КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ
PROTECTIVE COATING COMPOSITION

Заявляемая композиция относится к строительным материалам и может применяться для антикоррозионной, термической защиты металлических, бетонных и деревянных поверхностей, и для их ремонта, а также для увеличения прочности на удар поверхности, повышения ее гидрофобности и уменьшения ее истираемости.
Наиболее распространенные среди составов подобного назначения - композиции на основе полиуретанового предполимера (ПУ). Благодаря хорошим физико-механическим свойствам и адгезии они способны надежно защищать любой тип поверхности от воздействия негативных факторов окружающей среды. Кроме того, проникая внутрь, они защищают поверхность не только снаружи, но и изнутри.
В патенте RU 2215013 описан состав однокомпонентной полиуретановой композиции, отверждаемой влагой воздуха и используемой для пенополиуретановой изоляции. Данная композиция обладает хорошей адгезией к металлу, к пластикам (за исключением, тефлона и полиэтилентерефталата).
Одним из главных недостатков данной композиции для защитного покрытия является значительное водопоглощение. Главным технологическим недостатком является частое возникновение брака при его нанесении на защищаемую поверхность, что, по сути, является следствием гидрофильности полиуретана. Брак образуется вследствие содержания влаги в подложке (происходит подвспенивание покрытия изнутри).
Техническими задачами, на решение которых направлено предполагаемое изобретение, являются уменьшение гидрофильности и, как следствие, водопоглощения покрытия и, соответственно, уменьшение количества возникаемого брака при его нанесении. Кроме того, к техническим задачам можно отнести утилизацию гальваношлама.
Поставленная задача решается за счет композиции, состоящей из полиуретанового предполимера, тетраэтоксисилана, гальваношлама и пигмента в следующих соотношениях, масс.ч.: полиуретановый предполимер 100, тетраэтоксисилан 1-20, гальваношлам 20-50, пигмент 0,01-5.
Для получения покрытия используется полиуретановый предполимер (ПУ) с содержанием NCO - групп 13-23%. Предполимер может быть получен на основе полиизоцианата (ПИЦ), гексаметилендиизоцианата (ГМДИ), метилендиизоцианата (МДИ), толуилендиизоцианата (ТДИ) и всех их изомеров, а также на основе сложного полиэфира - Лапрола с молекулярной массой 1500-6000 и его модификаций, полученных путем присоединения этиленгликоля, пропиленгликоля, глицерина, касторового масла, с различным количеством функциональных гидроксильных групп.
При отсутствии или меньшем содержании тетраэтоксисилана в начальной композиции покрытие имеет значительное водопоглощение - 3-5% масс.ч. При проникновении влаги в толщину покрытия наблюдается образование неполиуретановых типов химических связей, а также проникновение влаги к защищаемой поверхности, что приводит к ухудшению физико-механических свойств и началу процесса разрушения поверхности. При содержании тетраэтоксисилана более, чем 20% масс.ч. не наблюдается уменьшения водопоглощения и влагопроницаемости покрытия, возникают дополнительные внутренние напряжения в покрытии, снижается экономический эффект применения покрытия.
При содержании гальваношлама в композиции более 50% масс.ч. наблюдается ухудшение гидроизоляционных свойств покрытия, кроме того, резко увеличивается вязкость композиции и уменьшается адгезия покрытия к подложке. При введении менее 20% масс.ч. также снижается адгезия к подложке, увеличивается возможность возникновения технологического брака, утилизируется меньшее количество шлама.
Введение в композицию более 5% масс.ч. пигмента не приводит к получению насыщенной окраски покрытия, при этом, возможны нежелательные химические реакции. Однако, количество вводимого пигмента является частным случаем, так как зависит только от желания потребителя.
Оценки и доказательства преимуществ заявляемого изобретения основаны на измерении эксплуатационных и технологических показателей составов с одинаковым содержанием полиуретанового предполимера и разным содержанием тетраэтоксисилана и гальваношлама (на 100 масс.ч. полиуретанового предполимера использовалось от 1 до 20 масс.ч. тетраэтоксисилана и от 20 до 50 масс.ч. гальваношлама).
Заявляемое изобретение может быть осуществлено следующим образом: в полиуретановый предполимер добавляют тетраэтоксисилан, тщательно перемешивают. В зависимости от области применения, заданного декоративного эффекта и интенсивности окраски поверхности в композицию добавляют пигмент. Затем добавляют постепенно добавляют гальваношлам при постоянном перемешивании состава. Время гелеобразования состава 1,5 часа.
Перед нанесением покрытия обрабатываемую поверхности тщательно очищают механическим и химическим путем - с помощью пескоструйной обработки, зашкуривания, обезжиривания. Приготовленный состав наносят напылением с помощью пистолета с большим диаметром сопла, кистью, шпателем, валиком или методом налива. Рекомендуется проводить работы либо в помещении, либо в сухую погоду. Состав отверждается при температуре не ниже +5…+7°С, но не выше +33…+35°С.
В качестве пигмента в композиции использоваласт двуокись титана по ГОСТ 9808-84, марки Р-1. В качестве гальвоношлама используется гальваношлам, образующийся после реагентной очистки сточных вод завода Автоприбор г.Владимир. Гальваношлам подвергался тщательно просушке при температуре 180°С в сушильном шкафу в течение 4-х часов и последующему тонкому сухому механическому измельчению в лабораторной шаровой мельнице до степени перетира не более 25-30 мкм (по ГОСТ 6589-74).
Заявляемое изобретение иллюстрируется следующими примерами.
1. В 100 масс.ч. полиуретанового предполимера вводят 1 масс.ч. тетраэтоксисилана и 1 масс.ч. пигмента. При постоянном перемешивании вводят 20 масс.ч. гальваношлама. В частном случае, содержание пигмента может содержать 0,01-5 масс.ч.
2. В 100 масс.ч. полиуретанового предполимера вводят 4 масс.ч. тетраэтоксисилана и 1 масс.ч. пигмента. При постоянном перемешивании вводят 50 масс.ч. гальваношлама. В частном случае, содержание пигмента может содержать 0,01-5 масс.ч.
3. В 100 масс.ч. полиуретанового предполимера вводят 10 масс.ч. тетраэтоксисилана и 2 масс.ч. пигмента. При постоянном перемешивании вводят 40 масс.ч. гальваношлама. В частном случае, содержание пигмента может содержать 0,01-5 масс.ч.
4. В 100 масс.ч. полиуретанового предполимера вводят 15 масс.ч. тетраэтоксисилана и 2 масс.ч. пигмента. При постоянном перемешивании вводят 25 масс.ч. гальваношлама. В частном случае, содержание пигмента может содержать 0,01-5 масс.ч.
5. В 100 масс.ч. полиуретанового предполимера вводят 20 масс.ч. тетраэтоксисилана и 3 масс.ч. пигмента. При постоянном перемешивании вводят 35 масс.ч. гальваношлама. В частном случае, содержание пигмента может содержать 0,01-5 масс.ч.
Свойства материалов, полученных с использованием известной и предлагаемой композиции, приведены в таблице 1.
Таблица 1
Свойство
Композиция
Известная
Предлагаемая по примеру
1
2
3
4
5
1. Прочность при сжатии через месяц после отверждения, МПа
2,5
2,71
2,76
3,52
3,40
3,08
2. Водопоглощение через месяц после отверждения за 24 ч, %
4,00
3,10
2,25
0,98
0,73
0,41
Из вышеприведенных данных видим, что изменение содержания тетраэтоксисилана и гальваношлама приводит к изменению свойств получаемого покрытия. Уменьшение водопоглощения достигается за счет введения в композицию тетраэтоксисилана, который, вследствие пространственного расположения молекул в отвержденном покрытии, образует защитную от влаги пленку на поверхности покрытия. Гальваношлам, введенный в состав, впитывает излишки влаги из защищаемой поверхности, а полиуретановый полимер, в котором он равномерно диспергирован, за счет этого проникает в более глубокие слои поверхности, увеличивая адгезию с ней.
Глубина пропитки композицией определялась на цементно-песчанных образцах при соотношении кварцевый песок 3 масс.ч., цемент М-500 1 масс.ч. Образцы композиции наносились на предварительно очищенную поверхность слоем 1,8 мм и отверждались в течение 72 часов. После отверждения образцы подвергались поперечному распилу, срез облучался ультрафиолетовой лампой ПРК-4. Глубина пропитки измерялась штангенциркулем по зоне свечения. Данные по пропитке представлены в таблице 2.
Таблица 2
Свойства
Композиция
Известная
Предлагаемая по примеру
1
2
3
4
5
Глубина пропитки, мм
2,0
2,1
2,3
3,0
3,0
2,8
Частным случаем использования данного покрытия является утилизация шламовых отходов, образующихся в результате работы гальванических производств. Несмотря на то, что данные отходы проходят несколько ступеней обеззараживания путем выщелачивания, добавление их в однокомпонентную полиуретановую композицию носит, прежде всего, экологический характер, так как, попадая в сложную структуру полиуретана, ионы металлов «связываются», не имея возможности дальнейшего высвобождения в окружающую среду и оказывая исключительно положительное воздействие на физико-механические параметры готового покрытия.