КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОКРЫТИЙ Российский патент 2003 года по МПК C09D175/08 

Изобретение относится к рецептурам одноупаковочных полиуретановых композиций, отверждающихся влагой воздуха, и может быть использовано для получения защитных покрытий по дереву, бетону, металлу.

Известны наполненные высокодисперсным порошком цинка антикоррозионные покрытия, в составах которых в качестве пленкообразователя используется одноупаковочный полиуретановый лак "Лаптекс-2" (ТУ 2226-001-13013487-95), отверждающийся влагой воздуха и изготавливаемый на основе полиоксипропилентриола марок "Лапрол-4503" или "Лапрол-4503" и полиизоцианата (1. Патент РФ 2169164 по 99127160/04 от 29.12.99, МПК⁷ С 09 D 175/04; 5/10. Антикоррозионная лакокрасочная композиция. 2. Патент РФ 2169165 по заявке 99127188/04 от 29.12.99, МПК⁷ С 09 D 175/04; 5/10. Антикоррозионная лакокрасочная композиция).

Данные композиции обладают высоким защитным эффектом, обусловленным протекторными свойствами высокодисперсного цинкового порошка. Однако из-за высокой степени наполнения теряются преимущества свойств полиуретановой матрицы, и такие известные композиции обладают недостаточной эластичностью при изгибе (2-8 мм), что в некоторых случаях ограничивает их использование.

Наиболее близкой по составу к предлагаемой является одноупаковочная композиция для покрытий, синтезируемая из простого полиэфиртриола полиизоцианата в среде обезвоженного этилацетата (Патент РФ 2073053 по заявке 93034943/04 от 15.07.93, МПК⁶ С 09 D 175/08. Композит покрытий. - Прототип). В качестве полиэфиртриола известная композиция содержит полиоксипропилентриол с молекулярной массой 3000-5000 у.е., а в качестве полиизоцианата - смесь изомеров 4,4'-дифенилметандиизоцианата, при следующем исходном соотношение между компонентами, мас.ч. (мас.%):
Полиоксипропилентриол - 100 (20-33,3)
Указанный полиизоцианат - 100-200 (33,3-50)
Этилацетат - 100-200 (33,3-50).

Известная полиуретановая композиция для покрытий технологична при изготовлении и при нанесении на защищаемые поверхности. Сформированные на ее основе полимерные покрытия обладают хорошей эластичностью и устойчивостью в различных агрессивных средах. Однако такие покрытия недостаточно устойчивы при эксплуатации в воздушной атмосфере при повышенных температурах (80-100^oС), что проявляется в их охрупчивании, ухудшении адгезии к подложке и в снижении физико-механических показателей.

Технической задачей, решаемой в рамках настоящего изобретения, является создание утверждаемой влагой воздуха полиуретановой композиции с длительным сроком хранения без необратимых изменений физико-механических характеристик, обеспечивающей получение защитных полимерных покрытий, обладающих повышенной устойчивостью к термоокислительной деструкции в условиях эксплуатации при повышенных (80-100^oС) температурах в среде воздуха.

Решение указанной выше задачи достигается за счет того, что в отличие от известной композиции для покрытий, предлагаемая композиция дополнительно содержит низкомолекулярный гидроксилсодержащий реагент, в качестве которого применяют флотореагент - оксаль, представляющий собой продукт дополнительной переработки высококипящих побочных продуктов производства диметилдиоксана, обладающего следующими физико-химическими свойствами:
Эфирное число, мгКОН/г - 0,5-4,0
Массовая доля гидроксильных групп, % - 24-35
Плотность при 20^oС, г/ см³ - 1,00-1,12
Температура застывания,^oС, не выше - Минус 30
при следующем соотношении между компонентами композиции, мас.%:
Полиоксипропилентриол с молекулярной массой 3000-5000 у.е. - 35,0-60,0
Полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата - 14,8-28,5
Флотореагент - оксаль - 0,2-1,5
Этилацетат - Остальное до 100
В качестве полиоксипропилентриола используют олигомеры марок: "Лапрол - 3003", "Лапрол - 4503" и "Лапрол - 5003" (ТУ 6-05-1513-76; ТУ 6-05-2033-87; ТУ 6-05-62-93).

Полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата имеет торговую марку "Полиизоцианат-А" по ТУ 113-03-38-106-90.

Свойства применяемого этилацетата должны соответствовать ГОСТ 22300-76.

Флотореагент - оксаль по своим характеристикам должен соответствовать требованиям ТУ 2452-029-05766801-94 (марки Т-92 и Т-94).

Предлагаемые пределы соотношений между компонентами композиций определены экспериментальным путем и являются оптимальными, с точки зрения достигаемого положительного эффекта. Применение этилацетата в количестве более 50% в составах нецелесообразно по причине того, что такие композиции с низким сухим остатком не обеспечивают достаточную толщину образующихся защитных покрытий. При содержании этилацетата менее 10% в смеси исходных компонентов получаемая композиция представляет собой высоковязкую жидкость, упаковка которой и дальнейшее использование у потребителей затруднено из-за ее нетехнологичности.

Рекомендуемые соотношения между реагентами - полиизоцианатом и полиоксипропилентриолом - обеспечивают получение оптимального комплекса физико-механических и защитных свойств образующихся полимерных покрытий. При большем содержании полиизоцианата сформированные защитные покрытия достаточно жестки и не обладают необходимым уровнем эластичности. Меньшее количество полиизоцианата замедляет скорость (утверждения композиции после ее нанесения на защищаемые поверхности.

Предлагаемый интервал концентраций флотореагента - оксаль, обусловлен его эффективностью по обеспечению устойчивости защитных покрытий к термоокислительной деструкции. Содержание данного реагента более 1,5% не приводит к дальнейшему повышению устойчивости, а менее 0,2% - малоэффективно.

Сравнение предлагаемой композиции с известной композицией - прототипом позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию "новизна", так как в данном случае содержится новая совокупность ингредиентов в новом количественном соотношении.

"Изобретательский уровень" предлагаемого технического решения иллюстрируется вышеизложенным и заключается в том, что дополнительное введение в состав композиции флотореагента - оксаль привело к неочевидному эффекту - повышению стабильности физико-механических показателей полимерных защитных покрытий, эксплуатирующихся в режиме термоокислительного старения. Данный эффект нельзя было предсказать заранее, так как о термостабилизирующих свойствах флотореагента - оксаль по отношению к полиуретановым материалам какая-либо научно-техническая информация отсутствует. Известно, что основные области использования флотореагента - оксаль марок Т-92 и Т-94 - изготовление пластификаторов для резиновых изделий и пленочных материалов, регулирование структурно-механических и фильтрационных свойств буровых растворов на водной основе при бурении нефтяных скважин, флотация руд цветных металлов, угля и некоторого минерального сырья.

Предлагаемая композиция, как и композиция по прототипу, может быть изготовлена из промышленно производимых материалов на известном химическом оборудовании, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "промышленная применимость".

Образцы для испытания полимерных пленок и покрытий готовили общепринятыми методами. Толщина покрытий во всех случаях составляла 60-80 мкм. Время высыхания до степени 3 определяли по ГОСТ 19007, условную вязкость композиций определяли на вискозиметре В3-246 с диаметром сопла 4 мм согласно ГОСТ 8420, адгезию покрытий к металлической подложке оценивали по ГОСТ 15140 (метод 2), эластичность покрытий при изгибе определяли по ГОСТ 6806, физико-химические характеристики полимерных пленок при растяжении определяли по ГОСТ 263.

Устойчивость покрытий к термоокислительному воздействию (воздушная атмосфера при температуре 90±10^oС) оценивали в соответствии с ГОСТ 9.403 (метод А) по изменению адгезии покрытий, их эластичности и по изменению физико-механических показателей полимерных пленок.

Техническую сущность и преимущества предлагаемой композиции иллюстрируют нижеприведенные примеры.

Пример 1 (по прототипу)
В реактор с мешалкой и обратным холодильником загружали "Лапрол-5003", этилацетат и при перемешивании вводили полиизоцианат. После чего содержимое реактора нагревали до температуры кипения растворителя 75-80^oС и выдерживали в этом режиме до достижения постоянства содержания МСО-группы в готовой композиции 10-12%. Состав композиции приведен в табл. 1, а ее характеристики и свойства образованного покрытия в табл. 2.

Примеры 2-6
Предлагаемую композицию получали аналогично композиции-прототипу.

Флотореагент - оксаль вводили в реактор совместно с полиоксипропилентриолом. Рецептуры композиций приведены в табл. 1, а характеристики и свойства образующихся защитных покрытий в табл. 2.

Таким образом, как видно из сравнительных примеров, заявляемая полиуретановая композиция при сопоставимых уровнях вязкости и времени высыхания обеспечивает большую устойчивость образованных на ее основе защитных покрытий к термоокислительной деструкции: изменение адгезионной прочности и физико-механических показателей во времени происходит значительно медленнее, чем у покрытий, полученных из композиции-прототипа.

Изобретение относится к составам одноупаковочных полиуретановых композиций, отверждающихся влагой воздуха и применяющихся в качестве самостоятельного покрытия или в составах наполненных лакокрасочных материалов, предназначенных для антикоррозионной и гидроизоляционной защиты изделий из дерева, металла, бетона и железобетона. С целью получения защитных полимерных покрытий, обладающих повышенной устойчивостью к термоокислительной деструкции в условиях эксплуатации при повышенных температурах в воздушной среде, композиция содержит полиоксипропилентриол с молекулярной массой 3000-5000 у.е., полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата, этилацетат и флотореагент - оксаль. 2 табл.

Композиция для покрытий, включающая полиоксипропилентриол с молекулярной массой 3000-5000 у. е. , полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата и этилацетат, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит флотореагент - оксаль, представляющий собой продукт дополнительной переработки высококипящих побочных продуктов производства диметилдиоксана, при следующем соотношении между компонентами, мас. %:
Полиоксипропилентриол с молекулярной массой 3000-5000 у. е. - 35,0 - 60,0
Полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата - 14,8 - 28,5
Флотореагент - оксаль - 0,2 - 1,5
Этилацетат - Остальное до 100