Лакокрасочная композиция
Владельцы патента RU 2314328:
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "ГИПОЛ" (ООО "НПО ГИПОЛ") (RU)
Изобретение относится к лакокрасочной композиции, используемой в наземном, подземном и гидротехническом строительстве, например, для гидроизоляционной защиты стальных, бетонных и железобетонных поверхностей. Композиция состоит из основы, включающей 40-70% эпоксидной диановой смолы от массы основы, модифицированной каменноугольной, предпочтительно липтобиолитовой, смолой, предварительно стабилизированной гексаметилентетрамином, пигменты, водорастворимый растворитель, сольватирующая способность которого не меньше, чем у воды в количестве от 10 до 30% от массы основы, и отвердителя аминного типа. В качестве пигментов используют сурик железный, и/или белую сажу, и/или алюминиевую пудру. При необходимости композиция содержит тальк и/или кварцевый песок в качестве наполнителя в количестве до 30% от массы основы. Изобретение позволяет повысить стойкость к действию кислот, щелочей и морской воды. 3 табл.
Изобретение относится к гидроизоляционным материалам и может быть использовано в наземном, подземном и гидротехническом строительстве, например, для гидроизоляционной и противокоррозионной защиты стальных, бетонных и железобетонных поверхностей.
Известна лакокрасочная композиция, включающая эпоксидную, меламиноформальдегидную и каменноугольную смолы, пигменты, наполнители, отвердитель и растворитель и отвердитель (см. а.с. СССР №306154, кл. С09D 3/48, 1971).
Однако лакокрасочная композиция не обладает стойкостью при действии кислых агрессивных сред. Кроме того, не обеспечивается возможность нанесения покрытия на увлажненную поверхность.
Известна также лакокрасочная композиция, включающая основу из эпоксидной диановой смолы, которая модифицирована каменноугольной смолой, предварительно стабилизированной гексаметилентетрамином, растворитель, наполнитель и отвердитель (см. пат. РФ №1624989, кл. C09D 5/08, C09D 163/02, 1996).
Однако лакокрасочная композиция не обеспечивает возможность ее нанесения на увлажненную поверхность или поверхность, находящуюся под водой.
Задача, на решение которой направлено заявленное решение, заключается в обеспечении возможности нанесения лакокрасочной композиции на увлажненную поверхность или поверхность, находящуюся под водой.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в обеспечении возможности формирования гидроизоляции и антикоррозионной защиты металлических и бетонных поверхностей портовых сооружений, судовых конструкций, для их защиты от кислот, щелочей и морской воды, а также проведения ремонтно-восстановительных работ непосредственно на месте (без демонтажа сооружения или его деталей).
Поставленная задача решается тем, что лакокрасочная композиция, состоящая из основы, включающая 40-70 % от массы основы эпоксидной диановой смолы, модифицированной каменноугольной, предпочтительно липтобиолитовой, смолой, предварительно стабилизированной гексаметилентетрамином, сурик железный, и/или белую сажу, и/или алюминиевую пудру, в качестве пигментов водорастворимый растворитель, сольватирующая способность которого не меньше, чем у воды, в количестве от 10 до 30 % от массы основы, при необходимости тальк и/или кварцевый песок в качестве наполнителя в количестве до 30 % от массы основы, и отвердитель аминного типа.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна".
Признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение комплекса функциональных задач, обеспечивающих решение задачи изобретения, - обеспечение возможности нанесения лакокрасочной композиции на увлажненную поверхность или поверхность, находящуюся под водой.
Таблица 2 и таблица 3 содержат примеры вариации рецептур и соответствующие им вариации свойств композиции, являющиеся основой для обоснования структуры лакокрасочной композиции.
Для приготовления основы используют:
- низкомолекулярные диановые эпоксидные смолы ЭД-20, ЭЛ-16, Э-40 с мол.м. 400-800, смолу эпоксидную по ГОСТ 10587;
- смолу каменноугольную липтобиолитовую по ТУ 14-7-100, получаемую при полукоксовании липтобиолитовых углей и имеющую следующие характеристики: плотность при 20±2°С, г/см3 1,02-1,1; показатель преломления 1,588±0,002; групповой состав (% по массе), фенолы 8-18, парафины и олефины 4-12, нейтральные кислородные соединения 20-30; карбоновые кислоты 1-2; пиридиновые основания 1-3; ароматические углеводороды 22-34);
- гексаметилентетрамин соответствует нормам СанПиН 2.3.2.560 - 96;
- пигмент - сурик железный по ГОСТ 8135.
В качестве отвердителя для изготовления композиции применяется триэтилентетрамин по ТУ 6-02-1099-77.
Отвердитель берут в количестве 3,3-8,2 мас.ч. на 100 мас.ч. основы.
В качестве растворителя для изготовления композиции применяются водорастворимые растворители, сольватирующая способность которых не меньше, чем у воды, например диметилформамид (ДМФА) по ГОСТ 20-289-74 или диметилсульфоксид (ДМСО) по ГОСТ 46-09-38-18-77 или диизопропилкарбонат.
Композицию готовят и используют следующим образом.
При приготовлении и использовании лакокрасочной композиции необходимо соблюдение известного комплекса мер безопасности.
Компоненты для композиции готовят следующим образом.
Стабилизируют липтобиолитовую каменноугольную смолу добавлением в нее гексаметилентетрамина в эффективных количествах (по ее массе ). При взаимодействии липтобиолитовой каменноугольной смолы с гексаметилентетрамином, являющимся донором метиленовых и аминных групп, образуются олигомеры типа алкилфенолальдегидных и алкилфеноламинных смол (что уменьшает количество свободных фенолов), а также другие соединения неустановленного строения, которые обуславливают противокоррозионные свойства, преобразуют продукты коррозии, вытесняют с защищаемой поверхности воду и гидрофобизируют поверхность пленки покрытия после отверждения.
Основу композиции получают путем смешения эпоксидной диановой смолы и стабилизированной липтобиолитовой каменноугольной смолы в заявленных соотношениях. Наполнитель и пигменты также вводят в основу, после чего массу перетирают на шаровой мельнице до степени диспергирования 40-50 мкм по клину (ГОСТ 6589-57). Железный сурик, кроме окрашивания композиции, одновременно «работает» и как «утяжелитель» композиции, и как твердый наполнитель, взаимодействие которого происходит с наиболее активными функциональными группами фенолов липтобиолитовой смолы. Реакция обусловливается наличием высокополярных гидроксильных групп в фенолах. В результате реакции образуются феноляты, в дальнейшем являющиеся катализаторами при полимеризации эпоксидно-липтобиолитовой системы. В качестве наполнителя, выполняющего роль жесткой арматуры в отвержденной эпоксидно-липтобиолитовой системе, используют кварцевый песок, являющийся высокомодульным наполнителем. При деформации наполненной эпоксидно-липтобиолитовой системы песок практически не деформируется, поскольку его модуль упругости в тысячи раз больше, чем у полимерной матрицы, поэтому деформация материала композиции происходит только за счет деформации полимерной матрицы.
Для облегчения процесса диспергирования и уменьшения длительности к основе добавляют до 30% от массы основы водорастворимого растворителя, сольватирующая способность которого не меньше, чем у воды (например, диметилформамид, или диметилсульфоксид, или диизопропилкарбонат).
Готовую основу лакокрасочной композиции расфасовывают в металлические герметично закрывающиеся емкости согласно ГОСТ 9980.3. Отвердитель для нее (триэтилентетрамин) упаковывается по ТУ 6-02-1099. Емкости компонентов лакокрасочной композиции хранятся в местах, защищенных от прямых солнечных лучей, с температурой воздуха от 5 до 35°С. Гарантийный срок хранения основы устанавливается 6 месяцев со дня изготовления. При использовании основы по истечении гарантийного срока хранения перед ее использованием необходимо провести контроль ее качества. Гарантийный срок хранения отвердителя определяют по ТУ 6-02-1099.
Для получения лакокрасочной композиции смешивают основу и отвердитель (использование отвердителя варьируется в пределах 8-20% от массы эпоксидно-диановой смолы, причем, чем выше доля такой смолы по отношению к каменноугольной смоле, тем выше должно быть содержание отвердителя в составе композиции).
Композицию разбавляют (при необходимости) водорастворимым растворителем (сольватирующая способность которого не меньше, чем у воды) до рабочей вязкости по вискозиметру ВЗ-1 при 20±5°С. Количество вводимого растворителя не должно превышать 30% от массы композиции.
Лакокрасочную композицию наносят на защищаемую поверхность вручную с помощью кисти или валика при температуре окружающей среды от 5 до 60°С. При этом металлические поверхности должны быть очищены до степени 2 по ГОСТ 9.402, а бетонные должны иметь класс шероховатости 3, поверхностную пористость до 10% по СНиП 3.04.03.
Гарантийный срок хранения готовой лакокрасочной композиции составляет 4 часа с момента изготовления.
Защитное покрытие, сформированное на основе заявленной лакокрасочной композиции, соответствует нормам и требованиям, приведенным в таблице 1.
| Таблица 1 | ||
| Наименование показателя | Норма | Метод испытаний |
| Внешний вид пленки покрытия | Глянцевая, оттенки коричневого цвета | Визуально на пластинках не менее 60×90 мм, которые готовят из материала изделия, предназначенного для покрытия. |
| Время высыхания до степени 3 при 20°С, ч, не более: | по ГОСТ 19007 | |
| - на воздухе | 24 | |
| - в воде | 16 | |
| Массовая доля нелетучих веществ, %, не менее | 70 | по ГОСТ 17537 |
| Эластичность пленки при изгибе, мм, не более: | по ГОСТ 6806 | |
| - на воздухе | 10 | |
| - в воде | 3 | |
| Прочность пленки при ударе, см, не менее | по ГОСТ 4765 | |
| - на воздухе | 40 | |
| - в воде | 50 | |
| Адгезия пленки, не более: | по ГОСТ 151 40 | |
| - на воздухе | 1 балл | |
| - в воде | 1 балл | |
| Условная вязкость основы композиции | 50-60 | по ГОСТ 8420 (по вискозиметру типа ВЗ-1 с диаметром сопла 1 мм при температуре 20±0,5°С, с) |
| Срок годности композиции после смешивания компонентов при температуре 20±2°С, ч, не менее | 4 | Отбирают навеску 100 г в герметичный сосуд и оставляют на 4 часа, после чего перемешивают и проверяют вязкость, которая не должна изменятся более чем на 10 с |
| Прочность пленки при отрыве, МПа (кг/см2), не менее: | по ГОСТ 14760 | |
| -на воздухе | 20(200) | |
| -в воде | 20(200) | |
| Способность к нанесению в воде | Равномерное на покрываемой поверхности | Подготовленную по ГОСТ 8832 пластинку помещают горизонтально в стеклянную чашку, заполненную на 2/3 высоты питьевой водой, и наносят эмаль на пластинку кистью. |
| Стойкость пленки к статическому воздействию жидкостей при температуре 20±0,5°С, ч, не менее: | по ГОСТ 9.403, метод А, при этом образцы выдерживают в 3% растворе NaCI и дистиллированной воде в течение 24 часов и производят осмотр. Пленка должна быть без видимых изменений. Допускается незначительное посветление пленки. | |
| - 5% раствор NaCl | 24 | |
| -дистиллированной воды | 24 | |
| - 5% раствор NaOH | 24 | |
| Степень перетира основы композиции, мкм, не более | 30-50 | по ГОСТ 6589 |
| Твердость пленки по маятниковому прибору, усл. единицы, не менее | 0,36 | по ГОСТ 5233 |
Композиция может наноситься в морской и пресной воде при ее температуре не ниже 5°С и способна высыхать в воде (при температуре не ниже 5°С) с образованием твердого покрытия. Сформированное в воде покрытие не уступает по своим свойствам покрытиям, полученным на воздухе.
Срок службы покрытия, нанесенного на защищаемые поверхности, эксплуатирующиеся под водой, состоящего из заявленной лакокрасочной композиции толщиной 300-350 мкм, составляет не менее 7 лет.
Срок службы покрытия, состоящего из грунтовочного слоя и слоев лакокрасочной композиции толщиной 250-350 мкм, нанесенных на защищаемые поверхности, эксплуатирующиеся в грунте, составляет не менее 5 лет.
| Таблица 2 | |||||||||||||||||
| Примеры композиции с липтобиолитовой каменноугольной смолой | |||||||||||||||||
| Компонент | Состав композиции, % | ||||||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | |
| Эпоксидно-диановая смола | 41.2 | 37,4 | 50 | 31.15 | 42.6 | 57.3 | 35.4 | 48.8 | 43:7 | 34.0 | 42.4 | 46.9 | 34.2 | 34.2 | 44.7 | 38.0 | 31.1 |
| Каменноуг. смола ТУ 14-7-100-89 | 41.2 | 24.9 | 21.4 | 31.15 | 28.6 | 25,4 | 35.4 | 33.6 | 18.7 | 34.0 | 28.4 | 20.1 | 34.2 | 34.2 | 44.7 | 38.0 | 31.1 |
| Гексаметилентетрамин | 1.2 | 0.5 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.7 | 08 | 1.2 | 0.2 | 0.7 | 0.6 | 0.4 | 0.8 | 0.8 | 0.9 | 0.8 | 0.6 |
| Кварцевый песок | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 13.5 | - | 13.4 | 13.7 | 13.7 | 15.2 | 12.4 | |
| Железный сурик | 8.2 | 18,6 | 14.2 | 18,7 | 14.2 | 8.3 | 14.2 | 8.2 | 18,7 | - | 14.1 | - | - | - | - | - | - |
| Алюминиевая пудра | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 4.0 | 5.3 | 3.4 | 3.4 | 4.5 | 3.7 | - | |
| Белая сажа | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 0.3 | 0.4 | 05 | - | - | 0.7 | 0.6 | - |
| Диметилформамид | 8.2 | 18.6 | 14.2 | 18,7 | 14.2 | 8.3 | 14.2 | 8.2 | 18,7 | 13.5 | 14.1 | 13.4 | - | - | - | - | 24.8 |
| Диметилсульфоксид | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 13.7 | 4.5 | 3.7 | - | |
| Диизопропилкарбонат | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 13.7 | |||
| Отвердитель | 5.5 | 5.1 | 7,2 | 3.4 | 6.0 | 8.2 | 5.0 | 6,0 | 5,8 | 3.7 | 5.6 | 6.0 | 3.7 | 3.7 | 6.0 | 5.2 | 3.3 |
| Примеры композиции с каменноугольной смолой по ТУ 14-7-100-89 | |||||||||||||||||
| Компонент | Состав композици в % от массы основы/ в % от массы композиции | ||||||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |||||||||||
| Эпоксидно-диановая смола | 50/41.2 | 50/31.15 | 50/31.15 | 50/31.15 | 60/48.8 | 70/50 | 70/46.9 | ||||||||||
| Каменноуг. смола ТУ 14-7-100-89 | 50/41.2 | 50/31.15 | 50/31.15 | 50/31.15 | 40/32.5 | 30/21.3 | 30/20.1 | ||||||||||
| Гексаметилентетрамин | 3*/1.2 | 1*/0.3 | 2*/08 | 2*/08 | 3*/1.2 | 1*/0.3 | 2*/0.4 | ||||||||||
| Кварцевый песок | - | 20/13.7 | 20/13.7 | - | - | 20/13.4 | |||||||||||
| Железный сурик | 10/8.2 | 30/18,7 | - | - | 10/8.2 | 30/14.2 | - | ||||||||||
| Алюминиевая пудра | - | - | 5/3.4 | 5/3.4 | - | - | 8/5.3 | ||||||||||
| Белая сажа | - | - | - | - | - | - | 0.75/05 | ||||||||||
| Диметилформамид | 10/8.2 | 30/18,7 | - | - | 10/8.2 | 30/14.2 | 20/13.4 | ||||||||||
| Диметилсульфоксид | - | - | - | 20/13.7 | - | - | - | ||||||||||
| Диизопропилкарбонат | - | - | 20/13.7 | - | - | - | - | ||||||||||
| Триэтилентетрамин** | 5.5 | 3.3 | 3.3 | 3.3 | 5.9 | 7.2 | 6.0 | ||||||||||
| - по массе от массы каменноугольной смолы - на 100 масс.ч. композиции |
| Таблица 3 Свойства композиции, соответствующие примерам материального и количественного состава | |||||||||||||||||
| Показатель | Композиция по примерам | ||||||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15* | 16* | 17 | |
| Прочность при отрыве, МПа | 18 | 19 | 15 | 18 | 19 | 15 | 20 | 17 | 20 | 19 | 20 | 18 | 20 | 20 | 1 | 0 | 20 |
| Эластичность пленки при изгибе, мм | 4 | 3 | 5 | 3 | 2 | 3 | 3 | 3 | 5 | 3 | 3 | 4 | 3 | 3 | 1 | 0 | 3 |
| Прочность покрытия при ударе, см | 50 | 45 | 40 | 50 | 45 | 40 | 50 | 55 | 60 | 80 | 70 | 60 | 50 | 50 | 35 | 0 | 60 |
| Твердость покрытия по маятниковому прибору, условные единицы (УЕ) | 0,40 | 0,51 | 0,61 | 0,30 | 0,35 | 0,42 | 0,38 | 0,31 | 0,6 | 0,38 | 0,38 | 0,4 | 0,38 | 0,38 | 0,2 | 0 | 37 |
| *адгезия с влажной подложкой отсутствует |
Лакокрасочная композиция, состоящая из основы, включающей 40-70% от массы основы эпоксидной диановой смолы, модифицированной каменноугольной, предпочтительно липтобиолитовой, смолой, предварительно стабилизированной гексаметилентетрамином, сурик железный, и/или белую сажу, и/или алюминиевую пудру в качестве пигментов, водорастворимый растворитель, сольватирующая способность которого не меньше чем у воды, в количестве от 10 до 30% от массы основы, при необходимости, тальк и/или кварцевый песок в качестве наполнителя в количестве до 30% от массы основы, и отвердителя аминного типа.
