Силикатные краски на основе местного сырья

Размещено на http://www.allbest.ru/

Силикатные краски на основе местного сырья

Страхов Александр Владимирович 1,

Склёмина Мария Константиновна 2

1 Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А., к.т.н., доцент кафедры «Строительные материалы и технологии»

2 Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А., магистрант направления «Строительство»

Аннотация: В статье рассматриваются актуальность производства и применения силикатных красок, сравнительные составы силикатных красок и перспектива применения местного сырья природного и техногенного происхождения.

Ключевые слова: силикатные краски, наполнитель, активатор, силикат-натриевое связующее

Abstract: This article discusses the relevance of the production and application of silicate paints, silicate paints comparative compositions and the prospect of the use of local raw materials of natural and technogenic origin.

Keywords: silicate paints, a filler, an activator, sodium silicate binder

Из истории известно, что связующее вещество силикатных красок - жидкое стекло - стали использовать благодаря его прочности еще тысячи лет назад: египтяне при мумифицировании, римляне - в настенной живописи, поскольку оно было надежнее извести. На протяжении столетий применение жидкого стекла было все же скромным, так как известь дешевле. Майкл Кейм заново открыл жидкое стекло в 19 веке, когда изучал, почему старая настенная живопись была такой устойчивой. В 1878 году жидкому стеклу был присужден патент материала для реставрации настенной живописи. Вскоре после этого жидкое стекло стало связующим веществом в красках для стен; пользователи называют его просто силикатом.

В настоящее время силикатная краска популярна, в частности, при работе с реставрируемыми зданиями. Помимо этого, силикатная краска широко применяется при покраске как фасадов зданий, так и внутренние конструкции жилых, административных и промышленных помещений.

Силикатные краски представляют собой суспензии водных растворов силикатов натрия или калия, модифицированные ультрадисперсными пигментами и наполнителями. При высыхании (твердении) силикатной краски, а именно силикат-натриевого (калиевого) связующего образуется соль кремниевой кислоты, которая быстро дегидратируется и образует пористое покрытие, состоящее из оксида кремния. Поверхности частиц наполнителей, пигментов, а также минеральной подложки взаимодействуют с кремниевой кислотой с последующим формированием окрасочного покрытия. Такой характер взаимодействия компонентов между собой приводит к формированию структуры покрытия в виде связанных компонентов между собой «мостиками» оксида кремния без образования паронепроницаемого сплошного покрытия.

Химический состав минеральной поверхности, на которую наносится силикатная краска играет одну из важнейших ролей в формировании более монолитного, химически связанного и долговечного покрытия. Положительный эффект бетонных поверхностей и цементно-песчаных штукатурок по отношению к силикатным краскам объясняется наличием гидрооксида кальция в составе цементного камня после его твердения, который в свою очередь проявляет наибольшую реакционную активность, взаимодействуя с кремниевой кислотой силикат-натриевого (калиевого) связующего. силикатный краска сырье

Свойства используемого силикат-натриевого (калиевого) связующего оказывают существенное влияние на свойства силикатных красок. Водостойкие силикатные краски производят, используя преимущественно силикат-калиевое связующее, по сравнению с силикат-натриевым связующим. Важным показателем силикат-натриевого (калиевого) связующего является силикатный модуль, при его возрастании - увеличивается степень полимеризации аниона кремниевой кислоты и повышается водостойкость силикатной краски. С целью обеспечения технологических параметров силикатной краски по показателю вязкости применяется силикат-натриевого (калиевого) связующего с кремнистым модулем не выше 4.

С целью повышения паропроницаемости, повышенной адгезии к неорганическим поверхностям и старым покрытиям на органической или органо-минеральной основе в состав силикатных красок начали вводить различные виды акриловых дисперсий. Они подходят для поверхностей, предварительно не покрытых краской, содержащей полимерные связующие вещества.

Для получения желаемых расцветок как силикатных, так и известковых красок, используются оригинальные пигменты, которыми являются оксиды и природные земляные пигменты, исключение составляют белый и кобальтовый синий цвет, которых в природе не существует. Для силикатных красок характерна большая пропускная способность водяных паров, проникшую в стену воду можно удалить только путем испарения. Известковые и силикатные краски можно наносить только на минеральные базовые поверхности, например, на новую или старую оштукатуренную поверхность, предварительно обработанную средствами на основе извести или силикатов. В случае, если эти краски желают нанести на предварительно обработанные органическими красками поверхности, органическую краску следует удалить. Только в таком случае будет обеспечена полноценная химическая реакция известковой или силикатной краски, т.е. сцепление с базовой поверхностью.

Если полное удаление краски оказывается невозможным, следует воспользоваться специальными грунтовками, которые сделают базовую поверхность кислотной и находящиеся на поверхности стены растворимые соли - нерастворимыми соединениями. Этим методом приостанавливается дальнейшее выпадение солей и в то же время выравнивается химический состав базовой поверхности и обеспечивается ее реакция с силикатной краской равномерно по всей площади.

С целью повышения эксплуатационных характеристик силикатных красок в их состав вводят различные виды наполнителей.

Так, например, одноупаковочная силикатная краска, включающая натриевое жидкое стекло, мочевину, бутадиен-стирольный латекс, мел, тальк, железный сурик и разбавитель, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит тонкомолотые отходы стекольного производства в массовом отношении к железному сурику 1:2-1:6, при этом в качестве разбавителя она включает промышленные сточные воды, содержащие формальдегид, а натриевое жидкое стекло имеет плотность 1,33-1,35 г/см3. Преимуществом данного состава является получения силикатной краски с повышенными кроющей способностью и твердостью получаемых покрытий. [5]

Так же явным примером является силикатная краска, включающая модифицированное натриевое жидкое стекло, кварцсодержащий компонент, тальк, оксид переходного s2 элемента, дефлокулянт, органический модификатор-сополимер и тиксотропную добавку, отличающаяся тем, что в качестве жидкого стекла содержит аммониевое, литиевое, калиевое, калий-натриевое стекло, модифицированное полиорганогидридсилоксаном, в качестве дефлокулянта - триполифосфат натрия, в качестве сополимера - акрилатный сополимер, бутадиен-стирольный сополимер, винилацетатный сополимер, в качестве тиксотропной добавки - эфир целлюлозы [6]. Преимуществом данной краски заключается в повышении живучести и срока хранения краски, а также снижение стоимости краски при обеспечении высоких показателей укрывистости, прочности сцепления, водостойкости, морозостойкости, требуемой вязкости.

Немаловажным фактором является изготовление силикатных красок с повышенными жизнеспособностью, стабильностью при хранении и эластичностью покрытий на ее основе.

Поставленная задача решена созданием композиционной силикатной краски, включающей жидкое стекло плотностью 1,35 - 1,40 г/см3 и модулем 2,7-3,0, органический модификатор и наполнитель, согласно изобретению характеризуется тем, что в качестве органического модификатора она дополнительно к бутадиен-стирольному латексу (50%-ной водной дисперсии) содержит мочевину, а в качестве наполнителя содержит отход производства ронгалита, включающий, мас.%: окись цинка 80,0-88,5; металлический цинк 9,0-13,0; гидрат окиси цинка 0,13-0,14; п.п.п. - остальное, при следующем соотношении исходных компонентов [7].

Состав силикатной пигментированной краски, включающий водный раствор высокомодульного натриевого жидкого стекла, мел, тальк и органические добавки, в качестве последних содержит карбамид и кубовые остатки производства фурфурола, а в качестве водного раствора высокомодульного натриевого жидкого стекла - водный раствор с плотностью 1,13 - 1,22 г/см3 направлен на повышение стойкости пленки окрасочного состава [8].

Силикатная краска на основе жидкого натриевого стекла с повышенными жизнеспособностью, стабильностью при хранении и кроющей способностью содержит натриевое жидкое стекло, органические модификаторы и пигментную часть, в качестве натриевого жидкого стекла она содержит натриевое жидкое стекло с плотностью 1,36 г/см3 и модулем 2,7-3,0, в качестве органических модификаторов мочевину и бутадиенстирольный латекс, в качестве пигментной части шлам электрохимических производств, и дополнительно содержит воду при следующем соотношении компонентов [9]. Применение данного состава позволяет существенно повысить жизнеспособность краски и стабильность ее при хранении, повысить кроющую способность краски, технология производства силикатной краски отличается простотой и требует минимум оборудования.

Снижение пористости и улучшение защитных свойств покрытия достигается за счет использования силикатной краски, включающей жидкое калиевое стекло, минеральный наполнитель, пигмент, отвердитель и модификатор, содержит в качестве модификатора смесь золя кремнезема с удельной поверхностью 200-300 м2/г и водной эмульсии кубовых остатков производства пеностабилизаторов олигометилфенилcилоксанов, при массовом соотношении (0,1-0,5):1, причем массовое отношение кубовых остатков производства пеностабилизаторов к воде составляет 0,3 [10].

Чистая фасадная краска на основе соединений кремния представляет собой двухкомпонентный состав, в котором присутствует порошок наполнителя, а также есть жидкое стекло.

Дисперсионные составы являются однокомпонентными, их реализация предполагает готовое состояние, тара герметично запечатана. В составе подобной краски есть жидкое стекло, наполнитель, чистый акрил, являющийся связующим веществом.

Оба лакокрасочных силикатных материала обладают прекрасными диффузионными характеристиками, не способны создавать пленку. Избыточный водяной пар выходит наружу, поэтому можно пользоваться силикатными составами для декорирования фасадов зданий, имеющих пенополиуретановую теплоизоляцию.

К основным положительным характеристикам красок относят: 1) легкость приготовления своими силами, простота нанесения на поверхность; 2) универсальность использования; 3) разумная стоимость по отношению к другим материалам, предлагаемым на строительном рынке; 4) отсутствие вредных токсинов (экологическая безопасность); 5) стойкость к отрицательным факторам внешней среды; 6) стойкость к прямым солнечным лучам; 7) отличная паропроницаемость; 8) многообразие пигментов, возможность выбора цветового варианта оформления здания.

В качестве отдельной категории современных покрытий нужно выделить органосиликатные краски. Подобные отделочные материалы имеют свои отличные характеристики: 1) стойкость к атмосферной коррозии; 2) пожаробезопасность; 3) экологичность; 4) отсутствие неприятного запаха.

Подводя итог обзорному исследованию можно сделать вывод, что исследование и разработка новых составов силикатных красок с последующим их применением является актуальной задачей.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Корнеев В.И., Данилов В.В. Растворимое и жидкое стекло. СПб.: Стройиздат, 1996. 216 с.

2. Рыжков И.В., Толстой В.С. Физико-химические основы формирования свойств смесей с жидким стеклом. Харьков: Вища школа. 1975. 140 с.

3. Сычев М.М. Неорганические клеи. Л.: Химия, 1977. 216 с.

4. Корнеев В.И. Производство и применение растворимого стекла. Жидкое стекло. Л.: Стройиздат, 1991. 176 с.

5. Пат. 2294947 Российская Федерация, МПК C09D1/02; C09D5/08; C09D5/28; ОДНОУПАКОВОЧНАЯ СИЛИКАТНАЯ КРАСКА [Текст] / Разговоров П.Б., Ильин А.П., Прокофьев В.Ю.; заявитель и патентообладатель ГОУВПО "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) - № 2005140892/04; заявл. 26.12.2005; опубл. 10.03.2007, Бюл. № 7 - 6 с.

6. Пат. 2272820 Российская Федерация, МПК C09D1/02; КРАСКА СИЛИКАТНАЯ [Текст] / Гуляев А.А., Непомилуев А.М., Земляной К.Г.; заявитель и патентообладатель "Уральский государственный технический университет - УПИ" - № 2004124088/04; заявл. 06.08.2004; опубл. 27.03.2006, Бюл. № 9 - 7 с.

7. Пат. 2160753 Российская Федерация, МПК C09D1/02; C09D5/08; C09D5/28; КОМПОЗИЦИОННАЯ СИЛИКАТНАЯ КРАСКА [Текст] / Разговоров П.Б. и др.; заявитель и патентообладатель Ивановская государственная химико-технологическая академия - № 96104087/04; заявл. 29.02.1996; опубл. 20.12.2000, Бюл. № 6 - 7 с.

8. Пат. 2108356 Российская Федерация, МПК C09D1/02; C09D5/08; C09D5/28; СОСТАВ СИЛИКАТНОЙ ПИГМЕНТИРОВАННОЙ КРАСКИ [Текст] / Варфоломеева Л.К. и др.; заявитель и патентообладатель Индивидуальное частное предприятие охранно-противопожарных работ "Сигнал" - Донин - № 95104185/04; заявл. 25.03.1995; опубл. 10.04.1998, Бюл. № 7 - 6 с.

9. Пат. 2041900 Российская Федерация, МПК C09D1/02; C09D5/08; C09D5/28; СИЛИКАТНАЯ КРАСКА [Текст] / Разговоров П.Б. и др.; заявитель и патентообладатель Ивановская государственная химико-технологическая академия - № 93027639/05; заявл. 24.05.1993; опубл. 20.08.1995, Бюл. № 12 - 7 с.

10. Пат. 2043375 Российская Федерация, МПК C09D1/02; C09D5/08; СИЛИКАТНАЯ КРАСКА [Текст] / Гизатуллина М.Ю., Васильев В.В., Яценко О.Е.; заявитель и патентообладатель Институт горного дела им.А.А.Скочинского - № 92007428/05,; заявл. 23.11.1992; опубл. 10.09.1995, Бюл. № 13 - 5 с.

Размещено на Allbest.ru