Водно-дисперсионная композиция

Водно-дисперсионная композиция

Реферат

Изобретение относится к области лакокрасочных материалов, в частности к водно-дисперсионным краскам, используемым в строительстве для проведения работ по защите металла, бетона, железобетона и других поверхностей от воздействия агрессивной окружающей среды для грунтования и получения защитно-декоративных покрытий.

Известны различные составы и композиции для антикоррозионных покрытий: одноупаковочные, например алкидные, виниловые, эпоксиэфирные, акриловые, а также двухкомпонентные (двухупаковочные) системы, содержащие состав и отвердитель, смешиваемые перед употреблением, в частности эпоксиакриловые.

Известна двухупаковочная полимерная композиция для защитно-декоративных покрытий, включающая состав, содержащий пленкообразующее - смесь эпоксикаучукового аддукта, полученного соконденсацией по функциональным группам в стехиометрическом соотношении низкомолекулярной эпоксидной смолы и жидкого нитрильного каучука, и низкомолекулярной эпоксидной смолы, наполнитель, пигмент и/или краситель и органический растворитель, и отвердитель, содержащий аминогруппы, при следующем соотношении компонентов состава, мас.%:

эпоксикаучуковый аддукт	9-60
низкомолекулярная эпоксидная смола	9-40
наполнитель	15-20
пигмент и/или краситель	до 10
органический растворитель	остальное,

а в качестве отвердителя, содержащего аминогруппы, используют смесь полиамина или смеси полиаминов с аминосиланом при соотношении на 100 вес.ч. состава 2-22 вес.ч. отвердителя /Патент РФ №2228346, C09D 163/02, C09D 5/28, 2004 г./.

Недостатком известной композиции, особенно с учетом растущих экологических требований к лакокрасочной продукции, является высокое содержание растворителя, что ограничивает возможности использования покрытия, в частности для работы в закрытых помещениях, а также недопустимость нанесения состава на влажные покрытия (влажность не более 6%).

Известен водно-дисперсионный лакокрасочный состав, включающий водоразбавляемое связующее, эпоксидную эмульсию, полученную перемешиванием при 51-79°С эпоксидной диановой смолы с эмульгатором и водой, вводимой двумя порциями, сначала 5-50 мас.% от общего количества воды, затем оставшегося количества через 5-120 мин, пигменты, загуститель, ингибитор коррозии, поверхностно-активное вещество, биоцидную добавку, коалесцирующую добавку и воду, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

водоразбавляемое связующее
(в пересчете на сухое вещество)	15,0-40,0
эмульсия эпоксидная (в пересчете на сухое вещество)	1,0-15,0
пигменты	2,0-40,0
поверхностно-активное вещество	0,2-3,0
биоцидная добавка	0,01-0,5
загуститель	0,1-5,0
ингибитор коррозии	0,1-1,6
коалесцирующая добавка	3,0-10,0
вода	остальное,

при этом состав может содержать нейтрализующее основание в количестве 0,1-5,0 мас.%, а также пеногаситель в количестве 0,01-0,5 мас.%. /Патент РФ №2154079, C09D 5/02, C09D 163/00, 2000 г./.

Недостатками этого состава являются его невысокая стойкость к воздействию нефтепродуктов и агрессивных газов, а также ограничение возможности применения только при температурах выше +12°С.

Задачей настоящего изобретения является создание удовлетворяющих экологическим требованиям стойких композиций для антикоррозионной защиты бетонных, железобетонных, металлических и других поверхностей с широким диапазоном температур нанесения.

Технический результат заключается в повышении стойкости предложенных композиций к воздействию нефтепродуктов и агрессивных газов при одновременном расширении функциональных возможностей их использования за счет увеличения диапазона температур нанесения на защищаемые поверхности.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что водно-дисперсионная композиция характеризуется тем, что включает состав, содержащий смесь эпоксикаучукового аддукта, полученного соконденсацией по функциональным группам эпоксидной смолы и жидкого нитрильного каучука, и низкомолекулярной эпоксидной смолы, поверхностно-активные вещества, биоцидную добавку, вспомогательные вещества и воду, и отвердитель, при следующем соотношении компонентов состава, мас.%:

эпоксикаучуковый аддукт	15-36
низкомолекулярная эпоксидная смола	10-18
поверхностно-активное вещество	0,5-0,65
биоцидная добавка	0,1-0,4
вспомогательные вещества	0,1-1,8
вода	остальное

при соотношении на 100 вес.ч. состава 2,0-10,0 вес.ч. отвердителя, при этом состав водно-дисперсионной композиции может дополнительно содержать пигмент в количестве до 10 мас.% и/или наполнитель в количестве 8-40%.

В качестве отвердителя можно использовать смесь отвердителей аминного и аминосиланового типа.

Технология производства эпоксикаучукового аддукта известна /Патент РФ №2228346, C 09 D 163/02, C 09 D 5/28, 2004 г./.

Все остальные компоненты предложенного состава регламентированы нормативными документами:

- низкомолекулярная эпоксидная смола Э-40 (ОСТ 6-10-416-77); Э-41, Э-41р (ТУ 6-10-607-78); ЭД-16, ЭД-20 (ГОСТ 10587-84);

- поверхностно-активные вещества - например, оксиэтилированные алкилфенолы, поливиниловый спирт (ГОСТ 10779-78), алкилсульфат натрия (ГОСТ Р 50001-92), эмульгатор ОП-10 (ГОСТ 8433-81) и другие;

- биоцидная добавка - например, вещество на основе тетраметилтиурамдисульфида марки Тиурам Д (ГОСТ 740-76), вещество на основе 2-n-октил-4-изотиазолина марки Скейн 8 (фирмы Rohm and Haas) и другие;

- вспомогательные вещества: - тритон CF-10 (фирмы Юнион Карбайд); натриевая или амониевая соль поликарбоновых кислот марки Оротан 731 К (35%) (фирмы Rohm and Haas), марки Оротан 165 (21%) (фирмы Rohm and Haas); натрий полифосфат (ГОСТ 20291-86); вещества на основе модифицированных полисилоксанов - марки Сополимер 3 (ТУ 6-02-1071-76), марки БИК 306 (фирмы БИК ХЕМИ, Германия); пеногаситель КЭ 10-26 (ТУ 6-02-1178-79), антифриз - диэтиленгликоль (ГОСТ 10136-77), нейтрализующая добавка - водный раствор аммиака (25%) (ГОСТ 9-92); органические 92); органические азотистые основания, например диметилэтаноламин (ТУ 6-02-1086-77); триэтиламин (ГОСТ 9966-93) и другие;

- пигменты - любые нейтральные или слабоосновные пигменты, например двуокись титана (ГОСТ 9808-84), углерод технический марки Принтекс У (фирма Дегусса, Германия), пигмент желтый железоокисный (ГОСТ 1872-80), пигмент красный железоокисный для резиновой промышленности (ТУ 6-10-16-18-77), слюда молотая для резиновой промышленности (ГОСТ 855-74), стронций хромовокислый (ТУ 48-0516-4-94), пигмент на основе фосфата цинка (ТУ 2329-0-002-12588040-95), омиакарб (фирмы Омиа), представляющий собой мелкий мраморный порошок с содержанием карбоната кальция не менее 98%, и другие;

- наполнители - мел природный обогащенный ММС-1, ММС-2 (ГОСТ 17498-72), тальк молотый МТ-КШС, МТ-ШМ (ГОСТ 19729-74) и другие.

- отвердители: полиамин или смеси полиаминов: диэтилентриамин (ДЭТА) и/или триэтилентетрамин (ТЭТА), и/или полиэтиленполиамин (ПЭПА), и/или циклоалифатический аминовый аддукт, и/или полиамидокислоты, в качестве которых используют отвердитель №2 ТУ 6-10-1279-77; отвердитель №3 ТУ 6-10-1091-76; отвердитель №4 ТУ 6-10-1429-79; отвердитель №5 ТУ 6-10-1093-76; отвердитель №6 ТУ 6-10-1545-76; и/или аминосиланы: γ-аминопропилтриэтоксисилан (АГМ-9) или продукт гидролитической поликонденсации γ-аминопропилтриэтоксисилана в циклогексаноне или толуоле (АСОТ-2 или АСОТ-4) и другие.

Водно-дисперсионную композицию по изобретению готовят следующим образом.

Пример 1.

Для получения водно-дисперсионного грунтовочного состава в смеситель подают 115,0 г смолы ЭД-20 и 150,0 г эпоксикаучукового аддукта и нагревают до 60°С. Затем для получения дисперсии связующего в диссольвер загружают 5,0 г поверхностно-активного вещества - эмульгатора ОП-10, 1,0 г биоцидной добавки - Тиурама Д, 1,0 г вспомогательного вещества - пеногасителя КЭ 10-26 и 728,0 г воды, перемешивают в течение 10 мин и вводят разогретую смесь смолы ЭД-20 и эпоксикаучукового аддукта, перемешивают в течение 45 мин.

Непосредственно перед использованием водно-дисперсионной композиции на 100 вес.ч. состава вводят 7,0 вес.ч. отвердителя - смеси отвердителей аминного и аминосиланового типа.

Пример 2.

Получение состава состоит из трех стадий, две из которых - приготовление пигментной пасты и получение водной дисперсии связующего - могут выполнять последовательно или параллельно, на третьей стадии готовится непосредственно водно-дисперсионный состав.

Приготовление пигментной пасты. В диссольвер загружают 562,5 г воды; 0,5 г вспомогательного вещества (диспергатора) полифосфата натрия; 1,0 г поверхностно-активного вещества-эмульгатора ОП-10; вспомогательных веществ - 12,0 г антифриза диэтиленгликоля и 1,5 г нейтрализующей добавки - 25% аммиачной воды, перемешивают в течение 1 час, затем добавляют 100,0 г пигмента железоокисного, 1,0 г пеногасителя КЭ 10-26 и 2,0 г биоцидной добавки - Тиурама Д и перемешивают в течение 30 мин. Затем подают на перетир в шаровую или бисерную мельницу и перетирают до степени перетира 60 мкм по «клину».

Получение водной дисперсии связующего. В смеситель подают 108,0 г смолы ЭД-20 и 180,0 г эпоксикаучукового аддукта, нагревая смесь до 60°С. Затем в диссольвер загружают 4,5 г эмульгатора ОП-10, 1,0 г пеногасителя КЭ 10-26 и 26,0 г воды, перемешивают в течение 10 мин, затем туда же порциями загружают смесь разогретой смеси смолы и аддукта и перемешивают в течение 45 мин.

Приготовление водно-дисперсионного состава.

В смеситель загружают 319,5 г водной дисперсии связующего и 680,5 г пигментной пасты, перемешивают в течение 1 часа.

Непосредственно перед использованием на 100 весовых частей состава вводят 4,2 весовые части отвердителя.

Пример 3.

Получение состава состоит из трех стадий, две из которых - приготовление пасты из наполнителей и получение водной дисперсии связующего - могут выполнять последовательно или параллельно, на третьей стадии готовится непосредственно водно-дисперсионный состав.

Приготовление пасты из наполнителей. В диссольвер загружают 81,0 г воды, 1,5 г вспомогательного вещества (диспергатора) полифосфата натрия, 2,0 г поверхностно-активного вещества - эмульгатора ОП-10, вспомогательных веществ: 10,0 г антифриза - диэтиленгликоля и 1,5 г нейтрализующей добавки - 25% аммиачной воды, перемешивают в течение 1 час, затем добавляют наполнители - 350,0 г мела и 50,0 г талька, 1,0 г вспомогательного вещества - пеногасителя КЭ 10-26 и 3,0 г биоцидной добавки - Тиурама Д и перемешивают в течение 30 мин. Затем подают на перетир в шаровую или бисерную мельницу и перетирают до степени перетира 60 мкм по «клину».

Получение водной дисперсии связующего. В смеситель подают 112,0 г смолы ЭД-20 и 196,0 г эпоксикаучукового аддукта, нагревая смесь до 60°С. Затем в диссольвер загружают 4,5 г поверхностно-активного вещества - эмульгатора ОП-10, 1,0 г вспомогательного вещества - пеногасителя КЭ 10-26 и 186,5 г воды, перемешивают в течение 10 мин, затем туда же порциями загружают смесь разогретой смеси смолы и аддукта и перемешивают в течение 45 мин.

Приготовление водно-дисперсионного состава.

В смеситель загружают 500 г водной дисперсии связующего и 500 г пасты из наполнителей, перемешивают в течение 1 часа.

Непосредственно перед использованием на 100 весовых частей состава вводят 3,5 весовые части отвердителя.

Пример 4.

Получение состава состоит из трех стадий, две из которых - приготовление пигментной пасты и получение водной дисперсии связующего - могут выполнять последовательно или параллельно, на третьей стадии готовится непосредственно водно-дисперсионный состав.

Приготовление пигментной пасты. В диссольвер загружают 254,5 г воды, 1,5 г вспомогательного вещества (диспергатора) полифосфата натрия, 1,0 г поверхностно-активного вещества - эмульгатора ОП-10, вспомогательных веществ: 12,0 г антифриза

- диэтиленгликоля и 1,5 г нейтрализующей добавки - 25% аммиачной воды, перемешивают в течение 1 час, затем добавляют наполнители - 286,0 г мела и 31,0 г талька, 100,0 г пигмента - двуокиси титана, 2,0 г пеногасителя КЭ 10-26 и 2,0 г биоцидной добавки - Тиурама Д и перемешивают в течение 30 мин. Затем подают на перетир в шаровую или бисерную мельницу и перетирают до степени перетира 60 мкм по «клину».

Получение водной дисперсии связующего.

В смеситель подают 100,0 г смолы ЭД-20 и 162,0 г эпоксикаучукового аддукта, нагревая смесь до 60°С. Затем в диссольвер загружают 4,5 г поверхностно-активного вещества - эмульгатора ОП-10, 1,0 г вспомогательного вещества - пеногасителя КЭ 10-26 и 41,0 г воды, перемешивают в течение 10 мин, затем туда же порциями загружают смесь разогретой смеси смолы и аддукта и перемешивают в течение 45 мин.

Приготовление водно-дисперсионного состава.

В смеситель загружают 308,5 г водной дисперсии связующего и 691,5 г пигментной пасты, перемешивают в течение 1 часа. Непосредственно перед использованием на 100 вес.ч. основы вводят 2,0 вес.ч. отвердителя.

Пример 5.

Последовательность получения состава композиции аналогична примеру 4 при других заявленных соотношениях компонентов. Непосредственно перед использованием на 100 весовых частей состава вводят 10,0 весовых частей отвердителя.

Составы водно-дисперсионных композиций и свойства полученных защитных покрытий по предложенному техническому решению и по известному патенту РФ №2154079 приведены в таблицах 1 и 2 соответственно.

Полученные результаты испытаний показывают, что предложенные водно-дисперсные композиции быстрее сохнут, обладают большей твердостью и обеспечивают высокую стойкость покрытия к воздействию нефтепродуктов и агрессивных газов при одновременном расширении функциональных возможностей их использования за счет увеличения диапазона температур нанесения на защищаемые поверхности из-за отсутствия в составе смол с низкой температурой стеклования.

Таблица 1.
Компоненты	Номер примера	Содержание компонентов, мас.%	По патенту РФ №2154079
1	2	3	4	5
Эпоксидная смола Э 41, ЭД 20, ЭД 16	11,5	10,8	11,2	10,0	18,0	1
Эпоксикаучуковый аддукт	15,0	18,0	19,6	16,2	36,0
Дисперсия на акриловой основе Лакрил 43						40
Углерод технический						2
Двуокись титана				10,0	1,7	-
Мел природный обогащенный ММС-1, ММС-2			35,0	28,6	6,8
Тальк молотый МТ-КШС, МТ-ШМ			5,0	3,1	1,2
Железоокисный пигмент		10,0			8,3
Натрий полифосфат		0,05	0,15	0,15	0,05	0,1
ОП-10	0,5	0,55	0,65	0,55	0,65	0,1
Бутилгликоль						2,5
Диэтиленгликоль		1,2	1,0	1,2	1,0	2,0
Цинкосодержащая соль SER-AD-FA-179						1,6
Тиурам Д	0,1	0,2	0,3	0,2	0,4	-
Скейн 8						0,5
Лакрил 41						5
Пеногаситель КЭ 10-26	0,1	0,2	0,2	0,3	0,3
25% амиачная вода		0,15	0,15	0,15	0,15
Вода	72,8	58,85	26,75	29,55	25,45	Остальное
Отвердитель - смесь отвердителей аминного и аминосиланового типа, вес.ч. на 100 в.ч.	7,0	4,2	3,5	2,0	10,0

Таблица 2
Наименование показателя	Состав из таблицы 1	По патенту РФ №2154079
1	2	3	4	5
1. Внешний вид пленкиПосле высыхания состава	Однородная, без посторонних включений	Однородная, без посторонних включений
2. Время высыхания при темп.(20±2)°С, ч, не более, по ГОСТ 19007-73	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	3.0
4. Твердость по МЭ-3 (ГОСТ 5233-89), усл.ед.	0,35	0,52	0,59	0,63	0,75	0.25
5. Прочность при ударе (ГОСТ 4765-73), Дж	5	5	5	5	5
5. Эластичность пленки при изгибе, мм, не более, по ГОСТ 6806	1	1	1	1	1	1
6. Адгезия (ГОСТ 15140-78),метод 4, баллы	1	1	1	1	1	1
7. Адгезия покрытия к влажной поверхности, баллы	1	1	1	1	1	1
8. Водопоглощение бетона с покрытием, % по массе (ГОСТ12730.0-78)	0,55	0,45	0,42	0,4	0,37
9. Сульфатная коррозия, линейные деформации расширения (ГОСТ 27677, ГОСТ 8269.0), %	0,007	0,005	0,005	0,006	0,004
10. Морозостойкость в солях (ГОСТ 1006.0-95 1006.4-95), циклы, не менее	1000	1000	1000	1000	1000
11. Условная светостойкость (ГОСТ 21208-76), ч	24	24	24	24	24
9. Стойкость покрытия к статическому воздействию при темп. (20±2)°С, суток, более
а)воды
б) 3% раствора хлористого	120	120	120	120	120	30
натрия	90	90	90	90	90
в)бензина
г) минерального масла	90	90	90	90	90	5
д) 40% раствора едкого	90	90	90	90	90	30
натрия	90	90	90	90	90
е) 15% раствора серной
кислоты	90	90	90	90	90

1. Водно-дисперсионная композиция для покрытий, характеризующаяся тем, что включает состав, содержащий смесь эпоксикаучукового аддукта, полученного соконденсацией по функциональным группам эпоксидной смолы и жидкого нитрильного каучука, и низкомолекулярной эпоксидной смолы, поверхностно-активное вещество, биоцидную добавку, вспомогательные вещества и воду, и отвердитель при следующем соотношении компонентов состава, мас.%:

эпоксикаучуковый аддукт	15-36
низкомолекулярная эпоксидная смола	10-18
поверхностно-активное вещество	0,5-0,65
биоцидная добавка	0,1-0,4
вспомогательные вещества	0,1-1,8
вода	остальное

при соотношении на 100 вес.ч. состава на 2,0-10,0 вес.ч. отвердителя.

2. Водно-дисперсионная композиция по п.1, отличающаяся тем, что состав дополнительно содержит пигменты в количестве до 10 мас.%.

3. Водно-дисперсионная композиция по п.1 или 2, отличающаяся тем, что состав дополнительно содержит наполнитель в количестве 8-40 мас.%.