RO127516A2 - Acoperiri nano modificate cu durabilitate ridicată pentru protecţia diferitelor suporturi la exterior şi în medii agresive - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la o compoziţie de nanomateriale, pentru protecţia construcţiilor metalice. Compoziţia conform invenţiei este constituită din 15...82% răşină poliuretanică monocomponentă fără solvent, până la 74,3% pigmenţi anorganici, respectiv, 4% pigmenţi organici, 1...5% nanoparticule de bioxid de siliciu şi carbură de siliciu, cu dimensiunea particulei de 8...60 nm, 1...3% aditivi de dispersie, 0,2...5,1% aditivi de stabilizare, 1...9% aditivi reologici.

Description

ACOPERIRI NANO MODIFICATE CU DURABILITATE RIDICATA PENTRU PROTECȚIA DIFERITELOR SUPORTURI LA EXTERIOR SI IN MEDII AGRESIVE

Prundianu Mihai, Ciobanii Florena, Radita Gardu, Alexandra Pica

Prezenta invenție se refera la compozititia unui material compozit multlifunctional nano modificat cu nano particule care asigura proprietăți de excepție in comparație cu produsele convenționale care conțin compuși la scala micro.

Compozitul multlifunctional la care se refera invenția formează o matrice polimerica nano modificata cu nano particule de carbura de siliciu si bioxid de siliciu care generează in liantul poliuretanic monocomponent fara solvent configurații nano structurate care conferă materialului compozit proprietăți, carateristici si performante superioare imposibil de atins la scala micro. Performantele de excepție ale acestui material, respectiv, rezistenta ridicata la: raze ultraviolete, lumina solara in general, șocuri mecanice, coroziune, variații de temperatura, intemperii, medii cchimice agresive, asigura o durabilitae foarte mare a peliculei recomandindu-l pentru protecția îndelungata a unor suporturi variate, ca de exemplu: materiale de construcții, lemn, metai. plastic, cu funcționare ia exterior sau la interior. Acest produs este destinat unor sectoare importante ale economiei romanești: centrale nucleare, mijloace moderne de transport, aviație, produse competitive la export produse competitive la export, construcții civile si industriale.

Durabilitatea de excepție a acestui material nano modificat, respectiv. imbunatatirea proprietăților de protecție, rezistenta ridicata la șocuri mecanice, uzura, oxidare, coroziune, intemperii, este consecința prezentei de nano particule, unde bioxidul de siliciu conferă preoprietati de rezistenta la șocuri mecanice, iar inerția chimica a carburii de siliciu rezistenta la uzura si intemperii. Proprietetile acoperirilor nano modificate pe baza de poliuretan monocomponent sunt posibile in condițiile asigurării unei spațieri corecte a nano particulelor in matricea polimerica prin legare bioxidului de siliciu si a carburii de siliciu in liantul polimeric.

Problema tehnica pe care o rezolva invenția este de a realiza o compoziție cu o asociere optima a componentelor pentru realizarea unei compatibilități perfecte a componentelor compozitului, respectiv - nanoparticulele de bioxid de siliciu, carbura de siliciu, poliuretan monocomponent /pigmenți - pentru obținerea unor protecții de durabilitate ridicata a diferitelor suporturi pe care poate II aplicat. fara impact asupra mediului.

In domeniul nano materialelor bazate pe matrici polimerice proprietățile unice ale atomilor de la suprafața nanoparticulelor sunt folosite la modificarea polimerilor sintetici. Ele combina avantajele proprietăților polimerilor, precum elasticitatea, transparenta, maleabilitatea. etc. cu cele ale particulelor anorganice, precum rigiditatea, cataliza, s.a. Nenumărate raportări de schimbări mari ale proprietăților cu foarte mici aditii de nano particule (< 1-5%) au creat imaginea ca nanoparticulele ar putea fl cheia către succese uriașe. Data fiind diversitate proprietăților accesibile si costurile acceptabile nu exista o cea mai buna particula universala care sa fie utilizata ca agent de aditie pentru nanocompozitele pe baza de polimer, astfel ca pentru realizarea acoperirii nano modificate s-au ales ca nano particule nano bioxidul de siliciu si nano carbura de siliciu. Nano bioxidul de siliciu conferă peliculei rezistenta la șocuri mecanice, ca de exemplu, rezistenta la: impact, zgiriere. elasticitate, duritate, contribuind semnificativ la marirea rezistentei la uzura.

Deoarece prezintă citeva proprietăți excelente precum rezistenta termica înalta, o buna stabilitate chimica si rezistenta mecanica, carbura de siliciu nanostruciurata a fost aleasa ca unul din agenții de aditie: carbura de siliciu este un material covalent dur. inert, rezistenta chimica mare ( rezistenta la oxidare) poseda o dilatare termica scăzută, puțind in consecința sa afișeze o

I

C\-2 O 1 0 - 0 O 9 9 8 - 2 1 -10- 2010 foarte buna rezistenta la soc termic. In plus, duritatea ridicata, rezistenta la coroziune si rigiditatea conduc la un domeniu de aplicații larg in care rezistenta la coroziune si uzura constituie cerințe performante primordiale. Datorita raritatii mineralului natural moissanite. carbura de siliciu este in mod obișnuit preparata pe cale artificiala. Rășinile poliuretanice monocomponente fara solvent au fost alese ca matrici polimerice datorita versatilității lor deosebit de mari, conferita de varietatea de grupări funcționale, raport de reticulare. structura de baza (aromatica, alifatica. sau combinații ale acestora). Materialele de acoperire polimerice sunt o modalitat economică de îmbunătățire a aspectului suprafeței, concomitent cu protecția la intemperii si coroziune a suportului. Noile acoperiri avansate trebuie să asigure performanțe superioare pentru o grosime de film cit mai mică. Ele sunt folosite în special în aplicații interioare si exterioare, datorită proprietăților excelente și posibilității nelimitate de adaptare a comportamentului chimic și fizic cat și procesării la nevoile cerute ; protejează substratul prin formarea unui strat dur împotriva elementelor distructive, oferindu-i rezistenta și durabilitate.

Un sistem polimeric de acoperire este format in principal din: polimer, pigment, material de umplutura, nano aditivi, aditivi de etalare, aditivi de modificare reologica. aditivi stabilizare, etc

Incorporarea nano particulelor de bioxid de siliciu si de carbura de siliciu in polimeri se poate face prin doua metode:

r ultrasonare r dispersare

Problema tehnica pe care o rezolva invenția este de a realiza o compoziție optima polimernano particule de bioxid de siliciu si nanoparticule de carbura de siliciu, avand dimesiunile de 860 nm. printr-o dispersare eficienta a nano particulelor in polimer prin ultrasonare sau dispersare, care sa confere acoperirii proprietăți de rezistenta la: raze ultraviolete, lumina solara in general, șocuri mecanice, coroziune, variații de temperatura, intemperii, medii cchimice agresive, etc.

Compoziția conform invenției înlătură dezavantajele de mai sus prin aceea ca este constituita din 15- 82% liant poliuretanic monocomponent. 0-74.3% pigmenți anorganici. 0-5% pigmenți organici . 1 -5% nanoparticule (bioxid de siliciu si carbura de siliciu . I -5% aditivi antidepozanti. 1-3% aditivi dispersie. 1-3% aditivi de stabilizare. 0.1-10% aditivi reologici. aditivi de etalare .

Prin aplicarea compoziției conform invenției, se pot obține următoarele avantaje:

produs monocomponent.

produs fara solvent pelicula prezintă rezistenta la intemperii, putând fi utilizata pentru protecții funcționând la exterior;

rezista la zgariere. abrazivi, șocuri mecanice:

rezista la contactul cu benzina, alcool, apa;

rezista la cicluri cald- rece;

rezista la căldură umeda poate 11 aplicata pe metal (mijloace moderne de transport, centrala nucleara) produsul poate 11 aplicat cu pensula, prin pulverizare, sau cu trafaletul

C<-2 0 1 0 - 0 0 9 9 8 -2 1 -10- 2010

Se dau in conttinuare 4 exemple de realizare a compoziției conform invenției:

Materii prime	Ex. 1	Ex.2	Ex.3	Ex.4
Poliuretan monocomponent	150	230	640	820
Pigmenți organici	9	5	40	10
Pigmenți anorganici	743	609	200
Nnano particule de carbura de siliciu	25	20	30	30
Nano particule de bioxid de siliciu	25	30	20	_
Aditivi de dispersie	10	5	10
Aditivi de stabilizare	2	51	25	10
Aditivi de etalare	-> 3		25	20
Aditiv reologic	-> -> 33	50	10	90

Compozitul ( pentru exemplele de mai sus) se prepara amestecând intr-un omogenizator prevăzut cu agitare, adaugand pe rând fiecare din compușii prevazuti in exemple, in proporțiile prescrise cu excepția nano pulberilor Agitarea dureaza pana la obținerea unui lichid limpede, transparent, omogen.

Mod de preparare pentru exemplele I.2

Se dispersează pigmentii organici sau anorganici in poliuretanul monocomponent, tara solvent, ca utilaj de dispersie folosindu-se omogenizator. moara cu bile, moara cu perle sau mașina de frecat cu trei valturi. Dozarea se face conform proporțiilor prescrise in exemplu. Se adauga apoi celelalte componente. Se obține un amestec omogen vâscos in culori conform pigmentilor utilizați.

Mod de preparare pentru exemplele 3,4

Se dispersează pigmentii organici sau anorganici in poliuretanul monocomponent. ca utilaj de dispersie folosindu-se moara cu bile sau mașina de frecat cu trei valturi. Dozarea se face conform proporțiilor prescrise in exemplu. Se adauga apoi celelalte componente si se amesteca prin ultrasonare. Se obține un amestec omogen vâscos in culori conform pigmentilor utilizați.

Claims (2)

1. REVENDICARE

   I Compoziția conform invenției inlatura dezavantajele de mai sus prin aceea ca este constituita din 1582% rasina poliuretanica monocomponenta fara solvent , 0 -74,3% pigmenți anorganici, 0 - 4% pigmenți organici . 1-5% nanopulberi (nano carbura de siliciu si nano bioxid de siliciu), I- 9% aditivi reologici, 1-3% aditivi dispersie. 0,2-5.1%aditivi de stabilizare. 0 - 2.5%aditivi de etlare.
2. 2. Compoziția conform revendicării 1 . caracterizata prin aceea ca nano particulele de bioxid de siliciu si nano particulele de carbura de siliciu cu care sunt modificate acoperirile au dimensiuni de particula cuprinse intre 8 -60 nm