Фасадный отделочный композиционный материал
FACADE DECORATIVE COMPOSITE MATERIAL

Изобретение относится к фасадным отделочным композиционным материалам со связующим и с содержащим наноразмерные частицы наполнителем для обработки и укрепления внутренних и наружных поверхностей стен промышленных и гражданских сооружений.
Известен состав шпатлевки, применяемой для выравнивания и исправления дефектов бетонных и штукатурных поверхностей. Использование состава, включающего наполнитель (мел), клей животный, пластификатор - масло отработанное минеральное и хозяйственное мыло, добавку - отработанный оксидный цинковый катализатор, и воду (№94040207 (РФ) МПК С04В 26/00, C09D 5/34).
Недостатком данного изобретения является то, что он пригоден только для внутренних отделочных работ, а также имеет низкую прочность и морозостойкость.
Известен состав шпатлевки, включающий наполнитель (шлам нейтрализации полировальный), смесь стекольного производства (карбонатный шлам химической водоочистки ТЭЦ), хозяйственное мыло, КМЦ и воду (№2004128394 (РФ) МПК С04В 41/48, C09D 5/34).
Недостатком данного изобретения является ограниченная область применения. Данный материал предназначен под окраску, т.е. он не может служить в условиях атмосферных загрязнений без специальной защиты.
Другим аналогом патентуемого материала является материал по патенту №93050901 (РФ) МПК C09D 101/26, C09D 5/34. Изобретение относится к составу водной шпатлевки, предназначенной для выравнивания различных поверхностей под окраску. Шпатлевка обладает повышенными свойствами жизнестойкости, атмосферо- и морозостойкости. Шпатлевка содержит в качестве основных компонентов: простой эфир целлюлозы, мыло хозяйственное, мел и воду.
Недостатком данного материала, так же как и предыдущего, является узкая область применения, материал требует дополнительной окраски. Как и материал по заявке на изобретение №2007113154, МПК С04В 28/26, включающее в своем составе жидкое стекло, мел, добавку-загуститель и структурообразующую добавку.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению относится материал по патенту №2377267 (РФ), МПК C09D 183/04, C08J 7/04, С04В 20/10, С04В 26/32, обладающий способностью к самоочищению, содержащий воду, растворитель, консервант, распределитель пигмента, сгуститель, кварцевый наполнитель мелкий, кремниевую кислоту с наночастицами, фотокатолитически разложимое связующее, наполнитель и фотокатолитически действующее средство в виде оксида титана, цинка, железа, марганца и вольфрама.
Недостатком данного покрытия является недостаточная механическая прочность, приводящая к уменьшению толщины слоя на 0,1 мкм и более за год и, как следствие, уменьшение способности к самоочищению. Кроме того, желаемая микроструктура достигается только путем дополнительной обработки.
Техническая задача разработки состава и технологии получения кроющего материала связана с повышением его механических свойств, а также приданием ему способности при нанесении на поверхность самоочищаться под воздействием атмосферных осадков.
Указанная задача достигается получением композиционного материала, включающего в свой состав: связующее, сгуститель, распределитель пигмента, консервант, углеродные нанотрубки (УНТ), с нанесенными на их поверхность фотокаталитически действующими средствами в виде соединений титана, цинка, железа, марганца, молибдена, и воду, при следующем их соотношении, мас. %:
связующее
48,5-57,5
консервант
5,9-7,9
сгуститель
13,5-17,5
распределитель пигмента
0,6-0,7
углеродные нанотрубки (УНТ),
модифицированные соединениями титана,
цинка, железа, молибдена, хрома и вольфрама
0,05-0,8
вода
остальное
при этом в качестве связующего используются обожженные отходы доломита, сгустителя - клей на органической основе, распределителя пигмента - поликарбоксилатный суперпластификатор, антибактериальной добавки и консерванта - метацид.
Техническим эффектом предлагаемого изобретения является создание композиционного материала, обладающего высокой механической прочностью, износостойкостью, адгезией к укрываемым поверхностям, а также способного к самоочищению и не требующего обновления длительное время.
Наносимый поверхностный слой, выполненный из данного материала, обладает повышенной прочностью, износостойкостью за счет армирования углеродными наноструктурами и повышенной фотокаталитической активностью за счет применения наноразмерных фотокаталитических частиц, равномерно диспергированных в объеме материала.
Самоочищение поверхности происходит за счет использования в ней наноразмерного фотокатализатора равномерно распределенного на поверхности углеродных нанотрубок, который под воздействием света подвергает разложению органические загрязнители. Дополнительно эффект самоочищения усиливается за счет придания поверхности гидрофобных свойств, что обеспечивает легкость смыва разложенных органических соединений с поверхности. Светостойкость наноструктур обеспечивает как высокую насыщенность цвета, так и устойчивость покрытия к ультрафиолетовому излучению в целом, что позволяет фасаду зданий и сооружений долгое время сохранять первозданный внешний вид. При этом коэффициент паропроницаемости материала равен 0,001 м, что обеспечивает максимальную степень "дыхания" стен, полностью поддерживая естественный режим влажности.
Благодаря содержанию в составе антисептика (метацида), патентуемое покрытие обладает широким спектром антимикробного (биоцидного) действия, препятствуя образованию плесени, мха, грибка и также защищает от обесцвечивания ультрафиолетом.
В таблице 1 представлены предлагаемые составы композита:
В таблице 2 представлены физико-механические свойства предлагаемого композита:
В таблице 3 представлены физико-механические свойства граничных составов (№1 и №8):
Из таблиц 2 и 3 видно, что содержание УНТ менее 0,05% и более 0,8% приводит к ухудшению эксплуатационных свойств материала.
На фигуре 1 представлена электронная микроскопия углеродной нанотрубки с нанесенными на ее поверхность наночастицами оксида меди.
Предлагаемый состав - это готовая к применению пастообразная минеральная штукатурка с различной шероховатой структурой для внутренних и наружных работ, для ручного и машинного нанесения. Предлагаемый материал применяется для защиты и декоративной отделки фасадов и интерьеров. Наносится на старые и новые минеральные штукатурки и шпатлевочные массы, на бетон, санирующие штукатурки, а также в качестве финишного покрытия. Применяется для санации зданий и сооружений.