RU2711456C1 - Composition for anti-icing coating - Google Patents

Abstract

FIELD: chemistry.SUBSTANCE: invention relates to compositions for anti-icing coatings of metal structures. Composition contains, wt%: silicone resin SILRESMSE 100 – 11–20, R 972 aerosil – 2–3, xylene 77–87.EFFECT: invention increases wetting end angle, reduces a critical angle of rolling, reduces consumption of binder.1 cl, 3 tbl

Description

Изобретение относится к составам для покрытий, обеспечивающим снижение сил сцепления между льдом и различными поверхностями и защищающих от воздействия атмосферных факторов. Изобретение может быть использовано для борьбы с обледенением металлических конструкций,The invention relates to compositions for coatings, providing a reduction in adhesion between ice and various surfaces and protecting against atmospheric factors. The invention can be used to combat icing of metal structures,

Известна композиция, включающая кинетически устойчивую смесь кремнийорганических полимеров, наполнитель (слюда, тальк), пигмент (оксиды и соли переходных металлов) и растворитель (толуол). Покрытие, сформированное на основе указанной композиции, является атмосферостойким и может применяться для защиты металлических, железобетонных и других конструкций, а также различного оборудования на открытом воздухе. Однако оно не обладает антиобледенительным свойством [1].A known composition comprising a kinetically stable mixture of organosilicon polymers, a filler (mica, talc), a pigment (oxides and salts of transition metals) and a solvent (toluene). The coating formed on the basis of this composition is weatherproof and can be used to protect metal, reinforced concrete and other structures, as well as various equipment in the open air. However, it does not have an anti-icing property [1].

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является композиция, включающая кремнийорганическое полимерное связующее, состоящее из полидиметилфенилсилоксана и полидиметилсилоксана, и растворитель в виде толуола, в качестве наполнителя содержит тальк или смесь талька с белитом, и (или) баритом, а в качестве пигмента - оксиды и (или) соли переходных металлов, при следующем соотношении компонентов, мас. % (RU 2156786 дата приоритета 1998-12-30, дата публикации 27.09.2000, Красильникова Л.Н., Чуппина С.В., Кротиков В.А., Шнурков Н.В., Фокина Л.Т.) [2]:The closest in technical essence and the achieved result is a composition comprising an organosilicon polymer binder consisting of polydimethylphenylsiloxane and polydimethylsiloxane, and a solvent in the form of toluene, contains talc or a mixture of talc with belite and (or) barite as a filler, and as a pigment - oxides and (or) salts of transition metals, in the following ratio of components, wt. % (RU 2156786 priority date 1998-12-30, publication date 09/27/2000, Krasilnikova L.N., Chuppina S.V., Krotikov V.A., Shnurkov N.V., Fokina L.T.) [2 ]:

Кремнийорганическое полимерное связующееSilicone polymer binder 30-4030-40 НаполнительFiller 9-189-18 ПигментPigment 6-156-15 РастворительSolvent ОстальноеRest

Недостатками прототипа являются повышенный расход связующего и вследствие этого высокая стоимость покрытия. Отверждение покрытия может проводиться происходит при температуре 180°С в течение 3 часов, либо отверждение происходит при температуре окружающей среды с предварительно внесенным в композицию отвердителем, что затрудняет технологию производства в построечных условиях. Кроме того, краевой угол смачивания не обеспечивает супергидрофобных свойств покрытию.The disadvantages of the prototype are the increased consumption of the binder and, as a result, the high cost of the coating. Curing of the coating can be carried out at a temperature of 180 ° C for 3 hours, or curing occurs at ambient temperature with a hardener previously added to the composition, which complicates the production technology in construction conditions. In addition, the contact angle does not provide superhydrophobic properties of the coating.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков. Поставленная задача решается тем, что состав для антиобледенительного покрытия металлических конструкций, включающая силиконовую смолу, наполнитель, толуол, содержит в качестве наполнителя аэросил марки R 972, в качестве силиконовой смолы кремнийорганическую смолу SILRES® MSE 100 при следующем соотношении компонентов, масс. %:The objective of the invention is to remedy these disadvantages. The problem is solved in that the composition for anti-icing coating of metal structures, including silicone resin, filler, toluene, contains R 972 aerosil as a filler, SILRES® MSE 100 silicone resin as a silicone resin in the following ratio of components, mass. %:

силиконовая смола SILRES® MSE 100SILRES® MSE 100 Silicone Resin 11-2011-20 аэросил марки R 972Aerosil grade R 972 2-32-3 ксилолxylene 77-8777-87

Состав для антиобледенительного покрытия может быть приготовлен путем диспергирования аэросила в ксилольном растворе кремнийорганической смолы SILRES® MSE 100. Процесс проводится в шаровых или бисерных мельницах в течение 24-48 часов. Для нанесения состава на защищаемую поверхность применяются методы лакокрасочной технологии: кисть, валик, краскораспылитель, окунание и другие.The anti-icing composition can be prepared by dispersing Aerosil in a xylene solution of SILRES® MSE 100 silicone resin. The process is carried out in ball or bead mills for 24-48 hours. To apply the composition to the surface to be protected, the methods of paint and varnish technology are used: brush, roller, paint sprayer, dipping and others.

Для приготовления состава использовали следующие материалы:To prepare the composition used the following materials:

- силиконовая смола SILRES® MSE 100 - представляет смесь метиловых эфиров различных поликремневых кислот (компания Wacker Chemie) [3];- SILRES® MSE 100 silicone resin is a mixture of methyl esters of various polysilicic acids (Wacker Chemie) [3];

- аэросил марки R 972.- Aerosil grade R 972.

Конкретные примеры рецептур антиобледенительного состава и свойства покрытий на его основе приведены в табл. 2, 3.Specific examples of anti-icing formulations and properties of coatings based on it are given in table. 2, 3.

Для исследования свойств представленных рецептур состава и покрытий на его основе были использованы следующие методики. Для характеристики антиобледенительных свойств покрытий в работе применяли значение статического и динамического (наступающего и отступающего) краевого угла смачивания, а также гистерезис смачивания, для чего измеряли углы натекания θ_нат, и углы оттекания θ_от [5]. Динамический угол смачивания определяли наклонным методом. Для этого капля воды помещалась на металлическую пластину, которая постепенно начинала наклоняться. Наступающий краевой угол смачивания (θ_нат) - это максимальный угол, достигаемый перед тем, как контактная линия начинает двигаться в сторону газовой фазы. Отступающий угол (θ_от) характеризуется минимальным значением до того момента, когда линия начинает движение в сторону жидкой фазы.To study the properties of the presented composition formulations and coatings based on it, the following methods were used. To characterize the anti-icing properties of the coatings, we used the value of the static and dynamic (up and down) wetting angles, as well as the wetting hysteresis, for which we measured leakage angles θ _nat and leakage angles θ _from [5]. The dynamic wetting angle was determined by the inclined method. For this, a drop of water was placed on a metal plate, which gradually began to bend. The approaching wetting angle (θ _nat ) is the maximum angle reached before the contact line begins to move toward the gas phase. The backward angle (θ _from ) is characterized by a minimum value until the moment when the line begins to move towards the liquid phase.

Для экспериментального исследования процесса смачивания жидкостью твердых подложек в качестве подложек использовались металлические пластины профнастила кровельного «МП-20» с полимерным покрытием. Состав антиобледенительного покрытия был нанесен на пластину, после отверждения которого на поверхность наносилась капля воды.For an experimental study of the process of wetting solid substrates with a liquid, metal plates of the MP-20 roofing sheeting with a polymer coating were used as substrates. The composition of the anti-icing coating was applied to the plate, after which a drop of water was applied to the surface.

Статический краевой угол смачивания определялся методом лежащей капли по формуле

The static contact angle was determined by the method of a lying drop according to the formula

где h - высота капли;where h is the height of the drop;

r - радиус капли.r is the radius of the drop.

Адгезию покрытий определяли методом решетчатого надреза [6]

The adhesion of the coatings was determined by the lattice notch method [6]

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫLIST OF REFERENCES

1. Харитонов Н.П. Органосиликатные композиции: Каталог-справочник / Н.П. Харитонов, В.А. Кротиков, В.В. Островский. - Л.: Наука: Ленингр. отд-ние, 1980. - 90 с.1. Kharitonov N.P. Organosilicate compositions: Directory / N.P. Kharitonov, V.A. Krotikov, V.V. Ostrovsky. - L .: Science: Leningrad. Department, 1980 .-- 90 s.

2. Патенту РФ 2156786 Композиция для антиобледенительного покрытия: пат. 2156786 Рос. Федерация: МПК С09K 3/18. Л.Н. Красильникова, С.В. Чуппина, В.А. Кротиков, Н.В. Шнурков, Л.Т. Фокина; заявитель и патентообладатель Институт химии силикатов РАН, Научно-исследовательский институт специальных полимеров и коррозии. Заявл. 1998-12-30; опубл. 27.09.2000.2. RF patent 2156786 Composition for de-icing coatings: US Pat. 2156786 ROS. Federation: IPC C09K 3/18. L.N. Krasilnikova, S.V. Chuppina, V.A. Krotikov, N.V. Shnurkov, L.T. Fokina; Applicant and patent holder Institute of Silicate Chemistry RAS, Research Institute of Special Polymers and Corrosion. Claim 1998-12-30; publ. 09/27/2000.

3. https://www.wacker.com/cms/en/home/index.jsp3. https://www.wacker.com/cms/en/home/index.jsp

4. http://www.silica.su/ru/perechen-produkczii/834-aerosil.html4.http: //www.silica.su/ru/perechen-produkczii/834-aerosil.html

5. Брагина В.И. Флотационные методы обогащения: учебное пособие по циклу лабораторных работ для студентов специальности 130405.65 «Обогащение полезных ископаемых» / сост.В.И. Брагина, В.И. Брагин, Л.П. Пехова. - Красноярск: ИПК СФУ, 2010. - 78 с.5. Bragin V.I. Flotation enrichment methods: a manual on a laboratory work cycle for students of specialty 130405.65 "Mineral processing" / comp.V.I. Bragin, V.I. Bragin, L.P. Pekhov. - Krasnoyarsk: IPK SFU, 2010 .-- 78 p.

6. ГОСТ 15140-78 Материалы лакокрасочные. Методы определения адгезии (с Изменениями N 1, 2, 3) М.: ИПК Издательство стандартов, 1996.6. GOST 15140-78 Paintwork materials. Methods for determining adhesion (as Amended by N 1, 2, 3) M .: IPK Standards Publishing House, 1996.

Claims (2)

Состав для антиобледенительного покрытия металлических конструкций, включающий силиконовую смолу, наполнитель, ксилол, отличающийся тем, что содержит в качестве наполнителя аэросил марки R 972, в качестве силиконовой смолы кремнийорганическую смолу SILRES® MSE 100 при следующем соотношении компонентов, мас.%:Composition for anti-icing coating of metal structures, including silicone resin, filler, xylene, characterized in that it contains aerosil R 972 as a filler, SILRES® MSE 100 silicone resin as a silicone resin in the following ratio, wt.%: силиконовая смола SILRES® MSE 100SILRES® MSE 100 Silicone Resin 11-2011-20 аэросил марки R 972Aerosil grade R 972 2-32-3 ксилолxylene 77-8777-87