Необрастающая водно-дисперсионная краска Советский патент 1992 года по МПК C09D5/14 C09D133/04 C09D133/20 

Изобретение касается лакокрасочных материалов воднодисперсионного типа, применяемых для защиты морских судов и гидросооружений от биообрастаний.

Для получения необрастающих покрытий известно использование водноэмульси- онного сополимеоа, представляющего собой продукт сополимеризации соли три- органоолова одно- и/или двухосновной эти- ленненасыщенной карбоновой кислоты (например, метакрилата трибутилолова) и другого этиленненасыщенного мономера (например, метилметакрилата) в присутствии эмульгатора и водорастворимого производного целлюлозы.

Недостатком указанного водно-дисперсионного триорганооловянного покрытия является высокая скорость смывания его с поверхности защищаемого объекта в водной среде.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому . является состав необрастающей краски для покрытия корпусов судов на основе водной дисперсии пленкообразующего сополимера, содержащего 50-80 мас.% триорганоолоvi VI ел

4 N О

вянного и 50-20 мас.% олефиновых мономеров с температурой стеклования не выше 30°С, и пигментов, способных реагировать с морской водой с образованием водорастворимых соединений, Срок защитного действия краски около двух лет.

Недостатками указанного состава являются высокая концентрация токсина (13% в расчете на триорганооловооксид в краске), низкие эксплуатационные характеристики краски; неэкономичность ввиду необходимости нанесения толстых слоев защитной краски (не менее 200-300 мм для обеспечения срока защитного действия около двух лет), высокий уровень загрязнения водоемов токсином вследствие смывания краски в процессе эксплуатации, низкий коэффициент использования токсина по той же причине.

Целью изобретения является снижение концентрации токсина в необрастающей краске, улучшение эксплуатационных характеристик краски.

Поставленная цель достигается тем, что необрастающая водно-дисперсионная краска, включающая оловосодержащее полимерное пленкообразующее, неорганический пигмелт и воду, в качестве оловосодержащего пленкообразующего содержит 38- 42%-ную водную дисперсию сополимера 30-70 мол,% триалкилолово(мет)акрилата с 24-64 мол.% мономера, выбранного из группы, включающей метилметакрилат, бу- тилметакрилат, бутилакрилат, гексилакри- лат, винилацетат или их смеси, и 6 мол.% мономера, выбранного из группы, включающей монометакрилат этиленгликоля, М-ме- тилолметакриламид, акриловая кислота, и дополнительно 28-32%-ную водную дисперсию акрилового сополимера 20-30 мол.% нитрила акриловой кислоты с 64-74 мол.% бутилакрилата и 6 мол.% мономера, выбранного из группы, включающей монометакрилат этиленгликоля, N-метиламиноэ- тилметакрилат, акриловая кислота, сшивающий агент на основе подкисленных 3-5 мас.% карбоновой кислотой водорастворимых комплексных солей хрома, выбран- ных из группы, включающей гидроксопентааквохромхлорид, гидроксопен- тааквохромфосфат, гидроксотетрааквохром- сульфат, дигидроксотетраквохромсульфат при следующем соотношении компонентов, мас.%:

28-32%-ная водная дисперсия акрилового сополимера 30,0-40,0 38-42 %-ная водная дисперсия оловосодержащего сополимера20,0-30,0

Пигмент неорганический 38,4-39,7

Сшивающий агент0,3-0,6

ВодаОстальное

В качестве водной дисперсии акрилового сополимера используют продукт эмульсионной сополимеризации 20-30 мол,% нитрила акриловой кислоты с 74-64 мол.% бутилакрилата и 6 мол.% мономера, выбранного из группы: монометакрилат этиленгликоля, М-метиламиноэтилметакрилат

и акриловая кислота. В качестве эмульгатора при сополимеризации используется суль- фонол в количестве 3% от массы мономеров в полимеризационной смеси, в качестве инициатора - персульфат аммония в количестве 0,2% от массы мономеров в полимеризационной смеси. Соотношение водной и меномерной фаз при полимеризации 2:1, температура полимеризации 75°С, время проведения процесса 4 ч. Значения рН полученной

водной акриловой дисперсии устанавливается в пределах 8,0-8,5 добавлением 25%- ного водного раствора аммиака.

В качестве водной дисперсии оловосодержащего сополимера используют продукт эмульсионной сополимеризации 30-70 мол,%, содержащего мономера, 64-24 мол.% одного или двух сомономеров и 6 мол.% мономера, содержащего функциональные группы. Оловосодержащий мономер выбирается из группы: трибутилоловометакрилат, триэтилолово- метакрилат, три-изо-пропиловомалеинат. Сомономеры выбираются из группы: метилметакрилат, бутилакрилат, бутилметакрилат, гексилакрилат, вилинацетат. В качестве мономеров с функциональными группами используются N-метилолметакриламид, монометакрилат этиленгликоля, метакриловая или акриловая кислоты. В качестве эмульгатора при сополимеризации используются технические неионные поверхностно-активные вещества ОП-10, ОП-18 (оксиэтили- рованные алкилфенолы), ТВИН-80 (ангидросорбит), неонолы (оксиэтилированные высшие жирные спирты) или их смеси с . ионными поверхностно-активными веществами сульфонолом или волгонатом.

Рекомендуемое содержание эмульгаторов 5-7% от массы мономеров в полимеризационной смеси. В качестве инициатора используют водорастворимые пероксиды и окислительно-восстановительные системы (например, персульфат аммония - метаби- сульфит калия - железо сернокислое или

персульфат калия - перекись водорода - железо хлорное и т.д.), взятые в количестве 1 % от массы мономеров в полимеризационной смеси. Соотношение водной и мономерной фаз при сополимеризации 3:2,

температура полимеризации 50-75°С, время прохождения процесса 3 ч. Значения рН полученной водной оловосодержащей дисперсии устанавливается в пределах 7,5-8,0 добавлением 10%-ного водного раствора аммиака.

В качестве сшивающих агентов в составах применяют следующие комплексные со- единенияхрома(Ш):

гидроксопентааквохромхлорид, гидроксо- пентааквохромфосфат. гидроксотетраак- вохромсульфат,подкисленные

карбоновыми кисАЪтами, Они получаются смешением 1н водных растворов соответствующих хлоридов, фосфатов или сульфатов хрома с 1н раствором карбоната натрия в соотношении 3:1 с последующей выдержкой при 50-60°С в течение 1 ч, а затем с карбоновой кислотой из группы: уксусная, щавелевая-, пропионовая, янтарная. Количество вводимой карбоновой кислоты составляет 3,0-5,0% от массы комплексной соли хрома.

Пигментами в составах необрастающих водно-дисперсионных красок оксиды железа, хрома, титана. Пигменты в композицию вводят в виде пигментной пасты, которую готовят предварительно смешением на вальцах в течение 6 ч расчетного количества пигмента с водной акриловой дисперсией. В ряде случаев с целью достижения необходимой вязкости пигментную пасту готовят с введением загустителя - 15%-ного водного раствора полиакрилата аммония в количестве 0,05-3,00% от массы пигментной пасты.

Краску готовят путем последовательного смешения пигментной пасты, водной дисперсии оловосодержащего сополимера и сшивающего агента.

В табл. 1-2 представлены примеры составов водных дисперсий. В табл.3 представлены соотношения компонентов при приготовлении вариантов пигментной пасты; в табл.4 - примеры составов красок по изобретению; в табл.5 - данные по свойствам красок.

Условная вязкость готовой краски составляет 35-40 с (определение по ГОСТ 8420-74).

Краску наносят на защищаемые поверхности кистью или распылителем при температуре 15-25°С, толщина покрытия составляет 50-80 мкм.

Свободные пленки красок, получаемые по ГОСТ 14243-78, испытывают на прочность на разрыв (ГОСТ 14236-81), влагопогло- щение (ГОСТ 21513-76), адгезию к

металлической подложке (ГОСТ 15140-78). Время высыхания оценивают по ОСТ 19007-73, и оно составляет 6± 0,5 ч при 20°С. Прочность пленок при ударе определяют по ГОСТ 4765-73, и она составляет 45 см. По ГОСТ 5233-89 определяют твердость по маятниковому прибору, и она составляет 0,55. Устойчивость к смыванию в водной среде оценивают по изменению толщины

покрытия. Противообрастающие свойства покрытия характеризуют скоростью выщелачивания токсина бис(триалкилолово)окси- да в морской воде.

15

Формула изобретения

Необрастающая водно-дисперсионная краска, включающая оловосодержащее полимерное пленкообразующее, неорганический пигмент и воду, отличающаяся тем, что, с целью снижения концентрации токсина в краске, улучшения эксплуатационных характеристик краски, она содержит в качестве оловосодержащего полимерного

пленкообразующего 38-42%-ную водную дисперсию сополимера 30-70 мас.% триал- килолово(мет)акрилата с 24-64 мас.% мономера, выбранного из группы, включающей метилметакрилат, бутилметакрилат, бутилакрилат, гексилакрилат, винилацетат или их смеси, и 6 мас.% мономера, выбранного из группы, включающей монометакрилат этилен гликоля, М-метилолметакриламид, акриловую кислоту, и дополнительно 2832 %-ную водную дисперсию акрилового сополимера 20-30 мас.% нитрила акриловой кислоты с 64-74 мас.% бутилакрилата и 6 мас.% мономера, выбранного из группы, включающей монометакрилат этиленгликоля, N-метиламиноэтилметакрилат, акриловую кислоту, сшивающий агент, на основе подкисленных 3-5 мае. % карбоновой кислотой водорастворимых комплексных солей хрома, выбранных из группы, включающей

гидроксопентааквохромхлорид, гидроксо- пентааквохромфосфат, гидроксотетрааквсхром- сульфат, дигидрооксотетрааквохромсульфат, при следующем соотношении компонентов, мас.%: 38-42 %-ная водная дисперсия оловосодержащего

сополимера20,0-30,0

28-32 %-ная водная дисперсия акрилового сополимера 30,0-40,0 Неорганический пигмент 38,4-39,7

Сшивающий агент0,3-0,6

ВодаОстальное

Таблица

Использование: лакокрасочные материалы для защиты морских судов и гидросооружений от биообрастания. Сущность изобретения: краска содержит 38-42%-ную водную дисперсию оловосодержащего сополимера 30-70 мас.% триалкилоло- во(мет)акрилата с 24-64 мол,% винилового мономера или их смесей (метилметакрилат, бутилметакрилат, бутилакрилат, гексилак- рилат, винилацетат) и 6 мол.% акрилового мономера (монометакрилат этиленгликоля, N-метилолметакриламид, акриловая кислота) 20,0-30,0%. 28-32 %-ную водную акриловую дисперсию сополимера 20-30 мол.% нитрила акриловой кислоты с 64-74 мол.% бутилакрилата и 6 мол.% акрилового мономера (монометакрилат этиленгликоля, мети- ламиноэтилметакрилат, акриловая кислота) 30-40%, сшивающий агент на основе подкисленных 3-5% карбоновой кислотой водорастворимых комплексных солей хрома, выбранных из группы, включающей гидро- ксопентааквохромхлорид, гидроксопентааквох- ромфосфат, гидроксотетрааквохромсульфат, дигидрорксотетрааквохромсульфат 0,3-0,6%, неорганический пигмент 38,4-39,7%, вода остальное. 5 табл. (Л С

Состав и характеристика водных дисперсий акриловых сополимеров

Таблица2 Состав и характеристика водных дисперсий оловосодержащих

сополимеров

Варианты приготовления пигментной пасты

С оста и свовстм необрктащих хрясок

ТаблицаЗ

Таблица

Т.аблица5

Сравнительная характеристика необрастающей краски по изобретению и прототипа

Характеристики краски

.1

Известная краска

Водостойкость лакокрасочного покрытия

Неводостойкая,смыва- Водостойкая (смывание нб ется водой в процессе более 10 мкм в год) эксплуатации (со скоростью 80-100 мкм в год)

Толщина лакокрасочной пленки, мкм

Содержание токсина в лакокрасочной пленке в расчёте на триалкилоловооксид,мас,%

Скорость выщелачивания токсина из лакокрасочной пленки, мкг/см2 сут Физико-механические характеристики лакокрасочной пленки в процессе эксплуатации

прочность на изгиб,мм

прочность на разрыв, кг/см2

адгезия, кг/м2

Краска по изобретению

60-80

7,0-9,8

1,2

11,0-18,0 «0-520