ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНЫХ ПОКРЫТИЙ Российский патент 2004 года по МПК C09D163/02 C09D5/28 

Изобретение относится к области строительства, а именно к строительным материалам для защиты от агрессивных воздействий на металлические, бетонные, железобетонные и деревянные поверхности, и может быть использовано для защитно-декоративных покрытий различного рода сооружений и конструкций в промышленном и гражданском строительстве.

В условиях окружающей среды большого города проблема сохранности бетонных и железобетонных сооружений и конструкций стоит очень остро, поэтому в практику входит так называемая “вторичная” защита поверхностей. Обработку защитно-декоративным покрытием поверхностей производят как при проведении ремонтных работ, так и при строительстве новых сооружений и конструкций, в частности для защиты от агрессивной окружающей среды, а также для придания поверхностям необходимого декоративного внешнего вида в соответствии с архитектурно-колористическим решением.

Известны различные составы и композиции для антикоррозионных и защитно-декоративных покрытий, в том числе двухкомпонентные системы, состоящие из эпоксидно-каучукового полуфабриката и отвердителя.

Известен состав для антикоррозионных покрытий, включающий низкомолекулярную эпоксидиановую смолу, бутадиен-нитрильный каучук, модифицированную терпеновую смолу, отвердитель аминного типа и органический растворитель (патент РФ № 2043379, C 09 D 163/02, 1995 г.).

Недостатком этого состава является его недолговечность и отсутствие декоративных свойств у покрытия.

Известна полимерная композиция для защитного покрытия бетонных и железобетонных конструкций, полученная смешением 70 ч. продукта конденсации кубовых остатков фурфурольного производства и ацетона в соотношении 2:1 с 30 ч. эпоксидной смолы, добавлением при перемешивании жидкого бутадиен-нитрильного каучука при нагревании до 65-80°С в течение 2-4 ч. с последующим охлаждением и введением отвердителя перед нанесением на обрабатываемые поверхности (патент РФ № 2045561, C 09 D 171/14, 1995 г.).

Недостатками этой композиции являются ограниченная область применения, невысокая эластичность и отсутствие декоративных свойств у покрытия.

Известна композиция для защитного покрытия металлоконструкций, эксплуатирующихся в щелочной среде, включающая, мас.ч.: эпоксидную диановую смолу с содержанием 18-23% эпоксидных групп ЭД 20 100-120, полиэтиленполиамин 15-18, высоколигированный никелем и медью чугунный порошок фракции 20-63 мкм, термообработанный в среде аргона при температуре 250-300°С в течение 40-45 мин (патент РФ № 2044019, C 09 D 163/02, 1995 г.).

Недостатками этой композиции для защитного покрытия являются ограниченная область применения только для покрытия металлоконструкций, невысокая эластичность и отсутствие декоративных свойств, а также необходимость нанесения слоя покрытия большой толщины (1,5-2 мм) для обеспечения надежной защиты.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предложенной является полимерная композиция для защитно-декоративных покрытий, включающая пленкообразующее, пластификатор, наполнитель, пигмент и органический растворитель и дополнительно содержащая отвердитель с аминогруппами. Композиция в качестве пленкообразующего содержит отход производства полистирола эмульсионным методом, содержащий 97% полистирола и 3% олеата натрия в качестве эмульгатора, и низкомолекулярный эпоксидиановый олигомер. В качестве пластификатора используют эфиры фталиевой кислоты, в качестве растворителя - смесь этилацетата и толуола при их массовом соотношении 1:(3-4), а в качестве отвердителя - смесь полиамина, выбранного из группы, включающей диэтилентриамин, триэтилентетрамин, полиэтиленполиамин, и продукта гидролитической поликонденсации γ-аминопропилтриэтоксисилана в циклогексаноне марки АСОТ-2 при их массовом соотношении 1:(8,1-10,3) (патент РФ № 2117021, C 09 D 125/06, 1998 г.). На основе этой композиции получают масло-, бензо-, кислото- и щелочестойкие покрытия по металлу, древесине и бетону.

Недостатками этого изобретения являются сложность получения композиции из жидких отходов производства полистирола, необходимость введения дополнительного компонента - пластификатора, а также невысокие долговечность и морозостойкость при высоком содержании растворителя.

Задачей настоящего изобретения является создание надежных и долговечных защитно-декоративных покрытий.

Технический результат от использования предложенных покрытий заключается в повышении степени антикоррозийной защиты металлических, бетонных, железобетонных и деревянных поверхностей от воздействия нефтепродуктов, кислот, оснований, газообразных окислов и улучшении стойкости обработанных поверхностей к атмосферным воздействиям при солнечном свете, повышении их морозостойкости и улучшении их внешнего вида.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что в полимерной композиции для защитно-декоративных покрытий, включающей состав, содержащий пленкообразующее, наполнитель и органический растворитель, и отвердитель, содержащий аминогруппы, состав содержит пигмент и/или краситель, в качестве пленкообразующего - смесь эпоксикаучукового аддукта, полученного соконденсацией по функциональным группам в стехиометрическом соотношении низкомолекулярной эпоксидной смолы и жидкого нитрильного каучука, и низкомолекулярной эпоксидной смолы, при следующем соотношении компонентов состава, мас.%:

Эпоксикаучуковый аддукт 9-60

Низкомолекулярная эпоксидная смола 9-40

Наполнитель 15-20

Пигмент и/или краситель До 10

Органический растворитель Остальное

а в качестве отвердителя, содержащего аминогруппы, используют смесь полиамина или смеси полиаминов с аминосиланом при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Полиамин или смесь полиаминов 20-80

Аминосилан 20-80

при соотношении на 100 вес.ч. состава 2-22 вес.ч. отвердителя.

В отвердителе в качестве полиамина или смеси полиаминов используют диэтилентриамин (ДЭТА), и/или триэтилентетрамин (ТЭТА), и/или полиэтиленполиамин (ПЭПА), и/или циклоалифатический аминовый аддукт, и/или полиамидокислоты, а в качестве аминосилана - γ-аминопропилтриэтоксисилан (АГМ-9) или продукт гидролитической поликонденсации γ-аминопропилтриэтоксисилана в циклогексаноне или толуоле (АСОТ-2 или АСОТ-4).

Отвердитель дополнительно может содержать УФ-абсорбер.

В качестве УФ-абсорбера используют фенол, 2-(2Н-бензотриазол-2-ил) 4,6-бис-(1-метил-1-фенилэтил)-(9СI).

В качестве основы состава полимерной композиции используют эпоксикаучуковый аддукт.

Технология производства эпоксикаучукового аддукта заключается в следующем.

В реактор с мешалкой, обратным холодильником и рубашкой загружают исходное сырье в стехиометрическом соотношении (порядок загрузки компонентов не существенен): низко молекулярную эпоксидную смолу, например ЭД-20, жидкий нитрильный каучук, например марок СКН-18-1А, СКН-10, СКН-26, и растворитель-О-ксилол, включают мешалку и производят нагрев реакционной смеси до температуры 125-135°С, при которой в реакторе происходит процесс соконденсации исходных компонентов по функциональным группам. Через 3-4 часа от начала процесса соконденсации отбирают пробу на “сухой остаток” и вязкость и начинают охлаждение реакционной смеси до 50-60°С, затем содержимое реактора разбавляют ограническим растворителем, например толуолом, до “сухого остатка” 60-63 мас.% (для удобства разгрузки аппарата).

Для получения пленкообразующего полученный эпоксикаучуковый аддукт смешивают с низкомолекулярной эпоксидной смолой, например ЭД-16 или ЭД-20, затем вводят растворитель, наполнители и пигменты и/или красители. Полученную смесь диспергируют, например, в бисерной или шаровой мельнице.

В качестве наполнителей могут быть использованы мел, или тальк, и/или аэросил, и/или кварцевая пыль и пр.

Наличие пигмента и/или красителя до 10 мас.% в составе обеспечивает необходимое колористическое решение.

В качестве растворителя используют ацетон и/или толуол, и/или циклогексанон, и/или ксилол, и/или бутилацетат, и/или этилацетат и/или этилцеллозольв и другие органические растворители.

Соотношение компонентов состава, мас.%:

Эпоксикаучуковый аддукт 9-60

Низкомолекулярная эпоксидная смола 9-40

Наполнитель 15-20

Пигмент и/или краситель До 10

Органический растворитель Остальное

Соотношение, количество и номенклатура органических растворителей в смеси определяется типом применяемого отвердителя по результатам лабораторного анализа состава, времени желирования и необходимых свойств покрытия.

В качестве отвердителя, содержащего аминогруппы, используют смесь полиамина или смеси полиаминов с аминосиланом при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Полиамин или смесь полиаминов 20-80

Аминосилан 20-80

В отвердителе в качестве полиамина или смеси полиаминов используют диэтилентриамин (ДЭТА), и/или триэтилентетрамин (ТЭТА), и/или полиэтиленполиамин (ПЭПА), и/или циклоалифатический аминовый аддукт, и/или полиамидокислоты, а в качестве аминосилана - γ-аминопропилтриэтоксисилан (АГМ-9) или продукт гидролитической поликонденсации γ-аминопропилтриэтоксисилана в циклогексаноне или толуоле (АСОТ-2 или АСОТ-4).

Циклоалифатический аминовый аддукт представляет собой продукт взаимодействия циклических и алафатических соединений с предпочтительным, но не ограничивающимся содержанием двух аминогрупп на молекулу, что позволяет получить стойкое и эластичное покрытие. Примерами используемых аминовых аддуктов могут быть диаминоциклогексан - DCH - 99% фирмы Дюпон и метилен бисдианилин Экв.мас.=48 - Аралдит R972 фирмы Циба Гейги, используемые в качестве компонентов отвердителя, как описано в патенте RU № 2159260, C 09 D 163/00, 1995 г.

В качестве полиамидокислот используют такие отвердители как, например, отвердитель № 2 ТУ 6-10-1279-77; отвердитель № 3 ТУ 6-10-1091-76; отвердитель № 4 ТУ 6-10-1429-79; отвердитель № 5 ТУ 6-10-1093-76; отвердитель № 6 ТУ 6-10-1545-76.

В отвердитель может быть дополнительно введен УФ-абсорбер для обеспечения надежной защиты покрытия от воздействия ультрафиолетовых лучей.

В качестве УФ-абсорбера используют фенол, 2-(2Н-бензотриазол-2-ил),4,6-бис-(1-метил-1-фенилэтил)-(9СI).

Состав и отвердитель смешивают в соотношении на 100 вес.ч. состава 2-22 вес.ч. отвердителя. Полученная композиция смеси состава с отвердителем должна быть использована за 2-3 часа.

Все компоненты предложенной композиции регламентированы нормативными документами.

Пример 1.

В шаровую мельницу загружают 9,0 г эпоксикаучукового аддукта, 40,0 г эпоксидной смолы, 25, 8 г толуола, 6,4 г талька, 0,8 г аэросила, 2,0 г диоксида титана, 7,45 г окиси хрома, 0,2 г сажи, 0,3 г железоокисного пигмента, 0,05 г красителя голубого фталоцианинового и перемешивают в течение двух часов. Полученную суспензию выгружают в тару и добавляют 8,0 г кварца молотого. Непосредственно перед использованием к составу добавляют отвердитель - смесь 20,0 г полиамидокислоты (отвердитель № 2), 2,0 г АСОТ-2.

Примеры 2 и 3. Последовательность проведения операций аналогична примеру 1, отличаются содержанием компонентов состава и содержанием отвердителя.

В примере 2 в отвердитель был добавлен УФ адсорбер в количестве 0,01 вес.ч. на 100 вес.ч. состава.

Составы композиций и свойства полученных покрытий приведены в таблицах 1 и 2.

Смеси органических растворителей в таблице 1 приведены без указания их соотношения в смеси, поскольку соотношение, количество и номенклатура органических растворителей в смеси определяется типом применяемого отвердителя по результатам лабораторного анализа состава, времени желирования и необходимых свойств покрытия.

Полученные результаты испытаний показывают, что предложенная композиция для защитно-декоративных покрытий обеспечивает повышение степени антикоррозийной защиты металлических, бетонных, железобетонных и деревянных поверхностей от воздействия нефтепродуктов, кислот, оснований и газообразных окислов, улучшение стойкости обработанных поверхностей к атмосферным воздействиям при солнечном свете, повышение их морозостойкости и улучшение их внешнего вида.

Комплекс параметров, характеризующих качество покрытия, позволяет гарантировать надежную защиту поверхностей и конструкций в течение не менее 7 лет.

Изобретение относится к строительным материалам для защиты от агрессивных воздействий на металлические, бетонные, железобетонные и деревянные поверхности. Композиция содержит пигмент и/или краситель, наполнитель, в качестве пленкообразующего - смесь эпоксикаучукового аддукта, полученного соконденсацией по функциональным группам в стехиометрическом соотношении низкомолекулярной эпоксидной смолы и жидкого нитрильного каучука, и низкомолекулярной эпоксидной смолы, а в качестве отвердителя, содержащего аминогруппы, используют смесь полиамина или смеси полиаминов с аминосиланом, при соотношении на 100 вес.ч состава 2-22 вес.ч. отвердителя. В отвердителе в качестве полиамина или смеси полиаминов используют диэтилентриамин (ДЭТА), и/или триэтилентетрамин (ТЭТА), и/или полиэтиленполиамин (ПЭПА), и/или циклоалифатический аминовый аддукт, и/или полиамидокислоты, а в качестве аминосилана - γ-аминопропилтриэтоксисилан (АГМ-9) или продукт гидролитической поликонденсации γ-аминопропилтриэтоксисилана в циклогексаноне или толуле (АСОТ-2 или АСОТ-4). Отвердитель дополнительно может содержать УФ-абсорбер, в качестве которого используют фенол, 2-(2Н-бензотриазол-2-ил),4,6-бис-(1-метил-1-фенилэтил)-(9CI). Технический результат - получение покрытия с повышенной степенью антикоррозийной защиты металлических, бетонных, железобетонных и деревянных поверхностей от воздействия нефтепродуктов, кислот, оснований, газообразных окислов и улучшенной стойкостью обработанных поверхностей к атмосферным воздействиям при солнечном свете, повышенной морозостойкости и улучшенного внешнего вида. 1 с. и 3 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Полимерная композиция для защитно-декоративных покрытий, включающая состав, содержащий пленкообразующее, наполнитель и органический растворитель, и отвердитель, содержащий аминогруппы, отличающаяся тем, что состав содержит пигмент и/или краситель, в качестве пленкообразующего - смесь эпоксикаучукового аддукта, полученного соконденсацией по функциональным группам в стехиометрическом соотношении низкомолекулярной эпоксидной смолы и жидкого нитрильного каучука, и низкомолекулярной эпоксидной смолы при следующем соотношении компонентов состава, мас.%:

Эпоксикаучуковый аддукт 9-60

Низкомолекулярная эпоксидная смола 9-40

Наполнитель 15-20

Пигмент и/или краситель До 10

Органический растворитель Остальное

а в качестве отвердителя, содержащего аминогруппы, используют смесь полиамина или смеси полиаминов с аминосиланом при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Полиамин или смесь полиаминов 20-80

Аминосилан 20-80

при соотношении на 100 вес.ч. состава 2-22 вес.ч. отвердителя.