КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОКРЫТИЯ Российский патент 1996 года по МПК C09D109/00 

Изобретение относится к композициям на основе жидких углеводородных каучуков, предназначенных для изготовления наливных эластомерных покрытий в спортивных сооружениях и устройства кровли на строительных объектах.

Известна композиция для покрытий на основе сополимера бутадиена и пиперилена мол. м. 1200-3200, глицерина, полиизоцианата, катализатора уретанооб- разования, резиновой крошки и сополимера бутадиена и пиперилена мол.м. 500-1200 (см. а. с. N 1229214, кл. С 09 D 3/72, 1984). Композиция данного состава имеет удовлетворительные технологические свойства, но покрытие из нее характеризуется низкой твердостью, что обусловлено отсутствием в составе композиции наполнителя и влагопоглотителя.

Известна композиция для покрытий, включающая олигобутадиенпипериленуретанизоцианат, олигобутадиенпиперилен, мел, оксид кальция и катализатор уретанообразования (см. а.с. N 1514754, кл. С 09 D 3/72, 1989). Вследствие ассоциации концевых функциональных групп и низкой функциональности олигодиенуретанизоцианата указанная композиция имеет повышенную вязкость, а покрытие из нее не обладает высокими физико-механическими показателями.

Наиболее близким решением к изобретению является полимерная композиция для покрытия беговых дорожек и спортивных площадок (см. а.с. N 1742297, кл. С 09 D 109/00, 1990), включающая низкомолекулярный бутадиенпипериленовый каучук, оксид кальция, мел, глицерин, полиизоцианат, катализатор уретанообразования и фенил- или морфолинамид 1 адамантилпирокатехинфосфористой кислоты при следующих соотношениях компонентов, мас.

Низкомолекулярный
бутадиенпипериленовый каучук 100 Оксид кальция 10-15 Мел 30-60 Глицерин 3-5 Полиизоцианат 16-28
Катализатор уретано- образования 0,01-1,00
Фенил- или морфо-
линамид 1 адаман-
тилпирокатехинфос- фористой кислоты 1-3
Композиция указанного состава имеет высокую вязкость, а покрытие из нее характеризуется низкой твердостью.

Данная композиция имеет низкий технический уровень, что обусловлено использованием в ней в качестве наполнителя мела. В гетерофазных суспензиях, к которым относятся композиции рассматриваемого типа, дисперсная фаза представлена частицами порошкообразных компонентов, распределенных на коллоидном уровне в дисперсионной углеводородной фазе, состоящей из жидких компонентов. Твердые частицы окружены адсорбционными слоями, составленными из компонентов жидкой фазы. Толщина переходного слоя зависит от природы твердой поверхности и определяет основные макрокинетические свойства суспензий, в частности вязкость. При использовании в качестве наполнителя мела сольватные оболочки, образующиеся на поверхности твердых частиц, имеют низкую плотность и относительно большие размеры. Это приводит к увеличению "кажущейся" степени наполнения, обеднению дисперсной среды жидкими компонентами. При этом происходит повышение вязкости композиции и невозможность реализации требуемой твердости эластомерного материала.

В этой связи важной задачей является создание новой композиции, включающей реакционноспособный олигодиен, пластификатор, наполнитель и отверждающую систему, в которой поверхностные свойства дисперсной фазы обеспечивают образование плотных сольватных оболочек небольших размеров.

Техническим результатом заявленного объекта является использование в композиции наполнителя, включающего комплекс соединений с различающимися поверхностными свойствами комбинацию оксидов металлов, карбоната кальция с примесью железа и элементов V группы что обуславливает образование на поверхности дисперсной фазы участков с повышенной плотностью адсорбционных слоев и меньшими размерами переходного слоя. Это достигается при использовании наполнителя, включающего определенные концентрационные интервалы входящих в его состав компонентов, и приводит к снижению средней "кажущейся" степени наполнения, уменьшению вязкости композиции и повышению твердости покрытия из нее. За счет этого повышается технологичность реакционной смеси при переработке и улучшается качество готового материала.

Указанный технический результат достигается тем, что композиция для покрытия, включающая низкомолекулярный бутадиенпипериленовый каучук, глицерин, изоцианатный отвердитель, катализатор уретанообразования, пластификатор и наполнитель, в качестве наполнителя содержит побочный продукт производства обожженной извести состава, мас. оксид кальция 62,6 86,9, карбонат кальция 3,77 13,00; оксид кремния 1,92 16,43; оксид алюминия 0,5-4,1; оксид магния 0,3-3,2; железо 0,15-0,40; сера 0,008-0,260 и фосфор 0,001-0,020, при следующих соотношениях компонентов, мас.ч.

Низкомолекулярный
бутадиенпипериленовый каучук 100 Глицерин 2-5
Изоцианатный отвер- дитель 16-48
Катализатор уретанооб- разования 0,01-1,00 Пластификатор 5-15
Побочный продукт про-
изводства обожженной
извести указанного со- става 50-100
Сущность изобретения заключается в создании новой композиции на основе гидроксилсодержащего олигодиена, содержащей новый смесевой наполнитель.

Указанное вещество является объединенной фракцией побочных продуктов, образующихся на различных стадиях производства обожженной извести: при транспортировке известняка, очистке дымовых газов, отсеве из систем пылеочистки.

Представляет собой тонкодисперсный порошок светло-серого цвета следующего гранулометрического состава, приведенного в табл.1.

Насыпная плотность 0,90-1,20 г/см³. Истинная плотность 2,02-2,35 г/см³. Адсорбционная емкость (по диоктилфталату) 0,6-1,1 мл/г, рН водной вытяжки 6,5-7,5.

В качестве низкомолекулярного бутадиенпипериленового каучука используется жидкий каучук СКДП-Н (ТУ 38-103242-82), получаемый радикальной сополимеризацией в массе под действием гидропероксида изоциопилбензола. Среднечисоленная мол.м. 1200-3200, среднемассовая ММ4800-600, содержание гидроксильных групп 0,75-1,10% соотношение бутадиена и пиперилена (по массе) 50:50.

В качестве изоцианатного отвердителя в композиции используются аддукт толуилендиизоцианата марки ТДИ 65/35 и диэтиленгликоля ДУДЭГ (ТУ 6-55-33-89) или полиметиленполифенилизоцианаты марки ПИЦ Б (ТУ 6-03-375-75) или ПИЦ Д (ТУ 113-03-603-86). Могут быть использованы другие типы ароматических полиизоцианатов с функциональностью 2.

В качестве катализатора уретанобразования применяются диметилбензиламин (ТУ 84-585-75), дибутилдилауринат олова (ТУ 6-02-818-7): могут использоваться и другие соединения, в частности, третичные амины и металлорганические производные, применяемые для синтеза полиуретанов.

В качестве пластификатора композиция может содержать соединения, традиционно используемые в производстве эластомерных материалов: алкил(арил)овые эфиры фталевой и фосфорной кислоты, хлорпарафины,
В состав композиции могут быть введены и другие добавки, придающие материалу покрытия другие преимущества. В качестве компонента, обеспечивающего снижение расхода композиции на изготовление единицы площади покрытия, используется резиновая крошка. Для повышения стойкости покрытия к термоокислительному старению в состав композиции могут вводиться противостарители, для улучшения внешнего вида пигменты.

Для изготовления композиции используется смесительное оборудование, обеспечивающее получение гомогенной суспензии порошкообразных компонентов в улеводородной среде со степенью перетира твердых частиц не более 100 мкм. Изоцианатный отвердитель поставляют в комплекте с композицией и добавляют в нее на месте укладки покрытия. Резиновую крошку вмешивают в композицию перед введением отвердителя.

Приведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого решения, позволило установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявляемого изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого решения из совокупности признаков, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию "изобретательского уровня" заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от протеина признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение для специалиста не следует явным образом из известного уровня техники.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень".

Для исследования свойств предлагаемого и известного покрытия готовили композицию путем перемешивания исходных компонентов до однородного состояния. Приготовление смеси наносили слоем фиксированной толщины на специальные формы и выдерживали до полного отверждения при 18-25^оС в течение 20-25 сут.

Динамическую вязкость композиций определяли на ротационном вискозиметре "Полимер-1РПЭ". М" при 25 ±2^оС и скорости сдвига 1 с. Измерительная ячейка система "цилиндр-цилиндр". Физико-механические и трибологические испытания композиций проводили по известным методикам. Адгезионные показатели покрытия определяли методом отрыва на асфальтобетонных кубиках с размером ребра 40 мм, с помощью разрывной машины МР-05-1 при скорости движения нижнего зажима 25 мм/мин. Показатель прочности сцепления композиции с асфальтобетоном находили по результатам испытания шести образцов.

Морозостойкость композиции оценивали по изменению относительного удлинения образцов при -40^оС по сравнению с удлинением этих же образцов при комнатной температуре (ГОСТ 408-78).

Составы и свойства композиций приведены в табл.2-4.

Содержание наполнителя в композиции согласно формуле изобретения составляет 50-100 мас.ч. что обеспечивает лучшие технологические свойства по сравнению с известными составами и более высокую твердость. При меньшем его содержании композиция характеризуется худшими физико-механическими показателями. Увеличение концентрации наполнителя сверх указанного интервала сопровождается существенным снижением деформационно-прочностных показателей и ростом вязкости.

При содержании в композиции менее 2 мас.ч. глицерина не достигается эффект повышения твердости. При введении более 5 мас.ч. глицерина нарушается монолитность покрытия вследствие вспенивания.

Увеличение концентрации изоцианатного отвердителя свыше 48 мас.ч. приводит к вспениванию покрытия. Уменьшение его концентрации менее 16 мас.ч. вызывает снижение твердости, прочности и эластичности по отскоку.

Интервал концентрации катализатора уретанообразования обосновывается сохранением необходимой жизнеспособности композиции при укладке покрытия. При содержании катализатора свыше 1,0 мас.ч. композиция характеризуется коротким временем гелеобразования. Использование менее 0,01 мас.ч. катализатора приводит к значительному замедлению скорости отверждения композиций.

При содержании в композиции менее 3 мас.ч. пластификатора покрытие имеет худшие эластические свойства и морозостойкость. При увеличении его концентрации более 15 мас.ч. наблюдается снижение деформационно-прочностных показателей и износостойкости.

П р и м е р. В смеситель объемом 1 л с якорной мешалкой загружают 100 г жидкого каучука, 5 г глицерина, 0,01 г дибутилдилаурината олова, 10 г пигмента, 5 г дибутилфталата и 50 г наполнителя. В качестве наполнителя используют побочный продукт производства обожженной извести, включающий 43,45 г оксида кальция, 1,88 г карбоната кальция; 1,6 г оксида магния, 0,96 г оксида кремния, 1,95 г оксида алюминия, 0,0005 г фосфора, 0,009 г серы и 0,145 г железа. Смешение компонентов проводят в течение 15 мин. Затем добавляют 48 г изоцианатного отвердителя марки ДУДЭГ и вновь перемешивают в течение 8 мин. Полученную смесь заливают в форму и выдерживают до полного отверждения в течение 20-25 сут при 18-25^оС.

Композиции по другим примерам, базовую и прототип готовят аналогичным образом.

Как видно из представленных данных, предлагаемая композиция отличается от известных менее высокой вязкостью, а покрытие из нее имеет большую твердость. Так, новая композиция по сравнению с известными, имеет вязкость на 225-330 П ниже, а твердость на 4-7 усл.ед. выше. По деформационно-прочностным показателям, эластичности, адгезионным свойствам, износостойкости и морозостойкости предлагаемая и известные композиции равноценны.

Предлагаемая композиция по сравнению с известными имеет и другие преимущества. Во-первых, упрощается технологический процесс производства за счет сокращения времени технологических операций, связанных с индивидуальным использованием оксида кальция, поскольку новый наполнитель содержит это соединение и способен выполнять в композиции и функцию влагопоглотителя. Во-вторых, облегчается технологический процесс изготовления покрытия вследствие лучшей растекаемости композиции. В-третьих, утилизируются побочные продукты производства, основная масса которых вывозится в настоящее время в отвал. В-четвертых, сокращается потребление дефицитных минеральных наполнителей, уменьшается себестоимость композиции и соответственно стоимость покрытия из нее.

Таким образом, применение данной композиции позволит упростить технологический процесс производства композиций для покрытий, улучшить технические свойства материалов, изготавливаемых из них, облегчить технологический процесс устройства покрытия и повысить его качество, утилизовать побочные продукты производства.

Вышеизложенное свидетельствует о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
композиция для покрытий, включающая низкомолекулярный бутадиенпипериленовый каучук, глицерин, изоцианатный отвердитель, катализатор уретанообразования, пластификатор и побочный продукт производства обожженной извести, воплощающая заявленное изобретение при его осуществлении, предназначена для применения в производстве эластомерных покрытий для спортивных сооружений, наливных кровельных покрытий и обеспечивает снижение вязкости при одновременном увеличение твердости получаемых материалов, упрощение технологического процесса изготовления;
для заявленного изобретения, в том виде как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления в соответствии с описанием и экспериментальными результатами;
композиция для покрытий, воплощаемая заявленное изобретение при его осуществлении способна обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованиям "промышленная применимость".

Использование: для упругих покрытий в спортивных сооружениях, для наливных кровельных покрытий. Сущность изобретения: композиция для покрытий, включающая, мас. ч. : низкомолекулярный бутадиенпипериленовый каучук 100 ; глицерин 2 - 5; изоцианатный отвердитель 16 - 48; катализатор уретанообразования 0,01 - 1,00; пластификатор 5 - 15; побочный продукт производства обожженной извести состава, %: оксид кальция 62,6 - 86,9; карбонат кальция 3,77 - 13,00; оксид кремния 1,92 - 16,43; оксид алюминия 0,5 - 4,1; оксид магния 0,3 - 3,2; железо 0,15 - 0,40; сера 0,008 - 0,260; фосфор 0,001 - 0,02. 4 табл.

КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОКРЫТИЯ, включающая низкомелекулярный бутадиенпипериленовый каучук, глицерин, изоцианатный отвердитель, катализатор уретанообразования, пластификатор и наполнитель, отличающийся тем, что в качестве наполнителя она содержит побочный продукт производства обожженой извести состава, мас.

Оксид кальция 62,6 86,9
Карбонат кальция 3,77 13,00
Оксид магния 0,3 3,2
Железо 0,15 0,40
Сера 0,008 0,260
Фосфор 0,001 0,020
при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Низкомолекулярный бутадиенпипериленовый каучук 100
Глицерин 2 5
Изоцианатный отвердитель 16 48
Катализатор уретанообразования 0,01 1,00
Пластификатор 5 15
Побочный продукт производства обожженой извести указанного состава 50 100