Необрастающая водно-дисперсионная краска

Необрастающая водно-дисперсионная краска

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: лакокрасочные материалы для защиты морских судов и гидросооружений от биообрастания. Сущность изобретения: краска содержит 38-42%-ную водную дисперсию оловосодержащего сополимера 30-70 мас.% триалкилолово(мет)акрилата с 24-64 мол,% винилового мономера или их смесей (метилметакрилат, бутилметакрилат, бутилакрилат, гексилакрилат, винилацетат) и 6 мол.% акрилового мономера (монометакрилат этиленгликоля, N-метилолметакриламид, акриловая кислота ) 20,0-30,0%. 28-32 %-ную водную акриловую дисперсию сополимера 20-30 мол.% нитрила акриловой кислоты с 64-74 мол.% бутилакрилата и 6 мол.% акрилового мономера (монометакрилат этиленгликоля, метиламиноэтилметакрилат, акриловая кислота) 30-40%, сшивающий агент на основе подкисленных 3-5% карбоновой кислотой водорастворимых комплексных солей хрома, выбранных из группы, включающей гидроксопентааквохромхлорид, гидроксопентааквохромфосфат, гидроксотетрааквохромсульфат, дигидрорксотетрааквохромсульфат 0,3-0,6%, неорганический пигмент 38,4-39,7%, вода остальное . 5 табл. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4744302/05 (22) 26.06.89 (46) 15.11,92. Бюл. N- 42 (71) Научно-исследовательский институт химии при Нижегородском государственном университете им. Н.И, Лобачевского (72) К.П. Заботин, А,Н. Шмелева, Н,Ю. Новоспасская, С.В. Анисимова и В.К. Заботин (56) Заявка Японии N 60 — 210610, кл. С 08 F 30/04, опубл, 1985.

Авторское свидетельство СССР

N 787479,,кл. С 14 С 11/00, 1978, Патент США N . 4139615, кл, С 08 L 33/02, опублик.1979. (54) НЕОБРАСТАЮЩАЯ ВОДНО-ДИСПЕРСИОННАЯ КРАСКА (57) Использование; лакокрасочные материалы для защиты морских судов и гидросооружений от биообрастания. Сущность изобретения: краска содержит 38-42 -ную водную дисперсию оловосодержащего соИзобретение касается лакокрасочных материалов воднодисперсионного типа, применяемых для защиты морских судов и гидросооружений от биообрастаний.

Для получения необрастающих покрытий известно использование водноэмульсионного сополимеоа, представляющего собой продукт сополимеризации соли триорганоолова одно- и/или двухосновной этиленненасыщенной карбоновой кислоты (например, метакрилата трибутилолова) и другого этиленненасыщенного мономера (например, метилметакрилата) в присутст„„Ы2„„1775440 А1 (5 )5 С 09 0 5/14, 133/04. 133/20 полимера 30-70 мас.% триалкилолово(мет)акрилата с 24 — 64 мол. винилового мономера или их смесей (метилметакрилат, бутилметакрилат, бутилакрилат, гексилакрилат, винилацетат) и 6 мол.% акрилового мономера (монометакрилат этиленгликоля, N-метилолметакриламид, акриловая кислота) 20.0-30,0%. 28 — 32%-ную водную акриловую дисперсию сополимера 20-30 мол. нитрила акриловой кислоты с 64-74 мол.% бутилакрилата и 6 мол.% акрилового мономера (монометакрилат этиленгликоля, метиламиноэтилметакрилат, акриловая кислота)

30-40%, сшивающий агент на основе подкисленных 3-5% карбоновой кислотой водорастворимых комплексных солей хрома, выбранных из группы, включающей гидроксопентааквохромхлорид, гидроксопентааквохромфосфат, гидроксотетрааквохромсул ьфат, дигидрооксотетрааквохромсульфат 0,3 — 0,6%, неорганический пигмент 38,4 — 39,7%, вода остальное. 5 табл. вии эмульгатора и водорастворимого производного целлюлозы.

Недостатком указанного водно-дисперсионного триорганооловянного покрытия является высокая скорость смывания его с поверхности защищаемого объекта в водной среде, Наиболее близким по технической сущно сти и достигаемому результату к заявляемому является состав необрастающей краски для

-покрытия корпусов судов на основе водной дисперсии пленкообразующего сополимера, содержащего 50-80 мас. триорганооло1775440 вянного и 50 — 20 мас, олефиновых мономеров с температурой стеклования не выше

30 С, и пигментов, способных реагировать с морской водой с образованием водорастворимых соединений, Срок защитного действия краски около двух лет.

Недостатками указанного состава являются высокая концентрация токсина (13% в расчете на триорганооловооксид в краске), низкие эксплуатационные характеристики краски; неэкономичность ввиду необходимости нанесения толстых слоев защитной краски (не менее 200 — 300 мм для обеспечения срока защитного действия около двух лет), высокий уровень загрязнения водоемов токсином вследствие смывания краски в процессе эксплуатации, низкий коэффициент использования токсина по той же причине.

Целью изобретения является снижение концентрации токсина в необрастающей краске, улучшение эксплуатационных характеристик краски.

Поставленная цель достигается тем, что необрастающая водно-дисперсионная краска, включающая оловосодержащее полимерное пленкообраэующее, неорганический пигмент и воду, в качестве оловосодержащего пленкообразующего содержит 38—

42%-ную водную дисперсию сополимера

30 — 70 мол,% триалкилолово(мет)акрилата с

24 — 64 мол.% мономерэ, выбранного из группы, включающей метилметакрилат, бутилметакрилат, бутилакрилат, гексилакрилат, винилацетат или их смеси, и 6 мол.% мономера, выбранного из группы, включающей монометакрилат этиленгликоля, N-метилолметакриламид, экриловая кислота, и дополнительно 28-32 -ную водную дисперсию акрилового сополимера 20 — 30 мол. нитрила акриловой кислоты с 64-74 мол. бутилакрилата и 6 мол.% мономера, выбранного из группы, включающей монометакрилат этиленгликоля, N-метиламиноэтилметакрилат, акриловая кислота, сшивающий агент на основе подкисленных

3 — 5 мас,% карбоновой кислотой водорастворимых комплексных солей хрома, выбранных из группы, включающей гидроксопентааквохромхлорид, гидроксопентааквохромфосфат, гидроксотетрааквохромсульфат, дигидроксотетраквохромсульфат при следующем соотношении компонентов, мас.%:

28 — 32%-ная водная дисперсия акрилового сополимера 30,0 — 40,0

38 — 42%-ная водная дисперсия оловосодержащего сополимера 20,0 — 30,0

Пигмент неорганический 38,4-39,7

45 ные высшие жирные спирты) или их смеси с ионными поверхностно — активными вещест50

Сшивающий агент 0,3-0,6

Вода Остальное

В качестве водной дисперсии акрилового сополимера используют продукт змульсионной сополимеризации 20-30 мол,% нитрила акриловой кислоты с 74-64 мол.% бутилакрилата и 6 мол.% мономера, выбранного иэ группы: монометакрилат этиленгликоля, N-метиламиноэтилметэкрилат и акриловая кислота. В качестве эмульгатора при сополимеризации используется сульфонол в количестве 3% от массы мономеров в полимеризационной смеси, в качестве инициатора — персульфэт аммония в количестве 0,2% от массы мономеров в полимеризационной смеси. Соотношение водной и меномерной фаз при полимеризэции 2;1, температура полимеризации 75 С, время проведения процесса 4 ч. Значения рХ полученной водной акриловой дисперсии устанавливается в пределах 8,0 — 8,5 добавлением 25%ного водного раствора аммиака.

В качестве водной дисперсии оловосодержащего сополимера используют продукт эмульсионной сополимеризации 30 — 70 мол,%, содержащего мономера, 64 — 24 мол. одного или двух сомономеров и 6 мол.% мономера, содержащего функциональные группы. Оловосодержащий мономер выбирается из группы: трибутилоловометакрилат, триэтилоловометакрилат, три-изо-пропиловомалеинат.

Сомономеры выбираются из группы; метилметакрилат, бутилакрилат, бутилметакрилат, гексилакрилат, вилинацетат, B качестве мономеров с функциональными группами используются N-метилолметакриламид, монометакрилат этиленгликоля, метакриловая или акриловая кислоты. В качестве эмульгатора при сополимеризации используются технические неионные поверхностно — активные вещества ОП вЂ” 10, ОП вЂ” 18 (оксиэтилированные алкилфенолы), ТВИН вЂ” 80 (ангидросорбит), ньонолы (оксиэтилированвами сульфонолом или волгонатом.

Рекомендуемое содержание эмульгаторов 5-7% от массы мономеров в полимеризационной смеси. В качестве инициатора используют водорастворимые пероксиды и окислительно-восстановительные системы (например, персульфат аммония — метабисульфит калия — железо сернокислое или персульфат калия — перекись водорода— железо хлорное и т.д,), взятые в количестве

1% от массы мономеров в полимеризационной смеси, Соотношение водной и мономерной фаз при сополимеризэции 3,2, температура полимеризации 50-75 С, вре1775440

10

50 мя прохождения процесса 3 ч. Значения рН полученной водной оловосодержащей дисперсии устанавливается в пределах 7,5-8,0 добавлением 10 -ного водного раствора аммиака.

В качестве сшивающих агентов в составах применяют следующие комплексные соединения хрома (Ш): гидроксопентааквохромхлорид, гидроксопентааквохромфосфат. гидроксотетрааквохромсульфат, подкисленные карбоновыми кисЛотами. Они получаются смешением 1н водных растворов соответствующих хлорйдов, фосфатов или сульфатов хрома с 1н раствором карбоната натрия в соотношении 3:1 с последующей выдержкой при 50 — 60 С в течение 1 ч, а затем с карбоновой кислотой из группы: уксусная, щавелевая; пропионовая, янтарная, Количество вводимой карбоновой кислоты составляет 3,0 — 5,0% от массы комплексной соли хрома.

Пигментами в составах необрастающих водно-дисперсионных красок оксиды железа, хрома, титана. Пигменты в композицию вводят в виде пигментной пасты, которую готовят предварительно смешением на вэльцах в течение 6 ч расчетного количества пигмента с водной акриловой дисперсией.

В ряде случаев с целью достижения необходимой вязкости пигментную пасту готовят с введением загустителя — 15%-ного водного раствора полиакрилата аммония в количестве 0,05 — 3,00% от массы пигментной пасты.

Краску готовят путем последовательного смешения пигментной пасты, водной дисперсии оловосодержащего сополимера и сшивающего агента.

В табл.1-2 представлены примеры составов водных дисперсий. В табл.З представлены соотношения компонентов при приготовлении вариантов пигментной пасты; в табл.4 — примеры составов красок по изобретению; в табл.5 — данные по свойствам красок.

Условная вязкость готовой краски составляет 35 — 40 с (определение по ГОСТ

8420 †), Краску наносят на защищаемые поверхности кистью или распылителем при теми е ратуре 15 — 25 С, тол щи н а и о кр ыти я составляет 50 — 80 мкм.

Свободные пленки красок, получаемые по ГОСТ 14243 — 78, испытывают на прочность на разрыв (ГОСТ 14236 — 81), влагопоглощение (ГОСТ 21513 — 76), адгезию к металлической подложке (ГОСТ 15140-78).

Время высыхания оценивают по ОСТ

19007-73, и оно составляет 6+ 0,5 ч при

20 С. Прочность пленок при ударе определяют по ГОСТ 4765-73, и она составляет 45 см. По ГОСТ 5233 — 89 определяют твердость по маятниковому прибору, и она составляет

0,55. Устойчивость к смыванию в водной среде оценивают по изменению толщины покрытия. Противообрастающие свойства покрытия характеризуют скоростью выщелачивания токсина бис(триалкилолово)оксида в морской воде.

Формула изобретения

Необрастающая водно-дисперсионная краска, включающая оловосодержащее полимерное пленкообразующее, неорганический пигмент и воду, отличающаяся тем, что, с целью снижения концентрации токсина в краске, улучшения эксплуатационных характеристик краски, она содержит в качестве оловосодержащего полимерного пленкообразующего 38-42%-ную водную дисперсию сополимера 30 — 70 мас.% триалкилолово(мет)акрилата с 24 — 64 мас,% мономера, выбранного из группы, включающей метилметакрилат, бутилметакрилат, бутилакрилат, гексилакрилат, винилацетат или их смеси, и 6 мас.% мономера, выбранного из группы, включающей монометакрилат этиленгликоля, N-метилолметакриламид, акриловую кислоту, и дополнительно 2832%-ную водную дисперсию акрилового сополимера 20 — 30 мас,% нитрила акриловой кислоты с 64 — 74 мас.% бутилакрилата и 6 мас,% мочомера, выбранного из группы, включающей монометакрилат этиленгликоля. N-метиламиноэтилметакрилэт, акриловую кислоту, сшивающий агент, на основе подкисленных 3 — 5 мас.% карбоновой кислотой водорастворимых комплексных солей хрома, выбранных иэ группы, включающей гидроксопентааквохромхлорид, гидроксопентааквохромфосфат, гидроксотетрааквсхромсульфат, дигидрооксотетрааквохромсульфат, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

38-42%-ная водная дисперсия оловосодержащего сополимера 20,0 — 30,0

28-32%-ная водная дисперсия акрилового сополимера 30,0 — 40,0

Неорганический пигмент 38,4 — 39,7

Сшивающий агент 0,3-0,6

Вода Остальное

1775440

Таблица1

Состав и характеристика водных дисперсий акриловых сополимеров

Сухой остаток дисперсии, Мономернвй состав сополимера в дисперсии, мол. рН акриловые мономер с мономерв функциональными группами

302

0,08

8.5

Акриловая кислота, 6 7

27,0

О, 15

N - Метиламиноэтилметакрилат, 6

30":2

8,2

27,05

ДА-3

30 2

0,1

Монометакрилат зтиленгликоля, 6 %

8,3

27,4

Условное обозначение водной дисперсии акрилового сополимера

Нитрил акриловой кислоты, 20% бутилакрилат,74 %

Нитрил акриловой кислоты, 25 бутилакрилат, 69

Нитрил акриловой кислоты, 30% бутилакрилат, 64

Диаметр полимерных частиц дисперсий, мкм

Поверхно-. стное натяжение дисперсии, н.м

I !

1

1

I

I — ) X

Z э о

О.Х Э"

IQ I- CI

Фоох

ooz °

t= X ter л

» О!

CO л

«Ч

» оО

Ю л м

»

«Ч

I

I

I

4

I

1

I

1 а

Э х с

О.OZ

X X ч о

° Ь

Ю

00

A л

» л

«Ч

° Ь

1 л

Ю! о х

IQ

X м

° «

Ю

»

LA м л

Ю

I м л

С>

СЧ

»

tD

LA

»

1

I !

I

1

I

Q. CL

I- э (D X

Z е

z o

СТ. C

Э о ч о о о ! о

«Ч

»

ID

1 л

ID м

° \

С>. о

>Z Iо е

Х 1» o а= о

О.

tQ д Р ! a о х

S Е ч о

«Ч

+ )

Ю

«4

«Ч

I- r

Ю

° (Ч

+!

Ю !

Iе

t»

CL

М е !

Э

X о

X о

«Ч

).

tD

° 1

<Ч ю- f

tD!

Ч

4- I

tD и

)Z

S о

Q.

Ф с о

X ч

X

1 С

CL X

Y Э о

Y л

К с о х

«»

X

Ф с

X е

C

° )

CL

Э

Е о

«» с

1(Q

»»

I к!

С

IQ !

П о»> о о с

s e

Q, 1ы о

tQ C

I- O

Э S

М

lj

tQ

m oP

ОО а

» ч

X

tQ !

CL

М

Е дР

I- LQ

tZ е см

Q! 1О о аь

Z IQ а 1м о -С

Э IX «Q о

Х о е

Х ч о

S с о

Ю !

С

«„ о

1 «l Iм о

I а о

IQ

Z

Iv

О.

Ф

1М

tQ

IQ х

Ю

IQ

IЭ

tQ с

1 а

I Э! X

I Х о! о о

S

«1, ! д Р е «Ф !

X

CL

К д Р

IQ .:Й

g !Ч а

I» I»е

tl> С

1 д Р е м

I LA

Э»

X ItQ

«

1- X

» а и3 М

I оЧ) е -4 . !

» W

Э л

X I«е к с

Х э а

Е." Y

1 д Р ою ам о

Iо tQ !

» с

S S

I» О

» М ю е

S Iаэ

I- X

«D сХ

X ам

Y Ю е м с л

I- I» е !

О С

О о»Р

«", Ю

OLQ с

S 1» с IQ

О X

«1 S с е о с

ttI Е

S X

X 1 а о

1 д Р ою

Ф ф о с 1о е

«

X X

1- а

» Y

О е

X Iаэ

I- X

1 д Р ою

tQ Ч .>

I cM

ОЮ

03 I»» о

С 1о е !

S S

1- а

»

ID Е

К ICl Э

I», X о»> е

fo о

«) о !

» о с

» о

Iо !

» о с

»

1IQ

cj

CL

Х е

1Ф

° Ь

I е с

Q.

Х

IQ

I» а э

Ф Э I 1 о чо

ХЕOZZ

mxm IXX о о! о

СОe)X О.

OLOZОЭ лох*с О

)ч

I

Ю

СХ

«Ч

Ю

С-С л

Z о

О.

C о

X ч

Q! е

CL

Э

X ! о

C о о о Р

Q! ° !

1- о

v x о о

)Z

Х>

О. э

X о

X о

1 1

v o

Е S S ч z о

X D a л X Q х 1- с

I 1

I .)>

1 о е

1 Х а о

1 Э Z

I X о м ! Х Х

О»

1

1 >Z ! X

I B

I IQ !

I CL э а

1 Ч Э о х о о о * а о ! î х

I о

I х э

ozX о 3 s оес

mgo

ООСЕ с э о о очоа

1775440

I д Р X

tQ tD CL

I- !Ч М

Э Е д Р

X 1- «» сея!ч с о»

I- X Y I:>> О. Э IQ

LQ Y I»

2оЕ Э

ЕЮ X }сыч се

S» S

I- I- 1- X

»ЕЕ О.

tlat t» Л» 2«

1775440

ТаблицаЗ

Варианты приготовления пигментной пасты

Та блн ца 4

Состав и свойства необрастапцнх красок

° комловнцнн

ПнгментПрн" мар

Поймал дмслерааа олоаосодер° aùaãa поюме- ра, насА

Скв нкдмй агент,. нас.t

Характеристики краски нак паств яакостат с

О.7 540

1110

610т0 13

1 ЯО-1 ° 20

ЗВ

5,0

ПП-1

Гндроксопа итак к во"aaIaIjIa!aI4 0 3

ПП 1

17,6

18,0

ЯО-2 ° 20 б,б

3 ЯО-Э, 20 4,0

7,б

7,7

38

0,3

547

563

1,Ç8 !

170

IN2

Гидроксопентнкаок ромбосрат 0 3. Ю б, 20 5,6

9,6 пп 3

Гидроксопентаакво кромклормд! .0 3

480 зз!

5 0

1,86

217

13,0 б60

1N«б

ЯПS, 20

6>3

10 3

1 ×Ýaêññâàåïвакеокромсульбат; 013

I °

8,2

«l l«

520

9, 35 ПП-6

° 1

11,2

ПП 7

11,7

° I

570

717 N1-3

30-3

10 3

ПП-9

«а»

7

9 !

О

Ю-6, гЗ

Я0-2, 25

ЯО гт 30

Ю-г, 32

Ю-6, 20

Ю 41 !S

S 06

5,5

6,6 . 6,8

0,8

2,3

0,З

0,4S

0,6

0,8

0,2

013

37

38

36

32

34

35 роиность нв ра внв, г/сиа.! 315

13 3

12,6

11,0

16,3

14 0 ддгеэил к метал

ЮВ1ИЕСК. лодлсм ке,кг/м

Скорость висела им° анил токсина, иереа 2000 и испнтаеюй1 икг/см.сут

1,83

1,9

1.5

0,59

1,65

1,00

Волос тойкость (сине слоя краски

aa год аксплуатации), мки

1775440

Табли ца 5

Сравнительная характеристика необрастающей краски по изобретению и прототипа

Характеристики краски Известная краска Краска по изобретению

««

Водостойкост ь ла кокрасочного покрытия

Толщина лакокрасочной пленки, мкм

200-300

60-80

Содержание токсина в лакокрасочной пленке в расчете на триалкилоловооксид,мас.4 13

7,0-9,8

1,2 прочность на изгиб>мм прочность на разрыв, кгlсмз

11,0-18,0

480-520 адгезия, кг/мз

Составитель Т.Бровкина

Техред М. Моргентал Корректор Л.Ливринц

Редактор А,Бер

Заказ 4020 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Скорость выщелачивания ток" сина из лакокрасочной пленки, мкг/смз сут

Физико"механические характеристики лакокрасочной пленки в процессе эксплуатации

Неводостойкая, смыва- 8одостойкая (смывание на ется водой в процессе более 10 мкм в год) эксплуата ции (со скоростью 80-100 мкм в год)