PL122889B1 - Method of manufacture of zinc-silicate paint - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywa¬ nia przeciwkorozyjnej farby krzemianowo-cynko¬ wej zlozonej ze spoiwa alkilokrzemianowego, pylu cynkowego oraz srodków pomocniczych.Dotychczas znane przeciwkorozyjne farby krze- i mianowo-cynkowe mozna podzielic na dwie zasad¬ nicze grupy: farby wodorozcienczalne oparte na krzemianach metali alkalicznych oraz farby roz¬ puszczalnikowe oparte na estrach kwasu krzemo¬ wego, zwykle na krzemianieetylu. io Farby takie produkowane sa w postaci dwu- lub trójskladnikowej, przy czym spoiwa krzemianowe miesza sie z czescia pigmentowa bezposrednio przed uzyciem. Nalozone powloki farb krzemiano- wo-cynkowych utwardza sie badz przez traktowa- u nie utwardzaczem, badz utwardzaja sie same w wyniku reakcji spoiw z dwutlenkiem wegla lub wilgocia zawarta w otaczajacym powietrzu.Znana z opisu patentowego St. Zjedn. Ameryki nr 3.653.930 bogata w cynk farba ochronna sklada M sie z pylu cynkowego w spoiwie obejmujacym or¬ ganiczny polikrzemian, amine oraz rozpuszczalnik.Ilosc spoiwa jest tak dobrana, aby pyl cynkowy nie ulegal osadzeniu i pozwolil sie latwo rozmie¬ szac nawet po dlugim przechowywaniu w zamknie- n tym pojemniku. Po nalozeniu na powierzchnie wil¬ goc z atmosfery reaguje z amina dostarczajac jonów OH, które powoduja hydrolize polikrzemianu z wytworzeniem lepkiego spoiwa krzemianowego dlacynku. 30 Gazowanie farby w opakowaniu jest wyelimino¬ wane przez wprowadzenie odpowiednich zwiazków w sklad nosnika. Zwykle stosuje sie alkilo- lub arylo nitrozwiazki, które reaguja z wydzielajacym sie wodorem, tworzac jako produkt uboczny amine zwiekszajaca efektywnosc farby. W innym przy¬ padku wydzielanie sie gazowego wodoru inhibituje cykloketony lub zwiazki tlenku olowiu.Znane z opisu patentowego St. Zjedn. Ameryki nr 3.649.307 spoiwo do farby cynkowej w postaci mieszanek krzemianowych wytwarza sie przez traktowanie w podwyzszonej temperaturze etylo^ polikrzemianu kwasem borowym w obecnosci roz¬ puszczalnika organicznego, rozpuszczajacego kwas borowy. Na 100 czesci etylopolikrzemianu stosuje sie 1—25 czesci wagowych kwasu borowego. Pro¬ ces prowadzi sie bez dostepu wilgoci, w tempera¬ turze 343—410K.Farbe cynkowa wytwarza sie przez zdyspergo- wanie 50—94% wagowych cynku w 6—50% wago¬ wych cieklego produktu krzemianowego. Zawiesine cynku uzyskuje sie przez zmieszanie materialów na przyklad w mlynie koloidalnym.Wymiary czastek cynku 5—12 mikrometrów, a najlepiej 7—8 mikrometrów. Farba moze zawie¬ rac inne dodatki na przyklad koloidalna krzemion¬ ke, klej i tym podobnie w ilosciach, które nie obnizaja antykorozyjnych wlasnosci gotowej farby Niedogodnoscia opisanych farb jest ich wrazli¬ wosc na warunki stosowania, zwlaszcza tempera- 122 88893 122 889 4 tury i wilgotnosc oraz tendencja do spekan pow¬ loki przy wiekszych grubosciach i niedostateczna przyczepnosc* Ponadto, posiadaja one mala stabilnosc w czasie skladowania, zwlaszcza skladnika spoiwowego oraz niska stabilnosc mieszaniny skladników przygoto¬ wanych do malowania, która wynosi kilkanascie godzin.Znane farby krzemianowo-cynkowe oparte na polimerach uzyskanych przez hydrolityczna kon¬ densacje estrów kwasu krzemowego uzyskanych z czterochlorku krzemu zawieraja oprócz cztero- alkoksypolisiloksanów alkoksychlorosilany oraz fi¬ zycznie rozpuszczony chlorowodór.N Wywiazujacy sie w czasie alkoholizy czterochlorku krzemu chlo¬ rowodór jako produkt uboczny trudny jest do usu¬ niecia na, drodze fizykochemicznej (Adrianów ,,Kremnijorganiczeskije sojedimienia", Moskwa 1955 s. 154rPoppar Resztki pozostalego w produkcie chlorowodoru i alkoksychlorosilany steruja reakcja hydrolitycz- nej polikondensacji w niekorzystnym dla farby kierunku, a mianowicie wplywa ujemnie na jej wlasnosci aplikacyjne.Wedlug wynalazku sposób otrzymywania farby krzemowo-cynkowej z spoiwa alkilokrzemianowego otrzymanego na drodze hydrolitycznej polikonden¬ sacji czteroalkoksysilanu, pylu cynkowego, srod¬ ków pomocniczych i rozpuszczalników organicz¬ nych, przy czym ilosc spoiwa w przeliczeniu na dwutlenek krzemu do pylu cynkowego wynosi od 3:97 do 30 :70, charakteryzuje sie tym, ze pro¬ wadzi sie polikondensacje czteroalkoksysilanu wo¬ bec roztworu wodnego kwasu siarkowego, przy stosunku molowym czteroalkoksysilanu do kwasu siarkowego i wody od 1 : 0,001 : 1,8 do 1 : 0,1 : 1,1, w mieszaninie polarnych rozpuszczalników orga¬ nicznych o stalej dielektrycznej od 10 do 30, w temperaturze ponizej 313 K, po czym do tak otrzymanego spoiwa wprowadza sie pyl cynkowy a srodki pomocnicze wprowadza sie do spoiwa i/lub miesza sie je z pylem cynkowym przed jego wprowadzeniem do spoiwa, przy czym stosuje sie czteroalkoksysilan otrzymany z dwusiarczku krze¬ mu na drodze jego alkoholizy alkoholami alifa¬ tycznymi o 1 do 4 atomach wegla.Nieoczekiwanie okazalo sie, ze zastosowane spoiwo charakteryzuje sie wysoka stabilnoscia i kontrolowana reaktywnoscia i umozliwia otrzy¬ manie farb o podwyzszonej o 100% maksymalnej grubosci powlok bez spekan i doskonalej przyczep¬ nosci do podloza stalowego.Ponadto okazalo sie, ze wlasnosci aplikacyjne farby alkoksysiloksano-cynkowej zaleza od pocho¬ dzenia alkoksypolisiloksanoli co ilustruje ponizsza tabela Wlasnosci aplikacyjne 1 Czas schniecia Farba zawierajaca alkoksypolisiloksa- nole otrzymane z dwusiarczku krzemu 2 5 min.Farba zawierajaca 1 alkoksypolisiloksa- nole otrzymane z czterochlorku krze¬ mu (o zawartosci 0.1% HC1) 3 15—30 min. | c.d. tabeli 1 Maksymalna gru¬ bosc powlok bez spekan Stablinosc 2 200 /im 24 godz. 3 | 75—100 firn \ C—8 godz. 1 W praktyce wszystkie z dostepnych autorom ortokrzemiany etylu, bedace produktami handlo¬ wymi, zawieraja od 1 do 0,02% chlorowodoru (Zaklady Azotowe w Tarnowie do. l°/o; Monsanto, St. Zjedn. Ameryki ~ 0,02%:, Wacker, RFN ~ r^ 0,05%) lecz nie wszystkie firmy ujawniaja to w prospektach.Uzycie kwasu siarkowego jako kwasnego katali¬ zatora hydrolizy i kondensacji pozwala na uzyska¬ nie farby o wlasnosciach wedlug wynalazku a za¬ stosowanie alkoholi alifatycznych o 1 do 4 atomach wegla w procesie alkoholizy dwusiarczku krzemo« wego powoduje otrzymanie zwiazków latwo ule¬ gajacych hydrolitycznej polikondensacji oraz daja¬ cych powloke farby, która ulega samoutwardzeniu Zaleta farb wedlug wynalazku jest ich prosta technologia oraz wysoka stabilnosc w porównaniu z dotychczas znanymi farbami, bazujacymi na czte- roalkoksysilanach lub „etylokrzemianie 40", produ¬ kowanymi z czterochlorku krzemu, a tym samym zawierajacymi chlorowodór. Ponadto, farby te cha¬ rakteryzuja sie doskonala przyczepnoscia do pod¬ loza stalowego oraz krótkim czasem schniecia.Sposób otrzymywania farby wedlug wynalazku ilustruja podane nizej przyklady.Przyklad I. Do 140 g czteroetoksysilanu umieszczonego w reaktorze chlodzonym woda do¬ daje sie 40 g mieszaniny rozpuszczalników o skla¬ dzie 70% wagowych etanolu, 20% wagowych izo- propanolu i 10% wagowych octanu etyloglikolu.Nastepnie do 30 g mieszaniny rozpuszczalników o skladzie jak wyzej dodaje sie 20 g 10% roztworu kwasu siarkowego w wodzie. Roztwór ten przy ciaglym mieszaniu wkrapla sie do roztworu czte¬ roetoksysilanu, utrzymujac temperature 301 K. Tak przygotowane spoiwo stanowi jeden skladnik farby.Drugim skladnikiem jest pasta pigmentowa, która otrzymuje sie przez wprowadzenie do mieszaniny zawierajacej 70 g ksylenu, 50 g etyloglikolu i 15 g nitropropanu 5 g bentonitu, 15 g mikronizowanego talku oraz 615 g pylu cynkowego o przecietnej srednicy czastek 3 ^m.Spoiwo ze skladnikiem miesza sie bezposrednio przed malowaniem, otrzymujac 1 kg przeciwkoro¬ zyjnej farby gruntowej.Przyklad II. Do 150 g czterometoksysilanu umieszczonego w chlodzonym reaktorze dodaje sie 75 g mieszaniny rozpuszczalników o skladzie ana¬ logicznym, jak w przykladzie I. Nastepnie do 75 g mieszaniny rozpuszczalników o powyzszym skladzie dodaje sie roztwór przy ciaglym mieszaniu wkrapla sie do roztworu 150 g czterometoksysilanu, utrzy¬ mujac temperature 296 K. Do tak przygotowanego spoiwa dodaje sie 44 g etyloglikolu, 5 g aerozelu kwasu krzemowego i 10 g mikronizowanego talku, otrzymujac jeden skladnik farby. Drugim skladni- 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60122 889 5 6 kiem farby jest pyl cynkowy w ilosci 610 g, o sred¬ nicy ziaren 3 /um. Oba skladniki miesza sie bez¬ posrednio przed malowaniem, otrzymujac 1 kg przeciwkorozyjnej farby gruntowej.Przyklad III. Do dyspersji 5 g bentonitu, 20 g mikronizowanego talku i 20 g zielonego tlenku chromu w mieszaninie rozpuszczalników, zawiera¬ jacej 20 g ksylenu, 20 g octanu etyloglikolu oraz 15 g butanolu dodaje sie 250 g spoiwa otrzymanego jak w przykladzie I. Drugi skladnik stanowi pyl cynkowy o przecietnej srednicy ziaren 7 /^m, w ilosci 650 g. Oba skladniki miesza sie bezposrednio przed malowaniem, otrzymujac 1 kg przeciwkoro¬ zyjnej farby grubopowlokowej.Przyklad IV. Do 280 g ortokrzemianu 2-eto- ksysilanu umieszczonego w reaktorze chlodzonym woda, wkrapla sie stale mieszajac 22 g 15% roz¬ tworu kwasu siarkowego w wodzie, a nastepnie 18 g n-butanolu. Tak otrzymane spoiwo stanowi jeden skladnik farby. Drugi skladnik stanowi mie¬ szanina 650 g pylu cynkowego o przecietnej sred¬ nicy czastek 7 ^m, 24 g mikronizowanego talku i 6 g wlóknistego azbestu. Oba skladniki miesza sie bezposrednio przed malowaniem, otrzymujac 1 kg farby przeciwkorozyjnej o podwyzszonym punkcie zaplonu.Farby wedlug przykladów I i II uzyskujac pylo- suchosc po 2 minutach i utwardzaja sie w ciagu 1 doby w temperaturze 293 K i wilgotnosci wzgled¬ nej powietrza 65%. W tych samych warunkach farby wedlug przykladów III i IV schna w 10 mi¬ nut i utwardzaja sie w ciagu 3 dób. Powloka farby III wymalowana natryskiem na plytach sta¬ lowych oczyszczonych do 1 stopnia czystosci (PN70/H97052) nie wykazuje widocznych okiem nieuzbrojonym spekan do grubosci 200 firn i po- 5 siada przyczepnosc 6 MPa- (PN80/C81531).Powloki farb I i II o grubosci 15—20 //m wyma¬ lowane natryskiem na plytach stalowych oczysz¬ czonych do 1 stopnia czystosci chronia podloze w ciagu 80 cykli dzialania mgly solnej (PN61/C-81523).Zastrzezenie patentowe Sposób otrzymywania farby krzemianowo cynko¬ wej ze spoiwa alkilokrzemianowego otrzymanego na drodze hydrolitycznej polikondensacji czteroal- koksysilanu, pylu cynkowego, srodków pomocni¬ czych i rozpuszczalników organicznych, przy czym ilosc spoiwa w przeliczeniu na dwutlenek krzemu do pylu cynkowego wynosi od 3 :97 do 30 :70, znamienny tym, ze prowadzi sie polikondensacje czteroalkoksysilanu wobec roztworu wodnego kwa¬ su siarkowego, przy stosunku molowym czteroal¬ koksysilanu do kwasu siarkowego i wody wyno¬ szacym od 1 : 0,001 : 1,8 do 1 : 0,1 : 1,1, w miesza¬ ninie polarnych rozpuszczalników organicznych o stalej dielektrycznej od 10 do 30, w temperaturze ponizej 313 K, po czym do tak otrzymanego spoiwa wprowadza sie pyl cynkowy, a srodki pomocnicze wprowadza sie do spoiwa i/lub miesza sie je z py¬ lem cynkowym przed jego wprowadzeniem do spoi¬ wa przy czym stosuje sie czteroalkoksysilan otrzy- wany w dwusiarczku krzemu na drodze jego alko¬ holizy alkoholami alifatycznymi o 1 do 4 atomach wegla. ii ) PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób otrzymywania farby krzemianowo cynko¬ wej ze spoiwa alkilokrzemianowego otrzymanego na drodze hydrolitycznej polikondensacji czteroal- koksysilanu, pylu cynkowego, srodków pomocni¬ czych i rozpuszczalników organicznych, przy czym ilosc spoiwa w przeliczeniu na dwutlenek krzemu do pylu cynkowego wynosi od 3 :97 do 30 :70, znamienny tym, ze prowadzi sie polikondensacje czteroalkoksysilanu wobec roztworu wodnego kwa¬ su siarkowego, przy stosunku molowym czteroal¬ koksysilanu do kwasu siarkowego i wody wyno¬ szacym od 1 : 0,001 : 1,8 do 1 : 0,1 : 1,1, w miesza¬ ninie polarnych rozpuszczalników organicznych o stalej dielektrycznej od 10 do 30, w temperaturze ponizej 313 K, po czym do tak otrzymanego spoiwa wprowadza sie pyl cynkowy, a srodki pomocnicze wprowadza sie do spoiwa i/lub miesza sie je z py¬ lem cynkowym przed jego wprowadzeniem do spoi¬ wa przy czym stosuje sie czteroalkoksysilan otrzy- wany w dwusiarczku krzemu na drodze jego alko¬ holizy alkoholami alifatycznymi o 1 do 4 atomach wegla. ii ) PL