БИТУМНЫЙ ЛАК С УЛУЧШЕННЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ
BITUMINOUS VARNISH WITH IMPROVED CHARACTERISTICS

Предлагаемое изобретение относится к способу модификации лакокрасочных материалов нанодисперсными слоистыми силикатами, диспергированными в растворе высокомолекулярного соединения при помощи ультразвуковой обработки. Модифицированный заявленным способом лакокрасочный материал обладает повышенными влагозащитными свойствами, при этом не требуется принципиальных изменений технологического процесса его изготовления.
Битумный лак представляет собой готовый к применению раствор, приготовленный с использованием битумов определенных марок, различных добавок и органического растворителя. Битумный лак широко используют для обработки (в самых различных целях) изделий и конструкций из бетона, металла, дерева, кирпича и некоторых других материалов.
Промышленно выпускаемые битумные лаки обладают недостаточной стойкостью к действию неблагоприятных внешних условий (влажность, перепады температур, действие кислот).
В литературе есть сведения о модифицировании битумных лаков синтетическими каучуками. Композиция, представленная в [1] обладает повышенными влагостойкими свойствами, по сравнению с промышленно выпускаемым битумным лаком, имеет широкий диапазон применения, но она не может применяться в условиях повышенных температур, имеет низкую морозостойкость и требует предварительной обработки окрашиваемой поверхности. Гидроизоляционное покрытие, включающее битум, синтетический каучук, пластификатор и растворитель, [2] обладает повышенными термостойкостью и износостойкостью, но его свойства находятся в сильной зависимости от исходного органического модификатора синтетического каучука и точности проведения процесса их предварительного смешения.
Известна битумно-полимерная композиция [3], включающая в себя, помимо раствора битума в метиленхлориде, эпоксидный олигомер и аминный или полиамидный отвердитель. Указанная композиция обладает барьерными свойствами, превышающими свойства промышленно выпускаемого битумного лака, но получающаяся при полимеризаци пленка покрытия неэластична, возможно ее растрескивание, кроме того, защитный состав необходимо наносить только с применением предварительного грунтовочного покрытия. К серьезному недостатку композиции относят также ограниченный срок ее хранения.
За прототип изобретения принят битумный лак на основе битума и растворителя, представляющего собой смесь ксилола и уайт-спирита в соотношении 1:1 [4]. Недостатком указанного битумного лака является то, что лакокрасочное покрытие на основе битума характеризуются недостаточной влагостойкостью и низкой стойкостью к агрессивным средам.
Техническим результатом заявленного изобретения является битумный лак с улучшенными характеристиками. Технический результат достигается за счет того, что в качестве битума используют битум марки Г и дополнительно содержит органофильные нанодисперсные слоистые силикаты, распределенные в растворе битумной смолы, причем соотношение битума марки Г, ксилола, уайт-спирита и органофильных нанодисперсных слоистых силикатов составляет соответственно 1-1,12:0,58-0,65:0,58-0,65:0,03.
На фигуре 1 представлено схематичное изображение структуры модифицированного битумного лака, показывающее механизм действия защитного покрытия.
Преимуществом изобретения является повышение влагозащитных свойств битумного лака, при отсутствии необходимости значительных изменений технологического процесса его изготовления.
Сущность изобретения заключается в том, что слоистые силикаты, модифицированные четвертичными аминами, за счет ионно-обменных реакций, происходящих на поверхности пластинок силикатов и присоединения объемных аммоний-ионов, в отличие от модифицированных слоистых силикатов, обладают ярко выраженными органофильными свойствами, что обеспечивает возможность диспергирования частиц модифицированных слоистых силикатов в органических растворителях. При воздействии ультразвука на смесь органического растворителя с введенным определенным количеством модифицированных слоистых силикатов происходит постепенное расслаивание частиц слоистых силикатов с внедрением молекул растворителя в межслойное пространство частиц за счет ионного взаимодействия с аминными катионами. Введение в смесь битума, при продолжающейся ультразвуковой обработке позволяет достичь полностью эксфолированной структуры частиц слоистого силиката, которая сохраняется и после прекращения озвучивания смеси, чего не происходит при непосредственном введении частиц слоистых силикатов в битумный лак.
Для подтверждения заявленного результата был изготовлен модифицированный битумный лак по следующей методике. Слоистые силикаты, модифицированные четвертичным аммонийным основанием (в качестве примера был взят готовый промышленно выпускаемый Бентон-32), диспергировались в растворителе на ультразвуковом диспергаторе типа УЗД 1-0,063/22 в течение 10 минут при нормальных условиях. Данный режим обеспечивал полное расслоение пластин слоистого силиката. В качестве растворителя применялась смесь ксилола и уайт-спирита в соотношении 1:1. Объем озвучиваемой смеси составлял 0,5 л, концентрация слоистых силикатов в растворителе 16 масс%. При продолжающейся ультразвуковой обработке в смесь растворителя с органофильными нанодисперсными слоистыми силикатами вводилась смесь битума марки Г и растворителя в соотношении 1: 1,12-0,89, причем соотношение битума, ксилола, уайт-спирита, слоистых силикатов составляет соответственно 1-1,12:0,58-0,65:0,58-0,65:0,03. Ультразвуковая обработка смеси проводилась в течение 10 минут на ультразвуковом диспергаторе типа УЗД1-0,063/22.
Готовый продукт представляет собой модифицированный битумный лак с содержанием органофильных нанодисперсных слоистых силикатов в количестве 1,5% мас.
Принцип защитного действия заявляемого битумного лака показан на схеме (см. фиг.1), где показан извилистый путь 1 диффузионного прохождения молекул воды через эксфолированные пластинки модификатора 2 в толще полимерной пленки 3.
Механические свойства полученного модифицированного битумного лака находятся в соответствии с ГОСТ 312-79. [4]
Стойкость заявляемого битумного лака в соляной кислоте по сравнению с промышленно выпускаемым битумным лаком БТ-5100 увеличена на 50%.
Влагостойкость заявляемого битумного лака по сравнению с промышленно выпускаемым битумным лаком БТ-5100 увеличена на 50%.
Результаты испытаний подтверждают заявленный результат.
Источники информации
1. ТУ 38.302-16-385-91. Мастика автомобильная битумно-каучуковая.
2. Патент РФ №2140953 от 18.03.1998, МПК C09D 195/00, опубл. 10.11.1999 г.
3. Патент РФ №2002778 от 28.06.1991, МПК 5/08, C09D 163/02, C09D 195/00, опубл. 15.11.1993 г.
4. ГОСТ 312-79 Лак БТ-5100. Технические условия.