жидкое стекло плотностью 1,35-1,40 г/см³ и модулем 2,7-3,0, органический модификатор и наполнитель. В качестве органического модификатора она дополнительно к бутадиен-стирольному латексу - 50%-ной водной дисперсии содержит мочевину, а в качестве наполнителя содержит отход производства ронгалита, включающий, мас. %: окись цинка 80,0-88,5, металлический цинк 9,0-13,0, гидрат окиси цинка 0,13-0,14, п.п.п. остальное,

при следующем соотношении исходных компонентов, мас. %:

жидкое стекло плотностью 1,35-1,40 г/см³ и модулем 2,7-3,0 27,0-37,7 мочевина 1,7-4,2 латекс бутадиен-стирольный - 50%-ная водная дисперсия 13,6-33,3

отход производства ронгалита, включающий, мас. %:

окись цинка 80,0-88,5 металлический цинк 9,0-13,0 гидрат окиси цинка 0,13-0,14 п.п.п. остальное 33,3-50,0 вода остальное

Недостатком краски является относительно низкая жизнеспособность, до 120 суток, повышенное содержание летучих соединений до 37,5%, что снижает ее экологичность и повышает горючесть, снижает пожаробезопасность покрытия.

Известна силикатная краска [RU 2043375 С1, МПК⁶ C09D 1/02, С04В 41/45, опубл. 10.09.1995], выбранная в качестве прототипа, включающая жидкое калиевое стекло, минеральный наполнитель, пигмент, отвердитель и модификатор. В качестве модификатора она содержит смесь золя кремнезема с удельной поверхностью 200-300 м²/г и водной эмульсии кубовых остатков производства пеностабилизаторов олигометилфенилсилоксанов при массовом соотношении (0,1-0,5):1, причем массовое отношение кубовых остатков производства пеностабилизаторов к воде составляет 0,3 при следующем соотношении компонентов, мас. %:

жидкое калиевое стекло 46-61 минеральный наполнитель 15-20 пигмент 20-25 отвердитель 2-4 указанный модификатор 2-5

Недостатком краски является ее низкая жизнеспособность и нестабильность при хранении, что обусловлено повышенным содержанием пигмента, в качестве которого используют цинковые белила (ZnO), литопон (смесь ZnS и BaSO₄), свинцовые белила (2РbСО₃⋅Рb(ОН)₂), железный сурик (Fe₂О₃). Содержание пигмента (силикатизатора) в количестве 20-25 мас. % приводит к активному протеканию процесса силикатизации, в результате чего краска достаточно быстро затвердевает, и поэтому изготавливается двухупаковочной. Кроме того, в состав краски входит водная эмульсия кубовых остатков производства олигометилфенилсилоксанов, которая получается методом гидролитической соконденсации диметилсилоксановых и метилфенил-силоксановых звеньев с последующей каталитической перегруппировкой продуктов гидролиза. Этот процесс является сложным и энергозатратным, что снижает доступность сырья для регионов, в которых отсутствует производство полимеров.

Задачей изобретения является создание одноупаковочной композиционной силикатной краски с низким содержанием летучих органических соединений и жизнеспособностью не менее полгода.

Предложенная одноупаковочная композиционная силикатная краска, также как в прототипе, включает жидкое калиевое стекло, минеральный наполнитель, пигмент и модификатор.

Согласно изобретению краска дополнительно содержит кремнеземистый материал с содержанием оксида кремния не менее 75 мас. % и размером фракции до 50 мкм.

В качестве минерального наполнителя краска содержит мел и тальк, в качестве модификатора - стиролакриловую дисперсию, в качестве пигмента - цинковые белила, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

жидкое калиевое стекло с модулем 2,6-3,3 60-70 мел 12-15 тальк 5-8 кремнеземистый материал 3-5 цинковые белила 5-9 стиролакриловая дисперсия 5

Предлагаемая композиционная силикатная краска является одноупаковочной, что упрощает ее использование и не требует дополнительного смешивания компонентов, как в случае двухупаковочной краски (порошок и жидкое стекло). Композиционная силикатная краска содержит не более 9% силикатизатора - цинковых белил, по сравнению с прототипом 25%, протекание реакций силикатизации обеспечивает введенный кремнеземсодержащий материал, что позволяет увеличить жизнеспособность одноупаковочной краски (не менее 180 суток и более).

Низкое содержание органического модификатора в количестве 5% обеспечивает экологичность и пожаробезопасность покрытия. Использование стиролакриловой дисперсии обеспечивает клеящую способность и высокую стойкость к атмосферному влиянию, к перепадам температур и действию ультрафиолетовых лучей, поэтому покрытие, полученное с использованием предложенной краски, со временем не желтеет, не выгорает и не теряет цвет.

В таблице 1 приведены составы композиционной силикатной краски.

В таблице 2 приведены значения показателей краски.

Процесс получения силикатной краски происходит в гомогенизаторе, в который загружают «сухую» часть компонентов и перемешивают до однородного состояния. «Сухая» часть включает природный кремнеземистый материал (измельченный кварцевый песок, диатомит, перлит), цинковые белила (ГОСТ 202-84), мел (ГОСТ 12085-88), тальк (ГОСТ 21234-75).

В качестве кремнеземистого материала используют или кварцевый песок, или диатомит, или перлит с содержанием кремнезема 75% и более: кварцевый песок месторождений Ташлинское, Егановское, Неболчинское и др. [Химическая технология стекла и ситаллов, Под ред. Н.П. Павлушкина - М.: Стройиздат, 1988, 86-87 с.]; диатомит месторождений Кисабтийское, Джраздзорское, Парбийское и др. [Р.Г. Мелконян Аморфные горные породы - новое сырье для стекловарения и строительных материалов, М.: «НИА Природа», 2002, 388 с., 38-39 с.]; перлит месторождений Начикинское, Ягоднинское, Паратунское [Т.П. Белова, А.С. Латкин. Разработка сорбентов для решения экологических проблем Камчатки, Изд-во КамчатГТУ Петропавловск-Камчатский 2006, 19-20 с.].

В «сухую» часть добавляют жидкие компоненты промышленное жидкое калиевое стекло, которое характеризуется значениями силикатного модуля в пределах 2,6-3,3 и имеет плотность 1,35-1,4 г/см³ [ГОСТ 18958-73 «Краски силикатные»] и стиролакриловую дисперсию. Жидкостекольную композицию перемешивают в течение 10-15 мин.

Рабочий раствор силикатной краски пропускают через сито для удаления не промешавшихся конгломератов, после чего в смесь добавляют стиролакриловую дисперсию, которая представляет собой синтетическую молочно-белую жидкость, полученную путем полимеризации сложных эфиров акриловой кислоты и стирола, например, стиролакриловая дисперсия таких фирм, как СН Polymers (Финляндия), FINNDISP (Швеция), Мовилит (Германия), Акратам 04.1, Акрилан 115, Лакротэн® Э-50А и др. (Россия). Для приготовления предлагаемой краски подходит стиролакриловая дисперсия на водной основе, с содержанием нелетучих веществ 50±1%, плотностью около 1,04 г/см³, вязкостью при 23°С 100-500 мПа⋅с.

После гомогенизации краску помещают в закрытую тару. Краску наносят при помощи краскопульта, валика или кисти в зависимости от плотности получившегося раствора и соотношении «сухая часть» жидкое стекло.

Пример 1. (Состав 1 в таблице 1)

Для приготовления пигментно-порошковой смеси берут 5 мас. % кварцевого песка Ташлинского месторождения (размер частиц до 50 мкм), 15 мас. % мела, 8 мас. % талька, 7 мас. % цинковых белил. Порошковую смесь готовят смешиванием материалов в указанных соотношениях с последующим совместным перетиранием в гомогенизаторе по типу шаровой мельницы. Добавляют 60 мас. % жидкого калиевого стекла плотностью 1,4 г/см³ и модулем 3,3, интенсивно перемешивают с 35 мас. % подготовленной пигментно-порошковой смеси и гомогенизируют до получения однородной массы, затем вводят 5 мас. % стиролакриловой дисперсии и перемешивают массу 20-30 минут. При необходимости краску разбавляют водой до вязкости не более 20 с по вискозиметру ВЗ-4.

Пример 2. (Состав 2 в таблице 1)

Для приготовления пигментно-порошковой смеси берут 4 мас. % диатомита Инзенского месторождения, 13 мас. % мела, 6 мас. % талька, 9 мас. % цинковых белил. Порошковую смесь готовят смешиванием материалов в указанных соотношениях с последующим совместным перетиранием в гомогенизаторе по типу шаровой мельницы. Добавляют 63% жидкого калиевого стекла плотностью 1,35 г/см³ и модулем 3, интенсивно перемешивают с 30 мас. % подготовленной пигментно-порошковой смеси и гомогенизируют до получения однородной массы, затем вводят 5 мас. % стиролакриловой дисперсии и перемешивают массу 20-30 минут. При необходимости краску разбавляют водой до вязкости не более 20 с по вискозиметру ВЗ-4.

Пример 3. (Состав 3 в таблице 1)

Для приготовления пигментно-порошковой смеси берут 3 мас. % перлита Ягоднинского месторождения, 12 мас. % мела, 5 мас. % талька, 5 мас. % цинковых белил. Порошковую смесь готовят смешиванием материалов в указанных соотношениях с последующим совместным перетиранием в гомогенизаторе по типу шаровой мельницы. Добавляют 70% жидкого калиевого стекла плотностью 1,4 г/см³ и модулем 2,6, интенсивно перемешивают с 30 мас. % подготовленной пигментно-порошковой смеси и гомогенизируют до получения однородной массы, затем вводят 5 мас. % стиролакриловой дисперсии и перемешивают массу 20-30 минут. При необходимости краску разбавляют водой до вязкости не более 20 с по вискозиметру ВЗ-4.

По технологическим свойствам разработанные составы соответствуют требованиям ГОСТ 18958-73: укрывистость не менее 150 г/м², степень меления 1 балл, адгезия покрытия 1 балл, прочность покрытия при изгибе 15 мм. Разработанные составы стабильны при хранении, отличаются жизнеспособностью не менее полугода. При использовании стиролакриловой дисперсии повышается эластичность и водостойкость краски. Плотность составов варьируется в зависимости от содержания жидкого стекла, что позволяет наносить краску кистью, валиком и краскопультом.

КОМПОЗИЦИОННАЯ ОДНОУПАКОВОЧНАЯ СИЛИКАТНАЯ КРАСКА

Изобретение относится к составам для нанесения покрытий, а именно к композиционным силикатным краскам с органическими добавками, и может быть использовано в строительстве и быту для защиты и декоративной отделки фасадов, а также для внутренних работ в зданиях и помещениях. Композиционная одноупаковочная силикатная краска содержит следующие компоненты, мас. %: жидкое калиевое стекло с модулем 2,6-3,3 60-70, мел 12-15, тальк 5-8, цинковые белила 5-9, кремнеземистый материал с содержанием оксида кремния не менее 75 мас. % и размером фракции до 50 мкм 3-5, стиролакриловая дисперсия 5. Технический результат - обеспечение состава одноупаковочной композиционной силикатной краски с повышенной жизнеспособностью и пониженным содержанием органических соединений. 2 табл.

Композиционная одноупаковочная силикатная краска, включающая жидкое калиевое стекло, минеральный наполнитель, пигмент, модификатор, отличающаяся тем, что дополнительно содержит кремнеземистый материал с содержанием оксида кремния не менее 75 мас. % и размером фракции до 50 мкм, в качестве модификатора содержит стиролакриловую дисперсию, в качестве минерального наполнителя - мел и тальк, в качестве пигмента - цинковые белила, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

жидкое калиевое стекло с модулем 2,6-3,3 60-70 мел 12-15 тальк 5-8 кремнеземистый материал 3-5 цинковые белила 5-9 стиролакриловая дисперсия 5