КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ (ВАРИАНТЫ)
PROTECTIVE COATING COMPOSITION (VERSIONS)

Изобретение относится к области защитных покрытий, в частности термостойких антикоррозионных покрытий на основе полиорганосилоксанов, и предназначено для теплоизоляционной и антикоррозийной защиты металлоконструкций.
Известна композиция для защитного покрытия, включающая полиметилфенилсилоксан, толуол, тетрабутоксититан, силикат, оксиды металлов и наполнитель - карбид кремния. RU №2041905, МПК 6 C09D 183/04, C09D 5/08, C09D 7/14, опубл. 20.08.95.
Однако получаемое на основе известной композиции покрытие обладает недостаточно высокими эластичными свойствами.
Известна композиция для антикоррозионного покрытия, включающая хлорированный полиметилфенилсилоксан с содержанием хлора 2,3-8 мас.%, наполнители - слюда «Мусковит», диоксид титана и аэросил, и органический растворитель - толуол, RU №2041906, МПК 7 C09D 183/08, C09D 5/08, опубл. 20.08.95.
Однако одним из основных компонентов композиции является хлорированный полиметилфенилсилоксан, получаемый путем хлорирования промышленной смолы К-40 молекулярным хлором. Для его получения требуется дополнительное оборудование и дополнительные реактивы. Кроме того, хлор является токсичным веществом, вредным для здоровья.
Известна композиция для защитного покрытия, включающая полидиметилфенилсилоксан в расчете на сухое вещество, оксиды переходных металлов, асбест, силикат, толуол, при этом в качестве силиката использована слюда. Другой вариант композиции для защитного покрытия включает смесь полидиметилфенилсилоксана и полидиметилсилоксана, толуол, оксиды переходных металлов и наполнитель, содержащий тальк. RU 2213114, МПК 7 C09D 183/04, C09D 5/00, опубл. 27.09.2003.
Однако известная композиция имеет достаточно большое время высыхания, а именно 72 часа при 20°C, что ограничивает ее применение у потребителя.
Известна композиция для термостойкого электроизоляционного покрытия, включающая полиметилфенилсилоксан, толуол, оксиды металлов и наполнитель, при этом в качестве наполнителя она содержит слюду, тальк или асбест. RU 2226539, МПК 7 C09D 183/04, опубл. 10.04.2004.
Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому результату для обоих вариантов является композиция для защитного покрытия, включающая в качестве пленкообразующего компонента кремнийорганическое полимерное связующее - полиметилфенилсилоксан, толуол, силикат, оксиды металлов, аэросил при этом в качестве силиката использована слюда. RU 2241727, МПК 7 C09D 183/04, опубл. 10.12.2004.
Однако перечисленные композиции содержат в качестве пленкообразующего компонента полиметилфенилсилоксановую смолу, что ограничивает номенклатуру используемого сырья. Кроме того, полиметилфенилсилоксановая смола относится к смолам «горячей сушки». Одним из традиционных требований, предъявляемых к системам отверждения, является снижение температуры и времени отверждения, а также по степени сохранения физико-механических, защитно-декоративных свойств получаемые покрытия не должны уступать покрытиям «горячей сушки».
Задачей настоящего изобретения является создание композиции для защитного покрытия с естественной сушкой, с необходимыми потребительскими характеристиками, с пониженным содержанием наполнителей, сниженной себестоимостью, расширяющей номенклатуру используемого сырья.
Технический результат изобретения заключается в обеспечении необходимых физико-механических, защитных и эксплуатационных свойств покрытия при пониженном содержании наполнителей, а также в снижении себестоимости, расширении номенклатуры используемого сырья.
Поставленная задача решается четырьмя вариантами композиции для защитного покрытия.
По первому варианту композиция для защитного покрытия включает кремнийорганическое полимерное связующее, оксиды металлов, аэросил, силикат и органический растворитель, отличается тем, что она дополнительно содержит тетраэтоксисилан, а в качестве кремнийорганического полимерного связующего содержит полиметилсилоксановую смолу, в качестве силиката - микрослюду, микроволластонит, микротальк, а в качестве органического растворителя - o-ксилол в следующих соотношениях исходных компонентов, в мас. %:
Полиметилсилоксановая смола
30-45
Оксиды металлов
12-20
Тетраэтоксисилан
3-5
Микрослюда
3-5
Микроволластонит
3-5
Микротальк
3-5
Аэросил
3-5
o-Ксилол
остальное
По второму варианту композиция для защитного покрытия включает кремнийорганическое полимерное связующее, оксиды металлов, аэррсил, силикат и органический растворитель и отличается тем, что она дополнительно содержит тетраэтоксисилан, а в качестве кремнийорганического полимерного связующего содержит полиметилфенилсилоксановую смолу, в качестве силиката - микрослюду, микроволластонит, микротальк, а в качестве органического растворителя - о-ксилол в следующих соотношениях исходных компонентов, в мас. %:
Полиметилфенилсилоксановая смола
30-50
Оксиды металлов
12-20
Тетраэтоксисилан
3-5
Микрослюда
3-5
Микроволластонит
3-5
Микротальк
3-5
Аэросил
3-5
о-Ксилол
остальное
По третьему варианту композиция для защитного покрытия включает кремнийорганическое полимерное связующее, оксиды металлов, аэросил, силикат и органический растворитель и отличается тем, что она дополнительно содержит тетраэтоксисилан, в качестве кремнийорганического полимерного связующего содержит полиметилсилоксановую смолу и полиметилфенилсилоксановую смолу, в качестве силиката - микрослюду, микротальк и микроволластонит, а в качестве органического растворителя - о-ксилол в следующих соотношениях исходных компонентов, в мас. %:
Полиметилсидоксановая смола
25-40
Полиметилфенилсилоксановая смола
5-25
Оксиды металлов
12-20
Тетраэтоксисилан
1-5
Микрослюда
3-5
Микроволластонит
3-5
Микротальк
3-5
Аэросил
1-5
о-Ксилол
остальное
По четвертому варианту композиция для защитного покрытия включает кремнийорганическое полимерное связующее, оксиды металлов, аэросил, силикат и органический растворитель и отличается тем, что она дополнительно содержит тетраэтоксисилан, в качестве кремнийорганического полимерного связующего содержит полиметилсилоксановую смолу и кремнийорганический лак на основе полидиметилфенилсилоксановой смолы, в качестве силиката - микрослюду, микроволластонит, микротальк, а в качестве органическою растворителя - o-ксилол в следующих соотношениях исходных компонентов, в мас. %:
Полиметилсилоксановая смола
5-10
Кремнийорганический лак на основе
полидиметилфенилсилоксановой смолы
20-45
Оксиды металлов
12-20
Тетраэтоксисилан
1-5
Микроволластонит
3-5
Микрослюда
3-5
Микротальк
3-5
Аэросил
1-3
o-Ксилол
остальное
Композицию получают следующим образом: в реактор загружают аэросил, органический растворитель, тетраэтоксисилан, половина от загрузки кремнийорганическое полимерное связуюшее. Смесь диспергируют в течение 1 часа, затем загружают остальные компоненты (оксиды металлов, наполнители и остальную половину кремнийорганического связующего) и смесь вновь диспергируют. Далее полученную смесь перетирают с помощью бисерной мельницы.
Составы композиции по первому варианту и по второму варианту приведены в таблице 1, по третьему варианту и четвертому варианту приведены в таблице 2. Результаты испытаний полученных покрытий на их основе приведены в таблицах 3, 4.
Нанесение покрытия осуществляли в два слоя с толщиной покрытия 40-60 мкм с промежуточной сушкой 30 минут, сушка покрытия при температуре 20°C до степени 3 в течение 2 часов.
Сравнение заявляемой композиции с известным составом позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «Новизна», так как в данном случае содержится новая совокупность компонентов в новом количественном соотношении. При этом покрытие на основе предлагаемой композиции является покрытием естественной сушки, обладает хорошими физико-механическими свойствами при пониженном содержании в составе наполнителей.
Указанные пределы соотношений между компонентами композиции определены экспериментальным путем и являются оптимальными с точки зрения достижения положительного технического результата и пониженной себестоимости композиции.
Согласно источнику информации Т.В. Калинская, А.С. Дринберг, Э.Ф. Ицко «Нанотехногии. Применение в лакокрасочной промышленности», Москва, «Издательство «ЛКМ-пресс», 2011, с. 181, существует система, позволяющая успешно соединить неорганическую химию твердых веществ с органической полимерной химией пленкообразователей. Это кремнийорганические соединения, которые называют ключом к химической нанотехнологии. В заявляемом решение при получении композиции происходит взаимодействие аэросила с кремнийорганическим связующим в органическом растворителе и образуется органонеорганический гибрид. При обработке его тетраэтоксисиланом получают термостойкий материала с образующимися стеклоподобными слоями, нацеленными структурирующими наночастицами (диоксид кремния в структуре полисилоксанов). Окисные компоненты, содержащиеся в композиции, способствуют структурированию полимера, что позволяет получать покрытия с повышенной сплошностью, адгезией, твердостью и эластичностью. Подбор наполнителей и их количественное содержание способствует значительному повышению термической устойчивости органосиликатных материалов.
Для производства композиции для защитного покрытия использовали следующее сырье: диоксид титана, ГОСТ 9808-84; окись хрома, ГОСТ 2912-79; микронизированный тальк серии МИГАЛ 03-99, производитель ЗАО «Геоком»; аэросил «Дегусса», произведенный в Германии; микроволластонит фракционированный серии МИВОЛЛ-05-97, производитель ЗАО «Геоком»; Микрослюда Фрамика марка МС-05-80, производитель ЗАО «Геоком»; Тетраэтоксисилан - производитель ОАО «Химпром».
Полиметилсилоксановую смолу (ПМС) получали методом гидролитической этерификации метилтрихлорсилана с последующей поликонденсацией эфира. Полиметилсилоксановая смола - однородная жидкость светло-желтого цвета, массовая доля нелетучих веществ - 45-50%; вязкость по вискозиметру В3-246 при температуре 20° - не менее 14 с, время высыхания пленки лака - 30 минут. Производитель ЗАО «НПП «Спектр».
В качестве кремнийорганических лаков на основе полиметилфенилсилоксана или полидиметилфенилсилоксана использовали электроизоляционный кремнийорганический лак КО-921, представляющий собой 48-52% раствор полидиметилфенилсилоксановой смолы в толуоле, модифицированной полимером. Производитель ОАО «Химпром».
Стойкости покрытия к статическому воздействию жидкостей определяли по ГОСТ 9.403-80, метод A.
Из таблиц 3, 4 следует, что заявляемая композиция имеет необходимые физико-механические, защитные и эксплуатационные свойства покрытия при пониженном содержании наполнителей, за счет чего снижается себестоимость, а использование полиметилсилоксановой смолы расширяет номенклатуру используемого сырья.
Во всех вариантах изобретения для получения органосиликатных композиций применяются различные сочетания полиорганосилоксанов с силикатным наполнением и оксидами металлов, при этом в зависимости от их сочетания покрытие приобретает отличные защитные свойства.
В качестве пленкообразующего в композициях использовались полиметилфенилсилоксановая, полиметилсилоксановая, полидиметилсилоксановая смолы. Применение данных полиорганосилоксанов и их сочетания друг с другом позволяют проявить высокие физико-механические свойства покрытий (адгезия - 1, прочность пленки при ударе - 50, эластичность - 1, прочность покрытия к истиранию - 2 кг/ кв.м). Наличие силоксановых связей предполагает возможность перехода покрытий в неорганический материал с сохранением эксплуатационных свойств.
Применение неорганических пигментов: оксидов и солей переходных металлов позволяет получать термостойкие и химстойкие покрытия, выдерживающие воздействие растворов кислот, солей, минеральных масел.
Введение в композицию силикатных наполнителей: аэросил, микрослюда, микротальк, микроволластонит позволяет повысить физико-механические свойства покрытий и улучшить технологические свойства лакокрасочных материалов. Особенность их строения обеспечивает химическое взаимодействие наполнителя с полимером, полное смачивание полимером поверхности частиц наполнителя и способствует повышению механической прочности полимеров в покрытии.
Долговечность и максимальная температура применения лакокрасочных покрытий определяется правильным выбором пигментов и наполнителей, их взаимодействием с полиорганосилоксанами, зависит от их стойкости к окислению кислородом воздуха при повышенных температурах. Выбранное соотношение компонентов композиций позволяет получать покрытия с термостойкостью до 300 град и стойкостью пленки к термоциклам в интервале температур от минус 60 град до плюс 300 град.
Приведенные примеры позволяют определить оптимальное соотношение полиорганосилоксанов, их наполнение пигментами и наполнителями с целью получения покрытий, обладающих специальными свойствами.