КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОКРЫТИЙ Российский патент 2002 года по МПК C09D175/08 

Изобретение относится к композициям для покрытий на основе жидких углеводородных каучуков и может быть использовано для устройства упругих наливных покрытий спортивных площадок, а также для гидроизоляционных покрытий в строительстве.

Известна композиция для покрытий, включающая олигобутадиенпипериленуретанизоцианат, олигобутадиенпиперилен, мел, оксид кальция и катализатор уретанообразования (см. а.с. 1514754, МКИ C 09 D 3/72, 1989). Основой композиции является изоцианатный форполимер, получаемый обработкой гидроксилсодержащего олигобутадиенпиперилена двойным избытком толуилендиизоцианата Т-65/35. Вследствие низкой функциональности форполимера покрытия из данной композиции характеризуются низкими динамическими и физико-механическими показателями.

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). Покрытие из указанной композиции представляет собой композиционный материал, включающий полимерное связующее и эластичный наполнитель. Недостатком такого покрытия является низкий уровень динамических и физико-механических показателей.

Известна композиция для покрытий, включающая низкомолекулярный бутадиенпипериленовый каучук, оксид кальция, мел, глицерин, полиизоцианат, катализатор уретанообразования и гидроксилированную резиновую крошку (см. патент РФ 2024564, C 09 D 109/00, 1994). Недостатком покрытий из такой композиции является низкий уровень динамических и упругогистерезисных показателей.

Наиболее близким решением к предлагаемому изобретению является композиция для покрытий (см. патент РФ 2131898, МКИ C 09 D 109/00, 1990), включающая низкомолекулярный бутадиенпипериленовый каучук, полиизоцианат, катализатор уретанообразования, пластификатор, минеральный наполнитель, трехфункциональный низкомолекулярный спирт и 2,4,6-три-третбутилфенол следующего состава, 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
Покрытие из данной композиции имеет недостаточно высокий комплекс спортивно-технических показателей вследствие низкого уровня динамических и упругогистерезисных свойств. Это вызвано дефектностью трехмерной структуры сетки, образующейся при отверждении бутадиенпипериленового олигомера полиизоцианатом. Каучук СКДП-Н имеет широкое распределение по типу функциональности (РТФ), при этом доля функциональных молекул, имеющих строго на концах гидроксильные группы, составляет 0,35-0,55. Поэтому сформированная при отверждении каучука полимерная сетка имеет значительное количество дефектов в виде свободных концов, не воспринимающих нагрузку при ударных воздействиях. Кроме того, слабое адгезионное взаимодействие на границе раздела полимер - минеральный наполнитель не позволяет получать покрытия с требуемой величиной модуля упругости.

Цель изобретения - повышение динамических и упругогистерезисных свойств покрытия.

Поставленная цель достигается тем, что композиция для покрытия, включающая олигодиендиол, пластификатор, минеральный наполнитель, трехфункциональный низкомолекулярный спирт, полиизоцианат, катализатор уретанообразования и 2,4,6-третбутилфенол в качестве олигодиендиола содержит олигобутадиендиол молекулярной массы 2000-5000, содержанием концевых гидроксильных групп 0,7-1,7 мас.% и дополнительно содержит этилсиликат при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: олигобутадиендиол 100; пластификатор 5-30; минеральный наполнитель 90-150; трехфункциональный низкомолекулярный спирт 1-5; полиизоцианат 12-24; оловоорганический катализатор 0,01-1,00; 2,4,6-три-третбутилфенол 0,5-1,5; этилсиликат 0,8-1,6.

Сущность изобретения заключается в применении в качестве олигомерного связующего олигодиена с узким РТФ и значительной долей бифункциональных молекул, имеющих строго на концах цепи гидроксильные группы. Дополнительное введение в состав композиции этилсиликата, способного к гидрофобизации минеральных наполнителей, повышает хемоадсорбционное взаимодействие между полимером и частицами наполнителя.

Олигобутадиендиол получают анионной полимеризацией на комплексном катализаторе через стадию образования ион-радикала. Продукт имеет следующие характеристики: мол. м. 2000-5000; индекс полидисперсности 1,20-1,35; вязкость по Брукфилду, Па•с (25^oС) 8,5-22; содержание концевых гидроксильных групп, %, 0,7-1,7; микроструктура,%, 1,4-цис 10-15, 1,4-транс 20-25, 1,2 - (винил) 60-70; распределение по ОН-группам (РТФ), %, бесфункциональные ≤2, монофункциональные ≤6, бифункциональные ≤92; плотность, кг/м³, 900-910.

Этилсиликат (ТУ 6-02-895-86) представляет собой смесь эфиров ортокремниевой кислоты. Является продуктом реакции этилового спирта с четыреххлористым кремнием. Имеет следующие характеристики: плотность, кг/м³, 955-990; массовая доля двуокиси кремния,%, 31-34; массовая доля тетраэтоксисилана,%, 50-60; оптическая плотность при длине волны 600 нм 0,3-0,4.

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 оловоорганического катализатора применяются октоат олова, дибутилдилауринат олова (ТУ 6-02-818-78); могут использоваться и другие оловоорганические соединения, 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. 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^oС, 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 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). Пример по прототипу готовится аналогичным образом.

В смеситель с якорной мешалкой объемом 1 л загружают 50 г олигобутадиендиола с молекулярной массой 2000 и содержанием гидроксильных групп 1,7%, 80 г мела, 10 г извести-отсева, 5 г триметилолпропана, 0,1 г диметилбензиламина, 0,5 г 2,4,6-три-третбутилфенола и 0,8 г этилсиликата. Смешение компонентов проводят в течение 20 минут, после чего в суспензию добавляют еще 50 г олигобутадиендиола, 5 г дибутилфенилфосфата и продолжают смешивать компоненты в течение 10 мин. Затем в смесь добавляют 10 г резиновой крошки, 24 г полиизоцианата и вновь перемешивают в течение 8 мин. Полученную массу заливают в формы и выдерживают 20-25 суток при температуре 18-25^oС.

Образцы покрытия испытывают по ГОСТ 263-75, ГОСТ 275-75, ГОСТ 6950-73, ГОСТ 2678-88. Динамический модуль упругости и тангенс угла механических потерь определяют методом однократного ударного сжатия на маятниковом эластометре (см. Кувшинский Е.В., Сидорович Е.А., Маятниковый эластометр КС // Журнал теоретической физики. 1957. Т.26 4, с.878-886. Сидорович Е.А., Кувшинский Е. В. Изучение ударного сжатия резин // Физика твердого тела. 1961. т. 3. 11, с. 3487-3494). Испытания на отскок мяча выполняют по DIN 18035, часть 6 путем определения отношения высоты отскока мяча от покрытия по сравнению с бетонным полом.

Компонентный состав покрытия представлен в табл.1. Физико-механические, динамические и упругогистерезисные характеристики покрытия приведены в табл. 2.

Из данных таблиц видно, что применение в качестве связующего олигобутадиендиола в комбинации с органосилоксановым модификатором - этилсиликатом способствует получению материала покрытия с улучшенными спортивно-техническими характеристиками по сравнению с прототипом. Рецептурный состав композиции по примерам 1-5 обеспечивает значительное повышение динамических и упругогистерезисных показателей. Покрытия из композиций 6-8 вне заявленных пределов имеют пониженный уровень вышеназванных показателей, а также характеризуются худшими физико-механическими свойствами.

Предлагаемая композиция позволяет изготавливать эластичные покрытия, способствующие достижению высоких спортивных результатов, а также более комфортных при эксплуатации.

Композиция для покрытий спортивных площадок и гидроизоляционных покрытий. Композиция включает, мас.ч.: олигобутадиендиол мол.м. 2000-5000 и содержанием концевых гидроксильных групп 0,7-1,7% 100, пластификатор 5-30, минеральный наполнитель 90-150, трехфункциональный низкомолекулярный спирт 1-5, полиизоцианат 12-24, оловоорганический катализатор 0,01-1,10, 2,4,6-три-третбутилфенол 0,5-1,5, этилсиликат 0,8-1,6. Технический результат - повышение динамических и упругогистерезисных показателей покрытия. 2 табл.

Композиция для покрытий, включающая олигодиендиол, пластификатор, минеральный наполнитель, трехфункциональный низкомолекулярный спирт, полиизоцианат, катализатор уретанообразования и 2,4,6-три-третбутилфенол, отличающаяся тем, что она в качестве олигодиендиола содержит олигобутадиендиол мол. м. 2000-5000, содержанием концевых гидроксильных групп 0,7-1,7% и дополнительно содержит этилсиликат при следующем соотношении компонентов, мас. ч. :
Олигобутадиендиол - 100
Пластификатор - 5 - 30
Минеральный наполнитель - 90 - 150
Трехфункциональный низкомолекулярный спирт - 1 - 5
Полиизоцианат - 12 - 24
Оловоорганический катализатор - 0,01 - 1,10
2,4,6-Три-третбутилфенол - 0,5 - 1,5
Этилсиликат - 0,8 - 1,6