Композиция для атмосферостойкого антиобледенительного покрытия с повышенной гидрофобностью



Композиция для атмосферостойкого антиобледенительного покрытия с повышенной гидрофобностью
Композиция для атмосферостойкого антиобледенительного покрытия с повышенной гидрофобностью
C09K3/18 - для нанесения на поверхность с целью предотвращения или уменьшения налипания на нее льда, тумана или воды (обработка измельченных материалов с целью свободного их стекания вообще, например путем придания им гидрофобных свойств B01J 2/30); для нанесения материалов на поверхности с целью предотвращения обледенения или для оттаивания (вещества, добавляемые в жидкости, для передачи тепла, теплообмена или хранения тепла илиполучения тепла или холода иначе, чем путем их сжигания, например в жидкости для радиаторов C09K 5/00)

Владельцы патента RU 2681027:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук (ИХС РАН) (RU)

Изобретение относится к области химии, а именно к полимерной атмосферостойкой антиобледенительной композиции с повышенной гидрофобностью. Композиция содержит связующее, состоящее из кремнийорганических полимеров - разветвленного полидиметилфенилсилоксана (ПДМФС) и линейного полидиметилсилоксана (ПДМС), силикатный компонент наполнителя, оксидный компонент наполнителя, коллоидный диоксид кремния, растворитель толуол. Обеспечивается увеличение эффективности и надежности антиобледенительного действия покрытия и его долговечности. 5 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к области химии, а именно: к полимерной композиции для атмосферостойкого антиобледенительного покрытия с повышенной гидрофобностью, которое может быть использовано для защиты конструкций и сооружений из металла, бетона, кирпича, дерева и других строительных материалов от воздействия климатических факторов, вызывающих коррозию, обледенение, загрязнение и даже образование плесени.

Для оценки новизны и изобретательского уровня заявленного решения рассмотрен ряд известных технических средств аналогичного назначения.

Известно покрытие «Нивасар» на полимерной основе, состоящей из двух-компонентных полиуретановых блоксополимеров и включающей частицы кремнезема и антиадгезивную добавку, см. www.kelmeks.ru. Покрытие «Нивасар» предназначено для предотвращения образования наледи на скатных крышах, мостах, телевышках, опорах линий электропередач, газовых трубах. Оно является гидроизоляционным, антикоррозийным и относится к трудногорючим материалам, имеет высокую атмосферостойкость, прочность и является стойким к УФ-излучению. Однако это покрытие характеризуется ограниченным временем жизнеспособности, что создает определенные трудности при ее нанесении.

Известна композиция для защитного антиобледенительного покрытия по патенту РФ №2156786, включающая кремнийорганическое полимерное связующее, состоящее из полидиметилфенилсилоксана и полидиметилсилоксана, отличающаяся тем, что композиция дополнительно содержит тальк или смесь талька с белитом и/или баритом и оксиды и/или соли переходных металлов при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Кремнийорганическое полимерное связующее - 30-40,

Тальк или смесь талька с белитом и/или баритом - 9-18,

Оксиды и/или соли переходных металлов - 6-15,

Толуол - остальное.

По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа изобретения.

Недостатком известной композиции является то, что, несмотря на обладание надежными защитными и антиобледенительными свойствами, она имеет недостаточно высокое значение краевого угла смачивания - 110°, который является важным показателем для антиобледенительного покрытия, т.к. характеризует гидрофобность поверхности.

Заявленное изобретение направлено на решение проблемы борьбы с обледенением различных материалов путем создания на российском сырье антиобледенительной композиции с простыми технологиями изготовления, нанесения и формирования покрытия с повышенной гидрофобностью, которое обеспечивает снижение адгезии льда.

Согласно изобретению композиция для атмосферостойкого антиобледенительного покрытия с повышенной гидрофобностью, включающая полимерное связующее из полидиметилфенил- и полидиметилсилоксанов, наполнители из силикатного и оксидных компонентов, характеризуется тем, что в нее дополнительно введен коллоидный диоксид кремния, при соотношении полимеров в связующем ПДМФС-ПДМС=(80-85):(15-20) и при следующем соотношении других компонентов, масс. %:

связующее - 40-65;

силикат - 9-25;

пигменты - 16-38;

аэросил - 10-15;

растворитель толуол - остальное.

Технический результат, достигаемый при использовании заявленной совокупности существенных признаков, заключается в повышении гидрофобности покрытия, позволяющей уменьшить сцепление льда с защищаемой поверхностью, сократить энергетические затраты на его удаление, замедлить процесс льдообразования, а, в некоторых случаях, даже предотвратить его.

Механизм формирования антиобледенительного покрытия основан на термодинамической несовместимости выбранных полисилоксанов. Самопроизвольное расслаивание, происходящее в полимерной системе, приводит к образованию градиентного покрытия из двух слоев, каждый из которых выполняет самостоятельную функцию: полидиметилфенилсилоксан обеспечивает адгезию покрытия к поверхности, неполярный полидиметилсилоксан мигрирует в поверхностный слой покрытия и уменьшает его сцепление со льдом.

Силикатный наполнитель экранируют воздействие внешних факторов, усиливая «барьерную» защиту покрытия. Пигментные компоненты влияют на декоративные и защитные свойства. Оксиды железа, хрома, цинка являются противокоррозионными; оксиды титана, железа, оксиды и соли хрома определяют цвет покрытия; оксид циркония, обладая большой плотностью, способствует более качественному разделению полисилоксанов в связующем.

Аэросил обычно вводится в полимерные композиции в качестве загустителя для увеличения вязкости или как стабилизатор суспензии и используется в небольших количествах 1-3%. В заявляемой композиции аэросил является структурирующим наполнителем. Коллоидный диоксид кремния обладает ярко выраженными адсорбционными свойствами, развитой удельной поверхностью, малой плотностью и размером частиц 5-20 нм. Мигрируя вместе с неполярным полимером полидиметилсилоксаном в поверхностный слой покрытия, он, внесенный в композицию в количестве 10-15 мас. %, упрочняет поверхностный слой и придает гидрофобной поверхности регулярный микрорельеф, который увеличивает краевой угол смачивания, что свидетельствует о повышении уровня гидрофобности покрытия. Кроме этого, сочетание в композиции диоксида циркония и аэросила, за счет их индивидуального взаимодействия с компонентами связующего, улучшает физико-механические свойства покрытия.

Заявленную композицию получают следующим образом.

Композиция для антиобледенительного покрытия образуется при механохимической обработке наполнителей в толуольном растворе кремнеорганических полимеров. Процесс проводится в шаровых или бисерных мельницах в течение 48 часов. Для нанесения композиции на поверхность пользуются методами лакокрасочной технологии - пульверизатор, кисть, валик и др. Сушка покрытия может проводиться по одному из двух режимов: 1- «горячее отверждение» -при температуре 180°С в течение 3-х часов: 2 - «холодное отверждение» - при температуре окружающей среды с предварительно внесенным в композицию отвердителем - аминопропилтриэтоксисиланом в течение 24 часов.

Испытания физико-механических характеристик покрытия проводили в соответствии с действующими нормативными документами.

Краевой угол смачивания определяли по методу «лежащей капли» с использованием электронной программы Drop Shoup. Оценку стойкости гидрофобного покрытия к циклам «замораживание-размораживание» проводили по изменению краевого угла смачивания после каждого цикла.

Защитные свойства оценивали по ГОСТ 9.401, после выдержки образцов с покрытием в климатических камерах, имитирующих условия холодного У1 и умеренно холодного УХЛ1 климата

Результаты испытаний иллюстрируются данными, приведенными в таблицах. Соотношение полисилоксанов разного строения в связующем определяли по результатам комплексных испытаний механических и защитных свойств покрытий с измерением краевого угла смачивания. Данные представлены в таблице 1.

Увеличение в связующем содержания ПДМС более 20 мас. % по отношению к ПДМФС делает систему покрытия более хрупкой, снижает механические показатели и ухудшает защитные свойства. Использование же ПДМС менее 15 мас. % не обеспечивает стабильность гидрофобных свойств покрытия при его длительной эксплуатации. Оптимальным составом связующего следует считать содержание разветвленного и линейного полисилоксанов в соотношении (80-85):(15-20).

В таблице 2 приведены результаты испытаний покрытий с разным содержанием коллоидного диоксида кремния.

Испытания показали, что введение в композицию 10-15 мас. % аэросила, не ухудшая адгезии покрытия, позволяет увеличить значение краевого угла смачивания до 140° и сохранить достигнутый уровень в процессе многократных циклов «замораживание-размораживание», что свидетельствует о получении покрытий с устойчивой повышенной гидрофобностью.

Производство заявляемой композиции может быть реализовано промышленным способом в условиях серийного производства с использованием стандартных технических средств и известных технологий.

1. Композиция для атмосферостойкого антиобледенительного покрытия с повышенной гидрофобностью, включающая полимерное связующее из полидиметилфенилсилоксанов и полидиметилсилоксанов, наполнители из силикатных и оксидных компонентов, а также растворитель, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введен коллоидный диоксид кремния, при соотношении полимеров в связующем полидиметилфенилсилоксаны : полидиметилсилоксаны, равном 80-85:15-20, и при следующем соотношении компонентов, мас. %:

связующее - 40-60 (в расчете на сухое вещество);

коллоидный диоксид кремния - 10-15

силикатный компонент наполнителя - 9-25

оксидный компонент наполнителя - 16-38

растворитель толуол - остальное.

2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве оксидного компонента наполнителя использован оксид цинка.

3. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве оксидного компонента наполнителя использован оксид титана.

4. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве оксидного компонента наполнителя использован оксид хрома.

5. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве оксидного компонента наполнителя использован оксид железа.

6. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве оксидного компонента наполнителя использован оксид циркония.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к гидрофобным композициям с высокими влагозащитными свойствами и минимальной адгезией снега и льда к поверхности элементов конструкций сложных технических систем.

Изобретение относится к противообледенительному составу для различных поверхностей, таких как асфальт, бетон, металл, сплав, стекло, ситалл, керамика. Противообледенительный состав включает, мас.

Изобретение относится к профилактическим смазкам, предназначенным для защиты металлической поверхности горно-транспортного оборудования от примерзания влажных сыпучих пород.

Изобретение относится к профилактическим смазкам, предназначенным для защиты металлической поверхности горно-транспортного оборудования от примерзания влажных сыпучих пород.
Изобретение относится к жидким антигололедным композициям, которые используются для устранения и предупреждения наледей, льдообразований и снежных накатов на дорогах, площадях, мостах, туннелях, пешеходных дорожках, дворовых территориях, аэродромных покрытий, для борьбы и предупреждения сосулек на крышах домов, оборудования, имеющих наклонные поверхности, в том числе для обработки поверхностей самолетов перед взлетом.

Изобретение относится к составам, применяемыми коммунальными и дорожными службами для обработки дорог и тротуаров в зимнее время, а именно к разработке материала быстрого действия и экологически безопасному, при этом простому в производстве.

Изобретение относится к области коммунального хозяйства и может найти применение при очистке территорий от снега. Способ плавления снега включает загрузку его в плавильную емкость 1, отвод талой воды в накопитель 4 и повторную подачу ее части под давлением в плавильную камеру 1.

Изобретение относится к средствам для борьбы с замерзанием и включает в свой состав глицерин и метиловый или изопропиловый спирт при температуре замерзания средства не более минус 45°C.

Изобретение относится к производству профилактических средств, которые предназначены для предотвращения прилипания и примерзания вскрышных горных пород к поверхностям горнотранспортного оборудования, а также смерзания вскрышных горных пород в своей массе.

Изобретение относится к химическим композициям для покрытия металлических поверхностей вагонов-думпкаров, полувагонов и другого горнотранспортного, транспортного оборудования против примерзания и прилипания к ним вскрышных пород, угля, железной руды и прочих влажных сыпучих материалов при температуре окружающего воздуха до -75°C.

Изобретение относится к способам предотвращения обрастания металлических труб, трубопровода или емкости в ходе добычи флюидов из подземного пласта. Предложен способ подавления вызываемого загрязнениями обрастания металлических труб, трубопровода или емкости в подземном пласте или отводимых из подземного пласта или подводимых к нему, при этом способ включает: (а) нанесение на оксид металла на поверхности металлических труб, трубопровода или емкости агента для модификации поверхности, который содержит якорный фрагмент и гидрофобный хвост, причем якорный фрагмент представляет собой металл или производное органической фосфорсодержащей кислоты, а гидрофобный хвост представляет собой кремнийорганический материал, фторированный углеводород или оба компонента – кремнийорганический материал и фторированный углеводород, (б) присоединение якорного фрагмента, по крайней мере, к части оксида металла, и (в) подавление обрастания компонентами флюида труб, трубопровода или емкости за счет воздействия гидрофобного хвоста на флюид.

Группа изобретений относится к медицине. Описан способ нанесения покрытия на хирургические иглы, состоящий в том, что раствор покрытия наносится на хирургическую иглу и на нее направляется поток воздуха в направлении, по существу параллельном центральной продольной оси дистального концевого участка иглы, тем самым обеспечивается отличное качество и работоспособность покрытия.

Изобретение относится к области электроизоляционных кремнийорганических композиций, отверждаемых при комнатной температуре, которые могут быть использованы в качестве электроизоляционных покрытий для защиты электронных, радио- и электротехнических приборов и устройств.

Изобретение относится к композиции подверженного эрозии противообрастающего покрытия, к подложке, по меньшей мере, частично покрытой высушенной композицией покрытия, к способу получения композиции и способу покрытия.
Настоящее изобретение относится к композиции для жаростойкого порошкового покрытия. Композиция содержит по меньшей мере две силиконовые смолы, имеющие разные температуры стеклования и/или разные вязкости расплава, акриловую бифункциональную смолу, содержащую гидроксидные и глицидиловые функциональные группы, содержащий слюду наполнитель и необязательные добавки.

Изобретение касается способа снабжения металлической или бетонной поверхности химической установки покрытием, композиции для покрытия, а также химической установки, на которую наносят покрытие.

Изобретение относится к способам создания самодезинфицирующейся поверхности. Предложен способ создания противомикробного покрытия на поверхности, предусматривающий размещение на указанной поверхности первой водной композиции, содержащей органосилан, имеющий структуру (1) и продукты его гидролиза, где R1 выбран из группы, состоящей из -Н, -СН3 и -СН2-СН3, a R2 выбран из группы, состоящей из алкила с группой хлора, алкила с аминогруппой и алкила с группой четвертичного аммония; и второй водной композиции, содержащей пероксититановую кислоту и золь пероксомодифицированного анатаза.

Изобретение относится к способу получения структурированных покрытий. Способ получения структурированных покрытий включает нанесение на подложку композиции, содержащей одно неорганическое связующее вещество с общей формулой SiaR1bOc(OR2)d, при этом а≥2, b≥0, c≥1, d≥5, и R1 и R2 представляют собой органический радикал; по меньшей мере один оксидный пигмент, который после добавления смеси, включающей 15 мл 1 М щавелевой кислоты и 15 мл 20% водной хлористоводородной кислоты в пересчете на 1 г оксидного пигмента, при стандартных условиях приводит к повышению температуры по меньшей мере на 4°C, и по меньшей мере один растворитель.
Изобретение относится к составу антикоррозионного покрытия, способу нанесения состава антикоррозионного покрытия и к подложке с нанесенным покрытием. Состав, включающий по меньшей мере один полисилоксан, имеющий средневзвешенную молекулярную массу Mw в диапазоне от 800 до 25000 г/моль, металлические частицы и по меньшей мере один отвердитель, причем полисилоксан и отвердитель вместе образуют химически активную связующую систему, в которой содержание полисилоксана составляет более 90 вес.%, содержание отвердителя соответственно составляет менее 10 вес.%.

Изобретение относится к строительным материалам и может применяться для теплоизоляции и огнезащиты бетонных и металлических поверхностей различных строительных конструкций и промышленного оборудования.

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к изготовлению армированных композиционных материалов с полимерной матрицей. Композиционный материал предназначен для использования в области электротехники, в автомобильной промышленности, на железнодорожном транспорте, в электроинструменте, в бытовой и мобильной технике для изготовления корпусных изделий, а также в медицине, ветеринарии и в других областях.

Изобретение относится к области химии, а именно к полимерной атмосферостойкой антиобледенительной композиции с повышенной гидрофобностью. Композиция содержит связующее, состоящее из кремнийорганических полимеров - разветвленного полидиметилфенилсилоксана и линейного полидиметилсилоксана, силикатный компонент наполнителя, оксидный компонент наполнителя, коллоидный диоксид кремния, растворитель толуол. Обеспечивается увеличение эффективности и надежности антиобледенительного действия покрытия и его долговечности. 5 з.п. ф-лы, 2 табл.

Наверх