АКРИЛОВАЯ ЛАКОКРАСОЧНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
ACRYLIC PAINT SYSTEM

Изобретение относится к лакокрасочным материалам, а именно к области разработок эмалей, предназначенных для защитно-декоративных покрытий металлических поверхностей, деталей машин, приборов, эксплуатируемых внутри помещений, в атмосферных условиях и агрессивных средах.
Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков и достигаемому результату к заявляемому изобретению является «Акриловая лакокрасочная композиция» по патенту РФ №2314327, МПК C09D 133/04, содержащая, мас.ч.:
Пленкообразующее:
48-52%-ный раствор в толуоле
сополимера бутилакрилата, стирола
и метакриловой кислоты в отношении
(37,8-38,8):(58,5-59,5):2,7
35-60
Пигменты:
Лазурь железная, сурик железный,
диоксид титана, окись хрома,
крон свинцовый, пигмент голубой
фталоцианиновый, пигмент зеленый
фталоцианиновый, углерод технический,
пигмент желтый железоокисный,
пигмент красный железоокисный
2-20
Кальцитовый наполнитель:
Карбонат кальция кристаллический
10-30
Органический растворитель:
Толуол
5-15
Бутилацетат
5-15
Загуститель:
Органическое производное монтмориллонита «Бентоне SD-2»
1-4
Диспергатор:
Смесь натуральных фосфолипидов «Соя лецитин»
растительный или «Соя лецитин Nalec 10-F»
0,2-0,6
Пластификатор:
Дибутилфталат
1-6
2
Недостатком этой акриловой лакокрасочной композиции являются низкая укрывистость высушенной пленки (200 г/см) и низкая стойкость покрытия к статическому воздействию при (20±2)°С воды (60 часов) и 3%-ных растворов NaCl и HCl (50 часов).
Задачей изобретения является создание акриловой лакокрасочной композиции, обладающей высокой укрывистостью высушенной пленки и высокой стойкостью покрытия к статическому воздействию при (20±2)°С воды и 3%-ных растворов NaCl и HCl при сохранении значений остальных показателей на том же уровне.
Поставленная задача решается за счет того, что акриловая лакокрасочная композиция, включающая акриловый пленкообразователь, пигменты, кальцитовый наполнитель, органический растворитель - толуол и бутилацетат, загуститель - органическое производное монтмориллонита «Бентоне SD-2», диспергатор - смесь натуральных фосфолипидов «Соя лецитин», пластификатор, в качестве акрилового пленкообразователя содержит сополимер метилметакрилата и Н-бутилметакрилата - смолу «Дегалан LP64/12», а также лак алкидно-уретановый, в качестве пигмента дополнительно содержит противокоррозионный пигмент «Фосмет» - смесь гидратированных фосфатов алюминия и кальция или «Полифосмет» - соединения полифосфатов алюминия и кальция, в качестве наполнителя дополнительно содержит тальк, в качестве пластификатора содержит дибутилфталат или хлорпарафин ХП - 470, кроме того, композиция дополнительно содержит сиккатив и поверхностно-активное вещество - полиметилсилоксановую жидкость, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Пленкообразующее:
Сополимер метилметакрилата и Н - бутилметакрилата смола
«Дегалан LP64/12»
20-30
Лак алкидно-уретановый
2-5
Пигменты
2-20
Противокоррозионный пигмент «Фосмет»-смесь
гидратированных фосфатов алюминия и кальция или
«Полифосмет» - соединения полифосфатов алюминия и кальция
2-6
Наполнитель:
Кальцитовый наполнитель
10-30
Тальк
2-8
Органический растворитель:
Толуол
30-45
Бутилацетат
5-15
Загуститель:
Органическое производное монтмориллонита
«Бентоне SD-2»
0,5-3,0
Диспергатор:
Смесь натуральных фосфолипидов «Соя лецитин»
0,2-0,6
Пластификатор:
Дибутилфталат или хлорпарафин ХП-470
1-6
Сиккатив
0,05-0,50
Поверхностно-активное вещество:
Полиметилсилоксановая жидкость
0,01-0,50
В акриловой лакокрасочной композиции в качестве пленкообразующего используется сополимер метилметакрилата и Н-бутилметакрилата - смола «Дегалан LP64/12» (приложение: лист спецификации фирмы Degussa, Германия)
Физико-механические характеристики:
Внешний вид
Гранулы белого цвета
Молекулярный вес
60000 г/мол
Кислотное число
8 мгКОН/г
Динамическая вязкость (40%-ного раствора в
метилэтилкетоне)
180 МПаС
Плотность
1,08 г/см<sup>3</sup>
Насыпная плотность
650 г/л
Лак алкидно-уретановый представляет собой продукт жирного алкида, синтезированного на основе высыхающих жирных кислот и диизоцианата по ТУ 2311-273-05800142-2006.
Физико-механические характеристики:
Цвет лака по йодометрической шкале, мгI<sub>2</sub>/100 см<sup>3</sup>
60
Условная вязкость по вискозиметру
ВЗ-246 с диаметром сопла 4 мм
при температуре (20±0,5)°С
70-300
Массовая доля нелетучих веществ, %
43-50
Время высыхания до степени 3 при (20±2)°С, ч
4
Твердость по прибору ТМЛ, усл. единицы
0,20
В качестве пигментов используются:
Лазурь железная
ГОСТ 21121-75
Сурик железный
ГОСТ 8135-74
Окись хрома
ГОСТ 2912-79
Крон свинцовый
ГОСТ 478-84
Пигмент голубой фталоцианиновый
ТУ 6-36-05011400-17-92
Пигмент зеленый фталоцианиновый
ТУ 6-36-05011400-20-92
Углерод технический
ГОСТ 7885-86
Пигмент желтый железоокисный
ГОСТ 18172-80
Пигмент красный железоокисный
ТУ 6-34-5762326-12-91
Диоксид титана CR-02 по ТУ 6-10-01650-92; Диоксид титана «Кронос 2190» и «Кронос 2310» (приложение: лист спецификации).
Физико-механические характеристики
Кронос 2190
Кронос 2310
Яркость белого лака, %
97,3
98,2
Дисперсность по гриндометру, мкм
6,8
6,8
Показатель рН среды
7,8
7,9
Содержание рутильной формы, %
98,9
99,9
Диоксид титана, обработанный смесью диоксида циркония и оксида алюминия «Тронокс С828» (приложение: лист спецификации).
Физико-механические характеристики
Содержание TiO<sub>2</sub>
95%
Плотность
4.1 г/см<sup>3</sup>
Маслоемкость
18 г/100 г
Показатель рН среды
7,5
Средний размер частиц
0,19 мкм
В акриловой лакокрасочной композиции используется пигмент противокоррозионный «Фосмет» и «Полифосмет» по ТУ 2322-003-50898710-2002.
«Фосмет» представляет собой смесь гидратированных фосфатов алюминия, кальция. «Полифосмет» - соединения полифосфатов алюминия и кальция.
Физико-механические характеристики:
«Фосмет»
«Полифосмет»
Внешний вид и цвет
Мелкокристаллический порошок белого цвета, некомкующийся и легко сыпучий, без запаха, нерастворимый в воде
Потери массы при прокаливании, %
18-20
18-20
Массовая доля соединений фосфора в пересчете на PO<sub>4</sub>, %
55-63
53-63
Массовая доля соединений Са в пересчете на Са, %
9-15
9-15
Массовая доля соединений алюминия в пересчете на Al, %
7-11
7-15
рН водной суспензии пигмента с массовой долей 10%, ед.
5-7
5.2-7,0
Остаток на сите с сеткой 0063 мкм, %, не более
2,0
2,0
Массовая доля водорастворимых веществ, %, не более
0,5
0,5
В лакокрасочной композиции в качестве наполнителя используется тальк по ГОСТ 13145-67 со следующими физико-механическими характеристиками:
Содержание прокаленного нерастворимого в
соляной кислоте остатка, %
90
Содержание водорастворимых веществ, %
0,2
Потери массы при прокаливании, %
6,0
Содержание влаги, %
0,5
Остаток на сите №0045, %
3
В качестве кальцитового наполнителя используются:
Тонко измельченный белый мрамор высокой чистоты «Омикарб» марок «Омикарб 2-GU, 5-GU, 5-UR, 15-GU» (приложение: лист спецификации) со следующими физико-механическими характеристиками:
Химический состав СаСо<sub>3</sub>,
>98%
Fe<sub>2</sub>О<sub>3</sub>,
<0,15%
Остаток, нерастворимый в HCl
<2,0%
Плотность
2,7 г/см
Показатель преломления
1,59
Твердость по Моосу
3
Средний размер частиц
2,5-27 мкм
Белизна
94,5-96,5%
Показатель рН среды
9
Маслоемкость
13-19 г/100 г
Микронизированный кальцитовый наполнитель МК-10 и МК-40:
Физико-механические характеристики
МК-10
МК-40:
Химический состав, %
СаСо<sub>3</sub>, не менее
97
97
MgO, не более
0,15
0,15
SiO<sub>2</sub>, не более
0,15
0,15
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>+Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, не более
0,12
0,12
Массовая доля летучих вещества, % не более
0,2
0,2
Показатель рН среды
8-9
8-9
Карбонат кальция кристаллический по ТУ2321-006-12588040-99 и мел по ГОСТ 82580-80.
В качестве органического растворителя используется толуол по ГОСТ 5789-78 и бутилацетат по ГОСТ8981-75.
В качестве загустителя используется органическое производное монтмориллонита «Бентоне SD-2», представляющее собой реологическую присадку на основе органических модификаций слоистых силикатов (приложение: лист спецификации фирмы «Леокс ИНК», Германия).
Физико-механические характеристики:
Состав
Органическое производное
монтмориллонита
Цвет
Слабая кремовая окраска
Внешний вид
Тонкодисперсный порошок
Размер частиц в диспергированном виде
≥1 мкм
Плотность
1,62 г/см<sup>3</sup>
В качестве диспергатора композиция содержит смесь натуральных фосфолипидов «Соя лецитин»
Лецитин растительный
ТУ6-02-829-83
Физико-механические характеристики:
Состав
Смесь натуральных фосфолипидов
с массовой долей фосфатидов 77-90%
Внешний вид
Пастообразная масса от светло-желтого до
темно-коричневого цвета
Кислотное число
40 мгКОН/г
Соя лецитин «Nalec 10-F» (приложение: лист спецификации BYK CHEMJE Германия)
Физико-механические характеристики:
Состав
Смесь натуральных фосфолипидов
Содержание масла
38%
Вязкость
125 с
Кислотное число
30 мгКОН/г
Соя лецитин «АДЛЕК» (приложение: информационный листок) Физико-механические характеристики:
Состав
Смесь натуральных фосфолипидов
Вязкость при 25°С
10 Пас
Кислотное число
28 мгКОН/г
Пероксидное число
1
Общее число микроорганизмов
5000 гр
В качестве пластификатора используется хлорпарафин ХП-470 по ТУ6-01-16-90 и дибутилфталат по ГОСТ 8728-88.
Для ускорения высыхания в лакокрасочной композиции используется сиккатив, представляющий собой раствор в уайт-спирите соли тяжелого металла (свинца, марганца, кобальта, цинка, железа, кальция), дистиллированной нафтеновой кислоты по ГОСТ 1003-73.
Физико-механические характеристики:
Цвет по йодометрической шкале, мгI<sub>2</sub>/100 см<sup>3</sup>
500
Массовая доля нелетучих веществ, %
32-75
Массовая доля металла, %
0,9-25
Температура вспышки, °С
33
В качестве поверхностно-активного вещества в акриловой лакокрасочной композиции используется полиметилсилоксановая жидкость, представляющая собой смесь полимеров линейной и разветвленной структуры по ГОСТ 13032-77.
Физико-механические характеристики:
Кинематическая вязкость при 20°С
192-208 cCm
Динамическая вязкость при минус 50°С
2000 сП
Показатель рН среды
6,2-7,0
Массовая доля кремния, %
37,0-38,5
Предлагаемая акриловая лакокрасочная композиция готовится следующим образом.
В смесителе без обогрева смешивают пленкообразующие пигменты, наполнитель, органический растворитель, загуститель, диспергатор, пластификатор, сиккатив и поверхностно-активное вещество, а затем смесь в бисерной мельнице перетирают до дисперсности не более 50 мкм.
В таблице 1 приведены примеры конкретного выполнения компонентного состава акриловой лакокрасочной композиции.
Укрывистость высушенной пленки, стойкость покрытия к статическому воздействию при (20±2)°С воды и 3%-ных растворов NaCl и HCl по прототипу определены дополнительно.
В таблице 2 приведены свойства предлагаемой акриловой лакокрасочной композиции в сравнении с составом по прототипу.
2
Из таблицы 2 видно, что акриловая лакокрасочная композиция по изобретению имеет значения укрывистости высушенной пленки 140-160 г/см и стойкость покрытия к статическому воздействию при (20±2)°С воды 70-72 часа, 3%-ного раствора NaCl 70-74 часа и 3%-ного раствора HCl 70-73 часа при сохранении значений остальных показателей на том же уровне.
Таблица 1
Наименование компонентов
По прототипу, мас.ч.
По примерам, мас.ч.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Пленкообразующее:
48-52%-ный раствор в толуоле сополимера бутилакрилата стирола и метакриловой кислоты в отношении (37,8-38,8)(58,5-59,5):2,7
35-60
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Сополимер метилметакрилата и Н-бутилметакрилата смола «Дегалан LP 64/12»
-
20
21
22
24
26
28
26
28
29
30
30
Лак алкидно-уретановый
-
2
2
3
3
4
4
4
5
4
5
5
Пигменты
2-20
2
5
10
15
18
20
19
17
8
10
20
Противокоррозионный пигмент «Фосмет»-смесь гидратированных фосфатов алюминия и кальция или «Полифосмет» - соединения полифосфатов алюминия и кальция
-
2
3
3
3
4
4
4
5
5
6
6
Наполнитель:
Кальцитовый наполнитель
10-30
10
12
15
20
22
23
25
27
28
29
30
Тальк
2
3
4
5
6
7
7
7
7
8
8
Органический растворитель:
-
Толуол
5-15
30
33
35
37
40
43
43
40
45
45
45
Бутилацетат
5-15
5
7
9
11
13
14
14
13
13
15
15
Загуститель:
Органическое производное монтмориллонита «Бентоне-SD2»
1-4
0,5
0,7
0,9
1,1
1,3
1.3
2,0
2,2
2,5
2,8
3,0
Диспергатор:
Смесь натуральных фосфолипидов «Соя лецитин»
0,2-0,6
0,2
0,3
0,4
0,4
0,3
0,4
0,5
0,6
0,4
0,5
0,6
Пластификатор:
Дибутилфталат или
1-6
1
2
3
-
4
-
3
4
5
-
6
Хлорпарафин ХП - 470
-
-
-
-
1
-
3
-
-
-
6
-
Сиккатив
-
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
0,50
Поверхностно-активное вещество:
Полиметилсилоксановая жидкость
-
0,01
0,02
0,05
0,10
0,15
0,20
0,30
0,35
0,45
0,45
0,50
Таблица 2
Наименование показателей
По прототипу
По примерам
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Время высыхания до степени 3 по ГОСТ 19007-73 при температуре 20°С, мин
55-60
55
56
58
58
59
55
56
56
59
59
59
При температуре +60°С, мин
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
Адгезия покрытия, балл, по ГОСТ 15140-78
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Прочность при ударе, см, по ГОСТ4765-73
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
Твердость пленки, условные единицы, по ГОСТ 5233-89
0,45-0,50
0,45
0,48
0,50
0,50
0,47
0,47
0,48
0,50
0,50
0,50
0,50
Блеск покрытия, %, по ГОСТ 896-69
67-72
70
72
71
72
70
70
72
72
72
72
72
Стойкость покрытия к истиранию, мг/мкм, по ГОСТ 20811-75
0,20-0,25
0,24
0,24
0,23
0,22
0,21
0,22
0,24
0,24
0,23
0,24
0,23
Укрывистость высушенной пленки, г/см<sup>2</sup>, по ГОСТ 8784, метод 1
200
140
150
155
160
155
150
145
155
160
160
160
Стойкость покрытия к статическому воздействию при (20±2)°С, ч, по ГОСТ 9.403 метод А- воды
60
70
71
72
71
72
70
70
72
72
72
72
- 3%-ного раствора NaCl
50
72
72
70
74
71
74
72
72
72
72
74
- 3%-ного раствора HCl
50
71
73
73
72
72
72
72
72
73
70
73