ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ОТДЕЛКИ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 1996 года по МПК C08L63/02 C09D163/02 

Изобретение относится к получению полимерных покрытий и может быть использовано для отделки текстильных материалов, кожи, бумаги, древесины, а также для изготовления красок, наливных полов.

В современной технике для изготовления искусственных кож, пленочных материалов и покрытий широко используются полимерные материалы на основе эпоксидных смол, полиэфиров, поливинилхлорида, полиуретанов и других полярных соединений.

Известна полимерная композиция для отделки тканей, включающая эпоксидную диановую смолу, аминосодержащий отвердитель и органический растворитель этанол [1] Основным недостатком приведенной композиции является невысокий уровень эксплуатационных и потребительских свойств материалов на его основе. Кроме того, она также имеет узкую область применения, низкий уровень экологической частоты из-за наличия токсичного отвердителя на основе полиэтиленполиамина и высокую пожароопасность из-за присутствия большого количества легко воспламеняющегося органического растворителя.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является известная водная композиция для покрытий, включающая эпоксидно-диановую смолу, эмульгатор (моноглицидилполиэтиленовые эфиры высших жирных кислот), стабилизатор (олеиновую кислоту), бентонит, отвердитель (водонерастворимые полиамины) и воду [2] Композиция характеризуется невысоким уровнем технологических и эксплуатационных характеристик и не является универсальной.

Цель изобретения повышение комплекса эксплуатационных характеристик покрытия, упрощение технологии его получения, а также повышение уровня безопасности и экологической чистоты процесса.

Это достигается тем, что композиция по изобретению включает эпоксидную смолу, эмульгатор, отвердитель, воду, в качестве отвердителя содержит продукт взаимодействия олигоэфиров с концевыми эпоксидными или циклокарбонатными группами с диаминами, имеющий мол.м. 500-1000 и с содержанием аминогрупп 1-3% при следующем соотношении компонентов, мас. Эпоксидная смола 5-42 Эмульгатор 0,1-3,0 Отвердитель 5-50 Вода Остальное
Используемый в композиции отвердитель представляет собой продукт взаимодействия олигоэфиров с концевыми эпоксидными (лапроксиды) или циклокарбонатными группами (лапролаты) с избыточным количеством диаминов, которые обеспечивают наличие концевых аминогрупп в готовом олигомере.

В то же время лапролаты являются продуктами карбонизации лапроксидов, а те, в свою очередь, получают в результате реакции лапролов (простых гидроксилсодержащих олигоэфиров) с эпихлоргидрином. В качестве простых полиэфиров могут быть использованы:
а) полиокситетраметиленгликоль;
б) полиоксипропиленгликоль;
в) их сополимеры;
г) полиоксипропилентриолы на основе окиси пропилена и низкомолекулярных триолов (триметилолпропана, глицерина, гексантриола-1,2,6;
д) поликапролактона и др.

В качестве диаминов могут быть использованы как ароматические, так и алифатические соединения различной структуры, например диамет Х, диамин-304, метафенилендиамин, диэтиленамин АФ-2 и др. В зависимости от структуры используемого полиэфира, продуктов его последующего превращения и вида диамина может изменяться химический состав готового продукта отвердителя эпоксидной смолы. Все полярные группы в отвердителе, за исключением аминных, являются нереакционноспособными (в частности эфирные, гидроксильные и уретановые), т. е. не принимают участие в образовании сетчатой структуры при отверждении эпоксидной смолы.

В примере 1 используется разветвленный уретансодержащий оригоэфир с концевыми аминогруппами (аминур), получаемый карбонизацией лапроксида и дальнейшим аминированием лапролата по схеме

В примере 2 используется разветвленный олигоэфир с концевыми аминогруппами (аминол) без уретановых групп, получаемый аминированием лапроксида по следующей схеме:
R-(O-CH₂-)₂-(OCH₂-CHH₂-)_m
R-(O-OCH₂-)_n-OCH-CH₂-NH-R₁-NH₂
В примере 3 используется также разветвленный олигоэфир без уретановых групп, аналогичный по химическому строению, используемому в примере 2, но с другой молекулярной массой и содержанием аминогрупп.

В примере 4 используется линейный уретансодержащий олигоэфир, получаемый карбонизацией линейного полиэфира с концевыми эпоксидными группами и дальнейшим его аминированием по схеме
OCHHH₂) →
Могут быть использованы в качестве технических эквивалентов другие модификации отвердителей:
линейные уретансодержащие олигоэфиры с концевыми аминогруппами;
линейные и разветвленные олигофиры с уретановыми и без уретановых групп с полифуритной эфирной цепью и др.

В качестве эпоксидной основы используют различные эпоксидные смолы: ЭД-16, ЭД-20, ЭД-22, УП-610, ЭА, ЭЦН и др. отличающиеся как по молекулярной массе, так и по массовой доле эпокси-групп.

В качестве эмульгатора может использоваться триэтаноламин, поливиниловый спирт, производные жирных кислот и др.

Сравнительные характеристики известной и предложенной композиций по изобретению приведены в табл.1 и 2.

В полимерную композицию для улучшения декоративных и эстетических свойств могут дополнительно вводиться органические и неорганические красители и пигменты, обычно применяемые в производстве резинотехнических изделий и пластмасс в количестве от 0,05 до 5,0% от общей массы состава. В качестве таких добавок могут быть использованы двуокись титана, цинковые белила, сажа, ультрамарин, голубой фталоцианиновый, красная окись железа и др.

В полимерную композицию по изобретению как содержащую краситель, так и без него может дополнительно вводиться наполнитель в количестве 1-30 мас. Введение наполнителей позволяет в случае необходимости повысить жесткость покрытия, снизить его стоимость, улучшить технологические свойства неотвержденной композиции и придать специальные свойства отвержденной композиции, например электропроводность, термостойкость, устойчивость к воздействию химических реагентов и др. В качестве наполнителей могут быть использованы технический углерод, алюминиевая пудра, окись цинка, мел, тальк, песок и др.

Рецептурный состав, способ его изготовления и нанесения иллюстрируются следующими примерами.

П р и м е р 1. Для водоотталкивающей отделки плащевой ткани (артикул 9131) используют пропиточный состав, состоящий из 80% воды, 0,1% поливинилового спирта, 6,9% эпоксидиановой смолы, 13% аминосодержащего олигомера разветвленного строения с ММ 1000 и содержанием аминогрупп 2,5% являющегося продуктом взаимодействия простых полиэфиров с циклокарбонатными группами и диаминов при их молярном соотношении 1:2 следующей химической формулы:
-O-CH₂--CH₂-
Ткань пропускают через ванну с пропиточным составом, отжимают на валках и сушат при температуре 160^оС в течение 3-5 мин. Пропитанная ткань имеет мягкий гриф, хорошую драпируемость, высокие водоотталкивающие свойства (водоотталкивание по ГОСТ 28486-90 составляет 80-90 усл.ед.) и устойчивость к воздействию моющих средств.

П р и м е р 2. Для отделки паркетных плит используют полимерную композицию (лак), состоящую из 30% олигомера с ММ 750 и содержанием аминогрупп 3,0% аналогичного по химическому строению олигомеру, применяемому в примере 1, но без уретановых групп, 15% эпоксидиановой смолы марки ЭД-16, 0,5% триэтаноламина и 54,5% воды. Полученный лак наносят на паркетные плиты в лаконаливной машине и термообрабатывают в сушильной камере при температуре 55^оС в течение 50 мин. Готовое паркетное изделие имеет прозрачный полимерный слой, хорошо выявляющий структуру древесины, устойчивый к истиранию и обладающий высокими адгезионными и прочностными характеристиками (прочность на разрыв 0,7 МПа, эластичность пленки при изгибе 1 мм, твердость по маятниковому прибору М-3 0,7 усл.ед.).

П р и м е р 3. Для изготовления искусственного шпона используют композицию, состоящую из 20% олигомера с ММ 800 и содержанием аминогрупп 2,5% 20% эпоксидиановой смолы марки ЭД-20, 3% триэтаноламина и 57% воды. Бумагу с предварительно нанесенной текстурой и окрашенной под тон, имитирующий породу дерева, пропитывают указанной композицией, отжимают на валках и сушат с одновременным отверждением при температуре 160^оС в течение 10 мин. Полученный таким образом искусственный шпон, имитирующий декоративные свойства ценных пород древесины, обладает требуемой механической прочностью и каркасностью, стоек к воздействию влаги, хорошо рулонируется и транспортируется. В процессе его изготовления и эксплуатации не происходит выделения вредных веществ в воздух, что особенно важно при производстве мебели, используемой в жилых помещениях и учебных учреждениях.

П р и м е р 4. Для изготовления пола из железобетонных конструкций (наливной пол) используют композицию, состоящую из 50% олигомера с ММ 500 и содержанием аминогрупп 1% аналогичного по химическому строению олигомеру, применяемому в примере 1, но имеющему линейное строение, 25% эпоксидиановой смолы ЭД-20, 19% наполнителя (кварцевой муки), 1% ПАВ (полиоксипропиленового эфира талловой кислоты) и 5% воды. Указанную композицию наносят на плиты пола методом налива, разравнивают скребком до необходимой толщины слоя и проводят отверждение при 20^оС в течение 20 ч. Полученное покрытие имеет ровную блестящую поверхность и высокие физико-механические свойства (прочность на сжатие 40 МПа, прочность на растяжение 20 МПа, удельную ударную вязкость 30 кгс см/см² и относительное удлинение при разрыве 45%). Кроме этого, оно долговечно, хорошо моется, устойчиво к истиранию, действию растворителей и перепаду температур до ± 50^оС, а также имеет высокие тепло- и электроизоляционные свойства.

П р и м е р 5. Для получения искусственной кожи на капроновую ткань на клеепромазочной машине наносят в несколько слоев полимерную композицию, состоящую из 15% олигомера с ММ 700 и содержанием аминогрупп 2,4% 10% эпоксидиановой смолы марки ЭД-20, 0,5% триэтаноламина, 74% воды и 0,5% лака рубинового. Обработанную таким образом ткань сушат при 160^оС в течение 5 мин. Готовый материал имеет насыщенную окраску, мягкую на ощупь водонепроницаемую кожеподобную поверхность, высокую адгезию покрытия к подложке и стойкость к истиранию.

П р и м е р 6. Для отделки стен из асбестоцементных плит используют композицию (водо-эмульсионную краску), состоящую из 10% олигомера с ММ 800 и содержанием аминогрупп 2,5% 10% эпоксидиановой смолы ЭД-20, 3% триэтаноламина, 70,5% воды, 1,5% красителя (ультрамарина) и 5% наполнителя (аэросила). Композицию наносят на поверхность плит валиком и отверждают при комнатной температуре в течение 18 ч. Полученное покрытие дает эффект эмали, устойчиво к действию воды, кислот и щелочей, имеет однородную блестящую поверхность голубого цвета и характеризуется высокими прочностными характеристиками (прочность на разрыв 0,6 МПа, эластичность пленки при изгибе 1,0 мм, твердость пленки по маятниковому прибору М-3 0,6 усл.ед.).

Использование: для отделки текстильных материалов, кожи, бумаги, древесины, изготовления красок, наливных полов. Сущность изобретения: полимерная композиция для отделки материалов, включающая эпоксидную смолу 5 - 42%, эмульгатор 0,1 - 3,0%, отвердитель - продукт взаимодействия олигоэфиров с концевыми эпоксидными или циклокарбонатными группами с диаминами, имеющий мол. м. 500 - 1000 и содержащий 1 - 3% аминогрупп, 5 - 50%, вода - остальное. 2 з. п. ф-лы., 2 табл.

1. ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ОТДЕЛКИ МАТЕРИАЛОВ, включающая эпоксидную смолу, эмульгатор, отвердитель и воду, отличающаяся тем, что в качестве отвердителя она содержит продукт взаимодействия олигоэфиров с концевыми эпоксидными или циклокарбонатными группами с диаминами, имеющий мол.м.500 - 1000 и содержащий 1 - 3% аминогрупп, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Эпоксидная смола - 5 - 42
Эмульгатор - 0,1 - 3,0
Указанный отвердитель - 5 - 50
Вода - Остальное
2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит краситель 0,05 - 5 мас.%. 3. Композиция по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что дополнительно содержит наполнитель 1 - 30 мас.%.