RU2041905C1 - Composition for protective coating and a method of its preparing - Google Patents
Composition for protective coating and a method of its preparing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2041905C1 RU2041905C1 RU9393009017A RU93009017A RU2041905C1 RU 2041905 C1 RU2041905 C1 RU 2041905C1 RU 9393009017 A RU9393009017 A RU 9393009017A RU 93009017 A RU93009017 A RU 93009017A RU 2041905 C1 RU2041905 C1 RU 2041905C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composition
- polymethylphenylsiloxane
- toluene
- solution
- tetrabutoxytitanium
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Paints Or Removers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области материаловедения защитных покрытий, в частности к композициям на основе полиорганосилоксанов, твердеющих при температуре окружающего воздуха. Композиция предназначена для получения атмосферостойких противокоррозионных покрытий на металлических поверхностях и может быть использована в случаях, при которых невозможно образование покрытия в условиях высоких температур, например, при окрашивании крупногабаритного оборудования в судостроении, вагоностроении, автомобилестроении, гидротехнике. The invention relates to the field of materials science of protective coatings, in particular to compositions based on polyorganosiloxanes hardening at ambient temperature. The composition is intended to produce weather-resistant anticorrosive coatings on metal surfaces and can be used in cases where it is impossible to form coatings at high temperatures, for example, when painting large equipment in shipbuilding, car building, automotive, and hydraulic engineering.
Известны композиции на основе полиорганосилоксанов, состоящие из трех компонентов: полимерного связующего, силикатов и оксидов [1] После отверждения композиция образует единую пространственно-сшитую структуру, которая может рассматриваться как система тонких полимерных пленок, фиксированных между частицами остальных компонентов. Комплекс свойств, обеспечивающих надежное применение покрытий, в значительной степени достигается благодаря введению силикатных компонентов, образующих с полимером силоксансиликатные связи, а также оксидов, катализирующих этот процесс и улучшающих адгезионные показатели. Known compositions based on polyorganosiloxanes, consisting of three components: a polymer binder, silicates and oxides [1] After curing, the composition forms a single spatially cross-linked structure, which can be considered as a system of thin polymer films fixed between particles of other components. A set of properties that ensure reliable use of coatings is largely achieved due to the introduction of silicate components that form siloxane-silicate bonds with the polymer, as well as oxides that catalyze this process and improve adhesive performance.
Разрыв силоксановых связей в силикатной решетке и молекуле полимера осуществляется под влиянием внешних энергетических воздействий, в том числе и механических:
Si-OSi + Si-OSi __→ поверхность силиката (с) молекула полимера (п)
__→
Реакции
__→ + H2O
i-OH+R-i __→ i-O-Si + RH протекают с достаточной полнотой при нагревании или в присутствии сшивающих агентов и относятся главным образом к стадии пространственной сшивки (отверждения) композиции на основе полиорганосилоксанов.The breaking of siloxane bonds in the silicate lattice and the polymer molecule is carried out under the influence of external energy influences, including mechanical ones:
Si-O Si + Si-O Si __ → surface of silicate (s) polymer molecule (p)
__ →
Reactions
__ → + H 2 O
i-OH + R- i __ → iO-Si + RH proceed with sufficient completeness when heated or in the presence of crosslinking agents and relate mainly to the stage of spatial crosslinking (curing) of a polyorganosiloxane-based composition.
При изготовлении композиции в процессе обработки суспензии, содержащей полиорганосилоксан, силикат и оксид, в шаровой мельнице наиболее вероятна реакция, протекающая по первой схеме, происходит образование первичных химических связей между полимерной основой и силикатными компонентами. Последующая сшивка, приводящая к образованию единой пространственной структуры, осуществляется в процессе отверждения композиции под влиянием высоких температур или в присутствии сшивающих добавок при температуре 10-30оС.In the manufacture of the composition during the processing of a suspension containing polyorganosiloxane, silicate and oxide in a ball mill, the most likely reaction proceeding according to the first scheme is the formation of primary chemical bonds between the polymer base and silicate components. Subsequent crosslinking, leading to the formation of a single spatial structure, is carried out in the process of curing the composition under the influence of high temperatures or in the presence of crosslinking additives at a temperature of 10-30 o C.
В случае отверждения известной композиции под влиянием высоких температур возможно получение качественных покрытий, обладающих высокими физико-механическими свойствами. Однако формирование таких покрытий является процессом трудо- и энергоемким, так как требует проведения термообработки по специальной программе: подъем температуры со скоростью 1,5-2оС в минуту до 270оС, изотермическая выдержка при этой температуре в течение 2,5-3 ч и последующее охлаждение со скоростью до 5оС в минуту. Несоблюдение режима термообработки приводит к образованию внутренних дефектов и пузырей за счет выделения внутримолекулярной и конденсационной воды, вызывающей деструкцию полиорганосилоксанов и, как следствие этого, ухудшение физико-механических свойств. К недостаткам композиции относятся также ограниченность ее применения при высокотемпературном отверждении наносимых покрытий: композиция не пригодна для окрашивания крупногабаритных деталей и металлоконструкций.In the case of curing the known composition under the influence of high temperatures, it is possible to obtain high-quality coatings with high physical and mechanical properties. However, the formation of such coatings is a labor and energy intensive process, since the heat treatment requires a special program: temperature rise at a rate of 1.5-2 ° C per minute to 270 ° C, isothermal hold at this temperature for 2.5-3 h and subsequent cooling at a speed of up to 5 ° C per minute. Failure to comply with the heat treatment leads to the formation of internal defects and bubbles due to the release of intramolecular and condensation water, which causes the destruction of polyorganosiloxanes and, as a consequence, the deterioration of physical and mechanical properties. The disadvantages of the composition also include its limited use in the high-temperature curing of applied coatings: the composition is not suitable for painting large-sized parts and metal structures.
Наиболее близкой к композиции по изобретению является известная композиция для защитного покрытия, включающая раствор полиметилфенилсилоксана в толуоле, тетрабутоксититан (0,6 мас.), силикат и оксид металла. Способ изготовления композиции предусматривает введение тетрабутоксититана в состав, который раньше использовали только как самостоятельную композицию. При этом отвердитель в него вводят непосредственно перед нанесением покрытия [2]
Однако получаемое на основе известной композиции покрытие обладает невысокими прочностными характеристиками, твердостью и адгезией к подложке и по физико-механическим свойствам уступает покрытиям на основе композиций, отверждаемых под влиянием высоких температур.Closest to the composition of the invention is a known composition for a protective coating comprising a solution of polymethylphenylsiloxane in toluene, tetrabutoxytitanium (0.6 wt.), Silicate and metal oxide. A method of manufacturing the composition involves the introduction of tetrabutoxytitanium in a composition that was previously used only as an independent composition. In this case, the hardener is introduced into it immediately before coating [2]
However, the coating obtained on the basis of the known composition has low strength characteristics, hardness and adhesion to the substrate and is inferior in physicomechanical properties to coatings based on compositions cured by high temperatures.
Технической задачей изобретения является улучшение физико-механических свойств покрытия, заключающееся в увеличении прочностных характеристик, твердости и адгезии к подложке. An object of the invention is to improve the physico-mechanical properties of the coating, which consists in increasing the strength characteristics, hardness and adhesion to the substrate.
Увеличение прочностных характеристик, твердости и адгезии покрытия к подложке достигается тем, что композиция для защитного покрытия, включающая раствор полиметилфенилсилоксана в толуоле, тетрабутоксититан, силикат и оксид металла, дополнительно содержит карбид кремния, при следующем соотношении компонентов, мас. The increase in strength characteristics, hardness and adhesion of the coating to the substrate is achieved by the fact that the composition for a protective coating, including a solution of polymethylphenylsiloxane in toluene, tetrabutoxytitanium, silicate and metal oxide, additionally contains silicon carbide, in the following ratio, wt.
Раствор полиметилфе-
нилсилоксана в толуоле,
в расчете на сухое ве- щество 25-34 Тетрабутоксититан 5-11 Силикат 42-60 Оксид металла 1-5 Карбид кремния 3-10
Увеличение прочностных характеристик, твердости и адгезии к подложке достигается также тем, что в способе изготовления композиции, заключающемся в смешении раствора полиметилфенилсилоксана в толуоле, тетрабутоксититана и неорганических компонентов и механической обработке полученной суспензии в шаровой мельнице, согласно изобретению, сначала смешивают раствор полиметилфенилсилоксана в толуоле с тетрабутоксититаном, а затем в смесь вводят неорганические компоненты.Polymethyl
nilsiloxane in toluene,
calculated on the dry matter 25-34 Tetrabutoxytitanium 5-11 Silicate 42-60 Metal oxide 1-5 Silicon carbide 3-10
The increase in strength characteristics, hardness and adhesion to the substrate is also achieved by the fact that in the method of manufacturing the composition, which consists in mixing a solution of polymethylphenylsiloxane in toluene, tetrabutoxytitanium and inorganic components and machining the resulting suspension in a ball mill, according to the invention, the solution of polymethylphenylsiloxane in toluene is first mixed with tetrabutoxy titanium, and then inorganic components are introduced into the mixture.
Именно нетрадиционная последовательность смешивания компонентов композиции при использовании в ней тетрабутоксититана в значительных концентрациях приводит к образованию однородного геля и заключительная обработка его в шаровой мельнице обеспечивает получение качественной композиции с характерной для краски консистенцией. It is an unconventional sequence of mixing the components of the composition when tetrabutoxy titanium is used in significant concentrations that leads to the formation of a uniform gel and its final processing in a ball mill provides a high-quality composition with a characteristic consistency for the paint.
Высокая концентрация тетрабутоксититана в составе композиции после ее нанесения на поверхность металла по мере улетучивания органического растворителя обеспечивает более активное прохождение реакций переэтерификации тетрабутоксититана полиметилфенилсилоксаном, как первой так и второй ступени. Кроме того, концентрация тетрабутоксититана достаточна для связывания ОН-групп, находящихся на поверхности силикатов и оксидов. В результате таких химических взаимодействий образуется обладающее высокими физико-механическими свойствами высокоструктурированное покрытие со значительным содержанием соединения формулы: MexTimSinOm+n+ .The high concentration of tetrabutoxytitanium in the composition after it is applied to the metal surface as the organic solvent evaporates provides a more active reaction of transesterification of tetrabutoxytitanium with polymethylphenylsiloxane, both the first and second stages. In addition, the concentration of tetrabutoxy titanium is sufficient to bind OH groups located on the surface of silicates and oxides. As a result of such chemical interactions, a highly structured coating with high physicomechanical properties is formed with a significant content of a compound of the formula: Me x Ti m Si n O m + n + .
Использование тетрабутоксититана в больших концентрациях является решением неочевидным, так как раньше концентрацию тетрабутоксититана ограничивали, стремясь избежать происходящее при смешивании тетрабутоксититана с суспензией, содержащей полиметилфенилсилоксан, силикат и оксид, гелеобразование. Считалось, что гелеобразование делает композицию непригодной для использования по назначению. Однако использование тетрабутоксититана в достаточно высоких концентрациях возможно благодаря специальному способу смешивания компонентов при изготовлении композиции. Добавление в процессе смешивания неорганических компонентов в предварительно подготовленную смесь тетрабутоксититана с раствором полиорганосилоксана в толуоле приводит к равномерному гелеобразованию суспензии без формирования трудноразмалываемых сгустков и гарантирует после механообработки в шаровой мельнице получение готовой композиции с характерной для окраски консистенцией. The use of tetrabutoxy titanium in high concentrations is not an obvious solution, since earlier the concentration of tetrabutoxy titanium was limited, trying to avoid what happens when mixing tetrabutoxy titanium with a suspension containing polymethylphenylsiloxane, silicate and oxide, gelation. It was believed that gelation makes the composition unsuitable for intended use. However, the use of tetrabutoxy titanium in sufficiently high concentrations is possible due to a special method of mixing the components in the manufacture of the composition. The addition of inorganic components to the pre-prepared mixture of tetrabutoxy titanium with a solution of polyorganosiloxane in toluene during the mixing process leads to uniform gelation of the suspension without the formation of hard-to-grind clots and guarantees after preparation in a ball mill to obtain the finished composition with a characteristic consistency for coloring.
Наличие в композиции карбида кремния, который при механообработке способен размалываться не до величины частиц 10-20 мкм как, например, силикат, а до 1-2 мкм, обеспечивает равномерное его распределение в качестве наполнителя в мельчайших пустотах пространственно-сшитой структуры получаемого покрытия, увеличивая его твердость. The presence of silicon carbide in the composition, which during machining is capable of grinding not to a particle size of 10-20 μm, such as silicate, but to 1-2 μm, ensures its uniform distribution as a filler in the smallest voids of the spatially crosslinked structure of the resulting coating, increasing its hardness.
Установлено, что оптимальное содержание тетрабутоксититана в композиции должно составлять 5-11 мас. При содержании тетрабутоксититана менее 5 мас. композиция медленно высыхает и получаемые покрытия имеют низкий показатель твердости. Увеличение концентрации тетрабутоксититана свыше 11 мас. приводит к образованию очень жесткого покрытия с большими внутренними напряжениями, обладающего низкой адгезией к подложке. It was found that the optimal content of tetrabutoxytitanium in the composition should be 5-11 wt. When the content of tetrabutoxytitanium is less than 5 wt. the composition dries slowly and the resulting coatings have a low hardness index. The increase in the concentration of tetrabutoxytitanium over 11 wt. leads to the formation of a very hard coating with high internal stresses, with low adhesion to the substrate.
Превышение верхнего предела рекомендуемого интервала концентраций полиметилфенилсилоксана в композиции увеличивает время высыхания и вызывает снижение твердости покрытия. При концентрации полиметилфенилсилоксана менее 25 мас. значительно ухудшаются прочностные характеристики покрытия, снижаются его твердость и адгезия к подложке. Exceeding the upper limit of the recommended range of concentrations of polymethylphenylsiloxane in the composition increases the drying time and causes a decrease in hardness of the coating. When the concentration of polymethylphenylsiloxane is less than 25 wt. the strength characteristics of the coating are significantly deteriorated, its hardness and adhesion to the substrate are reduced.
Ограничения в композиции концентрации силиката и карбида кремния по верхнему пределу соответственно 60 и 10 мас. обусловлено наблюдаемой за этим пределом тенденцией снижения значений прочностных характеристик. Выбор нижнего предела содержания компонента в композиции для силиката 42 мас. и для карбида кремния 3 мас. объясняется соображениями сохранения достаточной твердости покрытия. Limitations in the composition of the concentration of silicate and silicon carbide at the upper limit, respectively, 60 and 10 wt. due to the observed tendency to decrease the values of strength characteristics. The choice of the lower limit of the content of the component in the composition for
Пределы содержания оксида металла выбраны в соответствии с практикой его введения в органосиликатные материалы для придания цветности. При содержании оксида металла менее 1 мас. композиция не имеет выраженного цвета. При введении оксида металла в количестве, превышающем 5 мас. эффект окрашивания остается на достигнутом уровне, кроме того, покрытие становится менее эластичным, что выражается в снижении прочности на изгиб. The limits of the content of metal oxide are selected in accordance with the practice of its introduction into organosilicate materials to impart color. When the content of metal oxide is less than 1 wt. the composition has no pronounced color. With the introduction of metal oxide in an amount exceeding 5 wt. the staining effect remains at the achieved level, in addition, the coating becomes less elastic, which is reflected in a decrease in bending strength.
Композицию получают следующим образом. The composition is prepared as follows.
В шаровую мельницу загружают раствор полиметилфенилсилоксана в толуоле и при легком перемешивании вводят в него тетрабутоксититан. Затем в смесь добавляют в порошкообразном виде остальные компоненты. Образовавшийся гель подвергают обработке в шаровой мельнице в течение 1-3 сут. После механообработки композиция готова и имеет характерную для краски консистенцию. Ее разливают в плотно закрывающуюся стеклянную или металлическую посуду. A solution of polymethylphenylsiloxane in toluene is loaded into a ball mill and tetrabutoxy titanium is introduced into it with gentle stirring. The remaining components are then added in powder form to the mixture. The resulting gel is subjected to processing in a ball mill for 1-3 days. After machining, the composition is ready and has a characteristic consistency for the paint. It is poured into tightly closed glass or metal dishes.
В условиях лаборатории были проведены исследования свойств покрытий, полученных из композиций, различаемых по количественному содержанию компонентов. Для этого композиции наносили на металлические подложки (Ст. 3) и высушивали при 20оС. Толщина покрытий составляла 100 мкм.In the laboratory, studies were conducted on the properties of coatings obtained from compositions, distinguished by the quantitative content of the components. To this composition was applied to a metal substrate (Art. 3) and dried at 20 ° C. The coating thickness was 100 microns.
П р и м е р ы 1-14. Композиции по примерам получают, как описано выше. Составы композиций по примерам приведены в табл. 1, свойства покрытий на их основе в табл. 2. PRI me R s 1-14. The compositions of the examples are prepared as described above. The compositions of the examples are given in table. 1, the properties of coatings based on them in table. 2.
Использование композиции по изобретению и способа ее получения позволяет изготавливать отверждаемые при температуре окружающего воздуха покрытия, сравнимые по своим физико-механическим свойствам с физико-механическими свойствами покрытий, отверждаемых при высоких температурах. Помимо высоких прочностных характеристик, твердости и адгезии к подложке покрытия на основе композиции по изобретению обладают также и хорошими электрофизическими свойствами. The use of the composition according to the invention and the method for its preparation makes it possible to produce coatings cured at ambient temperature that are comparable in their physical and mechanical properties to the physical and mechanical properties of coatings cured at high temperatures. In addition to high strength characteristics, hardness and adhesion to the substrate, coatings based on the composition of the invention also have good electrophysical properties.
Claims (1)
Тетрабутоксититан 5 11
Силикат 42 60
Оксид металла 1 5
Карбид кремния 3 10
2. Способ получения композиции для защитного покрытия, заключающийся в смешении раствора полиметилфенилсилоксана в толуоле, тетрабутоксититана и неорганических компонентов и механической обработке полученной суспензии в шаровой мельнице, отличающийся тем, что сначала смешивают раствор полиметилфенилсилоксана в толуоле с тетрабутоксититаном, а затем в смесь вводят неорганические компоненты, при этом компоненты берут в следующем соотношении, мас.A solution of polymethylphenylsiloxane in toluene calculated on the dry matter 25 34
Tetrabutoxy titanium 5 11
Silicate 42 60
Metal oxide 1 5
Silicon Carbide 3 10
2. A method of obtaining a composition for a protective coating, which consists in mixing a solution of polymethylphenylsiloxane in toluene, tetrabutoxytitanium and inorganic components and machining the resulting suspension in a ball mill, characterized in that the solution of polymethylphenylsiloxane in toluene is mixed with tetrabutoxytitanium, and then inorganic components are introduced into the mixture , while the components are taken in the following ratio, wt.
Тетрабутоксититан 5 11
Неорганические компоненты:
Силикат 42 60
Оксид металла 1 5
Карбид кремния 3 10A solution of polymethylphenylsiloxane in toluene calculated on the dry matter 25 34
Tetrabutoxy titanium 5 11
Inorganic components:
Silicate 42 60
Metal oxide 1 5
Silicon Carbide 3 10
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU9393009017A RU2041905C1 (en) | 1993-02-18 | 1993-02-18 | Composition for protective coating and a method of its preparing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU9393009017A RU2041905C1 (en) | 1993-02-18 | 1993-02-18 | Composition for protective coating and a method of its preparing |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2041905C1 true RU2041905C1 (en) | 1995-08-20 |
RU93009017A RU93009017A (en) | 1996-10-10 |
Family
ID=20137470
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU9393009017A RU2041905C1 (en) | 1993-02-18 | 1993-02-18 | Composition for protective coating and a method of its preparing |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2041905C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004106446A1 (en) * | 2003-05-29 | 2004-12-09 | Evgeny Evgenievich Leschenko | Protective coating composition |
RU2574763C2 (en) * | 2014-05-27 | 2016-02-10 | Открытое акционерное общество "Химпром" | Impregnating insulating enamel |
RU2599294C1 (en) * | 2015-05-19 | 2016-10-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) | Method of producing thin-film coating |
-
1993
- 1993-02-18 RU RU9393009017A patent/RU2041905C1/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Харитонов Н.П. и др. Органосиликатные материалы, их свойства и технология применения. Л.:Наука, 1980. * |
2. Худобин Ю.И. и др. Промышленный выпуск одноупаковочных органосиликатных композиций, типа ОС - 12, Новое в сушке лакокрасочных покрытий. Л:. ЛДНТП4, 1990, С.47-50. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004106446A1 (en) * | 2003-05-29 | 2004-12-09 | Evgeny Evgenievich Leschenko | Protective coating composition |
EA008190B1 (en) * | 2003-05-29 | 2007-04-27 | Евгений Евгеньевич Лещенко | Protective coating composition |
RU2574763C2 (en) * | 2014-05-27 | 2016-02-10 | Открытое акционерное общество "Химпром" | Impregnating insulating enamel |
RU2599294C1 (en) * | 2015-05-19 | 2016-10-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) | Method of producing thin-film coating |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2660490C2 (en) | Anti-corrosive coating composition | |
WO2006003829A1 (en) | Aqueous coating composition | |
RU2041905C1 (en) | Composition for protective coating and a method of its preparing | |
US4189414A (en) | Coating compositions for architectural use | |
KR101578636B1 (en) | The method of manufacturing watersoluble ceramic paint composition having waterproof quality | |
JPH05230375A (en) | Heating type solvent-free, catalyst-free organosiloxane composition and its use | |
KR101153784B1 (en) | Functional paint composition and manufacturing method for the same | |
CN113831690B (en) | Epoxy resin-based composition, preparation method thereof and putty powder | |
JPH11514023A (en) | Aqueous silicone resin emulsion for waterproofing building materials | |
KR20200037578A (en) | Ceramic coating composition for structural reinforcement and manufacturing method thereof | |
KR102164891B1 (en) | Ceramic coating and penetrative waterproof composition | |
CN109486346B (en) | High-temperature-resistant sealing agent and preparation method and application thereof | |
JPS62227965A (en) | Method of treating material | |
RU2216567C2 (en) | Composition for protective coating | |
JPS6123817B2 (en) | ||
RU2688750C1 (en) | Protective coating composition | |
JPS61192771A (en) | Ceramic coating agent mainly composed of silicon carbide | |
MX2013007531A (en) | Low humidity cure for moisture curable coatings. | |
CN113563798B (en) | Resin composition, adhesive, solvent-free flexible polysiloxane coating and application thereof | |
JPH0351758B2 (en) | ||
JP7410710B2 (en) | Water-based exterior wood paint | |
KR102155986B1 (en) | Uv curing type polysilazane coating composition for bathroom pottery and coating method using same | |
SU1558993A1 (en) | Paste for protection of components from gas cementation | |
RU2043376C1 (en) | Method for production of protective coating | |
JPS63189472A (en) | Coating material composition and cured article thereof |