RU2177489C2

RU2177489C2 - Aqueous dispersive paint

Info

Publication number: RU2177489C2
Application number: RU99114803/04A
Authority: RU
Inventors: К.В. Хаис; Г.И. Шабаев; Г.С. Маркова; В.А. Хлюпина; Н.А. Карнаухов; Б.В. Наумов
Original assignee: Научно-исследовательский институт полимерных материалов
Priority date: 1999-07-07
Filing date: 1999-07-07
Publication date: 2001-12-27

Abstract

FIELD: paintwork materials, particularly, aqueous dispersive paints based on acrylic latexes. SUBSTANCE: aqueous dispersive paint comprises, %: 45-50-% latex of copolymer of butyl acrylate, styrene, methacrylic acid at monomer weight ratio of 57-64 30-35 : 6-8, 50-55; oxyethylated alkylphenol OP-7 or OP-10, 0.1-0.5; tribulyl phosphate, 0.4-0.1; sodium hexametaphosphate or sodium polyphosphate, 0.1-0.5; polyoxymethylene glycol diethyl ether, 0.01-3.0; diethylene glycol or ethylene glycol monoethyl ether, 1.0-3.0; titanium dioxide, rutile, 12-19; yellow ferric oxide pigment or blue phthalocyanine pigment, or green nitrosonaphthol pigment, or red ferric oxide pigment, or scarlet concentrated pigment, or mixtures thereof, 0.01-6.0; calcium carbonate, 5-8;, sodium nitrite, 0.1-1.0; copolymer of acrylic acid, acrylamide, N-methylol acrylamide, 0.1-1.0 at monomer weight ratio of 5-25; 45-85: 10-30 (0.2-0.4), and water. Paint has higher gloss 21-83% greater impact strength, more than 100 kgf.cm. Anticorrosive properties and waterproofness of paintwork coatings on unprimed metallic substrates make it possible to use paint not only in building industry but also in machine building industry. EFFECT: improved properties of the aqueous dispersive paint. 12 ex, 1 tbl

Description

Изобретение относится к лакокрасочным материалам, в частности к водно-дисперсионным краскам (ВДК) на основе акриловых латексов. The invention relates to paints and varnishes, in particular to water-dispersion paints (VDK) based on acrylic latexes.

Известны отечественные ВДК и составы для покрытий на основе различных акрилатных латексов (А.С. 883116, А.С. 1162844). Known domestic VDK and compositions for coatings based on various acrylate latexes (A.S. 883116, A.S. 1162844).

Недостатками данных материалов являются низкие декоративные качества, в частности блеск, недостаточно высокая прочность к удару лакокрасочных покрытий, невозможность использования для декоративно-защитной окраски незагрунтованного металла. Известные зарубежные акрилатные ВДК также не обладают всей вышеуказанной совокупностью свойств (заявка 57-128756 Японии, патент 5256724 США, А.С. 262523 ЧССР). The disadvantages of these materials are low decorative qualities, in particular gloss, insufficiently high impact resistance to paint coatings, the inability to use non-primed metal for decorative and protective painting. Well-known foreign acrylate VDKs also do not have all of the above set of properties (Japanese application 57-128756, US patent 5256724, AS 262523 Czechoslovakia).

Наиболее близким аналогом, взятым авторами за прототип, является промышленно изготавливаемая водно-дисперсионная краска ВД-АК-111 по ГОСТ 28196-89 (ранее краска Э-АК-111, затем ВД-АК-111 по ГОСТ 20833-75), содержащая акриловый латекс, поверхностно-активное вещество, пеногаситель, диспергатор, консервант, коалесцирующую добавку, пигменты, наполнители, воду и другие добавки при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Латекс сополимера бутилакрилата, метилакрилата и метакриловой кислоты - 46,0
Поверностно-активное вещество (ОП-7) - 0,1
Пеногаситель (скипидар) - 0,02
Диспергатор (гексаметафосфат натрия) - 0,5
Консервант (пентахлорфенолят натрия) - 0,15
Коалесцирующая добавка (диэтиленгликоль) - 1,5
Пигменты - двуокись титана рутил - 13,0
Анатаз - 3,2
Ультрамарин - 0,06
Наполнители - тальк - 7,6
Слюда - 5,0
Силиконовая добавка АФ-2К (полиметилбутокситриметилсилан) - 0,02
Аэросил - 2,5
Аммиак водный - 0,7
Вода - Остальное
Недостатками данной краски являются низкий уровень блеска, недостаточно высокая прочность к удару лакокрасочных покрытий, ограниченное использование: окраска пористых поверхностей, старых покрытий, загрунтованного металла /ГОСТ 28196-89; М. Л Лившиц, Б.И. Пшиялковский. Лакокрасочные материалы. Справочное пособие. Москва, Химия, 1982/.The closest analogue, taken by the authors for the prototype, is a VD-AK-111 industrially manufactured water-dispersion paint according to GOST 28196-89 (previously E-AK-111 paint, then VD-AK-111 according to GOST 20833-75), containing acrylic latex, surfactant, antifoam, dispersant, preservative, coalescing additive, pigments, fillers, water and other additives in the following ratio, wt. %:
Latex copolymer of butyl acrylate, methyl acrylate and methacrylic acid - 46.0
Surfactant-active substance (OP-7) - 0.1
Antifoam (turpentine) - 0.02
Dispersant (sodium hexametaphosphate) - 0.5
Preservative (sodium pentachlorophenolate) - 0.15
Coalescing additive (diethylene glycol) - 1.5
Pigments - rutile titanium dioxide - 13.0
Anataz - 3.2
Ultramarine - 0.06
Fillers - Talc - 7.6
Mica - 5.0
Silicone additive AF-2K (polymethylbutoxytrimethylsilane) - 0.02
Aerosil - 2.5
Ammonia water - 0.7
Water - Else
The disadvantages of this paint are low gloss, insufficiently high impact resistance to paint coatings, limited use: painting of porous surfaces, old coatings, primed metal / GOST 28196-89; M. L Livshits, B.I. Pshiyalkovsky. Paints and varnishes. Reference manual. Moscow, Chemistry, 1982 /.

Целью изобретения является повышение блеска, прочности к удару покрытий, расширение области применения, включая декоративно-защитную окраску незагрунтованного металла, водно-дисперсионной краски на основе акрилового латекса. The aim of the invention is to increase the gloss, impact resistance of coatings, expanding the scope of application, including decorative and protective coloring of primed metal, water-dispersion paint based on acrylic latex.

Поставленная цель достигается тем, что водно-дисперсионная краска, включающая акриловый латекс, поверхностно-активное вещество, пеногаситель, диспергатор, консервант, коалесцирующую добавку, пигменты, наполнители и воду, отличается тем, что содержит в качестве акрилового латекса 45-50%-ный латекс сополимера бутилакрилата, стирола, метакриловой кислоты в массовом соотношении мономеров 57-64:30-35:6-8, в качестве поверхностно-активного вещества - оксиэтилированный алкилфенол ОП-7 или ОП-10, в качестве пеногасителя - трибутилфосфат, в качестве диспергатора - гексаметофосфат натрия или полифосфат натрия, в качестве консерванта - диэтиловый эфир полиоксиметиленгликоля, в качестве коалесцирующей добавки - диэтиленгликоль или моноэтиловый эфир этиленгликоля, в качестве пигментов - двуокись титана рутил, пигмент желтый железоокисный или пигмент голубой фталоцианиновый, или пигмент зеленый нитрозонафтоловый, или пигмент красный железоокисный, или пигмент алый концентрированный, или их смеси, в качестве наполнителя - карбонат кальция, и дополнительно нитрит натрия и сополимер акриловой кислоты, акриламида, N- метилолакриламида в массовом соотношении мономеров 5-25:45-85:10-30 при следующем соотношении компонентов, масс.%:
45-50%-ный латекс сополимера бутилакрилата, стирола, метакриловой кислоты в массовом соотношении мономеров 57-64:30-35:6-8 - 50,0-55,0
Оксиэтилированый алкилфенол ОП-7 или ОП-10 - 0,1-0,5
Трибутилфосфат - 0,4-1,0
Гексаметафосфат натрия или полифосфат натрия - 0,1-0,5
Диэтиловый эфир полиоксиметиленгликоля - 0,01-3,0
Диэтиленгликоль или моноэтиловый эфир этиленгликоля - 1,0-3,0
Двуокись титана рутил - 12,0-19,0
Пигмент желтый железоокисный или пигмент голубой фталоцианиновый, или пигмент зеленый нитрозонафтоловый, или пигмент красный железоокисный, или пигмент алый концентрированный, или их смеси - 0.01-6,0
Карбонат кальция - 5.0-8,0
Нитрит натрия - 0,1-1,0
Сополимер акриловой кислоты, акриламида, N-метилолакриламида в массовом соотношении мономеров 5-25:45-85:10-30 - 0,2-0,4
Вода - Остальное
Сополимерный состав акрилового латекса определяется количеством введенных при синтезе сомономеров. Оксиэтилированный алкилфенол ОП-7 или ОП-10 (ГОСТ 8433-81) представляет собой продукт обработки смеси моно- и диалкилфенолов окисью этилена общей формулы C₆H₄RO(CH₂CH₂O)•n CH₂CH₂ОН (где R - алкильный остаток, содержащий 8-12 атомов углерода; n равно 7-9 для ОП-7 и 10-12 для ОП-10).This goal is achieved in that the water-dispersion paint, including acrylic latex, surfactant, antifoam, dispersant, preservative, coalescing additive, pigments, fillers and water, is different in that it contains 45-50% as acrylic latex latex copolymer of butyl acrylate, styrene, methacrylic acid in a mass ratio of monomers 57-64: 30-35: 6-8, as a surfactant - ethoxylated alkyl phenol OP-7 or OP-10, as a defoamer - tributyl phosphate, as a dispersant heator - sodium hexametophosphate or sodium polyphosphate, as a preservative - diethyl ether of polyoxymethylene glycol, as a coalescing additive - diethylene glycol or monoethyl ether of ethylene glycol, as pigments - titanium dioxide rutile, pigment yellow iron oxide or pigment blue pigment red iron oxide, or concentrated scarlet pigment, or mixtures thereof, as a filler, calcium carbonate, and additionally sodium nitrite and acrylic copolymer isloty acrylamide, N- methylolacrylamide in a weight ratio of monomers of 5-25: 45-85: 10-30 in the following ratio, wt.%:
45-50% latex copolymer of butyl acrylate, styrene, methacrylic acid in a mass ratio of monomers 57-64: 30-35: 6-8 - 50.0-55.0
Oxyethylated alkyl phenol OP-7 or OP-10 - 0.1-0.5
Tributyl phosphate - 0.4-1.0
Sodium hexametaphosphate or sodium polyphosphate - 0.1-0.5
Polyoxymethylene glycol diethyl ether - 0.01-3.0
Diethylene glycol or ethylene glycol monoethyl ether - 1.0-3.0
Rutile titanium dioxide - 12.0-19.0
A yellow iron oxide pigment or a blue phthalocyanine pigment, or a green nitrosone naphthol pigment, or a red iron oxide pigment, or a concentrated red pigment, or mixtures thereof - 0.01-6.0
Calcium Carbonate - 5.0-8.0
Sodium nitrite - 0.1-1.0
A copolymer of acrylic acid, acrylamide, N-methylolacrylamide in a mass ratio of monomers 5-25: 45-85: 10-30 - 0.2-0.4
Water - Else
The copolymer composition of acrylic latex is determined by the amount of comonomers introduced in the synthesis. The ethoxylated alkyl phenol OP-7 or OP-10 (GOST 8433-81) is the product of processing a mixture of mono- and dialkylphenols with ethylene oxide of the general formula C ₆ H ₄ RO (CH ₂ CH ₂ O) • n CH ₂ CH ₂ OH (where R - an alkyl residue containing 8-12 carbon atoms; n is 7-9 for OP-7 and 10-12 for OP-10).

Все компоненты краски производятся отечественной промышленностью. Сополимер акриловой кислоты, акриламида, N- метилолакриламида получают последовательной обработкой водного раствора полиакриламида водным раствором гидроксида или карбоната натрия и водометанольным раствором формальдегида (формалин). В зависимости от степени гидролиза исходного полиакриламида (содержания в нем акриловой кислоты) мольное соотношение полиакриламид: щелочной агент: формальдегид составляет 1:0,05:0,4 - 1:0,2:0,6. Смесь перемешивают при температуре (35+5)^oC в течение 2 ч. Готовый продукт представляет сополимер акриловой кислоты, акриламида, N-метилолакриламида в массовом соотношении 5-25:45-85:10-30. Качественный и количественный состав сополимера установлен по содержанию функциональных групп химическими и физико-химическими методами (спектроскопия, объемное титрование, газовая хроматография). В качестве загустителя используется (2,0±0,5)% раствор сополимера.All paint components are produced by domestic industry. A copolymer of acrylic acid, acrylamide, N-methylolacrylamide is obtained by sequential treatment of an aqueous solution of polyacrylamide with an aqueous solution of sodium hydroxide or carbonate and a water-methanol solution of formaldehyde (formalin). Depending on the degree of hydrolysis of the starting polyacrylamide (the content of acrylic acid in it), the molar ratio of polyacrylamide: alkaline agent: formaldehyde is 1: 0.05: 0.4 - 1: 0.2: 0.6. The mixture is stirred at a temperature of (35 + 5) ^o C for 2 hours. The finished product is a copolymer of acrylic acid, acrylamide, N-methylolacrylamide in a mass ratio of 5-25: 45-85: 10-30. The qualitative and quantitative composition of the copolymer was determined by the content of functional groups by chemical and physicochemical methods (spectroscopy, volumetric titration, gas chromatography). As a thickener, a (2.0 ± 0.5)% copolymer solution is used.

Технологический процесс изготовления краски состоит из приготовления водного раствора загустителя, поверхностно-активного вещества, диспергатора, нитрита натрия, предварительного замеса пигментной пасты и диспергирования ее на бисерной мельнице, смешения пасты и латекса (эмульсии). The technological process of paint production consists of preparing an aqueous solution of a thickener, a surfactant, a dispersant, sodium nitrite, preliminary mixing of pigment paste and dispersing it in a bead mill, mixing paste and latex (emulsion).

Краску наносят на деревянные, оштукатуренные, ранее окрашенные поверхности или незагрунтованные металлические подложки краскораспылителем, кистью или другими способами. Расход краски на двуслойное покрытие толщиной 60-80 мкм составляет 80-120 г/м².The paint is applied to wooden, plastered, previously painted surfaces or non-primed metal substrates with a spray gun, brush or other methods. The paint consumption for a two-layer coating with a thickness of 60-80 microns is 80-120 g / m ² .

Состав и свойства предлагаемой краски и прототипа приведены в таблице. The composition and properties of the proposed paint and prototype are shown in the table.

Свойства предлагаемой краски определены по нормативно-технической документации для лакокрасочных материалов. Сравнительная оценка красок проведена по характеристикам, по которым предлагаемое изобретение превосходит прототип (блеск, прочность при ударе, стойкость покрытия к воздействию воды на незагрунтованных металлических подложках) и по ряду основных характеристик: вязкость, степень перетира, содержание нелетучих веществ, время высыхания, эластичность при изгибе, адгезия, стойкость покрытия к статическому воздействию воды на деревянных подложках. Согласно ГОСТ 28196-89 краска ВД-АК-111 после высыхания образует матовую пленку. Значение блеска таких покрытий по ГОСТ 9.032-74 составляет <19%. По уровню прочих характеристик предлагаемая водно-дисперсионная краска не отличается от прототипа: укрывистость - не более 100 г/м², pH - 8-9, морозостойкость - не менее 5 циклов, условная светостойкость - не более 5%, смываемость - не более 2 г/м².The properties of the proposed paint are determined according to the normative and technical documentation for paints and varnishes. A comparative assessment of the paints was carried out according to the characteristics by which the present invention surpasses the prototype (gloss, impact strength, resistance to water exposure on uncoated metal substrates) and a number of basic characteristics: viscosity, degree of grinding, content of non-volatile substances, drying time, elasticity at bending, adhesion, resistance of the coating to the static effects of water on wooden substrates. According to GOST 28196-89, the VD-AK-111 paint after drying forms an opaque film. The gloss value of such coatings according to GOST 9.032-74 is <19%. In terms of other characteristics, the proposed water-dispersion paint does not differ from the prototype: hiding power - not more than 100 g / m ² , pH - 8-9, frost resistance - not less than 5 cycles, conditional light resistance - not more than 5%, washability - not more than 2 g / m ² .

Результаты испытаний предлагаемой краски показывают, что она имеет более высокое значение блеска и прочности к удару по сравнению с прототипом и обеспечивает водостойкость на незагрунтованных металлических подложках (см. таблицу). The test results of the proposed paint show that it has a higher gloss and impact strength compared to the prototype and provides water resistance on uncoated metal substrates (see table).

Улучшение декоративных, физико-механических и защитных свойств покрытий на незагрунтованных металлических подложках позволяет расширить области применения экологически чистых водно-дисперсионных красок: традиционно в строительстве и также для защитно-декоративной окраски металлических изделий в машиностроении. Improving the decorative, physico-mechanical and protective properties of coatings on non-primed metal substrates allows us to expand the field of application of environmentally friendly water-dispersion paints: traditionally in construction and also for protective and decorative painting of metal products in mechanical engineering.

Claims

Водно-дисперсионная краска, включающая акриловый латекс, поверхностно-активное вещество, пеногаситель, диспергатор, консервант, коалесцирующую добавку, пигменты, наполнители и воду, отличающаяся тем, что она содержит в качестве акрилового латекса 45-50%-ный латекс сополимера бутилакрилата, стирола, метакриловой кислоты в массовом соотношении мономеров 57-64 : 30-35 : 6-8, в качестве поверхностно-активного вещества - оксиэтилированный алкилфенол ОП-7 или ОП-10, в качестве пеногасителя - трибутилфосфат, в качестве диспергатора - гексаметафосфат натрия или полифосфат натрия, в качестве консерванта - диэтиловый эфир полиоксиметиленгликоля, в качестве коалесцирующей добавки - диэтиленгликоль или моноэтиловый эфир этиленгликоля, в качестве пигментов - двуокись титана рутил, пигмент желтый железоокисный, или пигмент голубой фталоцианиновый, или пигмент зеленый нитрозонафтоловый, или пигмент красный железоокисный, или пигмент алый концентрированный, или их смеси, в качестве наполнителя - карбонат кальция и дополнительно нитрит натрия и сополимер акриловой кислоты, акриламида, N-метилолакриламида в массовом соотношении мономеров 5-25 : 45-85 : 10-30 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
45-50%-ный латекс сополимера бутилакрилата, стирола, метакриловой кислоты в массовом соотношении мономеров 57-64 :30-35 : 6-8 - 50,0 - 55,0
Оксиэтилированный алкилфенол ОП-7 или ОП-10 - 0,1 - 0,5
Трибутилфосфат - 0,4 - 1,0
Гексаметафосфат натрия или полифосфат натрия - 0,1 - 0,5
Диэтиловый эфир полиоксиметиленгликоля - 0,01 - 3,0
Диэтиленгликоль или моноэтиловый эфир этиленгликоля - 1,0 - 3,0
Двуокись титана рутил - 12,0 - 19,0
Пигмент желтый железоокисный, или пигмент голубой фталоцианиновый, или пигмент зеленый нитрозонафтоловый, или пигмент красный железоокисный, или пигмент алый концентрированный, или их смеси - 0,01 - 6,0
Карбонат кальция - 5,0 - 8,0
Нитрит натрия - 0,1 - 1,0
Сополимер акриловой кислоты, акриламида, N-метилолакриламида в массовом соотношении мономеров 5-25 : 45-85 : 10-30 - 0,2 - 0,4
Вода - ОстальноеWater-dispersion paint, including acrylic latex, surfactant, antifoam, dispersant, preservative, coalescing additive, pigments, fillers and water, characterized in that it contains 45-50% butyl acrylate copolymer latex, styrene as acrylic latex , methacrylic acid in a mass ratio of monomers 57-64: 30-35: 6-8, as a surfactant - ethoxylated alkyl phenol OP-7 or OP-10, as a defoamer - tributyl phosphate, as a dispersant - sodium hexametaphosphate or sodium polyphosphate, as a preservative - diethyl ether of polyoxymethylene glycol, as a coalescent additive - diethylene glycol or monoethyl ether of ethylene glycol, as pigments - titanium dioxide rutile, pigment yellow iron oxide, or pigment blue phthalocyanine, red pigment or pigment or concentrated scarlet pigment, or mixtures thereof, as a filler, calcium carbonate and additionally sodium nitrite and a copolymer of acrylic acid, acrylamide, N-methylolac rilamide in a mass ratio of monomers 5-25: 45-85: 10-30 in the following ratio of components, wt.%:
45-50% latex copolymer of butyl acrylate, styrene, methacrylic acid in a mass ratio of monomers 57-64: 30-35: 6-8 - 50.0 - 55.0
Oxyethylated alkyl phenol OP-7 or OP-10 - 0.1 - 0.5
Tributyl phosphate - 0.4 - 1.0
Sodium hexametaphosphate or sodium polyphosphate - 0.1 - 0.5
Polyoxymethylene glycol diethyl ether - 0.01 - 3.0
Diethylene glycol or ethylene glycol monoethyl ether - 1.0 - 3.0
Rutile titanium dioxide - 12.0 - 19.0
A yellow iron oxide pigment, or a blue phthalocyanine pigment, or a green nitrosone naphthol pigment, or a red iron oxide pigment, or a concentrated red pigment, or mixtures thereof - 0.01 - 6.0
Calcium Carbonate - 5.0 - 8.0
Sodium nitrite - 0.1 - 1.0
A copolymer of acrylic acid, acrylamide, N-methylolacrylamide in a mass ratio of monomers 5-25: 45-85: 10-30 - 0.2 - 0.4
Water - Else