окрасочная композиция с металлическим блеском

Формула изобретения

Окрасочная композиция с металлическим блеском, включающая пленкообразующий полимер и смесь органических растворителей, а также алюминиевую пудру, отличающаяся тем, что в качестве пленкообразующего полимера используют смесь поливинилбутираля и новолачной фенолформальдегидной смолы в смеси органических растворителей этилового спирта, бутилацетата, мета-ксилота при следующем соотношении компонентов, мас.%:

поливинилбутираль	13,39-13,81
новолачная фенолформальдегидная смола	8,08-8,52
алюминиевая пудра	1,30-1,34
смесь растворителей этилового спирта, бутилацетат,
мета-ксилола	76,36-76,97

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к созданию окрасочных композиций с алюминиевой пудрой и может быть использовано для окраски автомобилей, пластмасс, покрытий промышленного назначения и в приготовлении печатных красок.

Известна композиция на основе приготовления пигмента с предварительной обработкой алюминиевой пудры полипропиленгликолем со среднечисленной молекулярной массой 350-1000 (Патент Германии BASF Coatings AG 10027295 (2001), С09D 5/46, №10027295, 20000602).

Недостатком способа является возможность разрушения композиции при длительном хранении или повышении температуры (60°С и выше).

Известна композиция, состоящая из сополимера трифторхлорэтилена с винилиденфторидом Ф-32 Л марки Н, растворителя (ацетон, бутилацетат) и пигментов (алюминиевой пудры или диоксида титана и/или пигмента голубого фталоцианинового (Патент РФ 2215763, С09D 51/108, С09D 127/124, 10.11.2003).

Недостатком известной композиции является низкая устойчивость композиции при высоких температурах и ударе вследствие протекания реакции элиминирования в пленкообразующих веществах.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сути и достигаемому результату является эмаль ВЛ-297 (ТУ 6-10-1667-78), содержащая поливинилбутираль, резольную фенолформальдегидную смолу, алюминиевую пудру, смесь растворителей (Лившиц М.Л., Пшиялковский Б.И. Лакокрасочные материалы. Москва, Химия, 1982, с.243).

Общими признаками с прототипом в заявляемой композиции являются компоненты: пленкообразующий полимер, смесь органических растворителей, алюминиевая пудра.

Недостатком такой системы является неустойчивость композиции из-за возможности образования осадка в результате увеличения степени разветвления резольной фенолформальдегидной смолы. И поэтому эмаль ВЛ-297 поставляется в виде двух компонентов - полуфабриката эмали и алюминиевой пудры. Перед применением смешивают 95 мас.% ч. полуфабриката и 5 мас.ч. алюминиевой пудры. До рабочей вязкости (15-17 с по ВЗ-4) эмаль разбавляют смесью этилового и бутилового спиртов в количестве не более 30%.

Технический результат изобретения заключается в повышении устойчивости композиции при повышенной температуре и получение покрытий на ее основе с повышенной прочностью при ударе за счет образования сшитых структур в результате взаимодействия между функциональными группами полимерных компонентов.

Технический результат достигается тем, что окрасочная композиция, включающая пленкообразующий полимер, смесь органических растворителей и алюминиевую пудру, согласно изобретению в качестве пленкообразующего полимера содержит смесь поливинилбутираля и новолачной фенолформальдегидной смолы в смеси органических растворителей этилового спирта, бутилацетата, мета-ксилола при следующем соотношении компонентов, мас.%:

поливинилбутираль	13,39-13,81
новолачная фенолформальдегидная смола	8,08-8,52
алюминиевая пудра	1,30-1,34
смесь органических растворителей этилового	76,36-76,97
спирта, бутилацетата, мета-ксилола

Технический результат достигается использованием в качестве пленкообразующих веществ поливинилбутираля и новолачной фенолформальдегидной смолы.

Разработанная окрасочная композиция для покрытия, включающая поливинилбутираль, неотвержденную новолачную фенолформальдегидную смолу, смесь органических растворителей (бутилацетат, этиловый спирт, мета-ксилол) и алюминиевую пудру, образует покрытия с металлическим блеском, повышенной прочностью при ударе и обладает устойчивостью при высоких температурах.

Сущность заявленного изобретения состоит в высокой скорости отверждения вследствие образования сшитых структур путем взаимодействия поливинилбутираля с новолачной фенолформальдегидной смолой при повышенной температуре.

Положительным эффектом предлагаемого изобретения является возможность получения покрытий на основе композиции с повышенной прочностью при ударе и устойчивостью при высоких температурах. Кроме того, покрытия на основе этой композиции обладают металлическим блеском.

Поливинилбутираль представляет собой аморфный полимер белого цвета. Он растворим в спиртах, кетонах, сложных эфирах, хлорированных углеводородах, не растворим в бензине, керосине и этиловом эфире [Энциклопедия полимеров, М., Изд-во «Советская энциклопедия», 1974, Т.2, с.782]. Структурная формула поливинилбутираля приведена ниже:

Новолачная фенолформальдегидная смола представляет собой твердую, очень хрупкую прозрачную массу янтарного цвета. При 60-90°С полимер переходит в жидкое состояние, легко растворяется в спиртах, кетонах, фенолах и растворах едких щелочей [Энциклопедия полимеров, М., Изд-во «Советская энциклопедия», 1974, Т.3, с.710]. Структурная формула новолачной фенолформальдегидной смолы приведена ниже:

Увеличение содержания поливинилбутираля больше 13,81% в композиции приводит к образованию очень вязкого раствора, в результате чего не удается получить покрытия высокого качества (примеры 5, 6). При снижении содержания поливинилбутираля ниже 13,39% получается неустойчивая композиция (пример 4), которая даже при комнатной температуре в течение 3-4 часов расслаивается.

Увеличение содержания новолачной фенолформальдегидной смолы больше 8,52% приводит к ухудшению качества композиции: через 6-7 часов наблюдается выпадение смолы (пример 4, 9). Уменьшение содержания новолачной фенолформальдегидной смолы меньше 8,08% (пример 8) не обеспечивает необходимой адгезии к металлам и прочности при ударе. Кроме того, композицию необходимо подвергать термообработке при 270°С, а это усложняет технологию получения покрытия. Наилучшие результаты представлены в примерах 3, 10 и 11.

Отличием заявляемой композиции от прототипа является использование в качестве пленкообразующей основы смеси поливинилбутираля и новолачной фенолформальдегидной смолы в заявляемом соотношении компонентов, что доказывает новизну заявляемой композиции.

Известно применение фенолформальдегидной смолы в качестве основы лаков, эмалей, клеев, герметиков [Николаев А.Ф. Синтетические полимеры и пластические массы на их основе, 2 изд., М.-Л., 1966, с.411].

Широко применяют поливинилбутираль для получения лаков и эмалей [Ушаков С.Н. Поливиниловый спирт и его производные, М.-Л., 1960, т.1-2].

В заявляемой композиции сочетание новолачной фенолформальдегидной смолы (8,08-8,52 мас.%) с поливинилбутиралем (13,39-13,81 мас. %) при совмещении с алюминиевой пудрой (1,30-1,34 мас. %) в смеси органических растворителей (76,36-76,97 мас.%) позволяет получить покрытие с металлическим блеском и повышенной прочностью при ударе за счет образования сшитых структур в результате взаимодействия гидроксильных групп поливинилбутираля и метилольных или гидроксильных групп новолачной фенолформальдегидной смолы.

Таким образом, два известных ингредиента (новолачная фенолформальдегидная смола, поливинилбутираль) в заявляемой композиции в новой совокупности признаков обеспечивают синергетический эффект - образование сшитых структур в результате нового взаимодействия, что свидетельствует о новом, неизвестном из уровня техники, механизме влияния признаков на достигаемый технический результат, что свидетельствует о соответствии заявляемой композиции условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Способ приготовления композиции заключается в следующем. Определенную навеску поливинилбутираля растворяют в необходимом объеме этилового спирта и добавляют рассчитанное количество новолачной фенолформальдегидной смолы, растворенной в бутилацетате. После перемешивания приливают бутилацетат и мета-ксилол. При перемешивании к полученной смеси добавляют алюминиевой пудры.

Соотношение ингредиентов для получения окрасочной композиции берут в соответствии с заявляемым соотношением компонентов, мас.%:

поливинилбутираль	13,39-13,81
новолачная фенолформальдегидная смола	8,08-8,52
алюминиевая пудра	1,30-1,34
смесь органических растворителей этилового спирта, бутилацетата, мета-ксилола	76,36-76,97

Изобретение поясняется примерами.

Пример 1. Синтез новолачной фенолформальдегидной смолы. В трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником и капельной воронкой, помещают 94 г фенола (марки хч ГОСТ 6417-52) и при охлаждении приливают постепенно 0,4 мл 36%-ной соляной кислоты (марки хч ГОСТ 3118-67) и 34 мл 40%-ного раствора формалина (марки ч МРТУ 6-09-6319-69). После полного растворения фенола смесь помещают в кипящую водяную баню. При этом сразу же наблюдается образование полимерного продукта, что приводит к расслоению смоляного и водного слоев. По окончании конденсации перемешивание прекращают, содержимое колбы охлаждают и сливают верхний водный слой. Оставшуюся в колбе смолу сушат при температуре 60-70°С. Выход полимера 90%. Готовую смолу используют в композиции. Состав и структура полимера подтверждаются данными элементного анализа и ИК-спектроскопии. Вычислено, %: С 78,50; Н 6,54. Найдено, %: С 77,82; Н 6,04.

Пример 2. Синтез поливинилбутираля. В трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником и капельной воронкой, помещают 100 г поливинилового спирта (марки ч МРТУ 6-09-4004-67) и приливают 62 мл уксусной кислоты (марки хч ГОСТ 61-69). Смесь перемешивают до полного растворения поливинилового спирта. При охлаждении постепенно приливают 16 мл серной кислоты (марки хч ГОСТ 4204-66) и 82 мл масляного альдегида (марки ч МРТУ 6-09-5540-68) в 400 мл ледяной уксусной кислоты (марки хч ГОСТ 61-69). При непрерывном перемешивании повышают температуру до 35°С. Через некоторое время поливинилбутираль выпадает из раствора в виде мелкого порошка. Для завершения осаждения полимера реакционная масса разбавляется водой, полимер отфильтровывается, промывается дистиллированной водой для удаления кислоты. Промытый продукт центрифугируется и высушивается при 40°С.

Выход полимера 90%. Состав и структура полимера подтверждаются данными элементного анализа и ИК-спектроскопии. Вычислено, %: С 42,68; Н 13,04. Найдено, %: С 41,82; Н 13,64.

Пример 3. Приготовление композиции. 100 г поливинилбутираля, полученного способом, описанным в примере 2, растворяют в 500 мл этилового спирта (марки ч ГОСТ Р 51652-2000) и добавляют 62 г новолачной фенолформальдегидной смолы, полученной способом, описанным в примере 1, растворенной в 100 мл бутилацетата (марки хч ГОСТ 8981-78). После перемешивания приливают 100 мл бутилацетата и 10 мл мета-ксилола (марки ч МРТУ 6-09-3839-67). При перемешивании к полученной смеси добавляют 10 г алюминиевой пудры (ГОСТ 5494-76).

Состав композиции, мас.%:

поливинилбутираль	13,39
новолачная феноформальдегидная смола	8,3
алюминиевая пудра	1,34
смесь органических растворителей	76,97

При нанесении на металлическую поверхность получена однородная пленка, прочность при ударе около 15 Дж, времени высыхания при (25±3)°С, составляющем 4-4,5 часа, и при сохранении значений показателей прочности при изгибе. Пленка устойчива при высоких температурах (160°С).

Пример 4. Приготовление композиции. 50 г поливинилбутираля растворяют в 500 мл этилового спирта и добавляют 62 г новолачной фенолформальдегидной смолы, растворенной в 100 мл бутилацетата. После перемешивания приливают 100 мл бутилацетата и 10 мл мета-ксилола. При перемешивании к полученной смеси добавляют 10 г алюминиевой пудры.

Состав композиции, мас.%:

поливинилбутираль	7,17
новолачная феноформальдегидная смола	8,89
алюминиевая пудра	1,43
смесь органических растворителей этилового спирта, бутилацетата, мета-ксилола	82,51

Неустойчивая композиция, которая в течение 3-4 часов расслаивается.

Пример 5. Приготовление композиции. 150 г поливинилбутираля растворяют в 500 мл этилового спирта и добавляют 62 г новолачной фенолформальдегидной смолы, растворенной в 100 мл бутилацетата. После перемешивания приливают 100 мл бутилацетата и 10 мл мета-ксилола. При перемешивании к полученной смеси добавляют 10 г алюминиевой пудры.

Состав композиции, мас.%:

поливинилбутираль	18,81
новолачная феноформальдегидная смола	7,78
алюминиевая пудра	1,25
смесь органических растворителей этилового спирта, бутилацетата, мета-ксилола	72,16

Не удается получить пленку высокого качества.

Пример 6. Приготовление композиции. 200 г поливинилбутираля растворяют в 500 мл этилового спирта и добавляют 62 г новолачной фенолформальдегидной смолы, растворенной в 100 мл бутилацетата. После перемешивания приливают 100 мл бутилацетата и 10 мл мета-ксилола. При перемешивании к полученной смеси добавляют 10 г алюминиевой пудры.

Состав композиции, мас.%:

поливинилбутираль	23,60
новолачная феноформальдегидная смола	7,32
алюминиевая пудра	1,18
смесь органических растворителей этилового спирта, бутилацетата, мета-ксилола	67,90

Не удается получить пленку высокого качества. Полученная пленка хрупкая, ломается при изгибе.

Пример 7. Приготовление композиции. 120 г поливинилбутираля растворяют в 500 мл этилового спирта и добавляют 62 г новолачной фенолформальдегидной смолы, растворенной в 100 мл бутилацетата. После перемешивания приливают 100 мл бутилацетата и 10 мл мета-ксилола. При перемешивании к полученной смеси добавляют 10 г алюминиевой пудры.

Состав композиции, мас.%:

поливинилбутираль	15,64
новолачная феноформальдегидная смола	8,08
алюминиевая пудра	1,30
смесь органических растворителей этилового спирта, бутилацетата, мета-ксилола	74,98

Время высыхания пленки составляет около 10 суток, поэтому необходимо пленку подвергать термообработке, а это усложняет технологию получения покрытия.

Пример 8. Приготовление композиции. 100 г поливинилбутираля растворяют в 500 мл этилового спирта и добавляют 40 г новолачной фенолформальдегидной смолы, растворенной в 100 мл бутилацетата. После перемешивания приливают 100 мл бутилацетата и 10 мл мета-ксилола. При перемешивании к полученной смеси добавляют 10 г алюминиевой пудры.

Состав композиции, мас.%:

поливинилбутираль	13,79
новолачная феноформальдегидная смола	5,51
алюминиевая пудра	1,38
смесь органических растворителей этилового спирта, бутилацетата, мета-ксилола	79,32

При нанесении на металлическую поверхность получена хрупкая пленка, которая ломается при изгибе.

Пример 9. Приготовление композиции. 100 г поливинилбутираля растворяют в 500 мл этилового спирта и добавляют 100 г новолачной фенолформальдегидной смолы, растворенной в 100 мл бутилацетата. После перемешивания приливают 100 мл бутилацетата и 10 мл мета-ксилола. При перемешивании к полученной смеси добавляют 10 г алюминиевой пудры.

Состав композиции, мас.%:

поливинилбутираль	12,73
новолачная феноформальдегидная смола	12,73
алюминиевая пудра	1,27
смесь органических растворителей этилового спирта, бутилацетата, мета-ксилола	73,27

Наблюдается выпадение смолы.

Пример 10. Приготовление композиции. 104 г поливинилбутираля растворяют в 500 мл этилового спирта и добавляют 64 г новолачной фенолформальдегидной смолы, растворенной в 100 мл бутилацетата. После перемешивания приливают 100 мл бутилацетата и 10 мл мета-ксилола. При перемешивании к полученной смеси добавляют 10 г алюминиевой пудры.

Состав композиции, мас.%:

поливинилбутираль	13,81
новолачная феноформальдегидная смола	8,50
алюминиевая пудра	1,33
смесь органических растворителей этилового спирта, бутилацетата, мета-ксилола	76,36

При нанесении на металлическую поверхность получена однородная пленка, прочность при ударе около 10 Дж, времени высыхания при (25±3)°С, составляющем 3 часа, и при сохранении значений показателей прочности при изгибе. Пленка устойчива при высоких температурах (160°С).

Пример 11. Приготовление композиции. 102 г поливинилбутираля растворяют в 500 мл этилового спирта и добавляют 64 г новолачной фенолформальдегидной смолы, растворенной в 100 мл бутилацетата. После перемешивания приливают 100 мл бутилацетата и 10 мл мета-ксилола. При перемешивании к полученной смеси добавляют 10 г алюминиевой пудры.

Состав композиции, мас.%:

поливинилбутираль	13,58
новолачная феноформальдегидная смола	8,52
алюминиевая пудра	1,33
смесь органических растворителей этилового спирта, бутилацетата, мета-ксилола	76,57

При нанесении на металлическую поверхность получена однородная пленка, прочность при ударе около 10 Дж, времени высыхания при (25±3)°С, составляющем 3 часа, и при сохранении значений показателей прочности при изгибе. Пленка устойчива при высоких температурах (160°С).