Водно-дисперсійна композиція для ізоляційного покриття

1. Водно-дисперсійна композиція для ізоляційного покриття, яка містить полімерне в'яжуче, що складається з водно-дисперсійного латексу на основі співполімеру акрилату або співполімеру стирол-акрилату, або співполімеру бутадієнстиролу, або полімеру поліуретанового, або полімеру поліхлорвінілового, або полімеру і співполімеру з основою вінілацетату, або суміші зазначених полімерів і співполімерів у будь-якому поєднанні, поверхнево-активної речовини, коалесценту і води, і наповнювач у вигляді порожніх мік C2 2 (19) 1 3 теплоізоляційне покриття. [Патент на винахід RU 2 304 600 «Применение композиции, наполненной полыми микросферами, в качестве антикоррозионного и теплоизоляционного покрытия трубопро7 водов», МПК С 09 D 5/02, С 09 D 5/08, публ. 20.08.2007. Бюл. № 23]. До причин, що перешкоджають використанню відомої композиції з досягненням зазначеного нижче технічного результату, належить те, що міцністні і теплоізоляційні показники досить низькі, низька суцільність покриття, що значно знижує його міцністні, теплоізоляційні й інші заявлені показники, а також низька стійкість композиції при зберіганні. Найбільш близькою до винаходу, що заявляється, по сукупності ознак і технічному результату, що досягається, є водно-дисперсійна композиція для ізоляційного покриття, яка містить полімерне в'яжуче 5-95 % об. і порожні мікросфери 5-95 % об. Композиція містить 10-90 % об. (спів)полімеру, вибраного з групи: гомополімер акрилату, стиролакрилатний співполімер, бутадієнстирольний співполімер, бутадієновий полімер, поліхлорвініловий, поліуретановий полімер, полімер або співполімер вінілацетату або їхньої суміші, а також 1090 % об. води і поверхнево-активної речовини. Порожні мікросфери мають розмір 10-500 мкм і 3 насипну щільність 50-650 кг/м . [Патент RU 2 251 563 «Антикоррозионное и теплоизоляционное по7 крытие на основе полых микросфер», МПК С 09 D 5/02, 5/03, публ. 10.05.2005 Бюл. № 13], прийнята за прототип. Відома водно-дисперсна композиція містить як в'яжучу водно-дисперсну полімерну латексну композицію, що містить латекс на основі (спів)полімеру, вибраний із групи гомо(спів)полімер акрилату, стирол-акрилатний співполімер, або бутадієн-стирольний співполімер, полібутадієновий полімер, поліхлорвініловий полімер, поліуретановий полімер або співполімер на основі вінілацетату або їхньої суміші, у сполученні з поверхнево-активною речовиною і водою, а як наповнювач містить суміш порожніх мікросфер (скляні, керамічні, зольні, полімерні), що розрізняються між собою розмірами в межах 10-500 мкм і 3 насипною щільністю в межах 650-50 кг/м і взятих у певних співвідношеннях. До причин, що перешкоджають використанню відомої композиції, належить те, що вона не забезпечує гарну суцільність покриття, отже, покриття на її основі має більш низькі експлуатаційні властивості, зокрема, ізоляційні і міцністні характеристики, низькі теплоізолюючі властивості і недостатню водонепроникність. В даний час проблема енергозбереження і теплозбереження найбільш актуальна і її вирішення є перспективним в усіх галузях народного господарства. Тому виникає підвищений інтерес до ізолюючих покриттів різного роду, зокрема, композицій водно-дисперсного вмісту з багатофункціональною дією, здатних утворювати плівкове покриття на горизонтальних, вертикальних поверхнях, на ділянках складної геометрії, наприклад, сферичних, на поверхнях будинків, споруд, устаткування, мостів, трубопроводів та ін.; 94929 4 особлива потреба – в ізоляційних покриттях універсальної дії. Технічний результат - удосконалення рідких ізоляційних композицій з наповнювачами з порожніх мікросфер для багатофункціональної захисної покриваючої плівки з доступних недорогих матеріалів, здатних полімеризуватися при нанесенні на різні поверхні в захисну плівку, зокрема, підвищення стійкості композиції, а також поліпшення суцільності покриття і, як наслідок, підвищення його теплоізолюючих і міцністних характеристик і водонепроникності. Зазначений технічний результат досягається шляхом використання ізоляційного покриття із водно-дисперсійної композиції, яка містить полімерне в'яжуче, що складається з воднодисперсійного латексу на основі співполімеру акрилату, або співполімеру стирол-акрилату, або співполімеру бутадієн-стиролу, або полімеру поліуретанового, або полімеру поліхлорвінілового, або полімеру і співполімеру з основою вінілацетату, або суміші зазначених полімерів і співполімерів у будь-якому поєднанні і співвідношенні, поверхнево-активної речовини (поліакриламід або пентаретрит, або лігносульфонати технічні), коалесценту, вибраного з моноалкоксіефірів олігооксіетиленгліколю або олігооксипропіленгліколю, кремнійорганічного полімеру, наприклад поліметилсилоксану або полідиметилсилоксану, мінеральної добавки двооксиду титану або оксиду цинку, або оміокарбу кальцію (мармуровий пил), силану, за який вибрані вінілтриетоксіетоксисилан або метатриоксипропілтриметоксисилан, і води, при наступному співвідношенні компонентів, %: водно-дисперсійний латекс 8,0-25,0 кремнійорганічний полімер 8,0-35,0 ПАР 0,1-0,8 коалесцент 0,1-4,5 мінеральні добавки 0,05-2,5 силан 0,1-1,5 вода решта; і наповнювача з порожніх скляних, або порожніх керамічних, або порожніх полімерних, або техногенних (зольних) мікросфер з різними розмірами від 10 до 800 мкм і різною насипною щільністю від 3 650 до 50 кг/м , або їхніх сумішей у будь-якому співвідношенні. Співвідношення полімерного в'яжучого і наповнювача із порожніх мікросфер складає 99,5:0,5 0,5:99,5 об.%. Водно-дисперсійна композиція для ізоляційного покриття в окремих випадках виготовлення або використання містить порожні мікросфери з металевою поверхнею, а також цільові добавки, зокрема, забарвлюючі пігменти, антипіренові добавки, інгібітори корозії, які підвищують багатоцільове призначення композиції, що заявляється. Заявлені компоненти водно-дисперсного латексу вибрані з урахуванням їх властивостей: здатності утворювати стійку плівку підвищеної еластичності і морозостійкості, які мають високу адгезію до бетону, заліза й інших матеріалів і поверхонь, а також до тих мінеральних компонентів, що входять до складу композиції, а також з урахуванням тех 5 нологічно прийнятних швидкості і мінімальної температури плівкоутворювання. Для зниження температури плівкоутворювання (полімеризації) у композицію, що заявляється, введений коалесцент, вибраний, наприклад, із групи моноалкоксіефірів олігооксіетиленгліколю або олігооксипропіленгліколю, що забезпечує необхідну в'язкість композиції, сприяє швидкому наростанню плівки і поліпшує нанесення покриття на поверхні, які ізолюються, підвищує реологічні властивості покриття і забезпечує його високу міцність при розриві і відносному подовженні. Кремнійорганічні полімери - дисперсні силікони, наприклад, поліметилсилоксан або полідиметилсилоксан, володіють особливими інертними властивостями, і в даній композиції сприяють утворенню покриттів, стійких до атмосферних впливів і таких, що не піддаються корозії в умовах підвищеної вологості, наприклад, при їхньому використанні в портах і припортових зонах. Покриття, до складу яких уведені зазначені кремнійорганічні сполуки, набувають також хороші діелектричні властивості, міцність, довговічність і біоінертність. Для рівномірного розподілу мінеральних добавок і наповнювача по всьому об'єму композиції, що заявляється, у її склад введені традиційні поверхнево-активні речовини, наприклад, поліакриламід, пентаретрит, лігносульфонати технічні, котрі забезпечують стабільність композиції, знижують її розшаровування. Додаткову стабільність і стійкість композиції, здатність тривалий час не розшаровуватися і зберігати однорідність досягають введенням у її склад силану, наприклад, вінілсилану або метакрилсилану, що є агентом зчеплення між полімерним в'яжучим, мінеральними добавками і наповнювачем у самій композиції, що заявляється, а також між компонентами у в'яжучому. Крім того, із уведенням силану в композицію підвищуються її адгезійні властивості до будь-якої поверхні, що ізолюється (бетону, дерева, металу, кераміки, цегли, скла, різного роду тканинам), підсилюється ефект злиття композиції з поверхнею, що ізолюється, в моноліт, з'єднуючись на молекулярному рівні і забезпечуючи монолітність самого заполімеризованого покриття. Мінеральні добавки білого кольору, наприклад, двооксид титану, або оксид цинку, або оміокарб кальцію вводяться для посилення ефекту відбиття і розсіювання падаючого випромінювання, у тому числі і теплового -інфрачервоного. При використанні "білих" добавок разом з порожніми мікросферами відбивається і розсіюється до 95 % світла й іонного випромінювання. Тепло- і звукоізоляційні властивості композиції, що заявляється, забезпечують порожні мікросфери різного походження (порожні скляні, або порожні керамічні, або порожні полімерні, або техногенні - зольні, або порожні мікросфери з металевою поверхнею, або їхня суміш, діаметром від 10 до 800 мкм). Причому, використанням порожніх мікросфер різного діаметра досягають щільного і рівномірного їхнього розподілу по об'єму композиції для одержання ізоляційного покриття з високим наповненням і полегшеною масою, що особливо 94929 6 важливо при її використанні для ізоляції устаткування, труб і поверхонь неправильної геометричної форми, а також для підвищення термо-, гідро-, морозостійкості і підвищення захисних властивостей від «висолювання», що свідчить про початок руйнування будівлі. Покриття з високим наповненням порожніми мікросферами мають важливу здатність відбиття і розсіювання радіаційної складової падаючого на ізольовану поверхню теплового потоку. Доречне застосування порожніх скляних мікросфер з металізованою поверхнею, які частково вводяться до складу композиції, що заявляється, замість "білих" добавок або разом з ними. Водно-дисперсійну композицію для ізоляційного покриття готують у дві стадії. Перша стадія – одержання в'яжучого (полімерної матриці). Змішувач заповнюють дистильованою або знесоленою водою приблизно на 10-15 % об'єму. При постійному гравітаційному перемішуванні вводять компоненти в такому порядку: гомо(спів)полімер, кремнійорганічний полімер, поверхнево-активна речовина, коалесцент, мінеральні добавки і, при необхідності, вводять антипірени, інгібітори корозії, барвники й інші цільові добавки. Перемішують до утворення однорідної маси, після чого додають також при постійному перемішуванні воду до 100 %. Друга стадія - введення наповнювача. Наповнювач - порожні мікросфери: скляні або керамічні, або полімерні, або техногенні (зольні), або з металевою поверхнею, або їхня суміш, однорідні або різного діаметру, в окремій ємності попередньо зрошують силаном і поступово при перемішуванні вводять у готове в'яжуче. Перемішують до рівномірного розподілу наповнювача по всій масі в'яжучого. Готову композицію розфасовують у тару. Водно-дисперсійну композицію для ізоляційного покриття наносять на поверхню, що ізолюється, пензликами, валиком, розпилювачем. Композиція рівномірно розподіляється на будь-якій поверхні гладким покриваючим шаром, який може бути нанесений один або більш разів, тому що адгезія між поверхнею, що ізолюється, першим шаром композиції і наступними шарами рівноцінна. Найбільш високі стабільні показники ізоляційного покриття спостерігаються при його товщині 1,5-2,0 мм, що досягається подвійним нанесенням в'яжучого. Другий шар композиції наносять із проміжком часу не менше 24 годин. Винахід ілюструється прикладами (таблиці 1, 2). Приклад 1 (негативний). Готують в'яжуче наступного складу (у відсотках за масою): гомо(спів)полімер - 7,5, кремнійорганічний полімер - 7,0, ПАР - 0,05, коалесцент 0,05, мінеральні добавки - 0,02, вода - решта. У змішувач заливають воду дистильовану або знесолену приблизно на 10-15 % його об'єму. Потім у змішувач водять компоненти в тому порядку, у якому вони перераховані, при постійному перемішуванні гравітаційною мішалкою. Перемішують до утворення однорідної маси. Потім додають воду, перемішують 10-15 хв. В окремій ємності зрошу 7 ють силаном у кількості 0,05 від. за масою відносно в'яжучого наповнювач - порожні мікросфери з розрахунку 0,4 об. % відносно в'яжучого, і поступово вводять їх у приготовлене в'яжуче. Перемішують до рівномірного розподілу наповнювача по всій масі в'яжучого. Готову композицію наносять на поверхню, наприклад, на трубопровід. 3 Щільність покриття у рідкому стані - 900 кг/м , 3 у затвердженому стані - 600 кг/м . Ізоляційне покриття повільно полімеризується, липке, має низькі ізоляційні властивості через недостатній вміст наповнювача, після висихання покриття ламке, міцність на розрив не визначається. Приклад 2 (позитивний). Водно-дисперсійну композицію готують за прикладом 1 при наступному співвідношенні компонентів в'яжучого (у відсотках за масою): гомо(спів)полімер - 10,0, кремнійорганічний полімер - 9,0, ПАР - 0,15, коалесцент 0,3, мінеральні добавки - 1,0, силан - 0,2, вода - решта. Співвідношення в'яжучого і порожніх мікросфер - 99,5:0,5 об. %. Одержана композиція - паста світло-сірого кольору, однорідна по усьому об'єму, добре перемішується, має хороші реологічні властивості. Композицію наносять на поверхню, що ізолюють. Після затвердження ізолююче покриття однорідне, має високий ступінь адгезії до поверхонь, що ізолюються, плівка покриття еластична, монолітна, без тріщин і піднімання, час висихання - технологічно доцільний. Водонепроникність зразка за 24 години - проникність відсутня, щільність у рідкому стані - 810 2 3 кг/м , щільність у затвердженому стані - 580 кг/м , 2 міцність на розрив – 96 кгс/см . Приклад 3 (позитивний). Водно-дисперсійну композицію готують за прикладом 1 при наступному співвідношенні компонентів в'яжучого (у відсотках за масою): гомо(спів)полімер - 16,0, кремнійорганічний полімер -15,0, ПАР - 0,3, коалесцент 1,5, мінеральні добавки - 1,5, силан - 0,3, вода - решта. Співвідношення в'яжучого і порожніх мікросфер - 60:40 об. %. Одержана композиція - паста світло-сірого кольору, однорідна по усьому об'єму, добре перемішується. Композицію наносять на поверхню, що ізолюють. Після затвердження ізолююче покриття однорідне, має хороші реологічні властивості, високий ступінь адгезії з поверхнями, що ізолюються, плівка покриття еластична, монолітна, однорідна, без тріщин і підіймання, час висихання - технологічно доцільний. Водонепроникність зразка за 24 години - проникність відсутня, щільність у рідкому стані - 780 3 3 кг/м , щільність у затвердженому стані - 502 кг/м , 2 міцність на розрив - 102 кгс/см . 94929 8 Приклад 4 (позитивний). Водно-дисперсійну композицію готують за прикладом 1 при наступному співвідношенні компонентів в'яжучого (у відсотках за масою): гомо(спів)полімер - 18,0, кремнійорганічний полімер - 20,0, ПАР - 0,5, коалесцент 2,0, мінеральні добавки - 2,0, силан - 0,5, вода - решта. Співвідношення в'яжучого і порожніх мікросфер – 0,5:99,5 об. %. Одержана композиція - паста світло-сірого кольору, однорідна по усьому об'єму, добре перемішується, має хороші реологічні властивості. Після затвердження ізолююче покриття має високий ступінь адгезії з поверхнями, що ізолюються, плівка покриття еластична, однорідна, без тріщин и підіймання, монолітна, час висихання технологічно доцільний. Водонепроникність зразка за 24 години - проникність відсутня, щільність у рідкому стані - 759 3 3 кг/м , щільність у затвердженому стані - 560 кг/м , 2 міцність на розрив - 105 кгс/см . Приклад 5 (негативний). Водно-дисперсійну композицію готують за прикладом 1 при наступному співвідношенні компонентів в'яжучого (у відсотках за масою): гомо(спів)полімер - 30,0, кремнійорганічний полімер - 36,0, ПАР - 1,0, коалесцент 4,8, мінеральні добавки - 3,0, силан - 1,7, вода - решта. Співвідношення в'яжучого і порожніх мікросфер - 0,5:99,5 об.%. Композиція важко перемішується, немає рівномірного нанесення на поверхню, що ізолюється, внаслідок високої в'язкості. Щільність композиції у 3 рідкому стані - 480 кг/м , щільність у затверджено3 му стані -310 кг/м , міцність на розрив не визначається. Водно-дисперсійна композиція для ізоляційного покриття належить до енергозберігаючих технологій, тому що використовується переважно як термоізолююча, в температурному діапазоні від 50 до +250 °С. У той же час вона має універсальні властивості, зокрема, захищає житлові будинки й інші споруди від температурних коливань, від руйнувань через «висолювання», є захисним шаром припортових споруд від впливів, наприклад, морської води і бризу. При введенні антипіренових добавок композиція, що заявляється, набуває негорючі властивості, при введенні антикорозійних добавок - захищає від корозії. Композиція може застосовуватися в побутовому і промисловому будівництві, при ізоляції трубопроводів великого діаметра і трубопроводівтеплоносіїв, при фарбуванні устаткування, працюючого в умовах великого перепаду температур. Перевагою водно-дисперсійної композиції для ізоляційного покриття, що заявляється, є також простота її виробництва. 9 94929 10 Таблиця 1 Склад водно-дисперсійної композиції для ізоляційного покриття по прикладам (у відсотках за масою) № п/п 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Найменування компонентів 1 7,5 7,0 0,05 0,05 0,02 0,05 0,4 негативне Гомо(спів)полімер Кремнійорганічний полімер ПАВ Коалесцент Мінеральні добавки Силан Вода Наповнювач, об.% 2 10,0 9,0 0,15 0,3 1,0 0,2 0,5 позитивне Приклади 3 16,0 15,0 0,3 1,3 1,5 0,3 решта 40,0 позитивне 4 18,0 20,0 0,5 2,0 2,0 0,5 5 30,0 36,0 1,0 4,8 3,0 1,7 99,5 позитивне 99,7 негативне Таблиця 2 Фізико-механічні показники водно-дисперсійної композиції для ізоляційного покриття і покриття на її основі № п/п 1. 2. 3. 4. 5. Найменування показників Зовнішній вигляд воднодисперсійної композиції Зовнішній вигляд покриття після затвердження композиції Водонепроникнення за 24 2 години, гр/м 3 Щільність, кг/м у рідкому стані у затвердженому стані 2 Міцність на розрив, кгс/см прототип 1 Паста сірого кольору Приклади 2 3 4 Однорідна паста світло - сірого кольору Однорідне, без тріщин і піднімання Однорідне, без тріщин і піднімання, еластичне Менше 30 5 Не спостерігалося Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 500-900 500-900 80 900 600 Підписне 810 580 96 780 502 102 759 460 101 Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 480 310