ПОРОШКОВЫЙ СОСТАВ РЕДИСПЕРГИРУЕМОЙ В ВОДЕ КРАСКИ
WATER REDISPERSIBLE POWDER COATING COMPOSITION

Изобретение относится к лакокрасочным составам, в частности к порошковым редиспергируемым композициям, предназначенным для получения теплостойких защитно-декоративных покрытий, преимущественно, на металлических поверхностях, в т.ч. металлических трубопроводах.
При окраске трубопроводов теплового и водяного снабжения крайне важной задачей является получение на трубопроводе высококачественного коррозионно-стойкого покрытия, устойчивого к повышенным температурам трубопроводов горячего теплоснабжения, а также к возможным перепадам температуры трубопроводов при ремонтных работах в зимнее время. Следует отметить, что редиспергируемых термостойких лакокрасочных материалов по металлу, обладающих одновременно противокоррозионными, хорошими адгезионными и высокими физико-механическими свойствами, в настоящее время практически не существует.
Известен порошковый состав [СА 2555174], включающий цемент, полимер, пигмент и малые добавки при следующем содержании компонентов, % мас.:
цемент 5-40
полимер (натрий карбоксиметилцеллюлоза), способный формировать стабильную коллоидную систему в воде 0,25-10
гидроксиалкил целлюлоза 0.1-0.6
пигмент 1-15
Также в качестве полимера можно вводить латекс в количестве 5-60% от массы краски.
Лакокрасочный материал получают добавлением воды.
Однако данный состав не является химстойким и эластичным.
Известна наиболее близкая по технической сущности и выбранная за прототип порошковая краска, содержащая в качестве неорганического вяжущего цемент, при следующем содержании компонентов, % мас. [US 5281271]:
портландцемент
12-2 5
гидроксид кальция
25-35
оксид магния
12-16
диоксид кремния
25-32
оксид цинка
1-3
стеарат алюминия
0,5-3
меламиноформальдегид
0,05-3
пигмент
0,5-10
Лакокрасочный материал получают добавлением воды.
Однако покрытие на основе данной краски обладает целым рядом недостатков: склонностью покрытий к растрескиванию; использование извести снижает механические показатели покрытия и может привести к зацветанию поверхности, а также из-за едкости солей гидроксида кальция, входящих в ее состав, предпочтительно не использовать известь; наличие большого количества диоксида кремния обуславливает крайне высокую вязкость краски (более 4 минут по вискозиметру ВЗ-246 с диаметром сопла 4 мм); покрытия не обладают химстойкостью в кислой и щелочной среде; покрытия не устойчивы к повышенным температурам трубопроводов горячего теплоснабжения.
Задачей изобретения является создание порошковой редиспергируемой в воде краски, предназначенной, преимущественно, для металлических поверхностей, не содержащей гидроксида кальция, обеспечивающей высокие эксплуатационные характеристики получаемого с помощью нее покрытия.
Технический результат заключается в получении теплостойкого антикоррозионного нерастрескивающегося покрытия с высокой химической стойкостью в щелочной и кислой средах и хорошими физико-механическими характеристиками. При этом состав краски (порошковый) является морозостойким (до -60°C), неслеживающимся и стабильным (свойства краски сохраняются в течение не менее 5 лет), обеспечивающий при растворении в воде получение низковязкого устойчивого лакокрасочного материала.
Поставленная задача изобретения достигается тем, что порошковый состав редиспергируемой в воде краски содержит портландцемент в качестве неорганического вяжущего, неорганический пигмент, гидрофобизирующую добавку, ускоритель твердения цемента, силикат, дифенилолпропанформальдегидный олигомер как самостоятельное полимерное связующее или в сочетании с редиспергируемым полимером, отвердитель дифенилолпропанформальдегидного олигомера, диспергатор, антислеживающий агент, пеногаситель, смачиватель, водоудерживающую добавку, уплотнитель, слюду и стабилизатор при следующем соотношении компонентов (мас.ч.):
портландцемент
100
неорганический пигмент
5,0-30,0
гидрофобизирующая добавка
0,2-5,0
ускоритель твердения цемента
1,0-5,0
силикат
5,0-40,0
дифенилолпропанформальдегидный олигомер
5,0-30,0
отвердитель
дифенилолпропанформальдегидного полимера (уротропин)
0,2-3,0
редиспергируемый полимер
0-10,0
диспергатор
0,1-0,7
антислеживающий агент
5-17,0
пеногаситель
0,05-0,5
смачиватель
0,1-3,0
водоудерживающая добавка
0,1-4,0
уплотнитель
0,1-4,0
слюда
1,0-3,0
стабилизатор
0-10,0
2
В качестве ускорителя твердения цемента могут использоваться CaCl или мочевина; в качестве силиката - силикаты калия или натрия; в качестве дифенилолпропанформальдегидного олигомера - олигомер, с молекулярной массой Mn=500-850, содержаним метилольных групп 10-20 мас.%, бутоксильных групп 10-25 мас.%, которые могут быть синтезированы по методике, представленной в материалах патента RU 2264416 или RU 2318835; в качестве отвердителя дифенилолпропанформальдегидного олигомера - уротропин; в качестве редиспергируемого полимера - редиспергируемые полимеры марки «Vinnapas 8031 Н» и «Vinnapas 8034 Н», представляющий собой сополимер этилена, виниллаурата и винилхлорида производства фирмы Wacker Chemie AG; редиспергируемый полимер марки «ELOTEX SEAL80», представляющий собой силановый полимер производства фирмы Elotex AG; «Neolith NP50», представляющий собой гомополимер винилацетата производства фирмы FAR SPA, в качестве пигмента - диоксид титана, красный железооксидный пигмент, желтый железооксидный пигмент или любой другой щелочестойкий неорганический пигмент; в качестве смачивателя - продукты марок ОП-7 и ОП-10, представляющие собой продукты обработки смеси моно- и диалкилфенолов окисью этилена; в качестве диспергатора - полифосфат натрия, или гексаметофосфат натрия, или продукт марки «Orotan 731 К» на основе натриевых солей поликарбоновых кислот производства фирмы Rohmand Haas, или продукт марки «Tego Dispers 740 W» на основе производных жирных кислот производства Evonik Tego Chemie; в качестве антислеживающего агента - цеолит, кремнезем; в качестве гидрофобизирующей добавки - стеарат кальция, стеарат алюминия; в качестве пеногасителя - силиконовые пеногасители марок BYK 024, BYK 037 производства фирмы BYK-Chemie; в качестве водоудерживающей добавки - этилцеллюлозу, метилцеллюлозу, метилгидроксиэтил - или метилгидроксипропилцеллюлозу; в качестве уплотнителя - гидроксиалкилцеллюлозу, продукты марок ДЭГ-1 и ТЭГ-1, представляющие собой диэтиленгликолиевую и триэтиленгликолиевую смолы соответственно; в качестве стабилизатора - поливиниловый спирт или гептиловый эфир стеариновой кислоты.
Порошковый состав редиспергируемой краски получают следующим образом: в шаровую мельницу загружают вышеуказанные компоненты и перетирают их до степени дисперсности 60-100 мкм.
Получение готового к употреблению лакокрасочного материала осуществляют путем добавления к порошковому составу воды в соотношении порошок:вода 1:1 - 1:1,4 (по массе) и тщательного перемешивания до получения однородной массы. Для чего перемешивание осуществляют сначала в течение не менее 60 с, а затем после пятнадцатиминутного перерыва еще в течение 5 минут для обеспечения однородности кристаллизации цемента по объему.
Приготовление редиспергируемой в воде краски иллюстрируется следующими примерами, где пример 1 представляет собой состав краски, полученный согласно прототипу, примеры 2-10 описывают составы красок по заявляемому решению. Составы красок по примерам 1-10 представлены в таблице 1, свойства полученных покрытий представлены в таблице 2.
Адгезию покрытий определяли по ГОСТ 32299-2013 (ISO 4624:2002) методом грибкового вырыва.
Химическую стойкость определяли на стержнях погружением в 25%-ный раствор серной кислоты по ГОСТ 9.403-80.
Эластичность (прочность при изгибе вокруг цилиндрического стержня) определяли по ГОСТ Р 52740.
Прочность при ударе определяли на установке У-1 по ГОСТ Р 53007.
Твердость определяли по маятниковому прибору по ГОСТ 5233-89
Пример 1. В высокоэнергетическую шаровую мельницу загружают портландцемент, гидроксид кальция, оксид магния, оксид цинка, гидрофобизирующую добавку, стеарат алюминия, в количестве, представленном в Таблице 1 (мас.ч.). Загруженные компоненты перетирают до степени дисперсности 65 мкм. Для получения краски порошок разводят водой до соотношения порошок:вода 1:1,5.
2
2
Пример 2. В высокоэнергетическую шаровую мельницу загружают портландцемент, силикат натрия, ускоритель твердения цемента - CaCl, дифенилолпропанформальдегидный олигомер с молекулярной массой Mn=650, содержаним метилольных групп 10%, бутоксильных групп 20%, уротропин, редиспергируемый полимер - Vinnapas 8031 Н, пигмент - TiO, смачиватель - ОП-7, диспергатор - полифосфат натрия, антислеживающий агент - цеолит, гидрофобизирующую добавку - стеарат кальция, пеногаситель - BYK 024, водоудерживающую добавку - этилцеллюлозу, уплотнитель - гидроксиэтилцеллюлозу, слюду, стабилизатор - поливиниловый спирт, в количестве, представленном в Таблице 1 (мас.ч.). Загруженные компоненты перетирают до степени дисперсности 65 мкм. Образовавшийся после размалывания в шаровой мельнице порошок и является требуемой формой редиспергируемой в воде краски.
Получение готового к употреблению лакокрасочного материала осуществляют путем добавления к порошку воды в соотношении порошок:вода 1:1,1 (по массе) и тщательного перемешивания сначала в течение не менее 60 с, а затем после пятнадцатиминутного перерыва еще в течение 5 минут.
Материал наносят (кистью, валиком, краскораспылителем) на металлические подложки. После отверждения полученные покрытия оценивают по внешнему виду, адгезии, смываемости.
Пример 3 аналогичен примеру 2. Однако в качестве силиката используют силикат калия, дифенилолпропанформальдегидный олигомер загружают 5 мас.ч., в качестве редиспергируемого полимера используют полимер марки «Vinnapas 8034 Н» в количестве 10 мас.ч., в качестве диспергатора используют гексаметофосфат натрия, в качестве гидрофобизирующей добавки используют стеарат алюминия, в качестве пеногасителя используют BYK 037, в качестве водоудерживающей добавки используют метилцеллюлозу, поливиниловый спирт не загружают. Соотношения компонентов приведены в таблице 1.
Пример 4 аналогичен примеру 2. Однако в качестве силиката используют силикат калия, в качестве дифенилолпропанформальдегидного олигомера используют дифенилолпропанформальдегидный олигомер с молекулярной массой Mn=500, содержанием метилольных групп 20%, бутоксильных групп 10%, в качестве редиспергируемого полимера используют полимер марки «ELOTEX SEAL80», в качестве смачивателя используют ОП-10, в качестве диспергатора используют «Orotan 731 К», в качестве антислеживающего агента используют кремнезем, в качестве пеногасителя используют BYK 037, в качестве водоудерживающей добавки используют метилгидроксиэтилцеллюлозу, в качестве уплотнителя используют ДЭГ-1, в качестве стабилизатора используют гептиловый эфир стеариновой кислоты. Соотношения компонентов приведены в таблице 1.
Пример 5 аналогичен примеру 2. Однако в качестве ускорителя твердения цемента используют мочевину, в качестве силиката используют силикат калия, в качестве дифенилолпропанформальдегидного олигомера используют дифенилолпропанформальдегидный олигомер с молекулярной массой Mn=650, содержанием метилольных групп 20%, бутоксильных групп 10%, в качестве редиспергируемого полимера используют полимер марки «Neolith NP50», в качестве пигмента используют красный железооксидный пингмент, в качестве диспергатора используют «Tego Dispers 740 W», в качестве пеногасителя используют BYK 037, в качестве водоудерживающей добавки используют метилгидроксипропилцеллюлозу, в качестве уплотнителя используют ТЭГ-1. Соотношения компонентов приведены в таблице 1.
Пример 6 аналогичен примеру 2. Однако в качестве дифенилолпропанформальдегидного олигомера используют дифенилолпропанформальдегидный олигомер с молекулярной массой Мп=850, содержанием метилольных групп 10%, бутоксильных групп 25%, в качестве силиката используют силикат калия, в качестве смачивателя используют ОП-10, в качестве диспергатора используют гексаметофосфат натрия, в качестве антислеживающего агента используют кремнезем, в качестве гидрофобизирующей добавки используют стеарат алюминия, в качестве стабилмзатора используют гептиловый эфир стеариновой кислоты. Соотношения компонентов приведены в таблице 1.
Пример 7 аналогичен примеру 2. Однако в качестве редиспергируемого полимера используют полимер марки «ELOTEX SEAL80», в качестве пигмента используют желтый железооксидный пигмент, в качестве диспергатора используют гексаметофосфат натрия, поливиниловый спирт не загружают. Соотношения компонентов приведены в таблице 1.
Пример 8 аналогичен примеру 2. Однако в качестве дифенилолпропанформальдегидного олигомера используют дифенилолпропанформальдегидный олигомер с молекулярной массой Mn=750, содержанием метилольных групп 15%, бутоксильных групп 15%, в качестве ускорителя твердения цемента используют мочевину, в качестве силиката используют силикат калия, в качестве редиспергируемого полимера используют полимер марки «Neolith NP50», в качестве диспергатора используют гексаметофосфат натрия, в качестве пеногасителя используют BYK 037, редиспергируемый полимер не загружают. Соотношения компонентов приведены в таблице 1.
Пример 9 аналогичен примеру 2. Однако в качестве дифенилолпропанформальдегидного олигомера используют дифенилолпропанформальдегидный олигомер с молекулярной массой Mn=650, содержанием метилольных групп 15%, бутоксильных групп 20% в качестве ускорителя твердения цемента используют мочевину, в качестве силиката используют силикат калия, редиспергируемый полимер не загружают. Соотношения компонентов приведены в таблице 1.
Пример 10 аналогичен примеру 2. Однако в качестве ускорителя твердения цемента используют мочевину, в качестве силиката используют силикат калия, в качестве редиспергируемого полимера используют полимер марки «Vinnapas 8034 Н». Соотношения компонентов приведены в таблице 1.
Как видно из приведенных в таблице данных по эксплуатационным свойствам, покрытия, полученные на основе предлагаемых редиспергируемых в воде порошковых составов, при невысокой стоимости обладают высокими значениями химстойкости, адгезии и стойкости к прямому удару по сравнению с композициями, полученными по прототипу. Рабочий диапазон температур покрытий от -60 до 200°C.
Заявляемое изобретение позволяет получить следующие преимущества:
- Предоставляется возможность приготовления необходимого на данный момент количества краски;
- В составе краски отсутствуют токсичные органические растворители;
- Используется простая и более дешевая упаковка - бумажные мешки (упрощается утилизация тары);
- При транспортировке отпадает необходимость перевозить воду (транспортировка и складирование дешевле);
- Хранение и транспортировка возможны даже в экстремально сложных климатических условиях (например, на морозе) без ущерба для качества краски;
- Простота подготовки краски на стройплощадке путем замеса сухой смеси в воде (возможность приготовления краски в необходимом для работы количестве);
- Не требуется специального оборудования для нанесения - краска наносится на поверхность валиками или кистью;
- Благодаря низкой температуре формирования покрытий такие краски применимы для различных строительных и ремонтных работ, например для окраски трубопроводов.