Лакокрасочная водно-дисперсионная композиция

Изобретение относится к лакокрасочным отделочным, гидроизоляционным и кровельным материалам, шпаклевкам, грунтовкам и может быть использовано для нанесения на поверхность бетонных, кирпичных, оштукатуренных, древесно-волокнистых, древесно-стружечных и других материалов. Лакокрасочная водно-дисперсионная композиция включает порошковый эмульгатор, воду, термопластичное вяжущее на основе нефтеполимерной смолы или канифоли и пластификатора, при этом содержит поверхностно-активное вещество (ПАВ), в качестве которого используют адгезионную присадку БП-3М, а в качестве пластификатора нефтеполимерной смолы и канифоли используют масло ПН-6. Соотношение компонентов в термопластичном вяжущем выбирают таким, при котором его температура размягчения по КиШ составляет 47-51°C. Изобретение позволяет значительно повысить дисперсность и стабильность композиции при хранении, снизить ее горючесть и токсичность, а также получить высококачественные покрытия с хорошей водостойкостью, морозоустойчивостью и адгезией к бетону. 2 табл.

 

Изобретение относится к лакокрасочным отделочным, гидроизоляционным и кровельным материалам, шпаклевкам, грунтовкам и может быть использовано для нанесения на поверхность бетонных, кирпичных, оштукатуренных, древесно-волокнистых, древесно-стружечных и других материалов.

Известна лакокрасочная композиция для разметки проезжей части дорог, улиц, площадей, окраски фасадов зданий и сооружений, включающая, мас.%: нефтеполимерную смолу и/или олигопипериленовый каучук СКОП-14,5-29,0; деструктированный СКЭПТ или СКИ-3 - 3,5-7,0; отход производства линолеума - 3,0-10,0; белый пигмент - 20,0-32,0; цветной пигмент - 0,2-3,5; наполнитель - 7,5-27,5; флотореагент - 0,5-1,0; растворитель - остальное. Состав дополнительно может включать сиккатив (патент РФ на изобретение №2211233, опубл. 27.08.2003).

Недостатками известной композиции являются невысокая однородность, сложность состава, а также очень большое содержание пигментов (20,2-35,5%), что значительно удорожает продукт.

Известна краска для создания декоративно-защитных покрытий на бетонных, железобетонных, кирпичных и металлических поверхностях. Краска содержит битум, нефтеполимерную смолу, аэросил, пигмент, наполнитель и растворитель при следующем соотношении компонентов, мас.%: битум - 5-20; нефтеполимерная смола - 9-28; аэросил - 1-3; пигмент - 8-20; наполнитель - 5-14; растворитель - остальное (патент РФ на изобретение №2124032, опубл. 27.12.1998).

Недостатками известной краски являются необходимость использования растворителей даже при большом расходе пигментов, что удорожает краску, а также недостаточная яркость цвета покрытий.

Указанные недостатки устранены в водно-дисперсионной композиции, принятой за прототип, и способе ее получения для отделочных, гидроизоляционных и кровельных покрытий, включающей порошковый эмульгатор, термопластичное вяжущее, воду, в которой в качестве порошкового эмульгатора используют минеральный порошок, тальк, мел, цемент, известь, глину, пигмент, целлюлозу, асбест, каждый в отдельности или их смеси; в качестве термопластичного вяжущего используют нефтеполимерную смолу или канифоль с пластификаторами, в качестве пластификатора используют дибутилфталат, диоктилфталат, причем соотношение компонентов в термопластичном вяжущем выбирают таким, при котором температура размягчения по КиШ вяжущего составляет 46-52°C; при этом компоненты берут в количестве, мас.%: нефтеполимерную смолу или канифоль в количестве - 19-20; пластификатор - 5-6; воду - 45; эмульгатор - остальное (патент РФ на изобретение №2400508, опубл. 27.09.2010).

Способ получения водно-дисперсионной композиции для отделочных, гидроизоляционных и кровельных покрытий включает нагрев водной дисперсионной среды, загрузку ее в смеситель-диспергатор, порционную загрузку в работающий смеситель-диспергатор порошкового эмульгатора, тщательное перемешивание, загрузку горячего расплава термопластичного вяжущего, причем расплав термопластичного вяжущего в дисперсионную среду начинают подавать при такой концентрации С порошкового эмульгатора в воде, при которой появляется в дисперсной системе предельное напряжение сдвига Р_К или наступает излом на зависимости вязкость η - концентрация С. В водно-дисперсионную среду с эмульгатором вводится термопластичное вяжущее с температурой 120-150°C. В процессе подачи расплава термопластичного вяжущего в смеситель-диспергатор одновременно подается вода с температурой 60-90°C в количестве, обеспечивающем осадку конуса готовой водно-дисперсионной композиции в пределах 12-14 см.

Недостатком известной водно-дисперсионной композиции является невысокая стабильность при хранении, использование в качестве пластификатора нефтеполимерной смолы дибутилфталата, а в качестве пластификатора канифоли - диоктилфталата, что удорожает композицию, кроме того, фталаты являются токсичными и горючими продуктами.

Техническим результатом изобретения является повышение дисперсности и стабильности при хранении, снижение горючести и токсичности лакокрасочной водно-дисперсионной композиции, ее удешевление и повышение качества устраиваемых из нее покрытий.

Указанный технический результат достигается тем, что лакокрасочная водно-дисперсионная композиция, включающая порошковый эмульгатор, воду, термопластичное вяжущее на основе нефтеполимерной смолы или канифоли и пластификатора, согласно изобретению содержит поверхностно-активное вещество (ПАВ), в качестве которого используют присадку адгезионную БП-ЗМ к битумам нефтяным дорожным, в качестве пластификатора нефтеполимерной смолы и канифоли используют масло ПН-6, причем соотношение компонентов в термопластичном вяжущем выбирают таким, при котором его температура размягчения по КиШ составляет 47-51°C, при этом компоненты берут в количестве, мас.%: нефтеполимерная смола или канифоль - 12,0-14,0; масло ПН-6 - 11,0-13,0; адгезионная присадка БП-3М - 0,2-0,4; вода - 43,0-53,0; порошковый эмульгатор - остальное.

Присадка адгезионная БП-3М к дорожным битумам является анионно-катионным ПАВ. Согласно ТУ 0257-001-00151807-2008 это продукт взаимодействия высокомолекулярных органических кислот с высшими полиэтиленполиаминами (ПЭПА).

Масло ПН-6 - нефтяной пластификатор, представляет собой концентрат ароматических углеводородов, получаемый компаундированием экстрактов селективной (фенольной) очистки масляных фракций нефти.

Масло ПН-6 применяется в качестве пластификатора-наполнителя синтетических каучуков и мягчителя резиновых смесей (ТУ 38.1011217-89).

Получение лакокрасочной водно-дисперсионной композиции включает нагрев водной дисперсионной среды, загрузку ее в смеситель-диспергатор, порционную загрузку в работающий смеситель-диспергатор порошкового эмульгатора, тщательное перемешивание, загрузку при работающем смесителе-диспергаторе горячего расплава термопластичного вяжущего с ПАВ. Расплав при температуре 120-150°C термопластичного вяжущего в дисперсионную среду начинают подавать при такой концентрации С порошкового эмульгатора в воде, при которой появляется в дисперсной системе предельное напряжение сдвига Р_К или наступает излом на зависимости вязкость η - концентрация С. В процессе подачи расплава термопластичного вяжущего в смеситель-диспергатор одновременно подается вода с температурой 60-90°C в количестве, обеспечивающем осадку конуса готовой лакокрасочной водно-дисперсионной композиции в пределах 12-14 см.

Подбор оптимальной концентрации С порошкового эмульгатора в воде осуществляют с помощью вискозиметра или с помощью конического пластометра. Тщательно перемешивая, в воду добавляют порошковый эмульгатор, после тщательного перемешивания каждой пробы проводят замер вязкости η или предельного напряжения сдвига P_К при 20°C. Опытным путем устанавливают концентрацию, при которой наступает резкий излом на зависимости вязкость - концентрация или появляется предельное напряжение сдвига P_К, что и принимают за оптимальную концентрацию порошкового эмульгатора. В качестве порошкового эмульгатора используют: минеральный порошок, тальк, мел, глину, фосфогипс, сажу, являющиеся наполнителями в композиции; цемент, известь, являющиеся вяжущими, повышающими прочность и водостойкость композиции; целлюлозу, асбест, волокнистые добавки, повышающие прочность и трещиностойкость композиции, пигмент, красители и т.п., каждый в отдельности или в смеси.

Состав композиции подбирают по достижению требуемых показателей свойств образцов композиции, приготовленных из смеси термопластичного вяжущего и нагретых до 120-150°C порошковых компонентов, и проверяют по показателям свойств образцов, приготовленных из лакокрасочной водно-дисперсионной композиции в возрасте 14 сут.

Выбор диапазона температуры размягчения термопластичного вяжущего обусловлен тем, что при температуре размягчения его ниже 47°C теплостойкость получаемого покрытия недостаточно высока, при температуре размягчения более 51°C получаемая лакокрасочная водно-дисперсионная композиция недостаточно однородная и грубодисперсная.

Введение адгезионной присадки БП-3М позволяет значительно повысить дисперсность, стабильность композиции, а также показатели водостойкости и адгезии к бетону покрытий из композиции. Использование пластификатора - масла ПН-6 позволяет при улучшении показателей качества покрытий, устроенных из заявленной лакокрасочной композиции, значительно ее удешевить и значительно повысить экологические характеристики по сравнению с прототипом.

Сопоставительный анализ и приведенные сведения заявленного изобретения соответствуют условиям патентоспособности изобретения «Новизна», «Изобретательский уровень» и «Промышленная применимость».

В таблице 1 представлены составы лакокрасочных водно-дисперсионных композиций, в таблице 2 - данные по основным свойствам предложенных разновидностей лакокрасочных водно-дисперсионных композиций. В столбцах таблиц под №№1-5 обозначены составы на различных порошковых эмульгаторах без адгезионной присадки, под №№6-10 - составы из смесей порошковых эмульгаторов с адгезионной присадкой БП-3М согласно изобретению, под №11 - состав по прототипу.

Таблица 1 - Составы лакокрасочных водно-дисперсионных композиций
	Состав, мас.%
Компонент	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Известь-пушонка	3	-	-	-	-	3	-	-	-	-	3
Минеральный порошок известняковый	12	10		10	10	12	10		10	10	12
Тальк	-	-	10	-	-	-	-	10	-	-	-
Цемент	-	-	-	6	-	-	-	-	6	-	-
Глина	12	10	12	8	10	12	10	12	8	10	12
Асбест	-	-	-	3	3	-	-	-	3	3	-
Пигмент белый двуокись титана	-	1	8	-	-	-	1	8	-	-	-
Пигмент зеленый окись хрома	-	6	-	5	-	-	6	-	5	-	-
Пигмент красный железоокисный	3	-	-	-	3	3	-	-	-	3	3
Нефтеполимерная смола	12	12	12	12	'	12	12	12	12	-	19
Масло ПН-6	11	11	11	11	5	11	11	11	11	13	-
Канифоль	-	-	-	-	19	-	-	-	-	14	-
Дибутилфталат	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	6
БП-3М	-	-	-	-	-	0,2	0,2	0,3	0,3	0,2	-
Вода	47	50	47	45	50	46,8	46,8	49,7	44,7	49,8	45

Таблица 2 - Свойства лакокрасочных водно-дисперсионных композиций
Показатель	№ состава
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Теплостойкость, °C	94	90	94	96	92	93	90	93	94	91	91
Водопоглощение, %	5,0	4,2	3,7	4,6	4,0	2,9	2,8	2,6	2,9	2,1	4,2
Набухание, %	1,4	1,2	1,2	1,1	1,0	0,6	1,0	1,0	1,2	0,7	1,4
Водонепроницаемость, МПа	0	0,01	0	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01
Предел прочности при разрыве при 20°C, МПа	0,40	0,46	0,42	0,44	0,49	0,39	0,42	0,47	0,45	0,44	0,4
Морозостойкость, цикл	7	6	7	6	6	8	8	8	7	7	6
Адгезия к бетону, МПа	0,42	0,4	0,4	0,36	0,39	0,46	0,42	0,41	0,42	0,43	0,35
Остаток на сите 0,2 мм, мас.%	1,0	1,1	0,8	0,9	1,0	0,8	1,0	1,1	0,9	0,9	1,2
То же через 7 сут., мас.%	2,9	3,0	3,0	4,1	2,4	2,0	1,9	1,7	2,0	1,8	4,0
То же через 28 сут., мас.%	4,4	5,1	5,0	4,3	3,7	3,1	3,0	2,0	2,5	2,1	6,3

Согласно таблице 1 предложенная лакокрасочная водно-дисперсионная композиция, в сравнении с прототипом, имеет меньший расход нефтеполимерной смолы примерно на 37%.

Согласно полученным свойствам композиций таблицы 2 очевидно, что предложенная лакокрасочная водно-дисперсионная композиция имеет ряд преимуществ в сравнении с прототипом и композициями с различными порошковыми эмульгаторами без адгезионной присадки БП-3М. Полученная композиция более водостойкая, соответственно имеет меньший процент набухания, также она более морозоустойчива, имеет более высокую прочность сцепления с бетоном и большую стабильность (остаток на сите 0,2 мм после 28 сут. хранения в 2-3 раза ниже, чем у прототипа).

Предлагаемая композиция имеет достаточно простой состав и в связи с введением анионно-катионной адгезионной присадки БП-3М обладает более высокой дисперсностью и стабильностью. Использование масла ПН-6 позволяет при улучшении показателей качества покрытий, устроенных из заявленной лакокрасочной композиции, значительно ее удешевить. Стоимость масла ПН-6 в 5-6 раз ниже стоимости фталатов, используемых в прототипе.

Лакокрасочная водно-дисперсионная композиция, включающая порошковый эмульгатор, воду, термопластичное вяжущее на основе нефтеполимерной смолы или канифоли и пластификатора, отличающаяся тем, что она содержит поверхностно-активное вещество (ПАВ), в качестве которого используют присадку адгезионную к битумам нефтяным дорожным БП-3М, а в качестве пластификатора нефтеполимерной смолы и канифоли используют масло ПН-6, причем соотношение компонентов в термопластичном вяжущем выбирают таким, при котором его температура размягчения по КиШ составляет 47-51°C, при этом компоненты берут в количестве, мас.%:
нефтеполимерная смола или канифоль - 12,0-14,0;
пластификатор - масло ПН-6 - 11,0-13,0;
адгезионная присадка БП-3М - 0,2-0,4;
вода - 43,0-53,0;
порошковый эмульгатор - остальное.