ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОКРЫТИЙ Российский патент 2002 года по МПК C09D163/02 C08G59/50 

Изобретение относится к области получения эпоксидных полимерных композиций для защитных покрытий, отверждаемых в естественных условиях при относительной влажности до 100%.

Известны [Лакокрасочные материалы и их применение. 6, 1998, с.32-33; пат. 3484408, кл. 260-47] эпоксидные композиции для покрытий, отверждаемых в естественных условиях с относительной влажностью до 100%. В состав таких композиций входят эпоксидный олигомер, кетиминный отвердитель и иногда ускоритель. Эти композиции обладают способностью образовывать твердые не мутнеющие покрытия в естественных условиях при высокой влажности. Однако степень отверждения таких композиций невысока, и покрытия имеют малую кавитационную устойчивость, грибостойкость и высокую набухаемость.

Как наиболее близкая по технической сущности за прототип была выбрана эпоксидная композиция [пат. 3484408, кл.260-47], включающая эпоксидную смолу и отвердитель, в качестве которого используют модифицированный 2,4-толуилендиизоцианатом кетимин, следующего состава, мас. %:
Эпоксидная смола - 68-76,9
Кетиминный отвердитель - 23,1-32
Эта композиция образует твердые не мутнеющие покрытия при влажности до 100%. Однако композиция не обеспечивает достаточно защитных свойств покрытий, в частности кавитационной устойчивости, грибостойкости, набухаемости. Кроме того, недостатком этой композиции является невысокая степень отверждения (содержание гель-фракции покрытий не превышает 82%) и малая износостойкость (см. таблицу 3).

Задача данного изобретения - создание полимерных эпоксидных покрытий с высокой кавитационной устойчивостью, грибостойкостью, износостойкостью и малой набухаемостью, а также с высокой степенью отверждения.

Это достигается тем, что полимерная композиция для покрытий, включающая эпоксидную смолу (ЭД-20, ЭД-16, Э-40) и кетиминный отвердитель, отличается тем, что в качестве кетиминного отвердителя содержит кетимин, модифицированный аддуктом диизоцианата с ненасыщенным соединением общей формулы:



и/или
и/или
R'': -O-CH₂-CH=CH₂

причем полимерная композиция дополнительно включает ускоритель, в качестве которого содержит 2,4,6-трис(диметиламинометил)фенол, фотоинициатор, в качестве которого содержит смесь бутилового и изобутилового эфиров бензоина при их массовом соотношении 1:1 и сомономер, в качестве которого содержит диметакриловый эфир триэтиленгликоля (ТГМ-3), при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
Эпоксидная смола - 48,0-69,8
Кетиминный отвердитель - 22,31-40,1
Ускоритель - 2,4,6-трис(диметиламинометил)фенол - 2,6-2,8
Фотоинициатор - смесь эфиров бензоина - 0,7-1,2
Сомономер - диметакриловый эфир триэтиленгликоля - 4,5-8,0
Использование этого соединения в качестве отвердителя эпоксидных соединений не известно.

Отвердитель согласно изобретению представляет собой продукт взаимодействия кетимина на основе диэтилентриамина (ДЭТА) или триэтилентетраамина (ТЭТА) и аддукта изоцианата с ненасыщенным соединением при мольном соотношении 1:1 и 1:2.

Данный кетимин относится к отвердителям двойного отверждения. Вначале под действием влаги регенирируется первичный амин, который и отверждает эпоксидный олигомер. Затем дополнительно композиция отверждается по двойным связям под действием УФО.

Отвердитель получают следующим образом. Предварительно синтезируют аддукт изоцианата с монометакриловым эфиром этиленгликоля (МЭГ) или с аллиловым спиртом. Реакцию ведут до 50%-ного израсходования изоцианатных групп. Затем аддукт прибавляют к кетимину и выдерживают реакционную массу в течение 2-3 часов до полного исчезновения изоцианатных групп.

Синтез проводят в блоке и в растворе органических растворителей: ксилоле, толуоле, бутилацетате, ацетоне, метилэтилкетоне, метилизобутилкетоне, циклогексаноне, диметилформамиде.

Отвердитель может быть использован для приготовления эпоксидных композиций как в виде выделенного продукта (выход 96-98%), так и в виде раствора в органическом растворителе. Характеристики отвердителей представлены в таблице 1.

Как видно из таблицы, данные по молекулярной массе, элементному анализу подтверждают структурную формулу отвердителя.

В ИК-спектрах имеются полосы поглощения, соответствующие группам -(CН₂)- 1180-1350 см^-1, карбамидным - 1690-1710 см^-1, непредельным азотсодержащим - 1635-1690 см^-1 и ненасыщенным двойным связям - 925-935 см^-1.

В качестве эпоксидных смол могут быть использованы низкомолекулярные диановые эпоксидные смолы ЭД-20 (молекулярная масса 400, содержание эпоксидных групп 22%, ГОСТ 10597-76); ЭД-16 (молекулярная масса 600, содержание эпоксидных групп 18%, ГОСТ 10597-76); Э-40 (молекулярная масса 700-800, содержание эпоксидных групп 13-15%, ОСТ 6-10-416-77).

В качестве ускорителя используют 2,4,6-трис(диметиламинометил) фенол - промышленный продукт УП 606/2 (ТУ 6-09-6101-69).

В композицию можно вводить пигменты и наполнители.

Наличие в структуре отвердителя как азометиновых групп, так и двойных связей позволяет проводить отверждение эпоксидных композиций на их основе не только в естественных условиях (температура 20±5^oС, относительная влажность от 70 до 100%), но и дополнительно под действием УФО для улучшения эксплуатационных свойств.

В качестве инициатора содержит смесь бутилового и изобутилового эфира бензоина при их массовом соотношении 1:1.

В композицию в качестве активного сомономера и разбавителя вводят диметакриловый эфир триэтиленгликоля - промышленная марка ТГМ-3 (ТУ 6-01-843-73).

Для приготовления композиции эпоксидную смолу с введенными в нее фотоинициатором и сомономером смешивают с отвердителем, добавляют ускоритель и тщательно перемешивают при комнатной температуре. В случае использования пигментов, наполнителей и растворителей - их вводят в эпоксидную составляющую композиции.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1: в 69,5г эпоксидной смолы Э-40 вводят 0,7 г фотоинициатора - смесь бутилового и изобутилового эфиров бензоина и 4,5 г сомономера ТГМ-3. Все тщательно перемешивают. Полученную массу смешивают с 22,5 г отвердителя 1 (см. таблицу 1), добавляют 2,8 г ускорителя и тщательно перемешивают при комнатной температуре.

Состав композиций и свойства полученных покрытий сведены в таблицы 2, 3.

Условия отверждения: температура 20^oС, влажность 70-100%; толщина однослойного покрытия - 45±5 мкм; время УФ-отверждения - 5 мин. Под лампой ДРТ-230.

Данные таблицы 3 свидетельствуют о том, что по сравнению с прототипом увеличивается степень отверждения покрытия, так за 7 суток содержание гель-фракции составляет 94-99% (по сравнению с 82% у прототипа), кавитационная устойчивость возрастает в 1,5-2,5 раза, а износостойкостью - в 1,5-2 раза. При этом происходит снижение средней скорости коррозии под покрытием в 1,5-3 раза, а набухаемости - в 1,5-2,5 раза по сравнению с прототипом.

Изобретение относится к полимерным композициям для защитных покрытий, отверждаемых в естественных условиях при относительной влажности до 100%. Композиция содержит, мас. ч.: эпоксидиановую смолу (48,0-69,8), кетиминный отвердитель (22,3-40,1), ускоритель - 2,4,6-трис(диметиламинометил)фенол (2,6-2,8), фотоинициатор - смесь эфиров бензоина (0,7-1,2) и сомономер - диметакриловый эфир триэтиленгликоля (4,5-8,0). Кетиминный отвердитель является продуктом взаимодействия кетимина на основе диэтилентриамина или триэтилентетрамина с аддуктом изоцианата и ненасыщенного соединения. Изобретение позволяет получать покрытия с малой набухаемостью, высокой износостойкостью, кавитационной устойчивостью, низкой скоростью коррозии и высокой степенью отверждения. 3 табл.

Полимерная композиция для покрытий, включающая эпоксидиановую смолу и кетиминный отвердитель, отличающаяся тем, что в качестве кетиминного отвердителя она содержит кетимин, модифицированный аддуктом диизоцианата с ненасыщенным соединением общей формулы

где




и/или

R'': -O-CH₂-CH= CH₂;

n= 1-2
и дополнительно содержит ускоритель - 2,4,6-трис(диметиламино-метил)фенол, фотоинициатор - смесь бутилового и изобутилового эфиров бензоина при их массовом соотношении 1: 1 и сомономер - диметакриловый эфир триэтиленгликоля при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Эпоксидиановая смола - 48,0-69,8
Кетиминный отвердитель - 23,3-40,1
Ускоритель - 2,4,6-трис(диметиламинометил) фенол - 2,6-2,8
Фотоинициатор - смесь бутилового и изобутилового эфиров бензоина - 0,7-1,2
Сомономер - диметакриловый эфир триэтиленгликоля - 4,5-8,0