КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКАЯ КОМПОЗИЦИЯ
ORGANOSILICON COMPOSITION

Изобретение относится к композициям на основе высокомолекулярных соединений, содержащих кремний в основной цепи, а именно к кремнийорганическим композициям, и может быть использовано для получения защитно-декоративных покрытий и пропитки строительных отделочных материалов (гранита, мрамора, кирпича и др.).
Для защиты отделочных материалов (гранита, мрамора, кирпича и др.) их поверхностный слой обрабатывают специальными защитно-декоративными, гидрофобизирующими веществами, в качестве которых чаще всего используются кремнийсодержащие мономерные, олигомерные и полимерные соединения, такие как силикаты щелочных металлов, алкилалкокси- или алкилароксисиланы, полиалкилгидросиланы полиалкил(арил)силоксаны с концевыми гидроксильными группами или их смеси. Их наносят на поверхность камня в виде водных растворов, эмульсий или растворов в органических растворителях.
Известен состав для получения декоративного покрытия природных материалов, содержащий прозрачное пленкообразующее и добавки красящих пигментов различной цветовой гаммы [1]. Однако этот состав имеет следующие недостатки: неудовлетворительный результат с эстетической точки зрения вследствие малого подобия природному материалу; имеет многоступенчатый и длительный технологический цикл получения декоративного покрытия за счет многослойности покрытия.
Известен состав [2] для уплотнения пор в природных камнях на основе смеси силанов, водосодержащего инициатора - водного раствора кислоты или основания, дисперсии частиц оксида Ti, или Si, или Zr, или Al, или Sn в спирте. Известный состав приготовлен с применением Sol-Gel-технологии. Однако имеет недостаточную стабильность при хранении из-за протекающих каталитических процессов гидролиза и конденсации, что сказывается на ухудшении их гидрофобизирующей способности. Полученный состав вводят в доступные с поверхности поры камня и проводят отверждение при комнатной или повышенной температуре, преимущественно от 75 до 220°С. Продолжительность нагревания зависит от применяемой температуры отверждения и может составлять от 5 минут до 10 часов, что является энергетически и технологически невыгодно.
Известна кремнийорганическая гидрофобизирующая композиция [3], выбранная за прототип, состоящая из смеси двух кремнийорганических соединений - олигоорганоалкоксититансилоксана и органотриалкоксисилана для пропитки нейтральных субстратов. Композицию используют в виде 10%-ного раствора в изопропиловом спирте. Данная кремнийорганическая гидрофобизирующая композиция стабильна при хранении и обладает коротким временем отверждения на поверхности нейтральных субстратов, однако она не обеспечивает стойкость к перепадам температур и декоративных свойств обрабатываемых поверхностей.
Задача настоящего изобретения состоит в создании усовершенствованной одноупаковочной кремнийорганической композиции на основе кремнийорганических олигомеров с длительным сроком хранения, применяемой для обработки изделий из природного камня и искусственных материалов, эксплуатируемых в открытой атмосфере, обеспечивающей повышение водостойкости, стойкости к знакопеременному перепаду температур, улучшения защитно-декоративных свойств изделий и получения покрытия требуемого цвета.
Поставленная задача решается тем, что кремнийорганическая композиция для получения защитно-декоративных покрытий на основе смеси кремнийорганических соединений и растворителя согласно предлагаемому изобретению как кремнийорганическое соединение содержит смесь кремнийорганических олигомеров - олигометилфенилсилсесквиоксана линейного строения с реакционноспособными гидроксильными группами (К-403) и олигометилфенилметоксисилсесквиоксана линейного строения с реакционноспособными метоксильными группами (К-406) при массовом соотношении (10-20):(4-6), как растворитель - обезвоженную смесь алифатических углеводородов, выбранный из группы гексан, нефрас С80-120, изооктан и целлозольвов, выбранных из группы фенилцеллозольв, бутилцеллозольв, этилцеллозольв (содержание воды не более 0,01% мас.), взятых в соотношении (18-25):(46-60) мас.ч. и дополнительно содержит амфотерное поверхностно-активное вещество - кокопропилендиамин трипропионат натрия в количестве 0,1÷0,15 мас.ч. Кремнийорганическая композиция для обеспечения декоративности дополнительно содержит до 4,0 мас.ч. органорастворимых красителей, выбранных из группы нигрозин, дисперсный красно-коричневый.
Кремнийорганическую композицию получают смешиванием компонентов в заданных соотношениях. Готовую композицию фильтруют с помощью друк-фильтра через бумажный фильтр и выливают в чистую сухую тару. Нанесение кремнийорганической композиции на поверхность материалов осуществляют распылением, нанесением кистью и методом налива.
В таблице 1 приведены составы предлагаемой кремнийорганической композиции.
Испытания на атмосферо-, водостойкость и стойкость к знакопеременным перепадам температур отвержденных покрытий, приготовленных их полученных кремнийорганических составов, проводили на образцах черного шлифованного гранита, красного шлифованного гранита, мрамора полированного, кирпича обожженного марки «150». Образцы покрываемых материалов изготавливали в виде пластин размером 120×60×10 мм. Торцы защищали силиконовым герметиком.
Внешний вид поверхности оценивали визуально при естественном освещении.
Поверхность материалов перед нанесением составов тщательно очищали от грязи и обезжиривали уайт-спиритом. Высушивали образцы при (50±5)°С в течение (60±5) минут. Наносили состав, тщательно распределяя его суконной ветошью. Выдерживали образцы при температуре окружающей среды в течение (120±10) мин. Излишки отвержденной композиции удаляли с поверхности. К испытаниям приступали через 24 часа.
Каждый вид испытаний проводили на пяти параллельных образцах. Результат определялся как среднее арифметическое наблюдений.
Для определения атмосферостойкости полученную кремнийорганическую композицию наносят на поверхности образцов и испытывают по ГОСТ 6992 (ст. СЭВ 1767-79) Покрытия лакокрасочные. Метод испытаний на стойкость в атмосферных условиях. Декоративные характеристики после испытания образцов в атмосферных условиях определяют по ГОСТ 9.407-84 (ст. СЭВ 5731-86) Покрытия лакокрасочные. Метод оценки внешнего вида.
По данным табл. 2 кремнийорганическая композиция (примеры 1-6) по сравнению с прототипом (пример 7) обеспечивает улучшение атмосферостойкости по декоративным показателям с 2 до 1 балла.
Для определения водостойкости покрытия [4] образцы погружали на 2/3 их длины в воду. Осмотр образцов проводили через первые 24, 72, 120, 240 час. Перед осмотром покрытия просушивали фильтровальной бумагой и выдерживали при комнатной температуре 1-2 часа. Затем визуальным осмотром оценивали состояние поверхности образца (изменение цвета, блеска, растрескивание и т.п.).
Для определения стойкости к знакопеременному перепаду температур [4] образцы помещали в сушильный шкаф и выдерживали при 60°С в течение 30 мин, затем помещали в морозильную камеру и выдерживали при температуре - 40°С в течение 1 час, а затем при комнатной температуре 15 мин. Повторяли такие циклы до появления первых признаков разрушения покрытия. Число циклов до появления первых признаков разрушения покрытия определялось как стойкость к знакопеременным перепадам температур.
Результаты испытаний отвержденной кремнийорганической композиции приведены в таблице 2.
Примеры 1÷11 (табл. 2) показывают возможности применения композиции с приведенными соотношениями компонентов для обработки образцов, имеющих разную природу, цвет и пористость.
Предоставленные данные показывают, что предлагаемая кремнийорганическая композиция характеризуется простотой изготовления и нанесения на конструкции разных габаритов и конфигураций, возможностью получения покрытий требуемого цвета, хорошей укрывистостью, высокой атмосферо-, водо- и стойкостью к знакопеременному перепаду температур (на уровне 680 циклов), а также возможностью восстановления внешнего вида поверхностей изделий, бывших в эксплуатации.
Литература.
1. Сафронов И.Н. Пат. RU №2090270, B05D 1/38, B05D 5/06. Заявл. 07.02.1996, опубл. 20.09.1997.
2. Пат. RU №2359946, кл. С04В 41/49. Нун Э., Хенниге Ф., Паульманн Уве, Армонайт X. и др. Заявл. 01.06.2005, опубл. 27.06.2009.
3. Копылов В.М., Маркузе И.Ю., Иванов В.В., Кирилин А.Д. Патент РФ №2378302, МПК C08L 83/06, C08L 83/08, С04В 41/49. Заявл. 06.10.2008, опубл. 10.01.2010 - прототип.
4. Карякина М.И. Лабораторный практикум по техническому анализу и контролю производств лакокрасочных материалов и покрытий. - М.: Химия, 1989. - С. 182-183.