Защитная композиция для покрытий на основе хлорсульфированного полиэтилена
Владельцы патента RU 2478676:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" (КазГАСУ) (RU)
Изобретение относится к защитным лакокрасочным композициям на основе хлорсульфированного полиэтилена для защиты металла и бетона от внешних воздействий. Защитная композиция для покрытий на основе хлорсульфированного полиэтилена, содержащая пигменты, органические растворители, нефтеполимерную смолу в качестве модифицирующей добавки и отверждающего агента и фосфат цинка. Композиция обладает высокой укрывистостью и вязкостью, а покрытие, полученное из указанной композиции, улучшенными гидроизоляционными и защитными свойствами. 2 табл., 2 пр.
Изобретение относится к защитным лакокрасочным композициям для покрытий на основе хлорсульфированного полиэтилена (ХСПЭ), пигментов и целевых добавок (антикоррозионных наполнителей и модификаторов) для защиты металла и бетона от внешних воздействий.
Из ряда однокомпонентных материалов на основе ХСПЭ, наиболее часто применяемых в строительстве при окрасочных работах, известна эмаль ХП-7120 «Разноцвет» ТУ 2312-012-54743950-2005, применяемая для защиты наружных поверхностей стационарно установленного оборудования и различных конструкций из металла, дерева и бетона, подвергающихся атмосферным воздействиям в условиях умеренного, холодного и тропического климата.
Недостатком данной эмали является низкая вязкость при высоком содержании растворителя и малая толщина однослойного покрытия, не обспечивающая необходимую укрывистость и защитные свойства.
По защитным свойствам наиболее близким аналогом является лакокрасочный материал (ЛКМ) на основе хлорсульфированного полиэтилена, содержащий пигмент, растворитель и целевые добавки (ЭМАЛЬ ХП-7142 ТУ 2313-022-54743950-2005) для антикоррозионной защиты металла и бетона в конструкциях мостов, энергетических установок, инженерных, гидротехнических, портовых и различных промышленных сооружений (в т.ч. в химических, металлургических и др. производств). Данная эмаль применяется в комбинированных системах защиты в качестве финишного слоя или в качестве самостоятельного покрытия металла и бетона. Образующееся защитное покрытие обладает высокой атмосферостойкостью, водостойкостью, химстойкостью к воздействию агрессивных сред кислотного и щелочного характера, выдерживает статическое воздействие растворов кислот и щелочей.
Однако к существенным недостаткам этой композиции можно отнести высокое содержание растворителей - легколетучих органических соединений, что позволяет получать покрытия только малой толщины, и, вследствие низкой укрывистости, требует неоднократного нанесения ЛКМ на окрашиваемую поверхность. Кроме этого низкая вязкость эмали ХП-7142 способствует образованию потеков при окрашивании вертикальных конструкций.
Целью изобретения является разработка технологичных однокомпонентных защитных лакокрасочных композиций для покрытий на основе ХСПЭ с повышенной укрывистостью и вязкостью по уровню основных показателей, не уступающих прототипу, а по гидроизоляционным и защитным свойствам его превосходящих.
Другой существенной задачей является удешевление композиции за счет снижения содержания традиционного дорогостоящего и токсичного органического растворителя (ксилола) и уменьшения энергозатрат при ее изготовлении.
Результат достигается тем, что защитная композиция для покрытия на основе ХСПЭ, содержащая пигменты, органические растворители и модифицирующую добавку, согласно изобретению, содержит в качестве модифицирующей добавки и отверждающего агента нефтеполимерную смолу (НПС), при следующем содержании компонентов (мас.%):
хлорсульфированный полиэтилен 7,5-8,0
смола нефтеполимерная 9,0-11,0
пигменты 4,0-5,5
фосфат цинка 4,0-6,0
органические растворители до 100.
Нефтеполимерная смола (ТУ 2451-089-05766801-99) представляет собой продукт сополимеризации фракций жидких продуктов пиролиза С9 (стирола, винилтолуола, дициклопентадиена, идена,
-метилстирола) марки А. Внешний вид - куски неопределенной формы, массой не более 1 кг, от светло-коричневого до темно-коричневого цвета. Температура размягчения 89°С, цвет по йодометрической шкале 50 мг J2/100 см3, массовая доля летучих веществ 0,4%, кислотное число 1,0 мг КОН/г.
В качестве пигментов использованы диоксид титана марки Р-02 (ГОСТ 9808-84), красный железоокисный пигмент марки К (ТУ 6-10-602-86) и фосфат цинка (ТУ 2329-002-13938162-2004).
ХСПЭ марки Хайпалон (молекулярная масса 20000, массовая доля хлора, % - 30+4, массовая доля серы, % - 1,8+0,5) в виде 10% раствора в органических растворителях.
В качестве органических растворителей использованы толуол (ГОСТ 14710-78) и уайт-спирит (ГОСТ 3134-78) в соотношении 3:1 мас.ч. соответственно.
Предлагаемую композицию готовили в заданных соотношениях (табл.1) в двух цветовых вариантах.
| Таблица 1 | |||||||
| Соотношение компонентов | |||||||
| Наименование компонентов | Содержание, % ХП-1 белая | Содержание, % ХП-2 красно-коричневая | |||||
| 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 | ||
| 1 | ХСПЭ (10% раствор) | 7,5 | 7,7 | 8,0 | 7,5 | 7,7 | 8,0 |
| 2 | Смола нефтеполимерная | 9,0 | 10,0 | 11,0 | 9,0 | 10,0 | 11,0 |
| 3 | Диоксид титана | 4,0- | 4,85 | 5,5 | - | - | - |
| 4 | Красный железоокисный пигмент | - | - | - | 4,5-5,5 | 4,85 | 5,5 |
| 5 | Фосфат цинка | 4,0- | 5,0 | 6,0 | 4,5 | 5,0 | 5,5 |
| 6 | Органические растворители | До 100 | До 100 |
Для исследований защитных свойств покрытий предлагаемую композицию наносили на стеклянные, металлические и бетонные поверхности.
Образцы защитных композиций получали диспергированием сухих компонентов смеси в предварительно подготовленном 10% растворе ХСПЭ в лабораторной бисерной мельнице типа ЛДУ-3 ЛДМ при 1000 об/мин в течение 60 мин. Завершение процесса контролировали по прибору «Клин» по достижению степени дисперсности пигментов 20 мкм.
Испытания технологических свойств и защитных свойств проводили в соответствии с требованиями ГОСТ на материалы лакокрасочные (табл.2).
| Таблица 2 | |||||||||
| Качественные показатели | |||||||||
| № п/п |
Наименование показателей | Метод определения | Прототип | ХП-1 белая | ХП-2 кр.-корич. | ||||
| 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 1 | Массовая доля нелетучих веществ, %, не более | ГОСТ 17537, раздел 1 | 30±5 | 34 | 35 | 36 | 36 | 35 | 37 |
| 2 | Время высыхания до степени 3 при температуре (20±5)°С, ч, не более | ГОСТ 19007 | 1 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 |
| 3 | Условная вязкость при температуре (20±0,5)°С по вискозиметру В3-246 с диаметром сопла 4 мм, с, не менее | ГОСТ 8420 | 35±5 | 55 | 58 | 59 | 60 | 59 | 61 |
| 4 | Укрывистость высушенной пленки, г/м2 | ГОСТ 8784-75 | 85 | 80 | 82 | 79 | 75 | 76 | 78 |
| 5 | Степень перетира, мкм, не более | ГОСТ 6589 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
| 6 | Адгезия покрытия, балл | По ГОСТ 15140-78* | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 7 | Прочность пленки при ударе по прибору У-1, относ. ед. | По ГОСТ 4765 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 8 | Эластичность пленки при изгибе, мм, не более | По ГОСТ 6806-73 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 9 | Твердость покрытия через 7 суток (по ТМЛ-3), не менее | По ГОСТ 5233-89 | 0,25 | 0,3 | 0,31 | 0,32 | 0,35 | 0,36 | 0,34 |
| 10 | Стойкость к статическому воздействию воды при температуре (20±2)°С, ч | По ГОСТ 9.403-80 метод А | 48 | 60 | 58 | 62 | 60 | 64 | 56 |
| 11 | Стойкость к статическому воздействию 5% раствора щелочи при температуре (20±2)°С, ч | По ГОСТ 9.403-80 метод Б | 24 | 24 | 25 | 26 | 24 | 26 | 28 |
| 12 | Стойкость к статическому воздействию НСl при температуре (20±2)°С.ч | По ГОСТ 9.403-80 метод А | 36 | 36 | 37 | 38 | 36 | 37 | 38 |
Гидроизоляционные свойства определяли по следующей методике:
окрашенные в два слоя и высушенные в течение 24 ч бетонные образцы (20×20×20 мм), предварительно взвешенные на аналитических весах, помещали в эксикаторы с повышенной влажностью 85-90% и выдерживали при Т=20±2°С в течение 30 дней, периодически взвешивая и сравнивая изменение массы с контрольным образцом. Результаты показали, что при защите образцов разработанными составами защитной композиции гидроизоляционные свойства увеличиваются на 15-18%.
Таким образом, защитные свойства, а так же укрывистость и вязкость, предлагаемых композиций ХП-1 и ХП-2 отличаются от прототипа увеличением показателей твердости и стойкости к воздействию воды. Это, очевидно, можно объяснить реакционной способностью ХСПЭ (содержанием полярных -SO2Cl- и -CL- групп), которые участвуют при формировании пленочных покрытий путем взаимодействия с кислородосодержащими группами НПС.
Кроме того, необходимо отметить повышение адгезионной прочности покрытий предлагаемой композиции за счет взаимодействия полярных групп адгезивов и реакционных центров субстратов (физическая сетка связей).
Полученные результаты подтверждают целесообразность модификации ХСПЭ нефтеполимерной смолой, что позволило разработать рецептуры однокомпонентных защитных композиций для покрытий на его основе, которые характеризуются улучшенными технологическими свойствами, такими как время высыхания, высокая укрывистость. Это обеспечивает ее равномерное нанесение и получение гладких, полуглянцевых покрытий, имеющих более высокие значения адгезии и твердости, превосходящие свойства прототипа. Особо следует отметить их гидроизоляционные свойства и способность к «залечиванию» микротрещин, что является актуальным при реставрационных или ремонтных строительных работах.
Кроме того, использование НПС в качестве модификатора и отверждающего агента позволило осуществить частичную замену (20-25%) дорогостоящего ХСПЭ, уменьшить количество (до 20%) токсичных растворителей и сократить время высыхания защитной композиции для покрытий в два раза, что снижает ее стоимость, а также способствует решению экологических задач по охране окружающей среды (уменьшение токсичных выбросов от растворителей).
Защитная композиция для покрытий на основе хлорсульфированного полиэтилена, содержащая пигменты, органические растворители и модифицирующую добавку, отличающаяся тем, что содержит в качестве модифицирующей добавки и отверждающего агента нефтеполимерную смолу при следующем содержании компонентов, мас.%:
| хлорсульфированный полиэтилен | 7,5-8,0 |
| смола нефтеполимерная | 9,0-11,0 |
| пигменты | 4,0-5,5 |
| фосфат цинка | 4,0-6,0 |
| органические растворители: | до 100 |
