ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННАЯ КРАСКА-ПОКРЫТИЕ
HEAT INSULATING PAINT COAT

Изобретение относится к лакокрасочным материалам, в частности к краскам-покрытиям на водно-дисперсионной основе, и может быть использовано для наружной и внутренней окраски зданий и сооружений по оштукатуренным, бетонным, кирпичным и другим пористым поверхностям.
Одной из важнейших задач энергосбережения в строительстве, энергетике, сфере ЖКХ является применение эффективных теплоизоляционных материалов, которые могут предотвратить преждевременное ухудшение свойств ограждающих конструкций из-за промерзания стен, скопления в конструкциях конденсационной влаги и температурных колебаний, растрескивание, раскрытие швов и обеспечить экономию энергоресурсов, стабильность технологических процессов, сократить вес строительных конструкций и придать сооружениям соответствующий эстетический вид. Кроме того, защитно-декоративные фасадные покрытия должны обладать высокими адгезионными и прочностными характеристиками, атмосферо- и светостойкостью. Материалов, которые бы обладали высокими атмосферостойкостью, адгезионными и прочностными характеристиками и при этом способствовали бы сохранению тепла, в настоящее время практически не существует.
Одними из наиболее эффективных на сегодняшний день теплоизоляционными материалами являются жидкие керамические покрытия (ЖКП) на основе керамических и стеклянных микросфер. Подобные составы представляют собой жидкую композицию полимера на водной основе, которая после высыхания образует покрытие с низким коэффициентом теплопроводности (Вахитова Л.Н. Жидкокерамические теплоизоляционные покрытия - новое слово в энергосбережении / Л.Н. Вахитова, А.А. Завертаный // F+S: технологии безопасности и противопожарной защиты. - 2010. - №3 (45). - С.64-66). Дополнительного повышения теплоизоляционных характеристик подобных покрытий можно добиться путем использования в качестве наполнителей минеральных порошков с низкой плотностью.
Известно, что как для внутренней, так и для наружной окраски любых цементсодержащих (бетон, железобетон, кирпич, штукатурка) поверхностей хорошо подходят акриловые сополимеры, обладающие высокими адгезионными характеристиками (Толмачев И.А. Новые водно-дисперсионные краски / И.А. Толмачев, В.В. Верхоланцев. - Л.: Химия, 1979. - 200 с.). Акриловые пленкообразующие являются экологически-чистыми материалами, совместимы с любыми неорганическими и органическими пигментами и обеспечивают получение покрытий в широкой цветовой гамме.
Наиболее близким к заявленному изобретению по составу является водно-дисперсионная краска, содержащая в качестве пленкообразующего водную эмульсию сополимера стирола и акриловых мономеров «Акрэмос-101», загустителя - водный раствор акрилового сополимера «Акрэмос-401», пигмента - диоксид титана рутильной формы, наполнителя - мел, или доломит, или их смесь в соотношении 1:1, диспергирующей добавки - полифосфат натрия или гексаметафосфат натрия, антифриза - диэтиленгликоль, пеногасящей добавки - противовспениватель «Нопко NXZ», коалесцирующей добавки - уайт-спирит, структурирующей добавки - оксид цинка, или аэросил, или смесь оксида цинка и каолина в соотношении 1:1, воду и дополнительно биоцидную добавку «Гидол» (RU 2348665, C09B 5/02, C09D 133/02, опубл. 10.03.2009).
Известная композиция обеспечивает хорошие технологические и эксплуатационные характеристики, в том числе высокую белизну, а также высокую атмосферостойкость и светостойкость. Однако она обладает низкими теплоизоляционными характеристиками.
Технический результат заключается в снижении теплопроводности и плотности при обеспечении достаточной адгезионной прочности покрытия.
Сущность изобретения заключается в том, что теплоизоляционная краска-покрытие содержит в качестве пленкообразующего водную эмульсию сополимера стирола и акриловых мономеров «Акрэмос-101», в качестве загустителя водный раствор акрилового сополимера «Акрэмос-401», диспергирующей добавки - полифосфат натрия, антифриза - диэтиленгликоль, коалесцирующей добавки - уайт-спирит, воду и дополнительно стеклянные микросферы на основе натрий борсиликатного стекла, а в качестве минеральных наполнителей диатомит и белую сажу при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Водная эмульсия сополимера стирола и акриловых мономеров
«Акрэмос-101»
17,5-22,46
Водный раствор акрилового сополимера «Акрэмос-401»
4,28-5,46
Диэтиленгликоль
10,27-13,10
Полифосфат натрия
3,85-4,91
Уайт-спирит
2,57-3,27
Диатомит
6,06-13,63
Белая сажа
3,06-5,12
Микросферы на основе натрий борсиликатного стекла
6,06-7,50
Вода
Остальное
Компоненты связующего краски-покрытия производятся отечественной промышленностью и соответствуют следующей документации: акриловая дисперсия «Акрэмос-101» (ТУ 2241-134-05757593-2000), акриловая дисперсия «Акрэмос-401» (ТУ 2241-016-55856863-2002), полифосфат натрия (ГОСТ 20291-80, ТУ 48-0328-21-9), уайт-спирит (ГОСТ 3134-78), диэтиленгликоль (ГОСТ 10138-93), белая сажа (ГОСТ 18307-78) и диатомит Атемарского месторождения Республики Мордовия.
Акриловая дисперсия «Акрэмос-101» (ТУ 2241-134-05757593-2000) - производство ОАО «Дзержинское Оргстекло» представляет собой сополимер стирола и акриловых мономеров, полученный эмульсионным методом.
Основные свойства «Акрэмос-101»
Наименование показателей
Норма
Внешний вид
Молочно-белая жидкость
Массовая доля сухого вещества, %
50±1
pH дисперсии
8±0,5
Система эмульгирования
Анионная
Устойчивость к хлористому кальцию
Выдерживает испытания
Стабильность к механическому перемешиванию (2500 об/мин)
Выдерживает испытания
Способность к введению пигментной пасты
Выдерживает испытания
Средний размер частиц, мкм
ок. 0,1
Массовая доля остаточного мономера, %, не более
0,1
Минимальная температура пленкообразования, °C
+10
«Акрэмос-101» не содержит органических растворителей, продукт относится к 4 классу опасности. Содержащиеся в продукте полимерные частицы легко осаждаются обычными осадителями.
Акриловая дисперсия «Акрэмос-401» - водная акриловая дисперсия, содержащая 6% основного вещества. По внешнему виду это белая густая жидкость, pH которой равен 8. «Акрэмос-401» используется в качестве загустителя в водно-дисперсионных красках. Данная дисперсия является неустойчивой при хранении, поэтому ее готовят непосредственно перед применением из дистиллированной воды, «Акрэмос-402» (производство ОАО «Дзержинское Оргстекло»), представляющего собой высококарбоксилированный акриловый сополимер, и раствора аммиака. При этом берут 3,5 части «Акрэмос-402», 5,7 части дистиллированной воды, тщательно перемешивают и добавляют раствор аммиака до pH 8-8,5.
Стеклянные микросферы 3 М™ марки К 15 на основе натрий борсиликатного стекла.
Основные характеристики стеклянных полых микросфер
Наименование показателей
Норма
Устойчивость к раздавливанию 90% неповрежденных, бар
21
Истинная плотность, г/см<sup>3</sup>
0,15
Средний диаметр, мкм
60
Толщина стенки, мкм
0,60
Технологический процесс изготовления краски-покрытия состоит из двух этапов: получение связующего (изготовление пигментной пасты и совмещение ее с пленкообразующей дисперсией) и введение микросфер.
Приготовление пигментной пасты производят в смесителе с якорной мешалкой. Сначала в смеситель загружают рецептурное количество воды, затем поочередно целевые добавки: диспергирующую добавку (полифосфат натрия), антифриз (диэтиленгликоль), коалесцирующую добавку (уайт-спирит) при непрерывном перемешивании. Затем при работающем смесителе добавляют пигмент наполнители (диатомит и белую сажу) и диспергируют, перемешивая до однородной массы в течение 15-30 минут. В полученную пигментную пасту загружают пленкообразующее (водную эмульсию сополимера стирола и акриловых мономеров «Акрэмос-101»), перемешивают, затем добавляют загуститель (водный раствор акрилового сополимера «Акрэмос-401») и продолжают размешивание 15-20 минут. В готовое связующее вводят стеклянные микросферы и перемешивают до однородного состояния.
При необходимости в готовую смесь добавляются дисперсионные и водно-растворимые пигменты и красители для придания покрытию необходимого потребителю цвета.
Составы красок-покрытий и результаты их испытаний приведены в табл.1 и 2. Определение свойств красок-покрытий проводили по нормативно-технической документации: теплопроводность по ГОСТ 7076-99; плотность в жидком состоянии по ГОСТ 28513-90; плотность пленок в сухом состоянии по ГОСТ 15139; адгезия по ГОСТ 28574-90. Определение теплопроводности (для контактной составляющей переноса) осуществляли с помощью прибора ИТС-1, позволяющего проводить измерения в диапазоне 0,02÷1,5 Вт/(м×К).
Для оценки плотности, теплоизоляционных свойств и адгезионных характеристик для сравнения был выбран готовый, коммерческий теплоизоляционный материал «Изоллат-2» (ТУ 2216-001-59277205-2002), состоящий из смеси полимерных микрошариков (микросфер) с водой, полимерных связующих и разнообразных добавок (антипиреновые добавки, преобразователи ржавчины, ингибиторы коррозии, белые и красящие пигменты, ПАВ). Теплоизоляционный материал «Изоллат-2» производится ООО «Специальные технологии».
По сравнению с известным решением предлагаемый состав краски-покрытия обладает более высокими теплоизоляционными характеристиками при обеспечении достаточной адгезионной прочности покрытия. По уровню прочих характеристик предлагаемая краска-покрытие не уступает, а по ряду показателей превосходит известные решения.
Таблица 1
Наименование компонентов и характеристик
Состав краски
1
2
3
4
1
3
4
5
6
Водная эмульсия сополимера стирола и акриловых мономеров «Акрэмос-101»
22,46
17,50
19,56
18,86
Водный раствор акрилового сополимера «Акрэмос-401»
4,74
5,46
4,29
4,22
Наполнители:
- диатомит
13,63
6,06
11,44
11,68
- белая сажа
3,06
3,86
4,89
5,32
Диспергирующая добавка:
- полифосфат натрия
4,28
4,91
3,86
3,80
Антифриз:
Диэтиленгликоль
11,38
13,10
10,28
10,14
Коалесцирующая добавка
Уайт-спирит
2,85
3,27
2,57
2,53
Микросферы на основе натрий борсиликатного стекла
7,50
6,08
6,35
5,70
Вода
30,10
39,76
36,76
37,75
Таблица 2
Характеристики
Изоллат-02
Состав краски
1
2
3
4
Теплопроводность, Вт/(м*К)
0,0713
0,0688
0,0698
0,0395
0,0308
Плотность в жидком состоянии, кг/м<sup>3</sup>
0,53
0,46
0,43
0,49
0,47
Плотность в жидком состоянии,кг/м<sup>3</sup>
0,311
0,299
0,271
0,298
0,298
Адгезия, МПа
0,702
0,809
0,754
0,753
0,794