ПОЛИВИНИЛХЛОРИДНЫЙ (ПЕРХЛОРВИНИЛОВЫЙ) ЛАК С УЛУЧШЕННЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ
POLYVINYLCHLORIDE (PERCHLORVINYL) 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.
Поливинилхлоридный лак представляет собой раствор поливинилхлоридной хлорированной смолы в органических растворителях с добавлением пластификатора. Поливинилхлоридный лак предназначается для влагозащитных покрытий специальных сталей.
Промышленно выпускаемые поливинилхлоридные лаки обладают недостаточной стойкостью к действию неблагоприятных внешних условий (влажность, перепады температур, маслостойкость, кислотостойкость).
Известна композиция [1], содержащая хлорированную перхлорвиниловую смолу, пигмент, органический растворитель и модифицирующую добавку, представляющую собой смесь 4-метил-2,4-дифенилпентена-1,2 и 1,1,3-триметил-3-фенилиндана в определенном соотношении. Покрытия на основе указанной композиции обладают высокой кислотостойкостью, пониженной водопроницаемостью и хорошей атмосферостойкостью.
Известна полимерная композиция [2], содержащая перхлорвиниловую смолу, модификатор, пластификатор, растворитель органической группы, а также фталоцианин цинка. Введение последнего обеспечивает повышение защитных свойств покрытия, увеличение адгезионной прочности и снижение времени отверждения. К недостаткам указанных двух композиций относится сложный состав, а также многостадийность и трудоемкость изготовления лакокрасочного материала.
За прототип изобретения принята лакокрасочная композиция, содержащая модифицированные слоистые силикаты (предпочтительно алюмомагниевые силикаты, обработанные четвертичным амином) или синтезированные слоистые силикаты в количестве 0,1-3,0% масс., полученная в результате механического перемешивания исходных компонентов. [3]. За счет обработки слоистых силикатов, например, четвертичными аммонийными основаниями пластинки силикатов расслаиваются, и на поверхностях в образовавшихся зазорах между пластинками встраиваются функциональные группы, к которым затем присоединяются молекулы полимера лакокрасочного покрытия. За счет образовавшейся расслоенной структуры частиц слоистого силиката лакокрасочный материал обладает влагонепроницаемыми свойствами. При всем этом, вследствие неравномерного, механического перемешивания, а также одностадийности процесса введения модификатора в лакокрасочный материал, наблюдается неполное расслоение наноразмерных частиц слоистого силиката, что не позволяет влагозащитным лакокрасочным покрытиям на основе данного модификатора характеризоваться максимально возможной влагостойкостью.
Техническим результатом заявленного изобретения является лак с улучшенными влагозащитными характеристиками на основе поливинилхлоридной смолы. Технический результат достигается за счет того, что лак на основе поливинилхлоридной смолы дополнительно содержит полностью эксфолированные наноразмерные пластины органофильных слоистых силикатов, распределенные в растворе перхлорвиниловой смолы марки ПСХ-ЛС, причем соотношение смолы, растворителя марки Р4 и органофильных нанодисперсных слоистых силикатов составляет 18,5:80:1,5 соответственно.
На фигуре 1 представлено схематичное изображение структуры модифицированного поливинилхлоридного лака, показывающее механизм действия защитного покрытия.
Преимуществом изобретения является повышение влагозащитных свойств лака на основе поливинилхлоридной смолы, 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 пластин слоистых силикатов и присоединения объемных аммоний-ионов, в отличие от немодифицированных слоистых силикатов, обладают ярко выраженными органофильными свойствами, что обеспечивает возможность диспергирования наноразмерных пластин органофильных слоистых силикатов в органических растворителях. При воздействии ультразвука на смесь органического растворителя с введенным определенным количеством наноразмерных пластин органофильных 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 перхлорвиниловой смолы, при продолжающейся ультразвуковой обработке, позволяет достичь полностью эксфолированной структуры наноразмерных пластин органофильных слоистых силикатов, которая сохраняется и после прекращения озвучивания смеси, чего не происходит при непосредственном введении частиц слоистых силикатов в поливинилхлоридный лак.
Для подтверждения заявленного результата был изготовлен модифицированный лак на основе поливинилхлоридный смолы по следующей методике. Слоистые силикаты, модифицированные четвертичным аммонийным основанием (в качестве примера был взят готовый промышленно выпускаемый Бентон-32), диспергировались в растворителе при помощи ультразвукового диспергатора типа УЗД 1-0,063/22 в течение 10 минут при нормальных условиях. Данный режим обеспечивал полное расслоение пластин слоистого силиката. В качестве растворителя применялся растворитель марки Р4. Объем озвучиваемой смеси составлял 0,5 л, концентрация слоистых силикатов в растворителе 16 масс%. При продолжающейся ультразвуковой обработке в смесь растворителя с диспергированными наноразмерными слоистыми силикатами вводилась смесь растворителя марки Р 4 и перхлорвиниловой смолы марки ПСХ-ЛС в количестве, необходимом для достижения требуемого состава (соотношение смолы, растворителя и органофильных нанодисперсных слоистых силикатов составляет 18,5:80:1,5 соответственно). Ультразвуковая обработка смеси проводилась в течение 10 минут при помощи ультразвукового диспергатора типа УЗД 1-0,063/22.
Готовый продукт представляет собой лак на основе поливинилхлоридной смолы с содержанием полностью эксфолированных пластин органофильных слоистых силикатов в количестве 1,5% масс.
Принцип защитного действия заявляемого поливинилхлоридного 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 поливинилхлоридного лака находятся в соответствии с ТУ 6-21-5743607-04-90. Лак ХВ-5107.
Стойкость заявляемого поливинилхлоридного лака в соляной кислоте по сравнению с промышленно выпускаемым поливинилхлоридным лаком ХВ-5107 увеличена на 50%.
Влагостойкость заявляемого поливинилхлоридного лака по сравнению с промышленно выпускаемым поливинилхлоридным лаком ХВ-5107 увеличена на 50%.
Результаты испытаний подтверждают заявленный результат.
Источники информации принятые во внимание при составлении заявки на изобретение:
1. Патент РФ №2058356 от 22.11.1993, МПК C09B 127/24, опубл. 20.04.1996.
2. Патент РФ №2067106 от 04.03.1993, МПК C09D 127/24, опубл. 27.09.1996.
3. Патент US №2008/0131607 A1 от 04.12.2006, МПК B05D 3/02, C08K 3/36, опубл. 05.06.2008 (прототип).