СОСТАВ ДЛЯ ПОКРЫТИЙ Российский патент 2001 года по МПК C09D175/04 

Изобретение относится к составам для покрытий и может быть использовано для защиты различных поверхностей, преимущественно строительных конструкций и деталей, оборудования, от атмосферных воздействий, действия воды и агрессивных сред (кислот, щелочей).

Известны составы для покрытий, отверждающиеся в результате реакции полиприсоединения между входящими в их состав полиизоцианатами и полигидроксильными соединениями.

Известны, в частности, составы для покрытий, включающие в качестве полиизоцианатов смеси полифениленполиметиленполиизоцианатов с преобладанием дифенилметандиизоцианата (МДИ), а в качестве полигидроксильных соединений - простые или сложные полиэфирполиолы, с использованием растворителей или без них (авторские свидетельства СССР 744015, С 09 D 3/72, опубл. 1980; 909973, С 09 D 3/72, 5/08, опубл. 1984; патенты РФ 1473326, С 09 D 175/06, 5/08, опубл. 1994; 2073053, С 09 D 175/08, опубл. 1997; 2142487, С 09 D 175/04, опубл. 1999).

Наиболее близким к предложенному по технической сущности является известный состав для покрытий, используемый для бетонных поверхностей и включающий изоцианатный компонент, представляющий собой смесь полифениленполиметиленполиизоцианатов, обработанную воздухом при температуре 160-180^oC и атмосферном давлении в течение 2-5 ч, с добавлением 2-11 мас.ч. битума и/или 2,5-31 масс. ч. твердых отходов, образующихся при переработке и хранении смесей полифениленполиметиленполиизоцианатов, на 100 мас.ч. обработанной указанным образом смеси полифениленполиметиленполиизоцианатов (патент РФ 2128674, C 08 G 18/02, С 08 L 79/00, опубл. 1999).

Для повышения качества покрытий предложен состав для покрытий, включающий изоцианатный компонент, представляющий собой смесь полифениленполиметиленполиизоцианатов, обработанную воздухом при 150-180^oC и атмосферном давлении в течение 2-6 ч, либо изоцианатную композицию, которая на 100 мас. ч. обработанной указанным образом смеси полифениленполиметиленполиизоцианатов содержит 2-11 мас.ч. битума и/или 2,5-31,0 мас.ч. твердых отходов, образующихся при переработке и хранении смесей полифениленполиметиленполиизоцианатов, отличающийся тем, что он дополнительно содержит толуол, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Изоцианатный компонент - 30-70
Толуол - 70-30
Техническим результатом использования предложенного состава является обеспечение возможности более эффективной защиты и ремонта строительных конструкций и деталей, оборудования и др. При исследовании свойств покрытий неожиданно оказалось, что использование толуола в качестве растворителя для изоцианатного компонента увеличивает прочность и водостойкость покрытия.

В качестве исходного вещества для получения изоцианатного компонента, применяемого в предложенном составе, могут использоваться любые промышленные модификации смеси полифениленполиметиленполиизоцианатов, часто именуемой просто "полиизоцианат" или "ПИЦ" и получаемой фосгенированием смеси полифениленполиметиленполиаминов в растворе с последующим отделением фосгена, хлористого водорода и растворителя от полученной смеси полифениленполиметиленполиизоцианатов, например полиизоцианат марки Б по ТУ 113-03-38-106-90 (Россия), полиизоцианат марки Д по ТУ 113-03-7822270-1-92 (Украина), Desmodur 44V (Bayer, Германия) и т.п.

В составе изоцианатного компонента согласно изобретению могут быть использованы любые промышленно выпускаемые разновидности нефтяных битумов, например дорожные (ГОСТ 11955-82), кровельные (ГОСТ 9548-74), изоляционные (ГОСТ 9812-74), для аккумуляторных мастик (ГОСТ 8771-76). Для получения компонента битум перемешивают с нагретым ПИЦ, в котором битум легко распределяется. Перемешивание предпочтительно осуществлять после окончания обработки ПИЦ воздухом до его охлаждения либо непосредственно в процессе указанной обработки.

В качестве твердых отходов в составе изоцианатного компонента согласно изобретению могут быть использованы отходы, образующиеся на поверхности ПИЦ при его длительном хранении в бочках или емкостях либо извлекаемые при чистке аппаратуры для отгонки МДИ из ПИЦ в производстве этих продуктов. Эти отходы обычно содержат небольшое количество
NCO-групп (< 2%). Для получения композиции отходы перемешивают с нагретым полиизоцианатом, в котором отходы легко растворяются. Перемешивание предпочтительно осуществлять непосредственно в процессе обработки ПИЦ воздухом либо после окончания указанной обработки, до охлаждения ПИЦ.

Указанный способ обработки смеси полифениленполиметиленполиизоцианатов воздухом при нагревании, используемый для получения изоцианатного компонента предложенного состава для покрытий, и изоцианатные композиции, которые могут быть использованы в качестве изоцианатного компонента предложенного состава для покрытий, более подробно описаны в патенте РФ 2128674, С 08 G 18/02, С 08 L 79/00, опубл. 1999.

Состав для покрытий согласно изобретению готовят, растворяя в толуоле изоцианатный компонент, полученный, как указано выше.

Приготовленный состав обычными способами наносят на поверхность защищаемых предметов, преимущественно строительных конструкций или деталей (бетонных, кирпичных, деревянных и т.п.) и отверждают на воздухе в течение примерно одних суток. Состав может быть также успешно использован в качестве дополнительного покрытия или связующего при защите строительных конструкций листовыми полимерными материалами.

Покрытия на основе предложенного состава обладают хорошими декоративными и механическими свойствами, в частности высокой абразивной стойкостью, устойчивы к разрушающим воздействиям, в частности к действию воды, кислот, щелочей, нефтепродуктов, отходов животноводства и пр., обладают хорошей морозостойкостью. Применение состава для покрытия изделий из бетона и кирпича резко снижает склонность этих материалов к трещинообразованию, а при его использовании для покрытий по дереву он проявляет антисептические свойства.

Для обеспечения возможности получения качественных покрытий по поверхности влажных строительных конструкций в состав может быть дополнительно введена каменноугольная смола или каменноугольный лак в количестве от 2,2 до 5,4 мас. ч. на 100 мас.ч. смеси изоцианатного компонента и растворителя. Оказалось, что введение этих веществ в состав для покрытий существенно увеличивает адгезию состава к влажным поверхностям строительных конструкций благодаря обнаруженной повышенной способности этих веществ к глубокому проникновению в заполненные водой поры и микротрещины строительных материалов (бетон, кирпич и пр.) и вытеснению воды из этих пор и трещин, что обеспечивает возможность вступления воды в реакцию с изоцианатным компонентом состава и образования плотных и прочных покрытий.

Каменноугольные смолы являются широко известными продуктами, получаемыми при коксовании угля, а лаки на их основе (см., например, ГОСТ 1709-75) - смесями таких продуктов (растворами каменноугольного пека в каменноугольной смоле). Из числа таких продуктов широко известен, например, так называемый кузбасский лак. Введение каменноугольной смолы или лака в состав для покрытий согласно изобретению предпочтительно осуществлять, растворяя эти вещества в толуоле, предназначенном для приготовления состава, и, в случае необходимости, отделяя образовавшийся при этом незначительный осадок (как правило, не более 1-2% от массы каменноугольной смолы или лака).

Сущность изобретения иллюстрируется приведенными ниже примерами. Примеры 1-13 иллюстрируют приготовление изоцианатного компонента, примеры 14-21 - приготовление и использование состава для покрытий согласно изобретению. Примеры 22 и 23 являются сравнительными и иллюстрируют приготовление и использование известного состава для покрытий.

ПРИМЕР 1. Полиизоцианат марки Б по ТУ 113-03-38-106-90 с содержанием NCO-групп 29,8 мас. % и вязкостью, определяемой по времени истечения пробы объемом 100 мл из воронки диаметром 4 мм и равной 47 с, получают путем непрерывного фосгенирования смеси полифениленполиметиленполиаминов, содержащей 16% первичных аминогрупп, в среде хлорбензола (концентрация смеси аминов в растворе 9%), отделяют хлористый водород и избыточный фосген и отгоняют хлорбензол под вакуумом. Полученный продукт выдерживают в течение 6 ч при 170^oC при постоянной продувке воздухом. Жидкость охлаждают и получают изоцианатный компонент для дальнейшего использования. Содержание NCO-групп после обработки составляет 29,3 мас.%, вязкость 50,2 с.

ПРИМЕР 2. Полиизоцианат марки Б по ТУ 113-03-38-106-90 с содержанием NCO-групп 31,0 мас. % и вязкостью, определяемой по времени истечения пробы объемом 100 мл из воронки диаметром 4 мм и равной 50 с, выдерживают в течение 5 ч при 150^oC при постоянной продувке воздухом. Жидкость охлаждают и получают изоцианатный компонент для дальнейшего использования. Содержание NCO-групп после обработки составляет 30 мас.% вязкость 53,8 с.

ПРИМЕР 3. Полиизоцианат марки Б по ТУ 113-03-38-106-90 с содержанием NCO- групп 29,5 мас.% и вязкостью, определяемой по времени истечения пробы объемом 100 мл из воронки диаметром 4 мм и равной 45,2 с, выдерживают в течение 2 ч при 180^oC при постоянной продувке воздухом. Жидкость охлаждают и получают изоцианатный компонент для дальнейшего использования. Содержание NCO-групп после обработки составляет 29,0 мас.%, вязкость 50,4 с.

ПРИМЕР 4. Полиизоцианат марки Д по ТУ 113-03-7822270-1-92 с содержанием NCO-групп 30,5 мас. % и вязкостью, определяемой по времени истечения пробы объемом 100 мл из воронки диаметром 4 мм и равной 46 с, выдерживают в течение 5 ч при 160^oC при постоянной продувке воздухом. Жидкость охлаждают и получают изоцианатный компонент для дальнейшего использования. Содержание NCO-групп после обработки составляет 30,0 мас.% вязкость 48 с.

ПРИМЕР 5. 100 мас.ч. полиизоцианата обрабатывают согласно примеру 3 при 180^oC и по истечении 2 ч обработки добавляют 5 мас.ч. дорожного битума по ГОСТ 11955-82, а затем обрабатывают еще в течение 0,5 ч. Жидкость охлаждают и получают изоцианатный компонент для дальнейшего использования.

ПРИМЕР 6. К 100 мас.ч. полиизоцианата, полученного согласно примеру 2 и имеющего температуру 150^oC, добавляют 5 мас.ч. кровельного битума по ГОСТ 9548-74 и перемешивают в течение 1 ч. Жидкость охлаждают и получают изоцианатный компонент для дальнейшего использования.

ПРИМЕР 7. К 100 мас.ч. полиизоцианата, полученного согласно примеру 3 и имеющего температуру 180^oC, добавляют 11 мас.ч. изоляционного битума по ГОСТ 9812-74 и перемешивают в течение 2 ч. Жидкость охлаждают и получают изоцианатный компонент для дальнейшего использования.

ПРИМЕР 8. 100 мас.ч. полиизоцианата обрабатывают согласно примеру 3 при 180^oC и по истечении 2 ч обработки добавляют 2,5 мас.ч. твердых отходов, образовавшихся в емкостях при хранении полиизоцианата, использованного в примерах 1-3, а затем обрабатывают еще в течение 1 ч. Жидкость охлаждают и получают изоцианатный компонент для дальнейшего использования.

ПРИМЕР 9. 100 мас.ч. полиизоцианата, использованного в примере 4, нагревают аналогично примеру 4 при 160^oC и продувке воздухом в течение 4 ч, добавляют 10 мас. ч. твердых отходов, образовавшихся в емкостях при хранении полиизоцианата, использованного в примерах 1-3, и продолжают нагревание при той же температуре и продувке воздухом в течение еще 2 ч. Жидкость охлаждают и получают изоцианатный компонент для дальнейшего использования.

ПРИМЕР 10. 100 мас.ч. полиизоцианата, использованного в примере 4, нагревают аналогично примеру 4 при 160^oC и продувке воздухом в течение 4 ч, добавляют 31 мас.ч. твердых отходов, образовавшихся в емкостях при хранении полиизоцианата, использованного в примере 4, и продолжают нагревание при той же температуре и продувке воздухом в течение еще 2 ч. Жидкость охлаждают и получают изоцианатный компонент для дальнейшего использования.

ПРИМЕР 11. К 100 мас.ч. полиизоцианата, полученного согласно примеру 3 и имеющего температуру 180^oC, добавляют 30,8 мас.ч. твердых отходов, образовавшихся при отгонке МДИ из полиизоцианата, использованного в примере 4, и перемешивают в течение 0,5 ч. Жидкость охлаждают и получают изоцианатный компонент для дальнейшего использования.

ПРИМЕР 12. 100 мас.ч. полиизоцианата обрабатывают согласно примеру 1 при 170^oC в течение 4 ч, добавляют 2 мас.ч. битума для аккумуляторных мастик по ГОСТ 8771-76 и 29,2 мас.ч. твердых отходов, образовавшихся в емкостях при хранении полиизоцианата, использованного в примерах 1-3, и продолжают обработку в течение еще 1 ч. Жидкость охлаждают и получают изоцианатный компонент для дальнейшего использования.

ПРИМЕР 13. К 100 мас. ч. полиизоцианата, полученного согласно примеру 1 и имеющего температуру 170^oC, добавляют 8 мас.ч. битума для аккумуляторных мастик по ГОСТ 8771-76 и 22 мас.ч. твердых отходов, образовавшихся в емкостях при хранении полиизоцианата, использованного в примерах 1-3, и перемешивают в течение 2 ч. Жидкость охлаждают и получают изоцианатный компонент для дальнейшего использования.

ПРИМЕР 14. Защитное покрытие для бетонных поверхностей готовят, разбавляя изоцианатный компонент, полученный в примере 1, равным по массе количеством толуола. После нанесения покрытия на поверхность бетона и его полного отверждения прочность на сжатие составляет 11,3 МПа, водопоглощение при выдержке образца, погруженного в воду, в течение 30 суток не более 0,16%, стойкость (время до начала разрушения) в 33% серной кислоте 1344 ч, в 40% растворе едкого натра более 1344 ч, в соляровом масле более 12000 ч.

ПРИМЕР 15. Защитное покрытие для бетонных поверхностей готовят, разбавляя изоцианатный компонент, полученный в примере 10, равным по массе количеством толуола. После нанесения покрытия на поверхность бетона и его полного отверждения прочность на сжатие составляет 12,8 МПа, водопоглощение при выдержке образца, погруженного в воду, в течение 30 суток не более 0,16%, стойкость (время до начала разрушения) в 33% серной кислоте 1344 ч, в 40% растворе едкого натра более 1300 ч, в соляровом масле более 12000 ч.

ПРИМЕР 16. Защитное покрытие для бетонных поверхностей готовят, смешивая 30 мас.% изоцианатного компонента, полученного в примере 2, с 70 мас.% толуола. После нанесения покрытия на поверхность бетона и его полного отверждения прочность на сжатие составляет 16,8 МПа, водопоглощение при выдержке образца, погруженного в воду, в течение 30 суток не более 0,12%, стойкость (время до начала разрушения) в 33% серной кислоте 1200 ч, в 40% растворе едкого натра 1400 ч, в соляровом масле более 12000 ч.

ПРИМЕР 17. Защитное покрытие для бетонных поверхностей готовят, смешивая 70 мас. % изоцианатного компонента, полученного в примере 8, с 30 мас.% толуола. После нанесения покрытия на поверхность бетона и его полного отверждения прочность на сжатие составляет 12,2 МПа, водопоглощение при выдержке образца, погруженного в воду, в течение 30 суток не более 0,28%, стойкость (время до начала разрушения) в 33% серной кислоте 1100 ч, в 40% растворе едкого натра 1344 ч, в соляровом масле более 12000 ч.

ПРИМЕР 18. Защитное покрытие для бетонных поверхностей готовят, разбавляя изоцианатный компонент, полученный в примере 7, равным по массе количеством толуола. После нанесения покрытия на поверхность бетона и его полного отверждения прочность на сжатие составляет 13,2 МПа, водопоглощение при выдержке образца, погруженного в воду, в течение 30 суток не более 0,14%, стойкость (время до начала разрушения) в 33% серной кислоте 1344 ч, в 40% растворе едкого натра более 1300 ч, в соляровом масле более 12000 ч.

ПРИМЕР 19. Защитное покрытие для бетонных поверхностей готовят, смешивая 70 мас. % изоцианатного компонента, полученного в примере 5, с 30 мас.% толуола. После нанесения покрытия на поверхность бетона и его полного отверждения прочность на сжатие составляет 12,6 МПа, водопоглощение при выдержке образца, погруженного в воду, в течение 30 суток не более 0,21%, стойкость (время до начала разрушения) в 33% серной кислоте 1200 ч, в 40% растворе едкого натра 1344 ч, в соляровом масле более 12000 ч.

ПРИМЕР 20. Защитное покрытие для бетонных поверхностей готовят, смешивая 70 мас. % изоцианатного компонента, полученного в примере 8, с 30 мас.% толуола, в котором предварительно были растворены 5,4 мас.ч. кузбасского лака. После нанесения покрытия на влажную поверхность бетона и его полного отверждения прочность при отрыве составляет 5,9-6,1 МПа, при сдвиге 6,9-7,4 МПа (по три образца в каждом случае). Для контрольных образцов (без добавки кузбасского лака) эти показатели составляют соответственно 4,0-4,9 и около 6,0 МПа.

ПРИМЕР 21. Защитное покрытие для бетонных поверхностей готовят, смешивая 30,7 мас. ч. изоцианатного компонента, полученного в примере 8, с 69,3 мас. ч. толуола, в котором предварительно были растворены 2,2 мас.ч. кузбасского лака. После нанесения покрытия на влажную поверхность бетона и его полного отверждения прочность при отрыве составляет 6,1-6,4 МПа, при сдвиге 6,7-8,2 МПа (по три образца в каждом случае). Для контрольных образцов (без добавки кузбасского лака) эти показатели составляют соответственно 4,1-5,9 и 5,9-6,1 МПа.

ПРИМЕР 22 (сравнительный). Защитное покрытие для бетонных поверхностей готовят, разбавляя изоцианатный компонент, полученный в примере 7, равным по массе количеством смеси ацетона и толуола, взятых в соотношении 1:1. После нанесения покрытия на поверхность бетона и его полного отверждения прочность на сжатие составляет 7,9 МПа, водопоглощение при выдержке образца, погруженного в воду, в течение 30 суток не более 0,8%, стойкость (время до начала разрушения) в 33% серной кислоте 1200 ч, в 40% растворе едкого натра 1344 ч.

ПРИМЕР 23 (сравнительный). Защитное покрытие для бетонных поверхностей готовят аналогично примеру 18 с тем отличием, что вместо изоцианатного компонента, полученного в примере 7, используют изоцианатный компонент, полученный в примере 10. После нанесения покрытия на поверхность бетона и его полного отверждения прочность на сжатие составляет 9,55 МПа, водопоглощение при выдержке образца, погруженного в воду, в течение 30 суток не более 0,7%, стойкость (время до начала разрушения) в 33% серной кислоте 1100 ч, в 40% растворе едкого натра 1300 ч.

Изобретение относится к составам для покрытий и может быть использовано для защиты различных поверхностей, преимущественно строительных конструкций и деталей, оборудования, от атмосферных воздействий, действия воды и агрессивных сред (кислот, щелочей). Состав включает изоцианатный компонент и толуол. Изоцианатный компонент представляет собой смесь полифениленполиметиленполиизоцианатов, обработанную воздухом при 150-180°С и атмосферном давлении в течение 2-6 ч. К 100 мас.ч. обработанной указанным образом смеси полифениленполиметиленполиизоцианатов может быть добавлено 2-11 мас.ч. битума и/или 2,5-31,0 мас.ч. твердых отходов, образующихся при переработке и хранении смесей полифениленполиметиленполиизоцианатов. К составу могут также быть добавлены каменноугольная смола или каменноугольный лак в количестве 2,2 - 5,4 мас.ч. на 100 мас.ч. смеси изоцианатного компонента и толуола. Технический результат - высокая прочность и водостойкость покрытия. 1 з.п.ф-лы.

1. Состав для покрытий, включающий изоцианатный компонент, представляющий собой смесь полифениленполиметиленполиизоцианатов, обработанную воздухом при 150 - 180°С и атмосферном давлении в течение 2 - 6 ч, либо изоцианатную композицию, которая на 100 мас.ч. обработанной указанным образом смеси полифениленполиметиленполиизоцианатов содержит 2 - 11 мас.ч. битума и/или 2,5 - 31,0 мас.ч. твердых отходов, образующихся при переработке и хранении смесей полифениленполиметиленполиизоцианатов, отличающийся тем, что он дополнительно содержит толуол при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Изоцианатный компонент - 30 - 70
Толуол - 70 - 30
2. Состав для покрытий по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит каменноугольную смолу или каменноугольный лак в количестве 2,2 - 5,4 мас.ч. на 100 мас.ч. смеси изоцианатного компонента и толуола.