краска и способ получения битума для краски

Формула изобретения

1. Краска, включающая битум, нефтеполимерную смолу, пигмент, наполнитель и растворитель, отличающаяся тем, что в качестве битума содержит продукт окисления смеси 72,0-90,0 мас.% гудрона, 6-18 мас.% масла таллового, 3-6,5 мас. % пиролюзита и 1-3,5 мас.% пентаэритрита, а в качестве пигмента и наполнителя - порошок окатышей горно-обогатительного комбината при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Битум - 6,0-29,0

Нефтеполимерная смола - 0,5-2,6

Порошок окатышей горно-обогатительного комбината - 43,4-83,0

Растворитель - Остальное

2. Способ получения битума для краски, включающий окисление нефтяного сырья, отличающийся тем, что в качестве нефтяного сырья используют смесь 72,0-90,0 мас.% гудрона, 6-18 мас.% масла таллового, 3-6,5 мас.% пиролюзита и 1-3,5 мас.% пентаэритрита.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству лакокрасочных материалов, в частности красок на основе битумных материалов, и может найти применение в различных областях народного хозяйства, где требуются материалы с повышенной влагостойкостью, стойкостью к шелушению и растрескиванию.

Известна краска (ОСТ 6-10-426-79 "Краска БТ-177". Технические требования), включающая битум, пленкообразующий компонент (оксидированное растительное масло), пигмент (алюминиевую пудру) и растворитель. Краска характеризуется недостаточно высокими показателями водо- и атмосферостойкости, что приводит к отслаиванию покрытая при длительном воздействии воды (более 24 часов).

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является краска, включающая битум, нефтеполимерную смолу, наполнитель, пигмент - металлургический порошок МП-1 (отход пылеулавливания металлургического производства) и растворитель при следующем соотношении компонентов, мас.%: битум - 5-20, нефтеполимерная смола - 9-28, наполнитель - 8-15, пигмент - 8-20, растворитель - остальное (патент РФ 2124032, 6 С 09 D 195/00 // (С 09 D 195/00, 157:02, 1998).

Недостатками указанной краски являются сравнительно длительное время высыхания и недостаточно высокая твердость.

Для ее изготовления используют битум специальный марки Г (ГОСТ 21827-76) и битум высокоплавкий (рубракс) по ГОСТ 781-68. Битум специальный марки Г по ГОСТ 21827-76 получают окислением гудрона до получения продукта с температурой размягчения от 125^oС до 135^oС. Битум тугоплавкий (рубракс) по ГОСТ 781-78 получают окислением гудрона в присутствии щелочи до получения продукта с температурой размягчения от 135^oС до 150^oС. Такие битумы обладают способностью образовывать с определенными растворителями лаки, содержат пониженные количества веществ, нерастворимых в горячем бензоле (не > 0,15%), и веществ, нерастворимых в сероуглероде, хлороформе или трихлорэтилене (не более 1%).

Получение этих битумов является длительным процессом окисления нефтяного остатка. Кроме того, выход битума с такой высокой температурой размягчения в расчете на окисляемое сырье сравнительно низок.

Известен способ получения окисленных битумов путем продувки воздуха при повышенной температуре через нефтяные остатки. Окисление осуществляют при 250-280^oС и расходе воздуха 1,76-2,5 л/(минкг) для получения битумов дорожных и строительных марок и при 280-350^oС и расходе воздуха 2,5-3,52 л/(минкг) для получения тугоплавких битумов (специальных и рубраксов). Продолжительность процесса окисления достигает 12 и более часов в зависимости от температуры размягчения конечного продукта (Р.Б. Гун. Нефтяные битумы. М. : Химия, 1989).

Недостатками способа являются значительная продолжительность окисления, высокая температура процесса получения тугоплавких битумов и относительно низкий выход конечного продукта. При этом свойства битума в значительной степени зависят от характера применяемого сырья и по этой причине не всегда удовлетворяют требованиям ГОСТ на специальный битум.

Задачей предлагаемого изобретения является создание краски с улучшенными свойствами, а именно с меньшим временем высыхания и более высокой твердостью при одновременном обеспечении высоких значений остальных физико-механических свойств и способа получения битума для изготовления этой краски.

Поставленная задача решается разработкой краски, включающей битум, нефтеполимерную смолу, пигмент, наполнитель и растворитель. Причем в качестве битума она содержит продукт окисления смеси 72,0-90,0 мас.% гудрона, 6,0-18,0 мас. % масла таллового, 3,0-6,6 мас.% пиролюзита и 1,0-3,5 мас.% пентаэритрита, а в качестве пигмента и наполнителя - порошок окатышей горно-обогатительного комбината при следующем соотношении компонентов, мас.%: битум 6,0-29,0, нефтеполимерная смола 0,5-2,6, порошок окатышей горно-обогатительного комбината 43,4-83,0, растворитель - остальное. Задача решается также способом получения битума для краски, включающим окисление нефтяного сырья. Причем в качестве нефтяного сырья используют смесь 72,0-90,0 мас.% гудрона с 6-18 мас.% масла таллового, 3-6,5 мас.% пиролюзита и 1-3,5 мас.% пентаэритрита.

Гранулометрический состав порошка окатышей: остаток на сите 0,14 мм - не более 2 мас.%; химический состав, мас.%: Fе₂О₃ - 90,53; Fe₃O₄ (FeO*Fe₂O₃) - 4,90; SiO - 3%; Zn, Pb, Mg, Mn, Cr, Cu, Al, Sn, Si, Fe - 1,57%.

Нефтеполимерная смола - по ТУ 2451-089-05766801-99 (температура размягчения - не ниже 85-l00^oC, массовая доля летучих веществ - не более 0,3-1,0%, растворимость в двойном объеме ксилола и уайт-спирита, взятых в соотношении 1:1, - полная).

Пример приготовления краски. Битум растворяют при температуре 120^oС в растворителе (ксилоле, толуоле, уайт-спирите). В полученный раствор вводят нефтеполимерную смолу и порошок окатышей горно-обогатительного комбината в заявляемом количестве при непрерывном перемешивании. Массу перемешивают до получения перетира полученного состава 50 мкм.

Примеры исполнения краски и свойства покрытий на ее основе приведены в табл.1.

Для определения свойств покрытий исследуемые образцы красок наносят послойно на подготовленную металлическую поверхность краскораспылителем или кистью и определяют следующие свойства:

- время высыхания при температуре 20⁺2⁰C до степени 3 (ГОСТ 19007-73,

- адгезию пленки, баллы (ГОСТ 15140-78),

- твердость пленки по маятниковому прибору М-3, усл. ед. (ГОСТ 5233-77),

- эластичность пленки при изгибе, мм (ГОСТ 6806-73),

- прочность пленки при ударе, см (ГОСТ 4765-73),

- водостойкость и атмосферостойкость по методике ускоренных испытаний (ГОСТ 9042-75).

Как следует из табл. 1, заявляемый состав краски обеспечивает высокую твердость покрытия (0,38-0,42 против 0,35 для прототипа), сокращает время ее высыхания (до 1,5-1,0 часа против 4-8 часов для прототипа) при одновременном обеспечении высоких физико-механических свойств (адгезии, эластичности пленки при изгибе, прочности при ударе) и декоративных свойств (ровная, без кратеров и морщин, полуматовая и однородная пленка). Кроме того, заявляемая краска характеризуется высокой стабильностью, не расслаивается при хранении, не образует наплывов при окрашивании вертикальных поверхностей.

Способ получения битума для краски заключается в следующем. В окислительный куб загружают в расчетных количествах гудрон, масло талловое, пиролюзит и пентаэритрит.

Показатели гудрона: температура размягчения по КиШ - 29^oС, плотность, г/см³ - 0,958, содержание серы - 5,0%, содержание, мас.%: масел - 45,5, смол - 42,2, асфальтенов - 12,3.

Масло талловое по ТУ 13-00281074-26-95 (кислотное число - 170 мг КОН/г, число омыления - 182 мг КОН/г, массовая доля неомыляемых веществ - 1,8%, массовая доля смоляных кислот - 20%).

Пиролюзит по ТУ 6-10-1806-86 (массовая доля марганца - не более 80%, массовая доля влаги - не более 1%).

Пентаэритрит по ГОСТ 9286-76 (температура кристаллизации - не менее 154-156,5^oС, содержание золы - не более 0,02%, влаги - не более 0,2-0,4%, содержание нелетучих веществ - не более (0,2-0,5)³%

Окисление проводят при 250^oС, расходе воздуха 2,0 л/мин до достижения температуры размягчения продукта 95-110^oC.

Составы сырья для получения битума приведены в табл.2, а свойства полученных битумов для приготовления краски приведены в табл.3.

Как следует из табл. 3, предлагаемый способ получения битума для краски позволяет значительно сократить продолжительность процесса (в 3,6-4,28 раз), увеличить выход при получении тугоплавких битумов (на 28-35,7%) при одновременном улучшении их свойств (содержание веществ, нерастворимых в горячем бензоле, снижается в 4,4-5,0 раз). По-видимому, вовлечение в гудрон указанных в предлагаемом способе компонентов замедляет образование веществ, нерастворимых в горячем бензоле (карбонов и карбоидов), и увеличивает смолообразование, что, в конечном итоге, улучшает свойства краски, приготовленной с использованием битума, полученного по предлагаемому способу. При этом эти преимущества характерны для битумов, обладающих более низкими температурами размягчения (95-110^oС), чем по требованиям ГОСТ 21822-76 на специальные битумы для лакокрасочных продуктов на марки Б, В и Г (110-135^oС) и по ГОСТ 781-68 на битумы высокоплавкие (125-150^oС).