Покрытие жидкокерамическое изоляционное

Изобретение относится к покрытиям, имеющим способность к образованию защитной пленки на поверхностях любых форм и материалов, в частности для покрытия трубопроводов, а также строительных конструкций зданий и сооружений. Жидкое керамическое изоляционное покрытие представляет собой водно-суспензионную композицию, включающую смесь заполненных воздухом полых керамических и кремниевых микросфер, полимерное связующее - акриловый латекс, пеногаситель Sotro-145, представляющий собой безводную композицию неионогенных поверхностно-активных веществ, кремнийорганической жидкости и активных добавок, консервант - бактерицидный препарат, представляющий собой продукт взаимодействия моноэтаноламина и параформа, пигмент - двуокись титана, антикоррозионный пигмент - фосфат цинка, в качестве диспергатора полимерную добавку Verowett 8004, акриловую сополимерную эмульсию в воде в качестве загустителя, воду, при этом дополнительно содержит фрактальные агрегаты - сильно разрыхленные пористые структуры в виде аэрогеля, вермикулита вспученного и перлита вспученного, гидрофобизатор и наполнитель - сажу белую. Жидкое керамическое изоляционное покрытие обладает улучшенными эксплуатационными функциями теплоизоляции, шумопоглощения и износостойкости. 1 табл.

 

Изобретение относится к покрытиям, имеющим способность к образованию защитной пленки на поверхностях любых форм и материалов, прежде всего для покрытия трубопроводов, а также, в частности, для покрытия строительных конструкций зданий и сооружений и т.п.

Защитное покрытие должно обеспечивать комплекс эксплуатационных функций: тепло- и гидроизоляция, шумопоглощение, антикоррозионная защита, огнестойкость, износостойкость. В той или иной степени эти защитные функции достигаются применением композиций, содержащих полимеры и их латексы и наполнители, в частности углерод и кремнийсодержащие микросферы.

Известно жидкое теплоизоляционное покрытие, имеющее способность образовывать пленки, используемое в строительстве и других областях для получения покрытия на поверхности стен, потолков и крыш зданий, трубопроводов и котлов, транспортных средств, представляющее собой композицию, включающую равномерно распределенные в ней и составляющие, по меньшей мере, 51 мас.% от общего количества смесь заполненных воздухом керамических и кремниевых микробусин в соотношении 1:1 и углеродистых микроволокон с фибриллами, смесь бутадиен-стирольного каучука и акрилового полимера и, по крайней мере, одного пигмента, при этом смесь микробусин составляет 70-75 мас.%, микроволокон 5-7 мас.% и каучука 30-70 мас.% от общего количества бутадиен-стирольного каучука и акрилового полимера, в соотношении компонентов, составляющих композицию, мас.%: смесь бутадиен-стирольного каучука и акрилового полимера 26-30, смесь микробусин и микроволокон с фибриллами 19,5-24,6, пигмент или пигменты 3,75-5,5, остальное вода [Патент РФ №2206550 от 14.06.2001, МПК C09D 109/00, С04В 41/48, Е04В 1/76, опубл. 20.06.2003]. Недостатком покрытия является невысокая огнестойкость.

Известно огнестойкое покрытие, наносимое на поверхность последовательно слоями теплоизоляционной композиции, содержащей, мас.%: силоксановый каучук 30-60; микросферы стеклянные 40-70, и огнестойкой композиции, содержащей, мас.%: силоксановый каучук 20-79,5; микросферы стеклянные 20-60; нитрид бора 0,5-20 [Патент РФ №2039070 от 18.05.1993, МПК C09D 5/18, C09D 183/04, опубл. 09.07.1995]. Недостатком такого покрытия является невысокие пластичность сцепления с поверхностью, повышенная хрупкость.

Известны: антикоррозионное и теплоизоляционное покрытие на основе полых микросфер, представляющее водно-суспензионную композицию вязкостью от 1 до 100 Па·с, включающую полимерное связующее 5-95 об.% и полые микросферы 5-95 об.%, причем в качестве полимерного связующего применяется водоэмульсионная полимерная латексная композиция, содержащая от 10 до 90 об.% (со)полимера, выбранного из группы, включающей гомополимер акрилата, стирол-акрилатный сополимер, бутадиен-стирольный сополимер, полистирол, бутадиеновый полимер, полихлорвиниловый полимер, полиуретановый полимер, полимер или сополимер винилацетата или их смеси, и от 10 до 90 об.% смеси воды и поверхностно-активного вещества, в качестве полых микросфер композиция содержит смесь полых микросфер с разными размерами от 10 до 500 мкм и различной насыпной плотностью от 650 до 50 кг/м³, выбранных из группы, включающей полые стеклянные микросферы, полые керамические микросферы, полые полимерные микросферы, полые техногенные (зольные) микросферы или их смеси [Патент РФ №2251563 от 24.04.2003, МПК C09D 5/02, C09D 5/08, опубл. 10.05.2005], и теплоизоляционное покрытие, состоящее из полимерного связующего, содержащего латекс, выбранный из группы, включающей модифицированный акрилацетатный латекс, 33-38%-ный латекс сополимера бутадина, акрилонитрила и метакриловой кислоты, сополимер стирола и n-бутилакрилата в соотношении 1:1 по массе, и равномерно распределенный наполнитель из полых керамических микросфер дисперсностью 5-350 мкм с удельной массой 450-750 кг/м³, при следующем соотношении компонентов, мас.%: микросферы 60-80; связующее 20-40 [Патент РФ №53667 от 23.12.2005, МПК С04В 28/24, опубл. 27.05.2006]. К недостаткам этих покрытий относится ограниченность эксплуатационных функций, низкие износо- и огнестойкость, шумопоглощение.

Цель изобретения - создание защитного (изоляционного) покрытия с улучшенными эксплуатационными функциям теплоизоляции, шумопоглощения, огне- и износостойкости.

Указанная цель и технический результат достигаются тем, что покрытие жидкокерамическое изоляционное, имеющее способность образования пленки на поверхностях различных форм и материалов, представляющее собой водно-суспензионную композицию, включающую смесь заполненных воздухом полых керамических и кремниевых микросфер, полимерное связующее - акриловый латекс, пеногаситель, консервант, пигмент - двуокись титана, антикоррозионный пигмент, диспергатор, загуститель, воду, согласно изобретению дополнительно содержит фрактальные агрегаты - сильно разрыхленные пористые структуры в виде аэрогеля, вермикулита вспученного и перлита вспученного, гидрофобизатор, наполнитель - сажу белую, в качестве антикоррозионного пигмента фосфат цинка, в качестве пеногасителя - антивспениватель Sotro-145, представляющий собой безводную композицию неионогенных поверхностно-активных веществ, кремнийорганической жидкости и активных добавок, в качестве консерванта бактерицидный препарат, представляющий собой продукт взаимодействия моноэтаноламина и параформа, в качестве диспергатора полимерную добавку Verowett 8004, в качестве загустителя акриловую сополимерную эмульсию в воде, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

диоксид титана	1-3
фосфат цинка	1-3
сажа белая	1-3
гидрофобизатор	0,5-3
пеногаситель Sotro-145	0,1-0,5
смесь указанных микросфер	20-40
указанный консервант	0,2-1,0
акриловый латекс	30-45
указанный загуститель	0,2-1
указанный диспергатор	0,5-3
перлит вспученный	1-5
вермикулит вспученный	1-5
аэрогель	5-16
вода	остальное.

Предлагаемое покрытие жидкокерамическое изоляционное имеет следующий ингредиентный состав:

В качестве акрилового латекса композиция по изобретению может содержать непластифицированную акриловую дисперсию предпочтительно марки Finndisp A 1100 (содержащую 62 мас.% сухого вещества, не содержащую органических растворителей), а также Finndisp A 6000, Finndisp A 10 на основе сополимера Н-бутилакрилата и стирола, и другие.

Для стабилизации дисперсии композиция содержит наполнитель - сажу белую предпочтительно марки БС 120 по ГОСТ 18307-78, тонкодисперсную аморфную двуокись кремния, являющуюся усиливающим наполнителем синтетических и полимерных материалов, стабилизатором дисперсии.

Пигмент диоксид титана предпочтительно марки R-706 производства фирмы Du Pont, отличающийся хорошим блеском, голубым оттенком и превосходной смачиваемостью, содержащий, мас.%, собственно диоксида титана (TiO₂) - 93,7, глинозема (Al₂О₃) - 2,5, кремнезема (SiO₂) - 3,0, плотность 4 г/см³, средний размер частиц 0,27 мкм.

Антикоррозийный пигмент - фосфат цинка - пигмент белого цвета, предпочтительно марки ZP-M производства компании Waardals, технические требования ISO 6745, 1990, совместимый с полимерами, с концентрацией основного вещества 99,3 мас.%, плотностью 3,4 г/см³, рН равно 7.

В качестве пеногасителя используется антивспениватель Sotro 145 производства ООО «Компания Вереск» по ТУ 2999-015-48082823-02, представляющий собой безводную композицию неионогенных поверхностно-активных веществ, кремний-органической жидкости и активных добавок.

Физические и химические величины согласно ТУ.

физическое состояние	непрозрачная жидкость
цвет	от светло желтого до желтого
запах	специфический
вода	эмульсия
этанол	частично растворим
толуол и петролейный эфир	растворим
рН 10% водного раствора при 20°С	5,0-9,0
рекомендуемые концентрации	0,01-0,2 г/л

Также может быть использован пеногаситель марки Sotro 345.

Консервант - бактерицидный препарат, представляющий собой продукт взаимодействия моноэтаноламина и параформа эмпирической формулы С₉Н₂₁N₃О₃, предпочтительно марки Remacid-145 производства ООО «Компания Вереск» по ТУ 2484-004-22427740-02 или других производителей марок «Бакцид», «Remacid V», а так же фрактальные агрегаты - сильно разрыхленные пористые структуры:

- перлит вспученный по ГОСТ 10832-91, представляющий гранулы белого цвета, обладает высокими звукоизоляционными свойствами, огнестоек;

- вермикулит вспученный по ГОСТ 12865-67, представляющий гранулы серебристо-желтого цвета, обладает высокой огнестойкостью и звукопоглощением, низкой теплопроводностью (менее 0,05 Вт/(м·К) при 25°С), имеет по сравнению с перлитом вспученным много меньшую объемную насыпную массу, не превышающую 0,15 г/см³, повышенные прочность, долговечность, применяется при температурах от - 260 до +1100°С; а так же аэрогель предпочтительно на основе SiO₂, марки Nanogel производства фирмы Cabot Corp.(USA), макроскопические твердые тела, состоящие из связанных между собой микрочастиц, образующих жесткий каркас, 95% его объема и более занимает воздух (площадь поверхности пор от 600 до 800 м²/г), обладает низкой теплопроводностью (0,018 Вт/(м·К) при 25°С) в широком диапазоне температур и высоким шумопоглощением.

Диспергатор марки Verowett 8004 производства Eurocolori S.r.l. Speciality Chemical. Verowett 8004 - полимерная добавка, полученная из модифицированных жирных кислот с высоким молекулярным весом и высокоафинной пигментной группой. Не содержит растворителей и алкилфенолэтоксилатов (не содержит АРЕО, не содержит VOC). Verowett 8004 имеет высокое сродство к пигментам, хорошо совместима с акриловыми связующими, способна образовывать полианионы в воде, связывая ионы поливалентных металлов, обеспечивая таким образом диспергирующий эффект, обладает высоким дефлокулирующим эффектом и способностью значительно понижать вязкость системы.

Физические и химические свойства

Форма: пастообразная/полужидкая.

Цвет: светлый, зависит от цвета используемого пигмента.

рН 7.50-8.0.

Точка кипения: не сертифицирован.

Температура воспламенения: тесты на выявление данного критерия после тестирования на показатель точки кипения.

Относительная плотность: 1.0 г/мл.

Растворимость в воде: полностью растворим.

Вязкость: 3-5 Пуаз.

Загуститель - акриловая сополимерная эмульсия в воде, предпочтительно загуститель марки Viscalex HV 30, представляющий собой водную эмульсию акрилового щелоченабухаемого полимера производства фирмы Eurocolori S.r.l. Speciality Chemical, обеспечивающий реологический эффект, набухание высокомолекулярной массы в присутствии воды, придающий тиксотропные свойства композиции, хорошо совмещаемый с акриловым латексом или марки Viscalex LO 30, возможно применение других загустителей: RHEOVIS 112 (водная эмульсия полиакрилата).

Гидрофобизатор - водная эмульсия из смеси кремнийсодержащих соединений силанов и силоксанов, предпочтительно марки Wacker BS 1001 (смесь триэтокси(2,4,4-триметилпентил)силана и альфа-изо-тридецил-омега-гидрокси-полигликолевого эфира), производства фирмы WACKER Chemie GmbH, содержащая 50 мас.% силанов и силоксанов, средство, снижающее влаго- и водопоглощение, обладающая водоотталкивающим свойством, служит гидрофобизирующей присадкой.

Также могут быть использованы водные дисперсии алкилполисилоксана, олиговенил(изопропокси)ацетоксимоксисилоксана, метилтриэтоксисилана, метил(этокси)ди(метилэтилокмокси)силана. Физико-химические основы гидрофобизации кремнийорганических соединений описаны в книге авторов А.А.Пащенко, М.Г.Воронков, Л.А.Михайленко, В.Я.Круглицкая, Е.А.Ласская. Гидрофобизация. - Киев: Наукова Думка, 1973.

Смесь полых керамических и кремниевых микросфер (микробусины), обычно имеющих размер от 15 мкм до 50 мм, предпочтительно микросфер, марки К 15 размером в пределах от 15 до 125 мкм и плотностью от 700 до 100 г/см³.

Композицию получают следующим образом.

В дисперсную систему диоксида титана, фосфата цинка и сажы белой в расчетном количестве воды, изготовленную в мешалке с быстроходным фрезерным якорем, в течение 30-40 мин при температуре не выше 50°С, загружают полимерное связующее, загуститель, гидрофобизатор, диспергатор, перлит вспученный и вермикулит вспученные, пеногаситель, консервант, добавляют аэрогель, смесь перемешивают в рамной или якорной тихоходной мешалке в течение 1 ч при температуре не выше 35°С, вводят смесь указанных микросфер, смесь дополнительно перемешивают в течение 30-40 мин, затем полученную однородную массу пропускают через фильтр сетчатый, отбирается проба готовой композиции для определения показателей качества.

Готовая композиция передается на расфасовку.

Получаемая жидкокерамическая изоляционная композиция представляет собой суспензию белого цвета. При нанесении композиции на поверхность, по истечении 24 ч высыхания, покрытие имеет ровный, однородного белого цвета внешний вид, со средними плотностью 590-600 кг/м, прочностью 45-50 кг·см при ударе на приборе У-1, водопоглощением не более 0,03 г/см³, адгезией к стали не менее 1 МПа, прочностью при растяжении не менее 2 МПа, теплопроводностью не более 0,001 Вт/(м·К), теплоотдачей не более 2-5 Вт/(м·К), термостойкость покрытия 600-650°С.

Испытания проводили нанесением композиции в четыре-семь приемов (общая толщина слоя около 2-2,5 мм) на плоские и криволинейные поверхности парового трубопровода с температурой проходящего теплоносителя 170-180°С. При этом температура на поверхности снизилась до 50-70°С, интенсивность звука в 3-4 раза, стойкость на незагрунтованных металлических подложках обеспечена.

Примеры композиций для приготовления жидкокерамического изоляционного покрытия представлены в таблице. Композицию по примерам получают, как описано выше.

Покрытие является достаточно легким, обеспечивает сцепление с поверхностью, не растекается, что создает удобство пользования, пленка покрытия на поверхности является долговечной и имеет повышенные эксплуатационные свойства.

Таблица
Состав жидкокерамического изоляционного покрытия
Наименование компонентов	Содержание компонентов по примерам, мас.%
Прототип, об.%	1	2	3	4
1	2	3	4	5	6
Полимерное связующее:	20-60
- латекс акриловый	-	45	35	39	30
сополимерная дисперсия марки Finndisp A 1100 (62%-ный)
- поливинилацетатный латекс (50%-ный)	37-60	-	-	-	-
- латекс диметилметакрилатный ДММА-1 -65-ГП	30-50	-	-	-	-
Пигменты и наполнители:
- двуокись титана	33	1	2	1,5	3
- фосфат цинка	-	1	1.5	2	2
- сажа белая	-	2	1,5	1,0	3
-литопон	15	-	-	-	-
- желтый железоокисный пигмент	2,5	-	-	-	-
- тальк	2,5	-	-	-	˜
- диспергатор
марки Verowett 8004	-	0,5	2	0,5	3
полифосфат натрия	1-4	-	-	-	-
- загуститель
марки Viscales HV 30	-	0,3	0,5	0,2	0,8
этилцеллюлоза/карбоксимеилцеллюлоза	3	-	-	-	-
консервант марки Remacid-145	-	0,3	1,0	0,2	0,5
пентахлорфенолят натрия	2	-	-	-	-
- ингибитор коррозии (нитрит натрия)	3	-	-	-	-
- коалисцирующая добавка	3	-	-	-	-
пеногаситель
марки Sotro 145	-	0,1	0,3	0,5	0,4
марки ОП-7	3-10	-	-	-	-
- гидрофобизатор марки Wacker BS 1001	-	0,5	1,0	1,5	3
Фрактальные агрегаты:
- перлит вспученный	-	2	5	2	1
- вермикулит вспученный	-	1	5	1,0	2
- аэрогель	-	5	10	12	16
Смесь полых микросфер	80-40
- смесь полых микросфер	8-48	40	30	23	20
(керамические/кремниевые)
- полимерные микросферы, смесь	5-20	-		-	-
- полистирольные, смесь	30	-	-	-	-
Вода	7-67	Остальное

Жидкое керамическое изоляционное покрытие, имеющее способность образования пленки на поверхностях различных форм и материалов, представляющее собой водно-суспензионную композицию, включающую смесь заполненных воздухом полых керамических и кремниевых микросфер, полимерное связующее - акриловый латекс, пеногаситель, консервант, пигмент - двуокись титана, антикоррозионный пигмент, диспергатор, загуститель, воду, отличающееся тем, что дополнительно содержит фрактальные агрегаты - сильно разрыхленные пористые структуры в виде аэрогеля, вермикулита вспученного и перлита вспученного, гидрофобизатор, наполнитель - сажу белую, в качестве антикоррозионного пигмента - фосфат цинка, в качестве пеногасителя - антивспениватель Sotro-145, представляющий собой безводную композицию неионогенных поверхностно-активных веществ, кремнийорганической жидкости и активных добавок, в качестве консерванта - бактерицидный препарат, представляющий собой продукт взаимодействия моноэтаноламина и параформа, в качестве диспергатора - полимерную добавку Verowett 8004, в качестве загустителя - акриловую сополимерную эмульсию в воде при следующем соотношении компонентов, мас.%:

диоксид титана	1-3
фосфат цинка	1-3
сажа белая	1-3
гидрофобизатор	0,5-3
пеногаситель Sotro-145	0,1 -0,5
смесь указанных микросфер	20-40
указанный консервант	0,2-1,0
акриловый латекс	30-45
указанный загуститель	0,2-1
указанный диспергатор	0,5-3
перлит вспученный	1-5
вермикулит вспученный	1-5
аэрогель	5-16
вода	остальное