ОРГАНОСИЛИКАТНАЯ КОМПОЗИЦИЯ НА ОСНОВЕ ЛЕСТНИЧНОГО ПОЛИМЕРА Российский патент 2024 года по МПК C09D183/04 

Изобретение относится к органосиликатным полимерным композициям для получения диэлектрических, теплостойких покрытий горячего отверждения на металлах и может быть использовано для защиты конструкционных элементов, подвергающихся воздействию, как высоких температур, так и водной, в т.ч. морской среды. Органосиликатная композиция содержит в качестве связующего полифенилсилсесквиоксан (ПФССО) - полимер лестничного строения, а также высокодисперсные наполнитель и пигмент: слюду мусковит и оксид хрома (III). Изобретение позволяет получить удобную в эксплуатации органосиликатную композицию для получения защитного диэлектрического покрытия, получаемого по простой лакокрасочной технологии изготовления, с теплостойкостью до 350°С истойкостью к морской воде.

Для оценки новизны заявленного решения рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения, характеризуемых совокупностью сходных с заявленным покрытием признаков.

Теплостойкие органосиликатные покрытия горячего отверждения традиционно получают на основе полимерных композиций, в которых в качестве связующего используют полисилоксаны, например, полиметилфенилсилоксан и полидиметилфенилсилоксан, а в качестве высокодисперсных наполнителей - гидросиликаты (тальк, слюда) и пигменты - как правило, тугоплавкие оксиды металлов (Шевченко и др., 2019).

Известна композиция по патенту РФ №2520481 для теплостойкого органосиликатного покрытия на основе полиметилфенилсилоксана с наполнителем - тальком и пигментом - оксидом хрома (III), а также двузамещенным алюмофосфатом, придающим покрытию повышенную теплостойкость, вплоть до 600°С и стойкость к изменению температуры от -60°С до +600°С (3 цикла).

Известна композиция по патенту РФ №2748705 для теплостойкого покрытия, включающая кремнийорганическое связующее в виде немодифицированного полидиметилфенилсилоксана, силикатный наполнитель в виде смеси хризотилового асбеста (гидросиликата магния) и слюды мусковита и пигменты. Покрытие выполнено при следующем соотношении компонентов по сухому остатку (в масс. %): немодифицированный полидиметилфенилсилоксан - 64-67, хризотиловый асбест - 14-16, слюда мусковит - 14-16, пигменты - 3-5. При этом массовое соотношение полимера к силикатам не превышает 2,24:1. Суммарное количество силикатных компонентов - хризотилового асбеста и слюды мусковит составляет 30-31 масс. %.

Данное техническое решение, как наиболее близкое к заявленному по техническому существу и достигаемому результату, принято в качестве его прототипа.

Данная композиция обеспечивает сохранение теплостойкости покрытия до 300°С. Полисилоксаны обладают высокой теплостойкостью и хорошей теплопроводностью. Благодаря хорошим диэлектрическим свойствам они широко используются в энергетике, а также применяются для производства герметиков, клеев и красок (Краев и др., 2017).

Недостатками известного технического решения является то, что органосиликатные композиции на основе полисилоксанов разветвленного строения - полидиметилфенилсилоксана, не позволяют получать покрытия, обладающие высокой твердостью и стойкостью к постоянному контакту с водной средой (в т.ч. морской).

Альтернативой этим кремнийорганическим полимерам могут быть лестничные кремнийорганические полимеры полиорганосилсесквиоксаны, обладающие повышенной термостойкостью и более плотной структурной сеткой. Так, лестничный полифенилсилсесквиоксан (ПФССО), способный растворяться в бензоле, толуоле и других растворителях, обладает очень высокой термостойкостью: потери массы наблюдаются лишь при температуре 525°С. Прогрев полимера даже при 900°С не приводит к деструкции полисилсесквиоксановой цепи макромолекул, а наблюдаемые потери массы соответствуют потере органической части полимера (Paten JP No. 58-17416).

Недостатком лака на основе ПФССО является невысокая твердость покрытия, а также недостаточно высокие прочностные свойства лаковой пленки (Неелова и др., 2016). Нам не известны примеры применения ПФССО в качестве связующего для органосиликатных покрытий горячего отверждения.

Задачей заявляемого изобретения является улучшение физико-механических свойств и водостойкости покрытия на основе ПФССО, сохраняющего теплостойкость вплоть до 350°С и стойкость к контакту с водой, т.ч. морской,

Сущность заявленного технического решения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для решения указанной заявителем технической проблемы и получения обеспечиваемого изобретением технического результата.

Согласно изобретению полимерная органосиликатная композиция для получения диэлектрического защитного покрытия горячего отверждения, изготовленная на основе кремнийорганического полимера лестничного строения полифенилсилсесквиоксана, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит высокодисперсный силикатный наполнитель в виде слюды-мусковита и пигмент - оксид хрома (III) в следующих соотношениях компонентов, масс. %:

ПФССО-35-60;

слюда-мусковит - 25-40;

оксид хрома (III) - 5-35.

Заявленная совокупность существенных признаков обеспечивает достижение технического результата, который заключается в том, что за счет введение в полимерную композицию высокодисперсных наполнителей и использования высокотемпературного отверждения, т.е. формирования не лакового, а органосиликатного покрытия. В заявленной нами композиции полимер разветвленного строения полидиметилфенилсилоксан был заменен на лестничный полимер ПФССО, обеспечивающий более высокую термостойкость и водостойкость. Для улучшения физико-механических свойств в раствор ПФССО в толуоле были добавлены высокодисперсные силикатный наполнитель в виде слюды - мусковит и пигмент - оксид хрома (III).

Пример изготовления органосиликатной композиции на основе ПФССО.

Для изготовления композиции берут навеску ПФССО, смешивают ее с толуолом, затем добавляют наполнитель - слюду мусковит или смесь слюды мусковита и пигмента оксид хрома (III). Смесь загружают в барабан шаровой мельницы и выдерживают при перемешивании в течение 48 ч. Композиции на металлы и сплавы (судовая сталь, нержавеющая сталь, титан и его сплавы) и другие материалы наносят одним из лакокрасочных методов - кистью или распылением. Составы органосиликатных композиций приведены в таблице 1.

Как видно из данных таблицы 1, органосиликатные покрытия на основе ПФССО превосходят органосиликатные покрытия на основе традиционно применяемого кремнийорганического лака КО-815 (на основе полифенилсилоксановой смолы-кремнийорганического полимера разветвленного строения) по целому ряду показателей. Особенно важно, что использование ПФССО в качестве связующего обеспечивает как улучшение физико-механических свойств, так и водостойкость, в том числе устойчивость в агрессивной среде - морской воде, что не характерно для органосиликатных покрытий на основе традиционно применяемых кремнийорганических лаков.

Таким образом, изобретение обеспечивает достижение высокого уровня необходимых покрытию свойств, сохранение диэлектрических характеристик после высокотемпературного воздействия - вплоть до 350°С, стойкости в пресной и морской воде, за счет использования вместо прямоцепочечного кремнийорганического полимера - кремнийорганического полимера лестничного строения в совокупности с гидросиликатом и пигментом.

Заявленная нами совокупность существенных признаков фрезы обеспечивает достижение вышеописанного технического результата, недостижимого при использовании любого известного аналога и неочевидного для специалиста в этой области техники.

Возможность промышленного применения заявленного технического решения подтверждается известными и описанными в заявке средствами и методами, с помощью которых возможно осуществление изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения.

Цитируемые источники:

1. Патент РФ №.2520481. Органосиликатная композиция /Буслаев Г.С., Кочина Т.А./ Заявл. 30.11.2012. Опубл. 25.04.2014. - Бюл. №18.

2. Патент РФ №2748705. Теплостойкое защитное органосиликатное покрытие для АЭС /Буслаев Г.С., Кочина Т.А., Красильникова Л.Н., Милютина П.А., Шилова О.А./ заявка №2019129205. Заявл. 16.09.2019. Опубл. 16.03.2021. - Бюл. №8.

3. В.Я. Шевченко, О.А. Шилова, Т.А. Кочина, Л.Д. Баринова, О.В. Белый Экологически безопасные защитные покрытия для транспорта // ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК, 2019, том 89, №6, с 593-602. https://doi.org/10.31857/S0869-5873896593-602.

4. - И.Д. Краев, О.В. Попков, Е.М. Шульдешов, А.Е. Сорокин, Г.Ю. Юрков Перспективы использования кремнийорганических полимеров при создании современных материалов и покрытий различных назначений // Научно-технический журнал "ТРУДЫ ВИАМ" 2017 №12. dx.doi.org/10.18577/2307-6046-2017-0-12-5-5.

5. Patent no. 58-17416 (Yaponiya). Termostoykiepolimeryi. Zayavl. 2.04.82, no. 57-53815. Opubl. 08.10.83. MKI S08G 77/42; RZhH, 1984, 17 S465P.

6. Неелова O.B., Газзаева P.A., Коблова Л.Б. Защитные покрытия на основе кремнийорганических лестничных блок-сополимеров, применяемые в микроэлектронике // Фундаментальные исследования. - 2016. - №2-1. - С. 76-80; URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=39883 (дата обращения: 26.11.2022.

Изобретение относится к органосиликатным полимерным композициям для получения диэлектрических, теплостойких покрытий горячего отверждения на металлах и может быть использовано для защиты конструкционных элементов, подвергающихся воздействию, как высоких температур, так и водной среды. Предложена полимерная органосиликатная композиция на основе кремнийорганического полимера лестничного строения полифенилсилсесквиоксана (ПФССО), которая дополнительно содержит высокодисперсный силикатный наполнитель в виде слюды-мусковита и пигмент - оксид хрома (III) в следующих соотношениях компонентов, масс. %: ПФССО - 35-60; слюда-мусковит - 25-40; оксид хрома (III) - 5-35. Изобретение обеспечивает сохранение диэлектрических характеристик покрытия после высокотемпературного воздействия вплоть до 350°С и стойкость покрытия в пресной и морской воде. 1 табл., 4 пр.

Полимерная органосиликатная композиция для получения диэлектрического защитного покрытия горячего отверждения, изготовленная на основе кремнийорганического полимера лестничного строения полифенилсилсесквиоксана (ПФССО), отличающаяся тем, что она дополнительно содержит высокодисперсный силикатный наполнитель в виде слюды-мусковита и пигмент - оксид хрома (III) в следующих соотношениях компонентов, масс. %:

ПФССО 35-60 слюда-мусковит 25-40 оксид хрома (III) 5-35