ЧЕТЫРЕХКОМПОНЕНТНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ЗАЩИТНОГО И ДЕКОРАТИВНОГО ПОКРЫТИЯ
FOUR-COMPONENT COMPOSITION FOR PROTECTIVE AND DECORATIVE COATING

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к области промышленного и гражданского строительства, а именно к защитно-декоративным составам для покрытия, и может быть использовано для защиты различных архитектурных элементов, эксплуатирующихся в экстремальных условиях одновременного воздействия интенсивных динамических и статических нагрузок, агрессивных сред, сред, представляющих электростатическую опасность. Покрытие может быть использовано для защиты таких архитектурных элементов, как балясины, колонны, ротонды, клумбы и т.д.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Широко известны различные многокомпонентные составы для защитных и декоративных покрытий различного назначения.
Из патента РФ 2351624 известна двухкомпонентная полимерная композиция для покрытия с повышенной стойкостью к агрессивным средам, которая может быть использована для защиты от коррозии конструктивных элементов зданий и сооружений из металла и бетона, трубопроводов, металлических узлов и агрегатов различных отраслей техники, а также для декоративной отделки указанных поверхностей. Известная композиция включает эпоксидную диановую смолу, базальтовый наполнитель в виде андезитовой базальтовой чешуи с размером фракции 0,001-0,4 мм, ароматический олигоамид типа ЭТАП в качестве отвердителя и алифатическую эпоксидную смолу.
Известная композиция имеет следующие недостатки: отсутствие функции порозаполнения из-за грубого перетира состава вследствие его изготовления механическим перемешиванием, не обеспечивающим механически-химического тонкого диспергирования; склонность к неравномерному изменению цвета (пожелтению и покоричневению) поверхности состава из-за высокой фототропности ароматического олигоамидного отвердителя ЭТАЛ-45М, особенно при нанесении и формировании напольных покрытий в полевых условиях открытых атмосфер ГОСТ 15150, приводящему к отсутствию декоративной функции покрытия; отсутствие антистатической функции; возможность обеспечения необходимых защитных свойств только в толстослойном покрытии.
Известна двухкомпонентная композиция для защитного и декоративного покрытия пола "Сделай Пол", содержащая основу на базе эпоксидных смол и отвердитель, в качестве основы содержащая эпоксидный олигомер массы не более 370, феноксисмолу эквивалентной массы не менее 3000, эпоксидированное растительное масло, полиметилдифенилсилоксан, моноэтиловый эфир этиленгликоля, диоксид титана нанооболочковый, оксид алюминия безводный, спекулярит микронизированный, наноструктурированный техуглерод и наноструктурированный графит, а в качестве отвердителя - модифицированный полиамид.
Известная двухкомпонентная композиция обладает высокой степенью пропитки и высокой механической прочностью и может быть использована для покрытия различных декоративных элементов. Однако при использовании данной известной композиции для архитектурных элементов, подвергающихся долгосрочному воздействию активного солнечного излучения, она теряет многие свои свойства. Особенно данный недостаток проявляется при нанесении покрытия белого цвета, которое под воздействием солнечных лучей сильно мелеет, теряя декоративный вид, и подвергается значительному грязеудержанию.
Задачей настоящего изобретения является создание композиции для защиты и декоративной отделки поверхностей различных архитектурных элементов, обладающей высокой степенью пропитки, порозаполнением, высокой механической прочностью, износостойкостью, повышенной устойчивостью к воздействию воды и ультрафиолетового излучения.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Поставленная задача решается созданием четырехкомпонентной композиции, содержащей двухкомпонентный грунтовочный слой и финишный слой, каждый из грунтовочного и финишного слоя содержит основу на базе эпоксидных смол и отвердитель. Основа грунтовочного слоя содержит эпоксидный олигомер молекулярной массы не более 370, феноксисмолу эпоксиэквивалентной массы не менее 3000, эпоксидированное касторовое масло, полиметилдифенилсилоксан, моноэтиловый эфир этиленгликоля, диоксид титана нанооболочковый, диоксид алюминия безводный и микрокальцит, а в качестве отвердителя грунтовочного слоя использован модифицированный полиамид. Основа финишного слоя содержит меламино-формальдегидную смолу К-421-02, акриловый сополимер БМС-86, феноксисмолу эпоксиэквивалентной массы не менее 3000, эпоксидированное касторовое масло, полиметилдифенилсилоксан, моноэтиловый эфир этиленгликоля, стеклянные микросферы, аппретированные винилтриэтоксисиланом, диоксид алюминия безводный, микрокальцит и нанооболочковый мусковит, а в качестве отвердителя финишного слоя использован модифицированный полиамид.
Соотношение основы и отвердителя в каждом слое составляет 10:1.
Соотношение компонентов основы грунтовочного слоя, масс. %:
эпоксидный олигомер молекулярной массы не более 370
5-10
феноксисмола эпоксиэквивалентной массы не менее 3000
20-10
эпоксидированное касторовое масло
2-3
полиметилдифенилсилоксан
0,5
моноэтиловый эфир этиленгликоля
29,5-25,5
диоксид титана нанооболочковый
23-33
диоксид алюминия безводный
10-13
микрокальцит
10-5
Соотношение компонентов основы финишного слоя, масс. %:
меламино-формальдегидная смола К-421-02
5-10
акриловый сополимер БМС-86
3-1
феноксисмола эпоксиэквивалентной массы не менее 3000
20-10
эпоксидированное касторовое масло
2-3
полиметилдифенилсилоксан
0,5
моноэтиловый эфир этиленгликоля
53,5-52,5
стеклянные микросферы,
аппретированные винилтриэтоксисиланом
1-3
диоксид алюминия безводный
3-5
микрокальцит
7-5
нанооболочковый мусковит
5-10.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Грунтовочный (основной) слой заявляемой четырехкомпонентной композиции представляет собой суспензию пигментов, наполнителей, модификаторов и различных вспомогательных веществ в растворе эпоксидных смол. Финишный (защитно-декоративный) слой заявляемой композиции представляет собой двухкомпонентный эпоксиуретановый лак с наполнителем из натурального перламутра. Грунтовочный слой, как правило, используют белого цвета, а финишный слой - перламутрового цвета.
Основа грунтовочного слоя содержит в качестве эпоксидного олигомера, являющегося пропитывающим компонентом и адгезивным аппретом, YD-128; в качестве феноксисмолы, являющейся пленкообразователем повышенной эластичности, содержит ЭООС; эпоксидированное касторовое масло использовано в качестве пластифицирующего компонента; в качестве полиметилдифенилсилоксана, являющегося антивспенивателем-гидрофобизатором, в основе может быть использована одна из марок КО-921, К-9, К-42. К-47; в качестве моноэтилового эфира этиленгликоля основа содержит этилцеллозольв ГОСТ 8313-88; в качестве диоксида титана нанооболочкового основа содержит TEONA 60-2; в качестве диоксида алюминия безводного, являющегося наполнителем, обеспечивающим повышенную прочность, твердость и износостойкость композиции, основа содержит А 1203; в качестве карбонатного наполнителя использован микрокальцит.
Основа финишного слоя получена на основе состава основы грунтовочного слоя, в котором пропитывающие и адгезионные ингредиенты заменены на ультрафиолетовые поглотители. В качестве ультрафиолетовых поглотителей введены смола меламино-формальдегидная марки К-421-02, акриловый сополимер БМС-86 и стеклянные микросферы, аппретированные винилтриэтоксисиланом. Пигменты представляют собой фото- и термостабилизированные защитно-декоративные мика-пигменты специальной обработки, а именно микронизированный нанооболочковый мусковит с плакировкой поверхности слюды путем химического осаждения оксидов различных металлов.
В качестве отвердителя и грунтовочный, и финишный слои содержат модифицированный полиамид ANCAMIDE™ 2353 в количестве 10-12% масс.
Основу каждого из грунтовочного и финишного слоя получают путем одновременного тщательного диспергирования всех компонентов композиции в химически инертном шаровом уралитовом измельчителе с керамическими мелющими телами до степени перетира не более 60 мкм при температуре 50°C без доступа воздуха.
В таблице 1 приведены примеры грунтовочного слоя с различным количественным соотношением компонентов.
Таблица 1
Соотношение компонентов грунтовочного слоя
КОМПОНЕНТЫ ОСНОВЫ
Содержание компонентов,
масс.%
I
II
III
1. Эпоксидный олигомер молекулярной массы не более 370
5
7,5
10
2. Феноксисмола эпоксиэквивалентной массы не менее 3000
20
15
10
3. Эпоксидированное касторовое масло
2
2,5
3
4. Полиметилдифенилсилоксан
0,5
0,5
0,5
5. Моноэтиловый эфир этиленгликоля
29,5
27,5
25,5
6. Диоксид титана нанооболочковый
23
28
33
7. Диоксид алюминия безводный
10
11,5
13
8. Микрокальцит
10
7,5
5
ИТОГО:
100
100
100
ОТВЕРДИТЕЛЬ:
9.Модифицированный полиамид
10-12
10-12
10-12
В таблице 1 компонент 1 является пленкообразователем - адгезивным аппретом, пропитывающим компонентом для пористых подложек (бетон, дерево, фанера, асбоцемент, гипсокартон и т.п.).
Компонент 2 является пленкообразователем повышенной эластичности, что обеспечивает устойчивость композиции к деформационным перемещениям окрашиваемых поверхностей.
Компонент 3 является пластифицирующим компонентом.
Компонент 4 служит антивспенивателем-гидрофобизатором.
Компонент 5 является растворителем со слабым запахом-модификатором розлива.
В качестве компонента 6 в заявленной композиции используется колористический пигмент, хемообработанный гидрофобизирующими наночастицами.
Компонент 7 является наполнителем, обеспечивающим повышение прочности, твердости и износостойкости композиции.
Компонент 8 является водостойким, абразивостойким и армирующим компонентом.
Используемый в качестве отвердителя компонент 11 обладает пониженной токсичностью для отверждения композиции в естественных условиях.
В таблице 2 представлены основные характеристики грунтовочного слоя.
Таблица 2
Характеристики грунтовочного слоя
Показатели
Данные композиции
I
II
III
1. Адгезия к бетону после выдержки в дистиллированной воде в течение 1000 ч, балл
1
1
1
2. Прочность покрытия при ударе, см
50
50
50
3. Эластичность покрытия при изгибе, мм
1
1
1
4. Состояние покрытия после 1000 ч выдержки в дистиллированной воде, 3% растворе NaCL, бензине
Без изменений
Без изменений
Без изменений
5. Водопоглощение пленки покрытия через 1000 ч, %
0,2
0.1
0.3
6. Относительное вдавливание в покрытие, %
0,05
0.05
0.03
7. Твердость покрытия по маятниковому прибору М-3. о.е.
0.5
0.6
0.6
8. Удельное объемное сопротивление покрытия, Ом·м
8×10<sup>y</sup>
3×10<sup>8</sup>
6×10'
9. Глубина пропитки бетона (по срезу), мм
6
8
12
10. Состояние покрытия после УФ-облучения в течение 12 часов
Без изменений
Без изменений
Без изменений
11. Условная вязкость композиции по вискозиметру В3-246 (4 мм) при (20±0,5)°C, с
62
67
65
В таблице 3 приведены примеры финишного слоя с различным количественным соотношением компонентов.
Таблица 3
Соотношение компонентов финишного слоя
КОМПОНЕНТЫ ОСНОВЫ
Содержание компонентов, масс.%
I
II
III
1. Меламино-формальдегидная смола К-421-02
5
7,5
10
2. Акриловый сополимер БМС-86
3
2
1
3. Феноксисмола эпоксиэквивалентной массы не менее 3000
20
15
10
4. Эпоксидированное касторовое масло
2
2,5
3
5. Полиметилдифенилсилоксан
0,5
0,5
0,5
6. Моноэтиловый эфир этиленгликоля
53,5
53
52,5
7. Стеклянные микросферы, аппретированные винилтриэтоксисиланом
1
2
3
8. Диоксид алюминия безводный
3
4
5
9. Микрокальцит
7
6
5
10. Нанооболочковый мусковит (мика-пигмент)
5
7,5
10
ИТОГО:
100
100
100
ОТВЕРДИТЕЛЬ:
11. Модифицированный полиамид
10-12
10-12
10-12
В таблице 3 компонент 3 является пленкообразователем повышенной эластичности, что обеспечивает устойчивость композиции к деформационным перемещениям окрашиваемых поверхностей.
Компонент 4 является пластифицирующим компонентом.
Компонент 5 служит антивспенивателем-гидрофобизатором.
Компонент 6 является растворителем со слабым запахом-модификатором розлива.
Компоненты 1, 2 и 7 являются ультрафиолетовыми поглотителями, обеспечивающими поглощение УФ-излучения и увеличение срока службы покрытия.
Компонент 8 является наполнителем, обеспечивающим повышение прочности, твердости и износостойкости композиции.
Компонент 9 является водостойким, абразивостойким и армирующим компонентом.
Компонент 10 обладает высокими отражающими свойствами и обеспечивает термостабилизацию и фотостабилизацию покрытия.
Используемый в качестве отвердителя компонент 11 обладает пониженной токсичностью для отверждения композиции в естественных условиях.
В таблице 4 представлены основные характеристики финишного слоя.
Таблица 4
Характеристики финишного слоя
Показатели
Данные композиции
I
II
III
1. Адгезия к бетону после выдержки в дистиллированной воде в течение 1000 ч, балл
1
1
1
2. Прочность покрытия при ударе, см
50
50
50
3. Эластичность покрытия при изгибе, мм
1
1
1
4. Состояние покрытия после 1000 ч выдержки в дистиллированной воде, 3% растворе NaCL, бензине
Без изменений
Без изменений
Без изменений
5. Водопоглощение пленки покрытия через 1000 ч, %
0,2
0.1
0.3
б. Относительное вдавливание в покрытие, %
0,05
0.05
0.03
7. Твердость покрытия по маятниковому прибору М-3. о.е.
0.5
0.6
0.6
8. Удельное объемное сопротивление покрытия, Ом·м
8×10<sup>y</sup>
3×10<sup>8</sup>
6×10'
9. Глубина пропитки бетона (по срезу), мм
6
8
12
10. Состояние покрытия после УФ-облучения в течение 120 часов
Без изменений
Без изменений
Без изменений
11. Условная вязкость композиции по вискозиметру В3-246 (4 мм) при (20±0,5)°C, с
25
27
29
Заявляемая четырехкомпонентная композиция для защитного и декоративного покрытия с предложенным составом компонентов, находящихся в заявленном процентном соотношении друг к другу, обеспечивает высокую степень пропитки, порозаполнения и адгезией, в частности, к бетону, гипсовым, деревянным и другим минеральным поверхностям. Покрытие с заявляемой композицией обладает высокой механической прочностью при обеспечении высокой скорости затвердевания, износостойкостью, стойкостью к механическим воздействиям, повышенной устойчивостью к воздействию воды и ультрафиолетового излучения. Указанные свойства позволяют использовать заявленную композицию для ремонта, восстановления и устранения дефектов на поверхности. При этом при использовании такого покрытия белого цвета обеспечивается долговечность покрытий элементов, подвергающихся постоянному облучению УФ-излучением.
Заявленная композиция получена с использованием последних разработок новых материалов: диоксид титана нанооболочковый, наноструктурированный техуглерод, наноструктурированный графит, полученных на базе передовых технологий, в том числе нанотехнологий.