ГИДРОФОБИЗИРУЮЩИЙ СОСТАВ ДЛЯ ЗАЩИТЫ КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
WATER-REPELLENT COMPOSITION FOR PROTECTION OF CERAMIC MATERIALS

Изобретение относится к композициям, предназначенным для поверхностной обработки материалов с целью придания им гидрофобных свойств. Состав может быть использован для получения водоотталкивающих покрытий на керамических материалах (например, кирпичах).
Известны силоксановые составы, которые используют как покрывные композиции для нанесения на материалы в качестве водоотталкивающих покрытий, включающие полиорганосилоксан с OX-группами, где Х - алкил и алкоксиалкил аминоалкильной или полиаминоалкильной группы, кремнийорганическое соединение и органический растворитель (ЕР 0068671, МПК C08L 83/08; ЕР 0186265, МПК C08L 83/08). Эти составы являются дорогостоящими и представляют определенную опасность для здоровья человека из-за высокого содержания органического растворителя типа спиртов, гликолей и полигликолей, их простых и сложных эфиров.
Известна полисилоксановая водная композиция на основе продукта поликонденсации алкилтригидроксисилана или алкилтриалкоксисилана с производным эфира акриловой или метакриловой кислоты и алкилсилана (заявка Японии №63-251463, МПК C08L 83/04). Композиция характеризуется хорошими пленкообразующими свойствами, получаемые покрытия обладают высокими водоотталкивающими свойствами. Однако производство композиции является процессом энергоемким, при этом в качестве исходных компонентов используются дорогостоящие продукты органического синтеза. Кроме высокой стоимости к недостаткам композиции относится также ограниченность ее применения, так как формирование покрытия возможно только при нагреве. Для обработки крупногабаритных объектов композиция непригодна.
Наиболее эффективным способом гидрофобизации является обработка поверхности строительных материалов различного рода составами, органическими или водными растворами, в рецептуру которых входят вещества, частично закрывающие капилляры материала либо создающие на их поверхности гидрофобную пленку, предотвращающую солевой обмен по объему материала.
В мировой практике известны композиции, используемые в строительной технике в качестве защитных и/или декоративных покрытий на основе водных дисперсий полимеров (латексов) (пат. US 5344675, МПК C09D 133/12; C09D 151/00; C08L 51/00, ЕР 0466409, МПК C09D 5/02; C09D 5/00; C09D 125/14). Однако в патентах не приводятся какие-либо конкретные составы латексных композиций. Кроме того, для получения защитных покрытий предлагается нагрев поверхности обрабатываемого материала, что зачастую в строительной технике технологически весьма трудно.
Наиболее близкой к предлагаемой выбрана композиция для получения гидроизоляционных покрытий (патент РФ №2208029, опубл. 2003.07.10, МПК C09D 5/02), включающая в себя в качестве основы:
дисперсию полиакрилатного или дивинил-стирольного полимера, эпоксидную диановую смолу, отвердитель - полиэтиленполиамин,
в качестве стабилизатора водной дисперсии - поливиниловый спирт и разбавитель - воду.
Недостатком прототипа является, то что покрытия, полученные на основе дисперсий полиакрилатного или дивинил-стирольного полимера и эпоксидной диановой смолы, обладают низким водопоглощением только за счет их низкой проницаемости (таблица) для для газов и воздуха, что является недопустимым для строительных керамических материалов, в том числе и для керамического кирпича. Покрытия, обладающие низкой паропроницаемостью, не позволяют осуществляться воздухообмену в объеме кирпича, что приводит к отслаиванию такого покрытия и образованию высолов в месте отслаивания кирпича.
Кроме того, композиции, содержащие в своем составе диановые эпоксидные смолы, обладают малым временем жизни после введения в них отвердителя (не более нескольких часов), что ограничивает области применения данных композиций и создает технологические трудности для осуществления гидрофобизации на стадии изготовления керамического изделия, заключающиеся в том, что такие материалы выпускаются двухупаковочными и требуют смешения композиции с отвердителем непосредственно перед нанесением покрытия.
Задачей изобретения является повышение гидрофобности поверхности керамического изделия, заключающееся в снижении интенсивности впитывания влаги и уменьшении высолов, а также возможность осуществления гидрофобизации на стадии изготовления керамического изделия.
Для решения поставленной задачи предлагается гидрофобизирующий состав для защиты керамических изделий, включающий основу, в качестве которой используют водную эмульсию раствора нефтеполимерной смолы в органическом растворителе и анионоактивное ПАВ, он содержит также водную дисперсию нефтяного парафина, содержащую гидротропную добавку и в качестве стабилизатора ее - поливиниловый спирт, при следующем соотношении компонентов, масс.%:
нефтеполимерная смола - 15
органический растворитель - 15
анионактивный ПАВ - 2
нефтяной парафин - 3-10
поливиниловый спирт - 0,1-0,3
гидротропная добавка - 0,03-0,1
вода - остальное
Состав изготавливают из доступного сырья. Способ приготовления отличается простотой. Приготовлении основы - эмульсии нефтеполимерной смолы состоит в дозировке компонентов в указанном выше соотношении и последующем их смешении до получения однородной массы. Вода с нефтеполимерной смолой вносится в количестве 38-60% от массы всей композиции. Затем отдельно готовят водную дисперсию парафина путем дозировки компонентов в указанном выше соотношении и смешении их до получения однородной массы. Вода с парафиновой дисперсий вносится в количестве 4,87-18,6% от массы всей композиции. После чего к основе добавляют 3-10% водной дисперсии парафина и перемешивают до получения однородной массы.
Совокупность отличительных признаков по изобретению позволяет значительно повысить гидрофобность поверхности керамического изделия и снизить интенсивность впитывания влаги. Скорость впитывания воды снижается почти в 8 раз по сравнению с необработанным кирпичом и более чем в 5 раз по сравнению с кирпичом, обработанным только эмульсией раствора нефтеполимерной смолы.
Предлагаемый состав не формирует сплошной пленки, а оседает на поверхности капилляров керамического изделия, что позволяет осуществляться газообмену в обработанном изделии при сохранении паропроницаемости покрытия, способствует снижению интенсивности впитывания влаги и уменьшению высолов.
Результаты испытаний представлены в таблице.
Показатель
Покрытие в пересчете на сухое вещество
Без покрытия
Прототип
НПС
НПС+3% П-2
НПС+5% П-2
НПС+10% П-2
Высолы
Высолы
Высолы, покрытие отслаивается
Высолов нет
Высо-лов нет
Высо-лов нет
Высо-лов нет
Время впитывания капли воды поверхностью кирпича
3 сек
1,2 мин
5,6 мин
9,2 мин
48,5 мин
56,8 мин
Водопоглощение, %
24
1,2
23
23
14
10
Паропроницаемость, г/(см·ч)·10<sup>-4</sup>
3,1
0,06
3,1
3,1
2,9
2,5