КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОКРЫТИЙ Российский патент 1999 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 наливных кровельных покрытий.

Известна композиция для покрытий на основе сополимера бутадиена и пиперилена с молекулярной массой 1200-3200, глицерина, полиизоцианата, катализатора уретанообразования, резиновой крошки и сополимера бутадиена и пиперилена с молекулярной массой 500-1200 (см. а.с. 1229214, МКИ C 09 D 3/72, 1984). Композиция данного состава имеет неудовлетворительную стойкость к термоокислительному старению.

Известна композиция для покрытий, включающая бутадиенпипериленовый каучук, оксид кальция, мел, глицерин, полиизоцианат, катализатор уретанообразования и продукт полимеризации отхода производства изопрена на стадии разложения 4,4-диметилдиоксана (см. а. с. 1775447, МКИ C 09 D 109/00, 1992). Покрытие из композиции достаточно устойчиво к термоокислительному старению, но не обладает стабильностью при чередовании процессов гидролитического и термоокислительного воздействия.

Наиболее близким решением к предлагаемому изобретению является полимерная композиция для покрытия беговых дорожек и спортивных площадок (см. а. с. 1742297, МКИ C 09 D 109/00, 1990), включающая низкомолекулярный бутадиенпипериленовый каучук, оксид кальция, мел, глицерин, полиизоцианат, катализатор уретанообразования и фенил- или морфолинамид 1- адамантилпирокатехинфосфористой кислоты при следующие соотношениях компонентов:
Низкомолекулярный бутадиенпипериленовый каучук - 100
Оксид кальция - 10-15
Мел - 30-60
Глицерин - 3-5
Полиизоцианат - 16-28
Катализатор уретанобразования - 0,01-1,00
Фенил- или морфолинамид 1-адамантилпирокатехинфосфористой кислоты - 1-3
Покрытие из данной композиции характеризуется низкой устойчивостью к старению при циклическом воздействии повышенных температур и горячей воды. Низкий технический уровень прототипа обусловлен экстракцией амидов пирокатехинфосфористой кислоты из материала покрытия под действием горячей воды. Известно, что полидиенуретаны, не заправленные противостарителем, характеризуются слабой устойчивостью к тепловому старению вследствие окисления двойных связей.

Цель изобретения - повышение стойкости покрытия к старению при чередовании процессов гидролитического и термоокислительного воздействия.

Поставленная цель достигается тем, что композиция для покрытий, включающая низкомолекулярный бутадиенпипериленовый каучук, полиизоцианат и катализатор уретанообразования, дополнительно содержит пластификатор, минеральный наполнитель, трехфункциональный низкомолекулярный спирт и 2,4,6-три-третбутилфенол при следующих соотношениях компонентов, мас.ч.:
Низкомолекулярный бутадиенпипериленовый каучук - 100
Полиизоцианат - 16-28
Катализатор уретанообразования - 0,01-1,000
Пластификатор - 5-20
Минеральный наполнитель - 50-90
Трехфункциональный низкомолекулярный спирт - 1-5
2,4,6-три-третбутилфенол - 0,5-1,5
Сущность изобретения заключается в создании высоконаполненной пластифицированной композиции, включающей антиоксидант 2,4,6-три-третбутилфенол, класса пространственно-затрудненных фенолов. Данная добавка хорошо совмещается с бутадиенпипериленовым каучуком и другими компонентами композиции и не экстрагируется горячей водой.

2,4,6-три-третбутилфенол представляет собой кристаллический порошок с зелено-желтым оттенком, хорошо растворимый в углеводородах, и имеет следующие характеристики: температура плавления 129-131^oC, массовая доля золы - не более 0,03%, массовая доля воды - не более 0,05%. Получают путем алкилирования фенола изобутиленом в присутствии катализатора. Торговое название - антиоксидант П-23 (ТУ 6-14-26-77).

В качестве низкомолекулярного бутадиенпипериленового каучука используется жидкий каучук СКДП-Н (ТУ 38-103242-82), синтезируемый радикальной сополимеризацией мономеров в массе под действием гидропероксида изопропилбензола. Среднечисленная ММ = 1200-3200, среднемассовая ММ=4800-6000, содержание гидроксильных групп 0,75-1,10%, соотношение бутадиена и пиперилена (по массе) 50:50.

В качестве полиизоцианата в композиции используются полиметиленполифенилполиизоцианаты, получаемые фосгенированием продукта конденсации анилина с формальдегидом (ТУ 2224-152-04691277-96). Содержание изоцианатных групп 29,5-31%.

В качестве катализатора уретанообразования применяются диметилбензиламин (ТУ 84-585-75), дибутилдилауринат олова (ТУ 6-02-818-78); могут использоваться и другие соединения, в частности третичные амины и металлорганические производные, применяемые для синтеза полиуретанов.

В качестве пластификатора композиция содержит соединения, используемые в производстве эластомерных материалов на основе диеновых каучуков: алкил(арил)овые эфиры фталевой или фосфорной кислоты, хлорпарафины. Наполнителями композиции служат минеральные порошки средней степени дисперсности, например мел, известь-отсев, каолин, тальк.

В качестве низкомолекулярного трехфункционального спирта в композиции используются глицерин, триэтаноламин или триметилолпропан.

В состав композиции могут быть введены добавки, придающие материалу покрытия другие преимущества. В качестве компонента, обеспечивающего снижение расхода композиции на изготовление единицы площади покрытия, используется резиновая крошка. Для улучшения внешнего вида в композицию могут быть введены пигменты.

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

Изобретение иллюстрируется следующим примером (состав 1, табл.1 в конце описания). В смеситель с якорной мешалкой объемом 1 л загружают 50 г жидкого каучука СКДП-Н, 50 г мела, 5 г ди(2-этилгексил)фталата, 5 г триэтаноламина, 0,1 г диметилбензиламина, 10 г пигмента красного железоокисного и 0,5 г 2,4,6 три-третбутилфенола. Смешение компонентов проводят в течении 20 минут, после чего в суспензию добавляют 50 г каучука и продолжают смешение в течении 10 минут. Затем в смесь добавляют 28 г полиизоцианата и вновь перемешивают в течение 8 минут. Полученную композицию заливают в форму и выдерживают до полного отверждения в течении 20-25 суток при температуре 18-25^oC.

Композиции по другим примерам и прототипу готовят аналогичным способом. Состав композиций и свойства покрытий приведены в табл. 1 и 2 (см. в конце описания).

Физико-механические испытания образцов проводили по известным методикам. Адгезионные показатели композиций определяли методом отрыва на бетонных 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 бетоном находили по результатам испытания шести образцов.

Стойкость покрытий к гидролитическому и термоокислительному старению оценивали по следующей методике. Образец из отвержденной композиции в виде пластины толщиной 2 ± 0,1 мм подвергали кипячению в воде в течение 3 часов, затем высушивали до постоянного веса. Из пластины вырезали фрагмент, который далее помещали в термошкаф и экспонировали в воздушной среде в течение суток при температуре 100 ± 2^oC. Затем из фрагмента вырубались штанцевым ножом 10 образцов в виде двухсторонних лопаток с длиной и шириной рабочего участка, соответственно 35 и 6,5 мм, на которых определялись условная прочность и относительное удлинение (разрывная машина МРИ-60, скорость движения нижнего зажима 500 мм/мин.) Коэффициенты старения определяли по формуле: К=П/По, где По, П показатели образцов до и после старения.

Оставшуюся часть пластины вновь подвергали старению, чередуя кипячение в воде и выдержку на воздухе при 100^oC. Один цикл испытания покрытия таким образом включал кипячение в воде в течении 3 часов и старение на воздухе при 100^oC в течение 24 часов. Физико-механические показатели эластомеров определяли через 5 и 10 циклов старения.

Как видно из данных таблиц, при содержании в композиции менее 0,5 мас.ч. 2,4,6-три-третбутилфенола покрытие имеет низкую стойкость к гидролитическому и термоокислительному старению. Увеличение концентрации антиоксиданта свыше 1,5 мас.ч. негативно отражается на деформационных свойствах образцов.

При использовании пластификатора в концентрациях, превышающих 20 мас.ч., ухудшается адгезия композиции к бетону. Снижение количества пластификатора до 2,5 мас.ч. сопровождается ухудшением технологических свойств композиций и уменьшением относительного удлинения эластомеров.

Увеличение содержания наполнителя свыше 90 мас.ч. затрудняет переработку смесей из-за высокой вязкости, а также сопровождается снижением эластичности покрытия. При уменьшении количества наполнителя до 30 мас.ч. падает твердость и прочность образцов.

Функция низкомолекулярного трехфункционального спирта в композиции заключается в формировании пространственно-сшитой структуры материала. Использование спирта менее 1 мас.ч. нецелесообразно из-за снижения прочностных показателей. Увеличение его количества более 5 мас.ч. приводит к ухудшению деформационных свойств покрытий. Аналогичную роль выполняет полиизоцианат. Уменьшение концентрации полиизоцианата менее 16 мас. ч. вызывает снижение прочностных показателей покрытия. При дозировках, превышающих 28 мас.ч., наблюдается уменьшение относительного удлинения и повышается вероятность вспенивания композиции при отверждении.

Концентрационный интервал катализатора уретанообразования обосновывается сохранением необходимой жизнеспособности композиции при формировании покрытия. При содержании катализатора свыше 1,0 мас.ч. композиция характеризуется малым временем гелеобразования и плохой растекаемостью. Использование менее 0,01 мас. ч. катализатора приводит к значительному замедлению скорости отверждения покрытия.

Из данных таблиц видно, что рецептурный состав композиций по примерам 1-5 обеспечивает получение материала покрытия с высокой стойкостью к старению при чередовании процессов гидролитического и термоокислительного воздействия. Композиции по примерам 7-9 вне заявленных пределов характеризуются пониженным сопротивлением старению и имеют худший комплекс технических свойств. У покрытия, полученного по прототипу, наблюдается резкое снижение уровня исходных показателей по истечении одного цикла старения, а после 10 циклов оно практически утрачивает эластические свойства.

Таким образом, предлагаемая композиция обеспечивает получение эластомерного материала с повышенной стойкостью к процессам естественного старения: действию тепла, осадков, солнечного излучения. Это предопределяет высокую долговечность и эксплуатационную надежность покрытий открытых спортивных площадок и наливных кровельных покрытий.

Композиция для покрытий в спортивных сооружениях и устройства наливных кровельных покрытий включает, мас.%: низкомолекулярный бутадиеновый каучук 100, полиизоцианат 16-28, катализатор уретанообразования 0,01-1,00, пластификатор 5-20, минеральный наполнитель трехфункциональный 50-90, низкомолекулярный спирт 1-5, 2,4,6-три-третбутилфенол 0,5-1,5. Указанная композиция позволяет повысить стойкость покрытия к старению при чередовании процессов гордолитического и термоокислительного воздействия. 2 табл.

Композиция для покрытий, включающая низкомолекулярный бутадиенпипериленовый каучук, полиизоцианат, катализатор уретанообразования, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит пластификатор, минеральный наполнитель, трехфункциональный низкомолекулярный спирт и 2,4,6-три-третбутилфенол при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Низкомолекулярный бутадиенпипериленовый каучук - 100
Полиизоцианат - 16 - 28
Катализатор уретанообразования - 0,01 - 1,00
Пластификатор - 5 - 20
Минеральный наполнитель - 50 - 90
Трехфункциональный низкомолекулярный спирт - 1 - 5
2,4,6-три-третбутилфенол - 0,5 - 1,5