МОДИФИЦИРОВАННЫЙ ЛАКОКРАСОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ И ЕГО НАНЕСЕНИЕ Российский патент 2025 года по МПК C09D167/08 C09D7/40 C08G63/49 C07F9/09 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к добавкам, которые используют в красках и покрытиях с целью придания им повышенной гидрофобности, в частности, данное изобретение относится к модифицированному лакокрасочному материалу (ЛКМ), который содержит микрочастицы одного или нескольких соединений, находящихся в суспензии, полученной на основе материала межфазных образований, формирующегося в гетерогенных жидкостных системах, где сопутствующие им реагенты, растворители, диспергирующие вещества выбирают в зависимости от свойств лакокрасочного материала. В настоящем изобретении описана добавка, которая обеспечивает однородное распределение и эффективное диспергирование микрочастиц на поверхности всего покрытия. В данном документе «добавка» означает смесь или композицию компонентов, которая добавляется к другой смеси для придания покрытию на его основе гидрофобных свойств. В частности, добавка по данному изобретению предназначена для ее применения в таких покрытиях как краски, лаки, полимерные смеси, которые являются жидкими при комнатной температуре. Изобретение может найти применение в тех областях техники, где необходимо придание поверхности гидрофобных свойств, например, для обработки кузова автомобиля.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Для создания гидрофобных покрытий используют или порошковые полимерные материалы, или органические лакокрасочные материалы (ЛКМ) со специальными добавками. Данные материалы являются достаточно дорогостоящими и/или при их получении и применении требуется специальное оборудование. Для обеспечения гидрофобности поверхности в ЛКМ вводят различные модификаторы на стадии приготовления перед непосредственным нанесением. Однако ввиду сложности получения однородных составов этот способ не находит широкого применения.

Применение соединений в виде наноразмерных частиц для придания краскам, лакам и покрытиям свойств, отличающихся от их естественных свойств, известно и значительно расширилось к настоящему времени.

Например, известно (пат. RU 2455321 C2) , что наночастицы металлов применяют в красках и лаках для придания им определенных свойств, в частности, биоцидных и электрических свойств, защищающих от воздействия ультрафиолетового излучения и препятствующих воспламенению. Недостаток данного изобретения - использование наночастиц металлов, получение которых достаточно сложно, и ограниченная область применения, что затрудняет использование данного изобретения.

В патенте RU 2763891 C1 рассмотрено изобретение, относящееся к области химии, химического синтеза, к химической технологии получения композиций, придающих обрабатываемым поверхностям, материалам супергидрофобные свойства, с целью повышения эксплуатационных и функциональных характеристик, которые найдут широкое применение в различных областях - в энергетике, электронике, машиностроении, строительстве, судостроении, авиационной и аэрокосмической, а также пищевой и лакокрасочной промышленности. Особенностью изобретения является интенсификация процесса роста анизотропных структур, благодаря добавлению в реакционную массу нанокристаллического диоксида титана, для формирования определенной шероховатости с целью придания поверхности супергидрофобных свойств. Изобретение может быть использовано для предотвращения обледенения и загрязнения металлических изделий, таких как линии электропередач, фермовые конструкции и крыши. Композиция на основе оксидных наноструктур для придания поверхности супергидрофобных свойств содержит в качестве структурообразователей тетраэтоксисилан и тетраизопропилат титана, в качестве гидрофобного компонента - гексаметилдисилазан и изопропиловый спирт в качестве растворителя. Для интенсификации роста анизотропных структур в композицию включен несферический нанокристаллический диоксид титана с размерами частиц от 10 до 50 нм. Технический результат заключается в увеличении краевого угла смачивания покрытия, что позволяет повысить гидрофобные свойства композиции. Недостаток изобретения состоит в сложности получения несферических частиц диоксида титана с размерами частиц от 10 до 50 нм.

Известен способ получения супергидрофобной противообрастающей эмали с углеродным нановолокном (пат. RU 2441045 С1). Изобретение относится к покрытиям для защиты от коррозии и обрастания изделий морской техники гидросооружений, энергетических установок и касается способа получения супергидрофобной противообрастающей эмали с углеродным нановолокном. Способ получения супергидрофобной противообрастающей эмали, заключается в том, что в состав эмали входят силикон эпоксидная гибридная смола, отверждаемая аминосиланом, пигменты и наполнители, поверхностно-активное вещество, нанодисперсный оксид кремния, вспомогательные вещества (деаэратор, добавка для розлива) и растворитель, отличающийся тем, что состав эмали дополнительно содержит углеродное нановолокно и фторсилан. Недостаток данного изобретения - ограниченная область применения и использование трудно получаемых материалов - углеродных нановолокон.

Известна полимерная порошковая композиция для супергидрофобного покрытия и способ получения супергидрофобного покрытия (пат. WO 2015023213 A1, опубл. 19.02.2015). Изобретение относится к области химии, а именно к полимерной порошковой композиции для супергидрофобного покрытия и способу получения такого покрытия. Композиция содержит основу, представляющую собой термореактивную порошковую композицию с эпоксиполиэфирным, эпоксидным, полиэфирным или полиуретановым пленкообразователем, и дополнительно модификатор в виде гидрофобных частиц модифицирующего и структурирующего поверхность компонента с размерами частиц от 5 нм до 35 мкм. В качестве модификатора могут быть использованы гидрофобные микрочастицы фторопласта (с размерами не более 5 мкм), в том числе модифицированные поверхностно активными веществами, гидрофобные частицы фторопластового воска LubrirolLanco 1890 (с размерами не более 35 мкм), смесь микроразмерных частиц фторопласта (с размерами от 5 нм и не более 5 мкм) и наноразмерных гидрофобных частиц окиси алюминия Аl₂О₃ (с размерами не более 20 нм) и/или диоксида кремния SiО₂ (с размерами не более 10 нм) при их представлении от 10:1 до 100:1 в.ч. соответственно. Способ получения данного покрытия включает в себя нанесение на поверхность упомянутой композиции и отверждение нанесенного покрытия путем нагрева при температуре 180-190°С в течение 15-20 минут. Недостаток данного изобретения - сложность процесса формирования покрытия и ограниченность применения изобретения, так как не каждое изделие можно нагревать до указанной температуры.

В патенте RU 2676644 C1 описано гидрофобное полимерное покрытие. Изобретение относится к гидрофобным композициям с высокими влагозащитными свойствами и минимальной адгезией снега и льда к поверхности элементов конструкций сложных технических систем. Гидрофобное полимерное покрытие содержит полимерный пленкообразователь, порошковый компонент, раствор акрилового сополимера в смеси органических растворителей бутилацетат/ацетон/толуол. В качестве полимерного пленкообразователя используется фторсополимерный пленкообразователь на основе трифторхлорэтилена и винилиденфторида, модифицированный теломером тетрафторэтилена и нанодисперсным диоксидом кремния в смеси органических растворителей бутилацетат/этилацетат/ацетон/толуол. В качестве порошкового компонента используется перфторированный порошковый ускоритель - низкомолекулярный фторпарафин. Заявлен также способ нанесения покрытия. Изобретение обеспечивает полимерное покрытие, обладающее малым гистерезисом смачивания и низкой адгезией льда к поверхности элементов конструкций. Технический результат заявленного изобретения заключается в создании гидрофобного полимерного покрытия, обладающего углом смачивания > 120° и низкой адгезией льда к поверхности элементов конструкций. Недостаток данного изобретения состоит в сложности получения нанодисперсного диоксида кремния и ограниченная область применения изобретения.

Известно лакокрасочное супергидрофобное покрытие (пат. RU 2650135 C1). Изобретение относится к покрытиям для защиты от повышенной влажности, загрязнения, развития плесени и коррозии различных поверхностей - металла, пластика, камня и других. Лакокрасочное супергидрофобное покрытие, включающее полимерную основу, органический растворитель, наполнитель, сшивающую основу, органический пластификатор и компонент, ответственный за создание особой структуры поверхности, отличающееся тем, что в качестве полимерной основы оно содержит сополимеры винилхлорида с винилацетатом, в качестве наполнителя содержит нетоксичные оксиды переходных металлов, в качестве сшивающей основы содержит эпоксидную смолу, в качестве компонента, ответственного за создание особой структуры поверхности, содержит гидрофобизированный аэросил. В качестве оксида переходных металлов может быть использован оксид титана, а в качестве органического пластификатора - канифоль. Недостатки заключаются в том, что предложенное лакокрасочное супергидрофобное покрытие не является универсальным для обработки любого типа поверхностей вследствие входящего в его состав органического растворителя, и ответственный за создание особой структуры поверхности гидрофобизированный аэросил не имеет подходящий размер частиц, который обеспечивал бы формирование определенной шероховатости поверхности и, соответственно, придавал ей супергидрофобные свойства.

Известна композиция для придания поверхности свойств самоочищения на основе эффекта лотоса (пат. RU 2490077 С1). Изобретение относится к области химической технологии получения лакокрасочных материалов. Композиция для придания поверхности свойств самоочищения на основе эффекта лотоса включает гидрофобизирующий компонент амиды или эфиры перфторполиоксаалкиленсульфо- или перфторполиоксаалкиленкарбоновых кислот из ряда С_17-46, растворенный в органическом растворителе фреоне, изопропаноле или их смеси, структурообразующий компонент, выбранный из ряда: органорастворимый силиказоль с размерами частиц 3-18 нм, тетрабутоксититан, тетраизопропоксититан, тетраэтоксисилан или продукты его частичного гидролиза, при массовом соотношении гидрофобизирующего и структурообразующего компонентов в пределах 100 : (4-7) и концентрации гидрофобизирующего компонента в растворителе 0,2-8 мас.%. Изобретение обеспечивает самоочищающие свойства обрабатываемой поверхности. Изобретение относится к области химической технологии получения лакокрасочных материалов, а именно материалов способных к самоочищению за счет свойств, обеспечивающих возникновение эффекта лотоса. Изобретение может найти применение в тех областях техники, где необходимо придание поверхности свойств самоочищения, а также в бытовом применении, например, для обработки стекол и кузова автомобиля. Недостатком вышеуказанного изобретения является то, что для затравки используется органорастворимый силиказоль, частицы которого имеют сферическую форму с размерами 3-18 нм, что не позволяет формировать рост анизотропных оксидных структур для получения супергидрофобных покрытий.

В патенте RU 2619687 C1 описан способ получения многофункциональных защитных покрытий. Изобретение относится к получению многофункциональных защитных покрытий на лакокрасочной основе, обладающих водоотталкивающими, антифрикционными, противоизносными, противообрастающими свойствами, и может быть использовано в судостроении и судоремонте, в строительстве при возведении металлических конструкций и сооружений, в различных областях машиностроения. Способ заключается в нанесении на подложку лакокрасочного материала (ЛКМ) и наноструктурированного политетрафторэтилена (ПТФЭ), полученного термодеструкцией фторопласта-4 с последующей конденсацией из газовой фазы. Наноструктурированный порошок ПТФЭ вводят непосредственно в лакокрасочный материал в виде дисперсии в ксилоле в количестве 1-40% от веса сухого ЛКМ, либо наносят путем натирания на поверхность ЛКМ после его отверждения. Обеспечивается повышение срока службы лакокрасочных покрытий и расширение спектра их защитных функций. Изобретение относится к лакокрасочным материалам и может быть использовано в автомобилестроении. Недостаток данного изобретения состоит в сложности получения наноструктурированного политетрафторэтилена и способе его нанесения путем натирания на поверхность, который смоется с поверхности после мойки автомобиля.

В патенте RU 2579066 C1 представлена группа изобретений, которая относится к составам для получения гидрофобного покрытия. Технический результат - высокие значения краевого угла, высокая скорость формирования гидрофобного покрытия, отсутствие термической стабилизации покрытия после обработки субстрата составом, долговременная водостойкость. Состав для получения гидрофобного покрытия, содержащий первую композицию и вторую композицию, в котором первая композиция содержит фторуглеродный силан в количестве от 0,1 до 10% от массы первой композиции; растворитель, выбранный из группы, включающей алифатические простые эфиры, алифатические кетоны и алифатические спирты - остальное, а вторая композиция содержит минеральную кислоту в количестве от 1 до 10% от массы второй композиции; деионизованную воду в количестве от 5 до 25% от массы второй композиции; растворитель, выбранный из группы, включающей алифатические простые эфиры, алифатические кетоны, алифатические спирты - остальное. Покрытие получают путем смешения указанных выше композиций и нанесения смеси на поверхность изделия или последовательного нанесения указанных выше композиций на поверхности изделия.

Согласно одному варианту реализации изделие представляет собой кирпичное и бетонное сооружение, стекло, металлическое изделие, изделие из пластмассы, изделие мебельной, текстильной или упаковочной промышленности. В наиболее предпочтительном варианте изделие представляет собой стекло, в частности стекло транспортного средства.

Недостаток данного изобретения - ограниченная область применения.

В патенте US 20140208978 A1 предлагается композиция супергидрофобного покрытия, которая представляет собой высокопрочное супергидрофобное прозрачное покрытие для стекла, металла и пластика, а также окрашенных поверхностей автомобилей, которое можно наносить вручную и которое можно легко наносить на многие подложки. Кроме того, супергидрофобное покрытие согласно изобретению удобно для пользователя, поскольку покрытие происходит при комнатной температуре и его можно наносить обычным методом ручного распыления. Варианты покрытия высыхают в течение 30 минут и создают супергидрофобный эффект, готовый к использованию.

В одном варианте осуществления композиция супергидрофобного покрытия может включать органически модифицированные наночастицы диоксида кремния или титана в качестве гидрофобного агента и полиуретан в качестве связующего, который состоит из полиола в качестве основы и изоцианата в качестве отвердителя. Композиция супергидрофобного покрытия может дополнительно включать растворитель, который может включать ксилол, бутилацетат, толуол или этилацетат. Композиция может дополнительно включать поверхностную добавку, которая может представлять собой модифицированный силиконом полиакрилат. Композиция покрытия по настоящему изобретению отталкивает воду подобно листьям лотоса. Недостаток данного изобретения состоит в сложности получения органически модифицированных наночастиц диоксида кремния или титана.

В патенте WO 2008153687 A2 описана супергидрофобная самоочищающаяся композиция покрытия, состоящая из от 0,001 до 5% по массе гидрофобного коллоидного диоксида кремния, покрытого от 95% до 99,999% по массе растворителем, предпочтительно ацетоном, для образования супергидрофобного покрытия, образующего почти прозрачное, полупрозрачное покрытие, грязеотталкивающую пленку на окрашенном материале, пластике, металле, стекле, керамике, стекловолокне, дереве, вощеной или полимерной основе. Недостаток - получение коллоидного диоксида кремния покрытого растворителем, предпочтительно ацетоном.

В патенте RU 2768458 C1 описана система многослойного покрытия, а также к подложке, покрытой многослойным покрытием, и к способу покрытия подложки многослойным покрытием. Система многослойного покрытия содержит: (a) слой первого основного покрытия, (б) слой второго основного покрытия, нанесенный поверх по меньшей мере части слоя первого основного покрытия, и (в) слой верхнего покрытия, нанесенный поверх по меньшей мере части слоя второго основного покрытия. Слой первого покрытия сформирован из композиции первого покрытия, содержащей свободный полиизоцианат и полимерные частицы ядро-оболочка с гидроксильными функциональными группами. Слой второго покрытия сформирован из композиции второго покрытия, содержащей полимерные частицы ядро-оболочка с карбоксильными кислотными функциональными группами. Изобретение обеспечивает создание многослойных покрытий, которые можно обезвоживать и отверждать при сравнительно низких температурах с формированием покрытий, обладающих различными свойствами, тем самым снижая затраты и повышая эффективность процессов нанесения покрытий. Недостаток - сложность получения покрытия ввиду получения двух видов полимерных частиц ядро-оболочка.

В патенте RU 2764682 C2 описано покрытие, выполненное путем последовательной обработки металлической поверхности кузова автомобилей композицией для устранения грубых дефектов, неровностей, вмятин и сварных швов, композицией для устранения мелких неровностей, вмятин и царапин и композицией для заполнения пор, мелких царапин и выравнивания неровностей, при этом композиция для устранения грубых дефектов, неровностей, вмятин и сварных швов содержит в качестве основы эпоксидную, или полиэфирную, или винилэфирную смолу, в качестве наполнителя - железный порошок и карбонильное радиотехническое железо, в качестве отвердителя - дибензоил пероксид, при определенном соотношении компонентов. Недостаток данного изобретения - ограниченное применение.

В патенте RU 2742774 C2 описано покрывное средство, содержащее по меньшей мере одно соединение, которое включает гидроксильные группы, по меньшей мере одно соединение, которое включает изоцианатные группы, имеющее свободные или блокированные изоцианатные и силановые группы, по меньшей мере один катализатор для сшивания силановых групп, и по меньшей мере один силоксан с алкоксисилильными функциональными группами. По утверждениям авторов покрытия, полученные с помощью покрывного средства по изобретению, обеспечивают устойчивость к загрязнениям и хорошие самооочищающие свойства, при этом сохраняют хороший внешний вид, в частности, хорошую устойчивость к помутнению и устойчивость к коррозии, даже после воздействия атмосферных явлений. Однако устойчивость к загрязнению и самоочищающиеся свойства, немного ниже, чем до подвержения атмосферным воздействиям. В этом состоит недостаток изобретения.

В патенте RU 2670274 C1 предложена неводная композиция покрывающего материала, включающая, по меньшей мере, один компонент, содержащий полигидроксильные группы, выбранный из полиакрилатов полиолов, их смесей и сополимеров полиакрилатов полиолов, по меньшей мере, один компонент, содержащий полиизоцианатные группы, по меньшей мере, один катализатор для сшивания алкоксисилильных звеньев, для реакции между гидроксильными и изоцианатными группами компонентов, и, по меньшей мере, одну уретановую добавку (PF), которая имеет, по меньшей мере, одну перфторалкильную группу формулы (I), где R1, R2 независимо друг от друга означают Н, F и/или CF₃, но R1 и R2 могут оба не означать Н, x равно 1-20, и, по меньшей мере, одну силановую группу формулы (II), где G означает гидролизуемую группу, X означает органический радикал, R3 означает алкил, циклоалкил, арил или аралкил, и s равно 0-2, причем уретановая добавка (PF) получена реакцией 0,5-20 мол. % изоцианатных групп, изначально присутствующих в полиизоцианате (PI), с компонентом (Iа), который имеет, по меньшей мере, одну перфторалкильную группу формулы (I) и одну группу, которая является реакционно-способной в отношении изоцианатных групп, и 10-99,5 мол. % изоцианатных групп, изначально присутствующих в полиизоцианате (PI), с компонентом (IIа), который имеет, по меньшей мере, одну силановую группу формулы (II) и одну группу, которая является реакционно-способной в отношении изоцианатных групп. Предложена также многослойная красочная система с использованием указанной композиции, способ ее получения и применение. Технический результат - предложенная композиция неводного покрытия позволяет получить пленки покровного лака с улучшенной адгезией. Применение данного изобретение ограничено получением пленки покровного лака с улучшенной адгезией, но нерегулируемой гидрофобностью.

В патенте RU 2598360 C2 предложена композиция полиуретанового покровного средства, многостадийные способы покрытия с применением этих композиций покровного средства, а также применение композиции покровного средства в качестве прозрачного лака и пигментированного лака, соответственно применение способа покрытия для ремонтного лакирования автомобилей и/или для покрытия полимерных субстратов и/или грузовых транспортных средств. Настоящее изобретение относится к композициям покровного средства, содержащим, по меньшей мере, одно содержащее полигидроксильные группы соединение (А), по меньшей мере, одно содержащее полиизоцианатные группы соединение (В) и, по меньшей мере, один катализатор (D) на основе комплекса цинк-амидин. Описана композиция покровного средства, содержащая, по меньшей мере, одно содержащее полигидроксильные группы соединение (А), по меньшей мере, одно содержащее полиизоцианатные группы соединение (В) со свободными и/или блокированными изоцианатными группами и, по меньшей мере, один катализатор (D) на основе комплекса цинк-амидин, который может быть получен взаимодействием менее 1,0 моля одного или нескольких цинк(II)бискарбоксилатов с менее чем 2,0 молями амидина формулы (I) или с менее чем 2,0 молями смеси из двух или нескольких амидинов формулы (I), где R5-водород и R1, R2, R3 и R4 в каждом случае представляют собой одинаковые или различные остатки, причем R1 и R3 представляют собой водород, или алкильный остаток, или арильный остаток и R2 и R4 представляют собой алкильный остаток или арильный остаток. Также раскрыт многостадийный способ покрытия, в котором на предварительно покрытый субстрат при необходимости наносят пигментированный слой базисного лака и после этого слой из композиции покровного средства. Описаны применение композиций покровного средства в качестве прозрачного лака или пигментированного лака для ремонтного лакирования автомобилей и/или для покрытия навесных деталей автомобилей, и/или полимерных субстратов, и/или грузовых транспортных средств и применение указанного способа для ремонтного лакирования автомобилей и/или для покрытия полимерных субстратов и/или грузовых транспортных средств. Технический результат - получение композиции покровного средства, которая обеспечивает хорошую монтажную прочность, быстрое отверждение, обладает хорошей жизнеспособностью, обеспечивает покрытие с хорошим глубоким отверждением и удовлетворительной конечной твердостью, не показывает изменения цвета перед и после отверждения. Недостаток - покрытие не обеспечивает гидрофобность поверхности средства.

В патенте RU 2516736 C2 описан способ получения покрытия с высокой стойкостью к истиранию к автомобильному лаку и его применению. Способ получения автомобильного лака включает: (а) обеспечение, по меньшей мере, одного органического мономера, олигомера, преполимера или органосилана с одной или несколькими гидроксигруппами, (б) насыщение описанных на стадии (а) функциональных групп посредством реакции обмена с 3- изоцианатопропил-триэтоксисиланом или 3- изоцианатопропил-триметоксисиланом, причем образующийся при этом силан содержит, по меньшей мере, шесть SiOR-групп и имеет молекулярную массу выше 300, (в) абсорбцию образующегося макромолекулярного силана в среде растворителя, предпочтительно протонного или апротонного растворителя либо их смесей, (г) добавление компонентов по реакции - кислот, кислот Льюиса, оснований или оснований Льюиса. Технический результат - получение покрытия с высокой стойкостью к истиранию. Недостаток - ограниченность применения ввиду получения покрытия с высокой стойкостью к истиранию.

В патенте RU 2478675 C2 описана коррозионно-защитная система для металлов и антикоррозионный пигмент для нее. Изобретение относится к области защиты от коррозии металлической основы путем нанесения на нее коррозионно-защитной системы. Система содержит, по меньшей мере, одно наносимое на основу покрытие из органической матрицы с диспергированными в ней антикоррозионными пигментами. Пигменты образованы сплавом, по меньшей мере, двух металлов, а также неизбежными примесями. Органическая матрица представляет собой грунтовку для многослойного лакокрасочного покрытия и/или антикоррозионную грунтовку для многослойного лакокрасочного покрытия, и/или цветной лак многослойного лакокрасочного покрытия, и/или покрывной лак многослойного лакокрасочного покрытия, и/или лак для нанесения покрытия на металл, и/или клей для скрепления металлических листов, и/или масло, и/или воск, и/или масляно-восковую эмульсию. Обеспечивается надежное сопротивление проникновению коррозии. Недостаток - ограниченность области применения как системы защиты от коррозии металлической основы.

В патенте RU 2418023 C2 предложена композиция для покрытий, содержащая а) полиакрилатный полиол, получаемый полимеризацией ненасыщенных олефиновых мономеров, где, по меньшей мере, 40 мас.% мономеров включают линейные или разветвленные алк(ен)ильные или алк(ен)иленовые группы, имеющие, по меньшей мере, 4 атома углерода; b) полиэфирный полиол, получаемый этерификацией составляющих звеньев, имеющих функциональные группы, образующие сложный эфир, где, по меньшей мере, 30 мас.% составляющих звеньев включают линейные или разветвленные алк(ен)ильные или алк(ен)иленовые группы с, по меньшей мере, 4 атомами углерода на функциональную группу, образующую сложный эфир, где полиэфирный полиол имеет гидроксильное число выше 280 мг КОН/г и гидроксильную функциональность, по меньшей мере, 2, и с) изоцианат- функционализированный сшивающий агент. Также изобретение относится к набору частей для приготовления композиции для покрытия и способу нанесения композиции для покрытия. Композиция для покрытия может использоваться в качестве верхнего слоя покрытия в многослойном лакокрасочном покрытии, в конечной обработке или в повторной обработке автомобилей или больших транспортных средств. Технический результат - покрытие имеет хорошую твердость, сопротивление царапанию, глянец, долговечность/износостойкость, стойкость к химическим веществам и УФ-излучению. Недостаток - ограниченная область применения и смачиваемость поверхности.

В патентах RU 2374283 C2, RU 2351625 C1, RU 2346967 C1 представлены лакокрасочные композиции алкидно-уретановой эмали, способ производства алкидно-уретановой эмали различных тонов, которые могут быть использованы для защитно-декоративных покрытий поверхностей различной природы, и производственный комплекс по выработке алкидно-уретановых эмалей. Недостаток изобретений состоит в недостижимости несмачиваемой поверхности.

В патенте RU 2287546 C1 описано изобретение, которое относится к области получения лакокрасочных материалов, а именно к получению эмалей горячей сушки для окраски рулонного металла, а также строительных конструкций, автомобилей и различных приборов. Полиэфирная эмаль включает пленкообразователь, катализатор отверждения, отвердитель, органический растворитель, пигмент. В качестве пленкообразователя содержит 60%-ный раствор насыщенной полиэфирной смолы в смеси сольвента и бутилгликоля в отношении 3:1 "Уралак SN844S2G3-60" и 75%-ный раствор насыщенной полиэфирной смолы в сольвенте "Уралак SN865S2-75", в качестве катализаторов отверждения - 40%-ный раствор паратолуиленсульфокислоты в изопропаноле и 30%-ный раствор динонилмононафталенсульфокислоты в ксилоле, в качестве отвердителя - метилированную меламино-формальдегидную смолу, в качестве органического растворителя содержит смесь сольвента и н-бутилового спирта, в качестве пигмента содержит диоксид титана, стабилизированный оксидами алюминия и циркония, кроме того, дополнительно содержит матирующие добавки - аморфный силикагель "Силоид ЕД-3" - 99% и растекатель - 75%-ный раствор акрилового полимера в смеси сольвента и н-бутилового спирта в отношении 4:1 "Urad DD27" при определенном соотношении компонентов. Время высыхания при пиковой температуре металла до 249°С предлагаемой полиэфирной эмали составляет 65-72 с, а стойкость пленки к действию метилэтилкетона - 140-160° Недостаток - высыхание при высокой температуре, что не всегда допустимо.

В патенте RU 2249025 C1 описывается лакокрасочная композиция типа «металлик», относящаяся к композициям дл базовой автоэмали, которая используется в комплексном покрытии вместе с верхним прозрачным лаком при окраске легковых автомобилей как в условиях конвейера, так и при ремонте. Предлагаемая лакокрасочная композиция дл эффектных комплексных покрытий содержит насыщенный полиэфир 20,0-35,0, меламиновую смолу 4,0-10,0, эфир целлюлозы 3,0-8,0, пигменты, придающие эффектный оттенок 0,5-8,0, хромофорные пигменты 0,01-6,0, целевые добавки 1,1-11,4 и органические растворители остальное, при этом массовое соотношении насыщенного полиэфира, меламиновой смолы и эфира целлюлозы составляет (3,5-4,1):1:(1,16-1,26). Технический результат - создание композиции базовой эмали с высокими физико-механическими свойствами и отличным внешним видом. Недостаток изобретение имеет ограниченность применения ввиду возможности получения с низким глянцем и наличия облачности.

В патенте RU 2201427 C2 описана водно-дисперсионная лакокрасочная композиция. Изобретение используется для нанесения защитных покрытий на металлические поверхности. Лакокрасочная композиция содержит пленкообразователь - акрилатные, или стирол-акрилатные, или их смесь с бутадиен-стирольными латексами, наполнители, пигменты, оксифосфоновую кислоту, жидкий парафин, аэросил, водорастворимый полимер - гидроксиэтилцеллюлозу, неионогенные, ПАВ, этиленгликоль, воду. Сочетание акрилатных латексов или их смесей с бутадиен-стирольным позволяет получить покрытие повышенной твердости, использование водорастворимых производных гидроксиэтилцеллюлозы позволяет получать композицию, которая при длительном хранении не образует трудно перемешиваемого осадка: жидкий парафин и аэросил устраняют пенообразование при нанесении покрытий, что улучшает их декоративные и защитные свойства. Недостаток изобретения состоит в том, что получаемое покрытие не обладает гидрофобностью.

В патенте RU 2200741 C1 описан способ получения модифицированных алкидных смол широко используемых в лакокрасочной промышленности, а также к лакокрасочным материалам на основе модифицированной алкидной смолы, используемых для внутренних и наружных окрасочных работ. Алкидную смолу получают алкоголизом растительных масел и возможно канифоли многоатомным спиртом (глицерином или пентаэритритом) в присутствии катализатора, в качестве которого используют смесь свинцовой и кадмиевой солей насыщенной или ненасыщенной алифатической монокарбоновой кислоты с длиной цепи С₆-C₁₈ в виде раствора в уайт-спирите в количестве 0,009-0,02% от массы компонентов, при нагревании. Далее осуществляют поликонденсацию с ангидридом дикарбоновой кислоты и модификатором - фенольной смолы на основе алкилфенола и формальдегида при отношении их от 1:1 до 1:2 или ароматическая одноосновная карбоновая кислота в смеси ее с замещенной ароматической одноосновной карбоновой кислотой, взятых в определенных количествах. На основе таких модифицированных алкидных смол получают лакокрасочный материал, содержащий различные наполнители, пигменты, сиккатив, органический растворитель и при необходимости загуститель, а также различные целевые добавки (антипирены, ингибиторы коррозии и другие). Получают смолы светлые, с повышенным содержанием нелетучих веществ, низким кислотным числом, быстро высыхающие, обеспечивающие получение лакокрасочных материалов на их основе с повышенными физико-механическими свойствами (твердостью, эластичностью), а также хорошими защитными свойствами. Недостаток - получаемое покрытие не обладает гидрофобностью.

В патенте RU 2192441 С2 представлено изобретение, которое относится к композиции для покрытий и к ее применению в автомобильной промышленности, прежде всего для окрашивания кузовов. Композиция, получаемая смешением а) состава А, содержащего дисперсию полиуретана с кислотным числом более 20, который в качестве мягкого сегмента содержит, по меньшей мере, один политетрагидрофурановый сегмент со среднечисленной молекулярной массой от 650 до 5000, а в качестве твердого сегмента - по меньшей мере, одно производное диизоцианата, и б) состава Б, содержащего дисперсию полиуретана с кислотным числом менее 20, который в качестве мягкого сегмента содержит, по меньшей мере, один политетрагидрофурановый сегмент со среднечисленной молекулярной массой от 800 до 5000, а в качестве твердого сегмента - по меньшей мере, одно производное диизоцианата. Техническая задача: получение композиции, которая должна обладать способностью к нанесению такой толщины, чтобы, во-первых, обеспечить эффективную защиту первого КЛО-слоя от УФ-излучения, а во-вторых, устранить возникающие при нанесении покрытий указанной толщины известные проблемы касательно устойчивости при кипячении и к образованию натеков или наплывов. Недостаток изобретения состоит в возможности отслаивания от первого слоя, полученного электрофорезом, в случае трехслойного покрытия.

В патенте RU 2087505 C1 описана водоразбавляемая лакокрасочная композиция для покрытий. Изобретение касается экологически чистых, малотоксичных и пожаробезопасных лакокрасочных материалов, предназначенных для получения защитных покрытий по металлическим поверхностям (в автомобилестроении, сельхозтехнике и т. д.). Сущность изобретения заключается в том, что водоразбавляемая композиция содержит алкидную смолу с к.ч. 30-50 мг KOH/г, полученную взаимодействием пентаэритрита, фталевого ангидрида и СЖК фракций от C₇ до C₁₆ при молярном соотношении компонентов 1:0,6-0,65:1-1,4 соответственно с последующей обработкой адипиновой кислотой в количестве 0,35-0,45 моль 100 мас.ч.; водоразбавляемую меламиноформальдегидную смолу 34-36 мас.ч., органический растворитель 64,0-79,0 мас.ч., пигменты 3,0-101,0 мас.ч., нейтрализатор 1,2-11,2 мас.ч., антивспениватель 0,1 - 3,1 мас.ч. Получают покрытия, отверждаемые при 120-160°C 30 мин без предварительной выдержки перед сушкой, с хорошим блеском, высокими физико-механическими и защитными свойствами (адгезия - 1 балл, твердость - 0,5, изгиб - 1 мм, прочность на удар 50 кгс⋅см, стойкость в гидростате 30 сут, стойкость в солевой камере 200 ч, тропикоустойчивость 20 сут). Недостаток изобретения - высокая температура отверждения.

В патенте RU 2078786 C1 предложен состав для покрытия с металлическим эффектом "искрообразования". Использование: получение покрытий с металлическим эффектом и может быть использовано дл покрытия кузовов автомобилей, преимущественно при проведении ремонта, покраска пластмассовых корпусов радио и другой аппаратуры. Сущность изобретения: состав содержит нитроцеллюлозу 13,3-22,3%, алкидную смолу 1,9-9,2%, чешуйчатый алюминий округлой формы размером 20-40 мкм и удаленной поверхностью 0,2-0,6 м²/г 0,15-14,79%, неорганический цветной пигмент 0,01-2,35%, поверхностно-активное вещество 0,001 - 0,002%, органический растворитель. Недостаток - трудность достижения равномерности распределения частиц алюминия в составе покрытия по всему объему.

В патенте RU 2537001 C2 описан способ, согласно которому в эпоксидную смолу или промышленную эмаль добавляют суспензию, состоящую из эпоксидной смолы в качестве пленкообразующего вещества (15% масс.), многослойных углеродных нанотрубок (0.5% масс.) и 2-этилгексанола (84.5% масс.), перемешивают в диспергирующей и ультразвуковых установках. Недостаток - высокое содержание углеродных нанотрубок, обуславливающее повышенную стоимость, и сложность приготовления состава.

В патенте RU 2572974 C1 описана композиция супергидрофобного покрытия и способ получения супергидрофобного покрытия из нее. Изобретение относится к области химии, а именно к полимерным лакокрасочным материалам, образующим на защищаемой поверхности после высыхания супергидрофобное покрытие, и способу получения супергидрофобного покрытия для использования для защиты различных конструкций и сооружений строительства, транспорта и энергетики, эксплуатируемых в условиях открытого выпадения климатических осадков в виде дождя, снега, тумана, от обледенения, коррозии. Технический результат изобретений заключается в создании композиции и способа получения супергидрофобного покрытия, обладающего улучшенными физико-механическими характеристиками и высокими антиобледенительными свойствами. Композиция супергидрофобного покрытия включает в качестве гидрофобного пленкообразователя жидкий гидрофобный полимерный пленкообразователь на основе фторуретановой эмали «Винифтор», гидрофобный материал в виде порошковой смеси микро- и наночастиц микронного фторопласта 4 «Флуралит» с модифицированным силанами нанодисперсным диоксидом кремния Аэросил R-812, взятых при соотношении 20:1, отвердитель «Десмодур 75» и растворитель о-ксилол, при следующих соотношениях ингредиентов, мас. ч.: гидрофобный пленкообразователь - 100, гидрофобный материал в виде порошковой смеси - 10-50, отвердитель «Десмодур 75» - 13, растворитель о-ксилол - 10. В способе получения супергидрофобного покрытия предварительно готовят порошковый компонент путем интенсивного смешивания микро- и наночастиц микронного фторопласта 4 «Флуралит» с нанодисперсным диоксидом кремния Аэросил R-812. Затем смешивают жидкий гидрофобный полимерный пленкообразователь на основе фторуретановой эмали «Винифтор» с отвердителем «Десмодур 75» и доводят смесь до заданной вязкости путем добавления в нее растворителя о-ксилола. Полученный гидрофобный материал наносят пневматическим распылением на защищаемую поверхность и после этого на не отвержденную поверхность гидрофобного слоя наносят электростатическим распылением предварительно подготовленный порошковый компонент. После отверждения получают супергидрофобное покрытие, характеризуемое краевым углом смачивания не менее 153° и сроком службы покрытия не менее 10 лет. Недостаток - ограниченная область применения, ввиду получения покрытия с высокими антиобледенительными свойствами.

Совокупность признаков, наиболее близкая к совокупности существенных признаков изобретения, имеется в патенте RU 2787758 C1, в котором описан порядок приготовления модифицированного лакокрасочного материала, содержащего пленкообразующее вещество и нанодобавки, характеризующемся тем, что лакокрасочный материал на основе акриловых сополимеров содержит наночастицы оксида висмута в количестве 1% и адаптированного концентрата с углеродными нанотрубками в количестве 0,1%, от общей массы состава, которые, на этапе приготовления к применению, последовательно вводят в лакокрасочный материал и перемешивают поочередно до однородности механически при высокой частоте вращения. Данное изобретение ограничено объектами, применяемыми в условиях высокой коррозионной активности (холодный, морской климат, химически активная среда и др.).

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Техническая задача изобретения состоит в приготовлении и нанесении модифицированного ЛКМ с целью повышения гидрофобности покрытия.

Техническим результатом заявленного изобретения является то, что предлагаемый модифицированный ЛКМ помимо лакокрасочного материала содержит структурообразующий компонент, создающий специфический нанорельеф поверхности, обеспечивающий гидрофобность покрытия.

Технический результат достигается введением в ЛКМ на алкидной основе микрочастиц материала межфазных образований в количестве 0,8-1% от общей массы добавки, находящихся в суспензии, полученной диспергированием материала межфазных образований в растворителе, являющимся разбавителем для ЛКМ. Введение микрочастиц материала межфазных образований размером от 100 до 800 нм в ЛКМ обуславливает синергетический эффект по отношению к важнейшей физико-химической величине, характеризующей гидрофобность поверхности, - краевому углу, зависящему от нанорельефа поверхности покрытия. Величина синергетического эффекта зависит также от порядка нанесения добавки на металлическую и/или окрашенную поверхность, числа слоев, времени выдержки предыдущего слоя, причем эти зависимости являются нелинейными. В частности, краевой угол высушенного покрытия после нанесения второго слоя модифицированного ЛКМ заметно выше, чем краевой угол после нанесения первого слоя, а краевой угол после нанесения третьего слоя модифицированного ЛКМ почти не отличается от величины краевого угла после нанесения второго слоя. Нанесение модифицированного ЛКМ на окрашенную поверхность через 5 мин той же краской, которая входит в состав модифицированного ЛКМ, характеризуется величиной краевого угла заметно выше его величины для окрашенной поверхности обычной краской, а нанесение модифицированного ЛКМ на окрашенную поверхность через 40 мин характеризуется величиной краевого угла мало отличающейся от таковой при нанесении модифицированного ЛКМ через 5 мин. Эти обобщения проиллюстрированы количественно в примерах.

Порядок приготовления модифицированного ЛКМ

1. Получают суспензию материала межфазных образований, содержащего ди-(2-этилгексил)фосфат редкоземельного элемента, предпочтительно иттербия, синтезированного известным методом [Голубина Е.Н., Кизим Н.Ф. Межфазный синтез: морфология, структура и свойства межфазных образований в системах жидкость-жидкость // Журнал физической химии. 2021. Т. 95, № 4, с. 508-528], в растворителе, являющимся разбавителем для ЛКМ, содержащую микрочастицы материала межфазных образований размером от 100 до 800 нм путем диспергирования материала межфазных образований любым механическим методом, обеспечивающим диспергирование и равномерное распределение микрочастиц по всему объему, например, используя поршневой диспергатор Stabino II.

2. В необходимое количество ЛКМ вводят суспензию по п. 1 в количестве 0,8-1% материала межфазных образований и тщательно размешивают любым механическим устройством или вручную для достижения однородности модифицированного ЛКМ.

3. Корректируют вязкость модифицированного ЛКМ путем удаления части растворителя при его естественном испарении, ввиду его летучести (при необходимости, напротив, растворитель добавляют) и используют модифицированный ЛКМ по назначению.

Заявленная композиция на основе материала межфазных образований для придания поверхности гидрофобных свойств является универсальной и может быть использована в энергетике, машиностроении, а также в лакокрасочной промышленности.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Пример 1

1. Берут порошок, содержащий наночастицы и микрочастицы материала межфазных образований, полученного методом межфазного синтеза [Голубина Е.Н., Кизим Н.Ф. Межфазный синтез: морфология, структура и свойства межфазных образований в системах жидкость-жидкость // Журнал физической химии. 2021. Т. 95, № 4, с. 508-528] в системе 0,1М водный раствор хлорида иттербия (рН=5.3) - 0,05М раствор ди-(2-этилгексил)фосфорная кислота в гептане.

2. Взвесив на аналитических весах порошок, содержащий наночастицы и микрочастицы материала межфазных образований, полученного по п.1, переносят его в стеклянный бюкс, добавляют растворитель «646» в таком количестве, чтобы массовая доля материала межфазных образований составляла 0,8-1% и тщательно размешивают для равномерного распределения частиц во всем объеме.

3. Переносят полученную суспензию в тефлоновый стакан аппарата Stabino II и в течение 2 минут осуществляют механическое воздействие на суспензию с помощью механизма, встроенного в аппарат.

4. Переносят суспензию в стеклянный бюкс и методом динамического рассеяния света на приборе Nanoflex II определяют распределение частиц по размерам. Если средний размер частиц превышает 800 нм, повторят операции 3 и 4 до тех пор, пока средний размер частиц не будет меньше 800 нм.

5. Полученную суспензию материала межфазных образований с размером частиц 224 нм переносят в стеклянный бюкс, добавляют равный объем краски, удовлетворяющий требованиям ТУ 20.30.12-025-539-349-55-2017, тщательно усредняют перемешивающим устройством. Перемешивание ведут до тех пор, пока часть растворителя испарится и суспензия, смешанная с краской, будет иметь вязкость близкую к вязкости краски. Вязкость оценивают традиционным методом, например, по отрыву капли.

6. Приготовленный модифицированный ЛКМ пневмораспылением наносят на сухую очищенную и обезжиренную металлическую поверхность и после высушивания в течение 1 суток получают покрытие с гидрофобной поверхностью с краевым углом от 125 до 130° и шероховатостью Ra от 307 до 608 нм.

Пример 2

1. Берут порошок, содержащий наночастицы и микрочастицы материала межфазных образований, полученного методом межфазного синтеза [Голубина Е.Н., Кизим Н.Ф. Межфазный синтез: морфология, структура и свойства межфазных образований в системах жидкость-жидкость // Журнал физической химии. 2021. Т. 95, № 4, с. 508-528] в системе 0,1М водный раствор хлорида иттербия (рН=5.3) - 0,05М раствор ди-(2-этилгексил)фосфорная кислота в гептане.

2. Взвесив порошок, содержащий наночастицы и микрочастицы материала межфазных образований, полученного методом межфазного синтеза, на аналитических весах пе6реносят его в стеклянный бюкс добавляю растворитель «646» в таком количестве, чтобы массовая доля материала межфазных образований составляла 0,8-1% и размешивают равномерного распределения частиц во всем объеме.

3. Переносят полученную суспензию в тефлоновый стакан аппарата Stabino II в течение 2 минут обеспечивают механическое воздействие на суспензию с помощью механизма, встроенного в аппарат.

4. Переносят суспензию в стеклянный бюкс и методом динамического рассеяния света на приборе Nanoflex II определяют распределение частиц по размерам. Если средний размер частиц превышает 800 нм, повторят операцию 3,4 до тех пор, пока средний размер частиц не будет меньше 800 нм.

5. Суспензию переносят в стеклянный бюкс, добавляют равный объем краски, удовлетворяющий требованиям ТУ 20.30.12-025-539-349-55-2017, тщательно усредняют перемешивающим устройством. Перемешивание ведут до тех пор, пока часть растворителя испарится и будет иметь вязкость близкую к вязкости краски. Вязкость оценивается традиционным методом, например, по отрыву капли.

6. Модифицированный ЛКМ с размером частиц материала межфазных образований в суспензии 645 нм пневмораспылением наносят на окрашенную поверхность краской, удовлетворяющей требованиям ТУ 20.30.12-025-539-349-55-2017, через 5 минут после нанесения краски. После полного высыхания в течение 1 суток поверхность становится гидрофобной с краевым углом 112°. Окрашенная поверхность краской до нанесения добавки имела краевой угол от 90 до 98°.

Пример 3

1. Берут порошок, содержащий наночастицы и микрочастицы материала межфазных образований, полученного методом межфазного синтеза [Голубина Е.Н., Кизим Н.Ф. Межфазный синтез: морфология, структура и свойства межфазных образований в системах жидкость-жидкость // Журнал физической химии. 2021. Т. 95, № 4, с. 508-528] в системе 0,1М водный раствор хлорида иттербия (рН=5.3) - 0,05М раствор ди-(2-этилгексил)фосфорная кислота в гептане.

2. Взвесив на аналитических весах порошок, содержащий наночастицы и микрочастицы материала межфазных образований, полученного методом межфазного синтеза, переносят его в стеклянный бюкс, добавляют растворитель «646» в таком количестве, чтобы массовая доля материала межфазных образования составляла 0,8-1% и тщательно перемешивают равномерного распределения частиц во всем объеме.

3. Переносят полученную суспензию в тефлоновый стакан аппарата Stabino II и в течение 2 минут оказывают механическое воздействие на суспензию механизмом, входящим в состав аппарата.

4. Переносят суспензию в стеклянный бюкс и методом динамического рассеяния света на приборе Nanoflex II определяют распределение частиц по размерам. Если средний размер частиц превышает 800 нм, повторяют операции 3 и 4 до тех пор, пока средний размер частиц не станет меньше 800 нм.

5. Полученную суспензию материала межфазных образований с размером частиц 169 нм переносят в бюкс, добавляют равный объем базовой краски типа «металлик» и тщательно перемешивают для усреднения состава во всем объеме добавки. Перемешивание ведут до тех пор, пока часть растворителя испарится, и добавка будет иметь вязкость близкую к вязкости краски. Вязкость оценивают традиционным методом, например, по отрыву капли.

6. На сухую обезжиренную металлическую пластинку методом погружения наносят краску и дают краске высохнуть в течение 1 час.

7. Окрашенную пластинку мысленно делят на две половинки и на одну из половинок вручную методом налива наносят приготовленный модифицированный ЛКМ. После высыхания окрашенной поверхности в течение 1 суток путем измерения краевого угла определяют смачиваемость водой обеих половинок пластинки. Та часть поверхности пластинки, которая покрыта только краской, имеет краевой угол 78°, указывающий на гидрофильность поверхности. Та часть поверхности пластинки, которая покрыта модифицированным ЛКМ, имеет краевой угол от 93 до 99°, указывающий на гидрофобность поверхности. Таким образом, металлическую поверхность, окрашенную базовой краской и являющуюся смачивающейся, можно обработать добавкой, сделав покрытие двухслойным и не смачивающимся водой.

Пример 4

1. Берут порошок, содержащий наночастицы и микрочастицы материала межфазных образований, полученного методом межфазного синтеза [Голубина Е.Н., Кизим Н.Ф. Межфазный синтез: морфология, структура и свойства межфазных образований в системах жидкость-жидкость // Журнал физической химии. 2021. Т. 95, № 4, с. 508-528] в системе 0,1М водный раствор хлорида иттербия (рН=5.3) - 0,05М раствор ди-(2-этилгексил)фосфорная кислота в гептане.

2. Взвесив на аналитических весах порошок, содержащий наночастицы и микрочастицы материала межфазных образований, полученного методом межфазного синтеза, переносят его в стеклянный бюкс, добавляют растворитель «646» в таком количестве, чтобы массовая доля материала межфазных образования составляла 0,8-1% и тщательно перемешивают для равномерного распределения частиц во всем объеме.

3. Переносят полученную суспензию в тефлоновый стакан аппарата Stabino II и в течение 2 минут оказывают механическое воздействие на суспензию механизмом, входящимя в состав аппарата.

4. Переносят суспензию в стеклянный бюкс и методом динамического рассеяния света на приборе Nanoflex II определяют распределение частиц по размерам. Если средний размер частиц превышает 800 нм повторяют операции 3 и 4 до тех пор, пока средний размер частиц не станет меньше 800 нм.

5. Полученную суспензию материала межфазных образований с размером частиц 799 нм переносят в бюкс, добавляют равный объем базовой краски и тщательно перемешивают для усреднения состава во всем объеме добавки. Перемешивание ведут до тех пор, пока часть растворителя испарится, и добавка будет иметь вязкость близкую к вязкости краски. Вязкость оценивают традиционным методом, например, по отрыву капли.

6. На сухую обезжиренную металлическую пластинку метом погружения наносят краску и дают краске высохнуть в течение 40 мин.

7. Окрашенную пластинку мысленно делят на две половинки и на одну из половинок вручную методом налива наносят приготовленный модифицированный ЛКМ. После высыхания окрашенной поверхности краской и добавкой в течение 1 суток путем измерения краевого угла определяют смачиваемость водой обеих половинок пластинки. Та часть поверхности пластинки, которая покрыта только краской, имеет краевой угол 74°, указывающий на гидрофильность поверхности. Та часть поверхности пластинки, которая покрыта модифицированным ЛКМ, имеет краевой угол 95°, указывающий на гидрофобность поверхности. Таким образом, обработав окрашенную поверхность добавкой, радикально изменяем способность поверхности к смачиваемости.

Пример 5

1. Берут порошок, содержащий наночастицы и микрочастицы материала межфазных образований, полученного методом межфазного синтеза [Голубина Е.Н., Кизим Н.Ф. Межфазный синтез: морфология, структура и свойства межфазных образований в системах жидкость-жидкость // Журнал физической химии. 2021. Т. 95, № 4, с. 508-528] в системе 0,1М водный раствор хлорида иттербия (рН=5.3) - 0,05М раствор ди-(2-этилгексил)фосфорная кислота в гептане.

2. Взвесив на аналитических весах порошок, содержащий наночастицы и микрочастицы материала межфазных образований, полученного методом межфазного синтеза, переносят его в стеклянный бюкс добавляют растворитель «646» в таком количестве, чтобы массовая доля материала межфазных образований составляла 0,8-1% и тщательно размешивают для равномерного распределения частиц во всем объеме.

3. Переносят полученную суспензию в тефлоновый стакан аппарата Stabino II и в течение 2 минут осуществляют механическое воздействие на суспензию с помощью механизма, встроенного в аппарат.

4. Переносят суспензию в стеклянный бюкс и методом динамического рассеяния света на приборе Nanoflex II определяют распределение частиц по размерам. Если средний размер частиц превышает 800 нм, повторят операции 3 и 4 до тех пор, пока средний размер частиц не будет меньше 800 нм.

5. Полученную суспензию с частицами материала межфазных образований 224 нм переносят в стеклянный бюкс, добавляют равный объем краски, удовлетворяющий требованию ТУ 20.30.12-025-539-349-55-2017, тщательно усредняют перемешивающим устройством. Перемешивание ведут до тех пор, пока часть растворителя испарится и суспензия, смешанная с краской, будет иметь вязкость близкую к вязкости краски. Вязкость оценивают традиционным методом, например, по отрыву капли.

6. Приготовленный модифицированный ЛКМ пневмораспылением наносят на сухую очищенную и обезжиренную металлическую поверхность и выдерживают на воздухе в течение 1 час.

7. Мысленно делят окрашенную пластинку на две половинки. На одну из них наносят второй слой модифицированного ЛКМ. После высушивания в течение 1 суток получают покрытие с гидрофобной поверхностью с краевым углом от 111° и шероховатостью Ra от 492 нм, где покрытие однослойное, и 126°, где покрытие двухслойное. Эта же пластинка, покрытая краской, удовлетворяющий требованиям ТУ 20.30.12-025-539-349-55-2017, имела краевой угол от 90 до 98°.

Использование материала межфазных образований в качестве добавки к краске оказывает двойное действие, во-первых, изменяется химический состав поверхности покрытия, во-вторых, обуславливается формирование определенного рельефа покрытия для придания поверхности гидрофобных свойств.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ, ИНЫХ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Часть типичных результатов исследований, способствующих лучшему раскрытию сущности изобретения, приведены на: фиг. 1 - распределение частиц суспензии по размерам; фиг. 2 - краевой угол на поверхности высохшей краски на алкидной основе; фиг. 3 - краевой угол на поверхности окрашенной модифицированным ЛКМ; фиг. 4 - вид поверхности покрытия модифицированным ЛКМ; фиг. 5 - текстура и шероховатость покрытия, полученного нанесением модифицированного ЛКМ; фиг. 6 - вид поверхности покрытия ЛКМ; фиг. 5 - текстура и шероховатость покрытия, полученного нанесением немодифицированного ЛКМ.

По данным фиг. 1 видно, что размер частиц суспензии материала межфазных образований находится в пределах от 582,7 (Q10) до 1047 нм. Пик распределения приходится на 749,5 нм. Краевой угол, измеренный с помощью оптического анализатора контактного угла OCA-25, на поверхности высохшей краски составил 101° (фиг. 2). Краевой угол, на поверхности, обработанной добавкой, нанесенной на краску через 5 мин после нанесения краски, после высыхания в течение 1 суток составил 112°, что указывает на повышение гидрофобности покрытия. Анализ изображений поверхностей покрытий, полученных методом сканирующей электронной микроскопии с использованием комплекса Tudor, (фиг. 4 - фиг. 7) указывает на изменение рельефа поверхности покрытия. В случае применения добавки поверхность волнистая, наблюдается множество узких возвышенностей «шипов», расположенных почти эквидистантно (фиг. 4). Шероховатость (Ra) ее 340 нм (корень из среднеквадратического 423 нм) (фиг. 5). В случае окрашенной поверхности без применения добавки вершины возвышенностей сглаженные (фиг. 6), поверхность плохо организована, ее шероховатость 455 нм (корень из среднеквадратического 536 нм). Нетрудно видеть, что подавляющее большинство выступов не превышает 800 нм, но имеются и выступы, достигающие 2000 нм (фиг. 7). Такой рельеф поверхности указывает на ее большую способность к смачиванию водой. Технический результат достигается путем формирования поверхности покрытия с более организованным рельефом, что является следствием применения добавки материала межфазных образований с определенным размером частиц. Наблюдается синергетический эффект - введение малого количества материала межфазных образований с определенным размером частиц в добавку коренным образом изменяет рельеф поверхности покрытия, придавая ей игольчатость и, как следствие, большую гидрофобность. Чистый материал межфазных образований, нанесенный на очищенную, сглаженную, отмытую и обезжиренную металлическую поверхность, такого рельефа поверхности не дает.

Изобретение относится к модифицированному лакокрасочному материалу, который содержит пленкообразователь и добавку, где в качестве пленкообразователя использован лакокрасочный материал (ЛКМ) на алкидной основе, а в качестве добавки - микрочастицы материала межфазных образований, содержащего ди-(2-этилгексил)фосфат редкоземельного элемента, предпочтительно иттербия, формирующегося в гетерогенных жидкостных системах с размером частиц от 100 до 800 нм в количестве 0,8-1% от общей массы. Техническим результатом заявленного изобретения является то, что предлагаемый модифицированный ЛКМ помимо ЛКМ содержит структурообразующий компонент (добавку), создающий специфический нанорельеф поверхности, обеспечивающий гидрофобность покрытия. 7 ил., 5 пр.

Модифицированный лакокрасочный материал, содержащий пленкообразователь и добавку, отличающийся тем, что лакокрасочный материал на алкидной основе содержит частицы материала межфазных образований, содержащего ди-(2-этилгексил)фосфат редкоземельного элемента, предпочтительно иттербия, с размером частиц от 100 до 800 нм в количестве 0,8-1% от общей массы.