КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ НА ПОВЕРХНОСТЯХ (ГИДРОФОБИЗАТОР "ГИДРОФОБ ШВАБЕ") И СПОСОБ ЕЁ ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2023 года по МПК C09D5/00 C09D183/04 

Известны многочисленные данные о гидрофобных составах и покрытиях на основе кремнийорганических мономеров, олигомеров и полимеров [1-3]. Почти все они являются хорошими гидрофобизаторами стекла и других материалов. Однако они, обладая достоинствами, имеют и недостатки, а именно: применение алкилхлорсиланов связано с рядом трудностей, так как реакция образования полимерного покрытия протекает с отщеплением хлористого водорода, который вызывает коррозию материалов, в том числе оптических стекол определенного типа и марок, и вреден для человека. Нанесение покрытий из олигомеров и полимеров менее технологично, требуется термообработка изделия при 100-300°С в течение определенного времени в зависимости от состава и строения органосилоксанов. Рекомендованные катализаторы снижают температуру конденсации силоксанов и время термообработки изделия с покрытием. Однако эти дорогостоящие катализаторы не способствуют стабильности гидрофобных покрытий в процессе эксплуатации изделий в жестких климатических условиях. Существенным недостатком известных гидрофобных покрытий на стеклах и других покрытиях является их слабая стойкость при дождевании в течение 2-7 часов [2, 3].

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ увеличения стойкости гидрофобных кремнийорганических покрытий на стеклах при дождевании, где применяют однослойное покрытие. При приготовлении которого используется неорганическое комплексообразующее соединение (НКС) [4]. Использование КНС позволяет уйти от многостадийных многослойных покрытий, как у аналогичных по эффективности средств [2]. В нем предлагается композиция для создания водо- и грязеотталкивающего покрытия на поверхности стекол, включающая связующую и гидрофобизирующую составляющие, в том числе раствор полиэтилгидридсилоксана в индифферентном растворителе, содержит спиртовой раствор комплексообразующего неорганического соединения (КНС) на основе солей Zn, Cd, Al, Ti, Sn, Hf, Zr при соотношении компонентов: полиэтилгидридсилоксан - 3-5 г на 100 см3 индифферентного растворителя; КНС - 1,0-1,5 г на 100 см3 низшего спирта, причем на 10 частей раствора полиэтилгидридсилоксана приходится от 0,5 до 1,5 частей раствора КНС. В качестве индифферентного растворителя выбран бензин или петролейный эфир, а растворителем КНС может быть изопропиловый спирт, или пропиловый спирт, или этиловый спирт. КНС, образованное из солей металлов III или IV группы, может состоять, по крайней мере, из одной соли, а из солей металлов II группы должно содержать не менее двух разных солей. Оптимальное содержание активного водорода в полиэтилгидридсилоксане должно быть 1,3-1,42%. Предложенную композицию авторы называют «Гидрофоб ГОИ» [4].

Существенным недостатком предложенной системы является нестабильность рабочего раствора при хранении. Применение КНС создает технологические трудности при производстве готового состава. Раствор мутнеет, соли металлов выпадают в осадок. Со временем падает активность составов. Остаточная вода в используемом индифферентном растворителе и растворителе для приготовления КНС вступает в реакцию полимеризации с полиорганосилоксанами. Наблюдается образование эмульсий. Все это в купе приводит к снижению эффективности этой композиции и трудностями в использовании.

В заявляемом изобретении система лишена приведенных недостатков. Предложено иное соотношение действующих компонентов, что повышает эффективность применения защитного средства. Данный эффект достигается введением в состав катализирующего раствора органического комплексообразующего соединения (ОКС), например соли ЭДТА или других, совместно с солями металлов Zn, Cd, Al, Ti, Sn, Hf, Zr. Для предотвращения полимеризации активных веществ в технологии производства готовой композиции и полуфабрикатов предлагается использовать растворители тщательно очищенные от воды.

Гидрофобная композиция для создания защитного покрытия на поверхности включает следующее соотношение веществ:

- растворитель индифферентный обезвоженный 73-90%;

- полиорганосилоксаны <7%;

- спирт органический простой (первичный, вторичный или иной) <18%;

- соли металлов <1%;

- органическое комплексообразующее соединение (ОКС) <1%.

Способ производства опытного образца гидрофобной композиции включает приготовление однородной смеси и состоит из двух фаз, которые необходимо приготовить по отдельности.

Первая фаза включает композицию гидрофобизирующего раствора, состоящего из полиорганосилоксанов в индифферентном растворителе в соотношении 0,56-8,75 г полиорганосилоксанов в 100 г раствора на индифферентном растворителе.

Вторая фаза содержит спиртовой раствор комплексообразующего неорганического соединения на основе солей металлов Zn, Cd, Al, Ti, Sn, Hf, Zr с органическим комплексообразующим соединением (ОКС), например соли ЭДТА при следующем соотношении компонентов:

- соли хлоридов металлов в соотношении 1,0-5,0 г в 100 г раствора на первичном или вторичном абсолютированном спирте;

- соли ЭДТА (ОКС) в соотношении 0,1-5,0 г в 100 г раствора на первичном или вторичном абсолютированном спирте.

Способ производства образца гидрофобной композиции достигается следующим образом, например:

Готовится раствор первой фазы методом интенсивного перемешивания в течении 5 минут тщательно обезвоженного индифферентного растворителя и полиорганосилоксанов в соотношении 0,56-8,75 г полиорганосилоксанов в 100 г раствора на индифферентном растворителе до образования прозрачности и однородности.

Затем готовится раствор второй фазы методом интенсивного перемешивания в течении 20 минут. В сухом стеклянном сосуде растворяют комплексообразующее соединение на основе солей металлов Zn, Cd, Al, Ti, Sn, Hf, Zr, перемешивают до образования эмульсии, добавляют органическое комплексообразующее соединение (ОКС), например соли ЭДТА и интенсивно перемешивают до получения однородного прозрачного раствора.

Далее готовые растворы соединяют друг с другом, перемешивая в течении 30 минут до полной гомогенизации в соотношении 8-9 частей первого раствора к 1-2 частям второго раствора.

Задачей изобретения является создание стабильного высокопрочного полимерного покрытия, а также повышение производительности и снижение себестоимости технологического процесса гидрофобизации.

Технический результат достигается в соответствии с предложенным составом композиции при следующем соотношении компонентов:

- гидрофобизирующий раствор (первая фаза) - полиорганосилоксаны 0,56-8,75 г в 100 г раствора на индифферентном растворителе:

- солей катализирующих металлов (вторая фаза) 1,0-5,0 г в 100 г раствора на первичном или вторичном абсолютированном спирте;

- органического комплексообразующего соединения (ОКС), например ЭДТА (вторая фаза) 0,1-5,0 г в 100 г раствора на первичном или вторичном абсолютированном спирте;

- при этом на 8-9 частей первой фазы добавляют от 1 до 2 частей второй фазы.

Время смешивания по соответствию стадиям составляет 5, 20 и 30 минут.

Примеры:

1. В чистом сухом стеклянном сосуде растворяют 87,5 г полиорганосилоксанов в 912,5 г гептана или бензина БР-1 или петролейного эфира марки 70-100, которые предварительно тщательно обезвожены, перемешивают в течение 5 минут, образуется прозрачный раствор. В таком же сосуде растворяют 25 г хлорида кадмия и 25 г хлорида олова (МХ2) в 900 г абсолютированном изопропаноле, или пропаноле, или этаноле, добавляют 50 г ОКС, интенсивно перемешивая в течение 20 мин до образования прозрачной жидкости. К 800 г первого раствора добавляют 200 г второго раствора и перемешивают до полной гомогенизации в течении 30 минут. Гидрофобизирующая композиция становится коллоидным раствором. 2. Приготавливают раствор полиорганосилоксана, например ПМС-200, в соотношении 5,6 г в 994,4 г гептана. В отдельном стеклянном сосуде растворяют 10,0 г алюминия хлористого и 1 г ОКС в 989 г абсолютированного изопропилового спирта, интенсивно перемешивая в течение 20 мин до образования прозрачной жидкости. К 900 г раствора ПМС-200 добавляют 100 г спиртового раствора алюминия хлористого и ОКС, перемешивая 30 минут до полной гомогенизации.

Заявленная композиция называется «Гидрофобизатор «Гидрофоб Швабе». Воспроизводимость результатов испытаний определена указанным соотношением составляющих композиции. Одним из основных свойств, определяющих эффективность применения таких веществ в конкретной рецептуре, является технологичность производства, формирование структуры высокой прочности с супергидрофобными свойствами с помощью однокомпонентного раствора устойчивого при хранении, отсутствие выпадения осадков, что обеспечивает стабильную активность на протяжении всего срока хранения и наилучший технический результат.

Это технологическое решение обеспечивает: увеличение срока эксплуатации объектов; сохранение первоначального (заводского) внешнего вида объектов; снижение затрат на техническое обслуживание и ремонт; износоустойчивость объектов (конструкций).

Технология применения. Желательно, чтобы обрабатываемая поверхность была чистой и сухой. Использовать различные методы нанесения раствора для смачивания поверхности (распыление, протирка, окраска и пр.). Раствор самостоятельно отверждается на поверхности, при этом часть раствора может впитываться в структуру материала в зависимости от его пористости. В зависимости от задач раствор можно протирать тканью поступательными движениями в верх и вниз, а также наносить дополнительные слои раствора. После высыхания раствора поверхность можно протереть сухой чистой тканью. Отверждение покрытия происходит при температуре +15°С в течение 10 мин, стабильное отверждение при +20°С - 60 минут, окончательное отверждение с высокими свойствами на механическую прочность от +15°С до +20°С - 24 часа.

Предмет исключительности (конкурентные преимущества) гидрофобизатора: однокомпонентная стабильная система (достигается применением обезвоженных компонентов и специального комплексообразователя); применяется самостоятельно; наноситься в один слой; расход от 5 мл/м²; наноситься при t не ниже -10°С; время отверждения 10 минут при t +15°С; угол скатывания от 15°; устойчивость на стекле до 1 года.

Характеристики: гидрофобизация (водоотталкивющие свойства, водонепроницаемость); эффект самоочищения для открытых поверхностей, эффект антиклея (защита от рекламы, объявлений), эффект глубины и новизны (освежает поверхность), защита от солевых отложений, эффект антиграффити (очистка без растворителей), эффект антилед (упрощают удаление наледи), антисептик (защита от плесени, грибков, водорослей). Класс опасности по ГОСТ 12.1.007-76 - 4-й (мало опасно). Соответствует ГОСТ 15151-69 на влагостойкость. Соответствует ОСТ 3-1901-85 на тепло-, морозостойкость и механическую прочность.

Группа изобретений относится к созданию защитных покрытий. Раскрыта композиция для создания защитного полимерного покрытия с гидрофобными свойствами на поверхностях, включающая 8-9 частей гидрофобизирующего раствора первой фазы и 1-2 части раствора неорганического комплексообразующего соединения (НКС) с органическим комплексообразующим соединением (ОКС) второй фазы, где растворы приготовлены при следующем соотношении компонентов: гидрофобизирующий раствор - полиорганосилоксаны 0,56-8,75 г в 100 г раствора на обезвоженном индифферентном растворителе; раствор НКС на основе солей металлов Zn, Cd, Al, Ti, Sn, Hf, Zr 1-5 г и ОКС 0,1-5,0 г в 100 г раствора на первичном или вторичном абсолютированном спирте. Также раскрыт способ получения указанной композиции. Группа изобретений обеспечивает создание стабильного высокопрочного гидрофобного полимерного покрытия с защитой от солевых отложений, грибков, плесени, водорослей, расклеивания рекламы и объявлений, а также которое упрощает очистку поверхности и удаление наледи. 2 н.п. ф-лы, 2 пр.

1. Композиция для создания защитного полимерного покрытия с гидрофобными свойствами на поверхностях, включающая 8-9 частей гидрофобизирующего раствора первой фазы и 1-2 части раствора неорганического комплексообразующего соединения (НКС) с органическим комплексообразующим соединением (ОКС) второй фазы, где растворы приготовлены при следующем соотношении компонентов:

- гидрофобизирующий раствор - полиорганосилоксаны 0,56-8,75 г в 100 г раствора на обезвоженном индифферентном растворителе;

- раствор НКС на основе солей металлов Zn, Cd, Al, Ti, Sn, Hf, Zr 1-5 г и ОКС 0,1-5,0 г в 100 г раствора на первичном или вторичном абсолютированном спирте.

2. Способ изготовления гидрофобной композиции по п.1, отличающийся тем, что гидрофобизирующий раствор первой фазы готовят методом перемешивания в течение 5 минут обезвоженного индифферентного растворителя и полиорганосилоксанов в соотношении 0,56-8,75 г полиорганосилоксанов в 100 г раствора на обезвоженном индифферентном растворителе до образования прозрачности и однородности, раствор НКС с ОКС второй фазы готовят на первичном или вторичном абсолютированном спирте методом перемешивания в течение 20 минут до образования прозрачной однородной эмульсии в сухом стеклянном сосуде растворенного комплексообразующего соединения на основе солей металлов Zn, Cd, Al, Ti, Sn, Hf, Zr из расчета 1-5 г на 100 г раствора с добавлением ОКС в количестве 0,1-5,0 г на 100 г раствора, после чего готовые растворы первой и второй фаз соединяют друг с другом, перемешивают в течение 30 минут до полной гомогенизации, при этом соотношение составляет 8-9 частей раствора первой фазы к 1-2 частям раствора второй фазы.