Лакокрасочная композиция для окраски поверхности элементов интерьера Российский патент 2025 года по МПК C09D133/10 C09D5/02 

Изобретение относится к лакокрасочным композициям для получения защитного декоративного покрытия с низкой горючестью на поверхности металлических и полимерных композиционных материалов, в том числе загрунтованных. Изобретение может быть использовано для окраски элементов интерьера воздушного судна.

Лакокрасочные материалы для декорирования деталей интерьера пассажирских вертолетов и самолетов применяют с целью увеличения долговечности, износостойкости и ремонтопригодности панелей интерьера и иных покрываемых поверхностей, например, оконных обрамлений, перегородок, переборок, потолков, отсеков для хранения и должны отвечать требованиям по пожаробезопасности.

Известна водно-дисперсионная краска, предназначенная для наружной и внутренней окраски зданий и сооружений по деревянным и другим пористым поверхностям, по загрунтованному металлу, по старым лакокрасочным покрытиям (RU 2209223 С1, опубл. 27.07.2003 г. ). Краска содержит водную эмульсию акрилового сополимера бутилакрилата, стирола, метакриловой кислоты, полиакриламид, пигменты, гидроксид алюминия с удельной геометрической поверхностью 5-20 м²/г, диспергирующую, консервирующую (диэтиловый эфир полиоксиметиленгликоля или γ-полиоксиметилен), антикоррозионную, пеногасящую (трибутилфосфат) добавки, антифриз (моноэтиловый эфир этиленгликоля), аммиак водный, оксиэтилированный алкилфенол, водометанольный раствор формальдегида, карбонат натрия и воду.

Недостатком краски является высокое значение показателя «укрывистость» (84 - 100 г/м²). Лакокрасочные покрытия с высокой укрывистостью приводят к повышению веса воздушного судна, что негативно сказывается на показателях взлетной массы.

Известна водоразбавляемая композиция для лакокрасочного покрытия (RU 2338766 С1, опубл. 20.11.2008), включающая водоразбавляемый акриловый сополимер - продукт согидролиза акриловой кислоты, метакриловой кислоты, метилметакрилата, бутилакрилата и (мет)акрилата кальция, пигменты, силиконовую жидкость и воду.

Недостатком данной композиции является недостаточная адгезия к анодированным алюминиевым сплавам.

Известна грунтовка для антикоррозионного покрытия для защиты алюминиевых, магниевых сплавов и сталей, включающая полимерное связующее на основе эпоксидно-диановой смолы, двуокись титана, наполнитель - тальк, антикоррозионные пигменты - стронций хромовокислый, барий хромовокислый и молибдат цинка, отвердитель -кремнийорганический амин, органические растворители, модификатор на основе акриловой смолы, аэросил и отвердитель (патент RU 2090584 С1, опубл. 20.09.1997).

Недостатком указанной грунтовки является высокое содержание токсичных хромсодержащих антикоррозионных пигментов.

Известна водная огнезащитная композиция для окраски элементов интерьера самолета из композиционных материалов (KR 20220054346 А, опубл. 02.05.2022), содержащая частицы замедляющего горение бромированного эпоксидного полимера, диспергированного в водной фазе органического полимера с ионными диспергирующими группами.

Недостатком данного изобретения является сложный технологический процесс получения полимерного связующего для покрытия, заключающийся в многостадийном синтезе полимера-основы.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является водоразбавляемая композиция для лакокрасочного покрытия (RU 2338766 С1, опубл. 20.11.2008 г. ) следующего состава, масс.ч.:

водоразбавляемый акриловый сополимер ОЛД-04С 100,0 пигменты 50,0-205,1 пеногаситель - силиконовая жидкость 0,3-0,7 вода 450,0-550,0

В качестве полимерного связующего композиция содержит водоразбавляемый акриловый сополимер ОЛД-04С - продукт согидролиза акриловой кислоты, метакриловой кислоты, метилметакрилата, бутилакрилата и метакрилата кальция, в качестве пигментов - диоксид титана, пигменты - голубой фталоцианиновый, синий антрахиноновый, зеленый фталоцианиновый, желтый светопрочный, красный железоокисный, пигменты цветные жаростойкие, технический углерод или их смеси.

Композиция может дополнительно содержать 7-93 масс. ч. наполнителя, выбранного из группы: тальк, каолин, модифицированный наносиликат или их смеси, 1-5 масс. ч. антипирена - фосфата меламина, а также силиконовую жидкость в качестве пеногасителя и воду.

Недостатком композиции-прототипа является то, что в качестве пеногасителя она содержит силиконовую жидкость, которая может снижать адгезию получаемого покрытия к металлическим подложкам.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание водно-дисперсионной лакокрасочной композиции пожаробезопасного защитно-декоративного покрытия для деталей и элементов интерьера воздушного судна, обладающей стабильностью при хранении и высокими технологическими и малярно-техническими свойствами.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение адгезии покрытия на основе предлагаемой композиции к металлическим и неметаллическим поверхностям и повышение эластичности, прочности при ударе и стойкости к царапанию.

Технический результат достигается за счет того, что предлагаемая лакокрасочная композиция для получения защитного покрытия на поверхности металлических и полимерных композиционных материалов содержит акриловый сополимер, пигменты, безгалогенный антипирен, минеральный наполнитель, воду, при этом акриловый сополимер представляет собой водную дисперсию сополимера стирола и (мет)акрилатов, композиция дополнительно содержит стабилизатор - водный раствор поливинилпирролидона, аммиак водный (10 - 25% концентрации), пластификатор, при следующем соотношении компонентов, масс. ч.:

водная дисперсия сополимера стирола и (мет)акрилатов 90,0-105,0 пигменты 20,0-90,0 по меньшей мере один безгалогенный антипирен 10,0-15,1 минеральный наполнитель 10,0-30,0 стабилизатор - водный раствор поливинилпирролидона 17,0-30,0 аммиак водный (10-25% концентрации) 15,0-30,0 пластификатор 0,2-1,0 вода 30,0-100,0

Композиция может дополнительно содержать 20,0 - 40,0 масс. ч. кварца пылевидного и 2-4 масс. ч. оксида сурьмы (V).

В качестве пигментов композиция может содержать диоксид титана рутильной формы и/или технический углерод и/или пигменты и красители на основе фталоцианина и его комплексов с медью или никелем или кобальтом и/или цветные жаростойкие пигменты и/или железоокисные пигменты и/или соли и/или оксиды металлов.

Пигменты могут включать антикоррозионные пигменты.

Антикоррозионные пигменты могут быть выбраны из группы: фосфат цинка, смешанный гидратированный фосфат алюминия и кальция, хромат циклогексиламина или их смесь.

В качестве пленкообразователя в композиции выступает смесь водной дисперсии сополимера стирола и (мет)акрилатов и водного раствора поливинилпирролидона. Преимуществом указанной водной дисперсии является низкое значение минимальной температуры пленкообразования, что позволяет формировать покрытие на основе заявляемой композиции при температурах ниже 10°С. Сочетание указанной водной дисперсии сополимера стирола и водного раствора поливинилпирролидона также позволяет сформировать покрытие с высокой эластичностью, хорошей адгезией к различным поверхностям (металлическим и неметаллическим), прочностью при ударе и стойкостью к царапанию. При формировании лакокрасочного покрытия на основе указанного пленкообразователя за счет высокого уровня стабилизованности водной дисперсии и плотной структуры частиц дисперсии образуется гомогенная бездефектная пленка. Наличие звеньев метакриловой кислоты в составе водной дисперсии обеспечивает повышение адгезионной прочности, а введение пластификатора, снижающего модуль упругости пленкообразователя только на время формирования пленки и испаряющегося после его завершения, позволяет получать покрытие с высокими физико-механическими характеристиками без образования трещин в процессе пленкообразования.

Водный раствор поливинилпирролидона (линейный неионогенный полимер со стабильным рН) в составе заявляемой композиции выступает также в качестве стабилизирующего агента, позволяющего получать стабильные пигментные колеровочные пасты для придания необходимого цвета получаемого защитно-декоративного покрытия. Применение водного раствора поливинилпирролидона в составе композиции позволяет минимизировать расслоение композиции при хранении.

С целью повышения устойчивости к горению композиция для покрытия содержит по меньшей мере один антипирен из ряда безгалогенных антипиренов, таких как борат бария, борат цинка, гидроксид алюминия, гидроксид магния и их смеси.

Предлагаемая лакокрасочная композиция может применяться в качестве шпатлевки. При использовании в качестве грунтовки композиция должна содержать антикоррозионные пигменты. При использовании в качестве эмали композиция должна содержать в качестве дополнительного наполнителя кварц пылевидный и, предпочтительно, оксид сурьмы (V).

Кварц пылевидный в качестве дополнительного наполнителя повышает устойчивость покрытия к царапанию. Оксид сурьмы (V) повышает биоустойчивость заявляемого состава.

Введение в полимерную композицию антикоррозионных пигментов при получении грунтовочного покрытия значительно повышает защитные свойства предлагаемой композиции.

В качестве антикоррозийного пигмента возможно применение фосфата цинка, что позволит уменьшить водопроницаемость получаемого покрытия в процессе длительной эксплуатации за счет особенностей строения (имеет пластинчатую структуру, проявляя себя в качестве физического барьера). Фосфат цинка диссоциирует под действием воды и глубоко проникает в поверхность основания, образуя комплексную кислоту. Это соединение и его компоненты совместно с пленкообразователями вступают в реакцию с ионами железа коррозионной ячейки и образуют стабильный ингибитор. Кроме того, пигмент фосфата цинка обладает низкой токсичностью (ПДК=0,5 мг/м³ в воздухе рабочей зоны) и способствует дополнительному повышению адгезии получаемого покрытия.

Применение составе заявляемой композиции в качестве антикоррозийного пигмента гидратированного фосфата алюминия и кальция позволит усилить противокоррозионные свойства покрытия за счет образования комплексной кислоты под действием воды, диффундирующей в покрытие. Такой комплекс, обладающий кислотными свойствами, реагирует с ионами металла на анодных участках поверхности с образованием стабильного комплексного ингибитора коррозии. Участие в образовании комплексного иона как функциональных групп связующего, так и групп, принадлежащих поверхности металла, дополнительно увеличивает адгезию покрытия. Наличие в составе гидратированного фосфата алюминия и кальция, расширяя зону рН, способствует повышению пассивного состояния металлической подложки.

Применение в качестве антикоррозийного пигмента хромата циклогексиламина с ПДК в воздухе рабочей зоны 2 мг/м³ позволит значительно снизить содержание токсичных хромсодержащих антикоррозионных пигментов (с ПДК=0,01 мг/м³) при сохранении высоких защитных свойств покрытия на основе композиции предлагаемого состава. В результате реакции образуется катион амина, обеспечивающий защиту черных металлов, и анион хромата, обеспечивающий защиту цветных металлов.

В качестве регулятора кислотности и для обеспечения совместимости применяемой водной дисперсии сополимера стирола и (мет)акрилатов с неорганическими антипиренами заявляемая композиция содержит водный аммиак концентрации от 10 до 25%.

В качестве пластификатора для снижения склонности к образованию трещин при формировании покрытия композиция может содержать дибутиловый эфир фталевой кислоты или аналог.

Для расширения температурного диапазона при хранении композиции в нее вводят антифриз, в качестве которого можно использовать бутилцеллозольв, этил- или бутилгликольацетат, или аналоги из класса гликолей.

Примеры осуществления изобретения.

Предлагаемую композицию готовили следующим образом. В дежу смесителя-диспергатора загружали стабилизатор (линейный неионогенный полимер) и пигменты, антипирен, минеральный наполнитель, кварц пылевидный, оксид сурьмы (V), антифриз, пластификатор и воду. Перемешивание компонентов проводили до получения гомогенной массы. Контроль осуществляли визуально. Полученную смесь компонентов диспергировали до достижения степени дисперсности не более 30 мкм (ГОСТ 31973). Далее в полученный полуфабрикат вводили водную дисперсию сополимера стирола и (мет)акрилатов, аммиак и перемешивали до гомогенной массы.

Композицию-прототип готовили путем загрузки компонентов в диссольвер и их диспергирования до степени перетира не более 30 мкм. Перед применением композицию доводили до рабочей вязкости 13 - 15 с по вискозиметру В3-246 с диаметром сопла 4 мм.

Составы предлагаемой композиции и композиции-прототипа приведены в таблице 1.

Из предлагаемой композиции по примерам 1 - 5, а также из композиции-прототипа были получены покрытия толщиной 20-25 мкм на алюминиевом сплаве Д16 AT ан.окс.нхр. и стеклопластике типа ВПС-39П.

Формирование покрытий проводили при температуре (23±3)°С в течение 24 ч. Определяли адгезию по ГОСТ 31149 в исходном состоянии и после увлажнения в течение 14 суток, эластичность при изгибе -по ГОСТ 6808, прочность при ударе определяли на металле в соответствии с ГОСТ 4765, стойкость к царапанию - в соответствии с ИСО 1518:1, горючесть - в соответствии с ГОСТ Р 57924.

Свойства покрытий приведены в таблице 2.

Как видно из приведенных примеров, применение предлагаемой водно-дисперсионной лакокрасочной композиции позволяет получить покрытие с высокими адгезионными и физико-механическими характеристиками.

Прочность при ударе покрытия на основе предлагаемой композиции составляет 50 см, что на 40% выше, чем у прототипа, также адгезия к алюминиевому сплаву Д16АТ ан.окс.нхр покрытия на основе предлагаемой композиции выше на 20-30%, чем у прототипа.

Применение предлагаемой композиции для получения защитно-декоративного покрытия деталей интерьера позволит увеличить долговечность и обеспечить ремонтопригодность панелей интерьера и иных покрываемых поверхностей. Введение в композицию дополнительного наполнителя - кварца пылевидного позволяет использовать покрытие в качестве эмали и повышает его устойчивость к царапанию.

Изобретение относится к лакокрасочным композициям для получения защитного декоративного покрытия на поверхности металлических и полимерных композиционных материалов. Предложенная лакокрасочная композиция содержит водную дисперсию сополимера стирола и (мет)акрилата, пигменты, безгалогенный антипирен, минеральный наполнитель, стабилизатор - водный раствор поливинилпирролидона, аммиак водный, пластификатор, воду. Техническим результатом изобретения является повышение эластичности, прочности при ударе, стойкости к царапанию и адгезии покрытия на основе предложенной композиции. 6 з.п. ф-лы, 2 табл., 5 пр.

1. Лакокрасочная композиция для получения защитного покрытия на поверхности металлических и полимерных композиционных материалов, содержащая акриловый сополимер, пигменты, безгалогенный антипирен, минеральный наполнитель, воду, отличающаяся тем, что акриловый сополимер представляет собой водную дисперсию сополимера стирола и (мет)акрилатов, композиция дополнительно содержит стабилизатор - водный раствор поливинилпирролидона, аммиак водный (10-25% концентрации), пластификатор, при следующем соотношении компонентов, масс. ч.:

водная дисперсия сополимера стирола и (мет)акрилатов 90,0-105,0 пигменты 20,0-90,0 по меньшей мере один безгалогенный антипирен 10,0-15,1 минеральный наполнитель 10,0-30,0 стабилизатор - водный раствор поливинилпирролидона 17,0-30,0 аммиак водный (10-25% концентрации) 15,0-30,0 пластификатор 0,2-1,0 вода 30,0-100,0

2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит 20,0-40,0 масс. ч. кварца пылевидного.

3. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит 2-4 масс. ч. оксида сурьмы (V).

4. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве пигментов она содержит диоксид титана рутильной формы, и/или технический углерод, и/или пигменты и красители на основе фталоцианина и его комплексов с медью, или никелем, или кобальтом, и/или цветные жаростойкие пигменты, и/или железоокисные пигменты, и/или соли, и/или оксиды металлов.

5. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что пигменты включают антикоррозионные пигменты.

6. Композиция по п. 5, отличающаяся тем, что антикоррозионные пигменты выбраны из группы: фосфат цинка, смешанный гидратированный фосфат алюминия и кальция, хромат циклогексиламина или их смесь.

7. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит 4,5-6,8 масс. ч. антифриза.