ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОКРЫТИЙ Российский патент 2007 года по МПК C09D175/06 C09D167/08 

Изобретение относится к области получения полиуретановых композиций на основе алкидных олигомеров и диизоцианатов для защитных покрытий по металлу, древесине и бетону.

Известны [Патент РФ №2017780 С1, 5 С09D 175/06; патент РФ №2017779, С1 5 С09D 175/06] полиуретановые композиции для покрытий, вклющающие уралкидную смолу, модифицированную N, N-замещенным алифатическим амином. Они обладают высоким блеском, хорошими оптическими свойствами и стойкостью к воздействию воды и 1%-раствора уксусной кислоты.

Однако покрытия на их основе имеют невысокие цветовые характеристики и не обеспечивают достаточной скорости отверждения, объемной микротвердости и прочностных свойств покрытий.

Наиболее близким к заявляемой композиции по технической сущности является состав для покрытий [Патент РФ №2017779 С1, 5 С09D 175/06], включающий уралкидную смолу, модифицированную N, N - замещенным алифатическим амином, с молекулярной массой 2500-3000, содержащей уретановых групп 8,5-10,5%, мочевинных групп 0,5-1,5%, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Уралкидная смола, модифицированная N, N-замещенным алифатическим амином45-55Сиккатив1,2-2,5Оксим циклогексанона0,4-0,6Органический растворительОстальное

Указанный состав образует относительно твердые покрытия при температуре 20±2°С с хорошим блеском. Однако состав не обеспечивает высоких скоростей отверждения и не дает возможности получить покрытия с хорошим цветом, высокой адгезией, износостойкостью, объемной микротвердостью и прочностью при разрыве.

Техническая задача данного изобретения - создание полимерных покрытий с хорошими цветовыми характеристиками и высокой объемной микротвердостью, износостойкостью и прочностными свойствами, способных отверждаться с высокими скоростями при температуре 20±2°С.

Это достигается составом композиции, включающей модифицированную уралкидную смолу, сиккатив, антиоксидант и органический растворитель, отличающейся тем, что в качестве модифицированной уралкидной смолы используют уралкидную смолу, модифицированную вторичным алифатическим амином, первичным спиртом и водой, с молекулярной массой 6900-12100, содержащей уретановых групп 11,2-12,2%, карбамидных групп 0,40-0,81%, биуретовых групп 0,37-0,79%, причем в качестве органического растворителя используют ксилол, или уайт-спирит, или их смесь, взятые в массовом соотношении 1:1, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Уралкидная смола, модифицированная вторичным алифатическим амином, первичным спиртом и водой, с молекулярной массой 6900-12100, содержащая уретановых групп 11,2-12,2%, карбамидных групп 0,40-0,81% и биуретовых групп 0,37-0,79%45-53Сиккатив1-2,7Антиоксидант0,35-0,65Указанный органический растворительОстальное

Уралкидную смолу получают путем взаимодействия растительных масел, многоатомных спиртов, фталевого ангидрида, диизоцианатов, вторичных аминов, первичных спиртов и воды. В качестве растительных масел используют соевое, хлопковое, льняное, жирные кислоты таллового масла, дегидратированное касторовое масло. Из многоатомных спиртов применяют пентаэритрит, триметилолпропан.

В качестве диизоцианатов используют 2,4-толуилендиизоцианат, 2,4- и 2,6-толуилендиизоцианат в соотношении мас.%: 80:20 и 65:35, 4,4'-дифенилметандиизоцианат.

Из вторичных алифатических аминов используют диэтиламин, дибутиламин, дипропиламин, диизопропиламин.

В качестве первичных спиртов используют этанол, пропанол, н-бутанол, гексанол.

Из растворителей применяют ксилол, или уайт-спирит, или их смесь, взятые в массовом соотношении 1:1.

Уралкидную смолу получают следующим образом.

На первой стадии получают олигоэфирполиол. В реакторе нагревают

растительное масло с водным раствором едкого натра в токе углекислого газа до 255-265°С. При этой температуре загружают многоатомный спирт и выдерживают реакционную массу до полной растворимости продукта переэтерификации в этиловом спирте 1:5. Затем реакционную массу охлаждают до 160°С и при этой температуре вводят фталевый ангидрид и выдерживают в течение 1 часа. После чего реакционную массу охлаждают до 130°С, подают растворитель на циркуляцию, нагревают до 200°С и выдерживают реакционную массу до кислотного числа 5-10 мг КОН/г.

Полученный продукт (олигоэфирполиол) растворяют в органическом растворителе, нагревают реакционную массу до 70°С и под током азота добавляют диизоцианат в течение 2 часов и ведут процесс до содержания изоцианатных групп 1,5-4,2%, после чего температуру снижают до 40°С, вводят вторичный алифатический амин, выдерживают при перемешивании 20 минут, затем вводят первичный спирт, выдерживают 30 минут и далее загружают воду с последующей выдержкой в течение 30 минут. При этом происходит полное превращение изоцианатных групп в карбамидные, уретановые и биуретовые.

Характеристики олигомеров представлены в таблице 1.

Как видно из таблицы 1, олигомер представляет собой продукт с молекулярной массой 6900-12100, содержанием уретановых групп 11,2-12,2%, содержанием карбамидных групп 0,40-0,81% и содержанием биуретовых групп 0,37-0,79%.

Строение олигомера подтверждено с помощью гельпроникающей хромотографии (ГПХ), ИК-спектроскопии и химического анализа.

Композиции готовят смешением компонентов при комнатной температуре (составы приведены в табл.2). Олигомерная основа смешивается с сиккативом и антиоксидантом и наносится на подложку.

В качестве сиккатива используют нафтенат свинцово-марганцево-кобальтовый LB-2 (ТУ LBTN-000324547-03-98), нафтенат свинцово-марганцевый НФ-1 (ГОСТ 1003-73),

В качестве антиоксидантов используют оксим циклогексанона (ТУ 6-09-592-74), метилэтилкетоксим (ТУ У 24.3-13395997.003-2001).

Толщина однослойного покрытия 30±5 мкм.

Свойства покрытий приведены в таблице 3.

Данные свидетельствуют о том, что по сравнению с прототипом получаются более светлые лаки: цвет 12-27 гI₂/100 г по йодометрической шкале (прототип 40-50 гI₂/100 г), увеличивается скорость отверждения покрытия: время высыхания, при 20±2°С, до степени 3:2-3,5 часа (прототип 6 часов), повышается прочность при ударе - 60-65 кгс×см (по сравнению с 50 кгс×см), относительная твердость 0,63-0,70 усл. ед. (прототип 0,24 усл. ед.), объемная микротвердость 147-184 МПа (прототип 80 МПа), износостойкость 0,50-0,65 кг/мкм (прототип 0,35-0,40 кг/мкм), адгезия 1 балл и 0,49-0,69 МПа (прототип 1 балл и 0,30-0,35 МПа).

Таблица 1Характеристика уралкидных смол№ ппСостав уралкидной смолы, мас.%Молек. масса уралкидной смолыМас. доля, %ОлигоэфирполиолДиизоцианатВторичный алифатический аминПервичный спиртВодауретановых группкарбамидных группбиуретовых групп123456789101Соевое масло, пентаэритрит, фталевый ангидрид 79,12,4-Толуилен-диизоцианат 16,7Диэтиламин 1,4Этанол 1,41,4710011,90,810,792Соевое масло, пентаэритрит, фталевый ангидрид 81,52,4-Толуилен-диизоцианат 15,5Дибутиламин 1Пропанол 11840012,00,620,583Соевое масло, пентаэритрит, фталевый ангидрид 80,82,4-Толуилен-диизоцианат 17,7Дипропиламин 0,5Н-бутанол 0,50,5875011,30,400,374Соевое масло, пентаэритрит, фталевый ангидрид 78,82,4- и 2,6-Толуилен-диизоцианат (80:20) 17,6Диизопропиламин 1,2Гексанол 1,21,21160011,70,710,675Соевое масло, пентаэритрит, фталевый ангидрид 81,92,4- и 2,6-Толуилен-диизоцианат (65:35) 15,7Диизопропиламин 0,8Этанол 0,80,81210012,10,510,466Хлопковое масло, глицерин, фталевый ангидрит 79,32,4-Толуилендиизоцианат 18,0Дипропиламин 0,9Пропанол
0,90,9690011,40,570,517Соевое масло, пентаэритрит, фталевый ангидрид 69,04,4'-Дифенилметандиизо-цианат 27,7Дибутиламин 1,1Н-бутанол 1,11,11120011,50,680,638Льняное масло, пентаэритрит, фталевый ангидрид 79,92,4-Толуилендиизоцианат 16,2Диэтиламин 1,3Гексанол 1,31,3740011,20,760,719Жирные кислоты талового масла, пентаэритрит, фталевый ангидрит 81,32,4-Толуилендиизоцианат 16,6Диэтиламин 0,7Пропанол 0,70,7850011,60,480,4210Дегитратированное касторовое масло, пентаэритрит, фталевый ангидрит 81,92,4-Толуилендиизоцианат 15,1Дибутиламин 1Гексанол 11820012,20,620,5711Дегитратированное касторовое и соевое масло (1:1), пентаэритрит, фталевый ангидрит 79,62,4-Толуилен-диизоцианатДипропиламинЭтанол       18,60,60,60,6790011,30,430,3912Соевое масло, триметилол-пропан, фталевый ангидрит 2,4-Толуилен-диизоцианатДиизопропиламинН-бута-нол      82,115,20,90,90,9810011,80,570,52

Таблица 2Составы композиций№ композицийУралкидная смола № по табл.1Составы композиций, мас.%Уралкидная смолаСиккативАнтиоксидантРастворительИтогоКомпонентКоличествоКомпонентКоличествоКомпонентКоличество1153LB-21,0Оксим циклогексанона0,35Ксилол45,651002149LB-21,8Оксим циклогексанона0,50Уайт-спирит48,701003146LB-22,7Оксим циклогексанона0,65Смесь ксилол: уайт-спирит (1:1 мас.%)50,651004251НФ-11,2Метилэтилкетоксим0,60Уайт-спирит47,20WO5348НФ-12,5Метилэтилкетоксим0,40Уайт-спирит49,101006449LB-22,1Метилэтилкетоксим0,35Ксилол48,551007552НФ-11,7Метилэтилкетоксим0,55Уайт-спирит45,751008647LB-21,5Оксим циклогексанона0,45Смесь ксилол: уайт-спирит (1:1 мас.%)51,051009750НФ-12,0Метилэтилкетоксим0,40Ксилол47,6010010845LB-22,2Оксим циклогексанона0,35Уайт-спирит52,4510011949НФ-11,6Метилэтилкетоксим0,50Уайт-спирит48,90100121053LB-21,31Оксим циклогексанона0,60Смесь ксилол: уайт-спирит(1:1 мас.%)45,10100

Таблица 3Свойства покрытий№ композиции по табл.2Цвет по йодометрической шкале, гI₂/100 гВремя высыхания до степени 3, при 20±2°C, часыОтносительная твердость по ТМЛ, усл.ед.*Блеск покрытий по прибору ФБ-2АдгезияПрочность при ударе, кгс×см **Износостойкость, кг/мкмОбъемная микротвердость, МПаПрочность при разрыве, МПабаллыМПаПрототип40-5060,2485-9310,30-0,35500,35-0,40807,51123,5,0,709410,69600,501658,92252,50,659410,50650,651608,832720,649510,65650,601479,642030,639410,49650,551668,752720,709410,67600,5015410,16253,50,699510,54600,651618,27153,50,649510,68600,601599,982020,659510,67650,5516010,392530,679410,69650,501848,5102720,649510,55600,601628,9111820,659410,50650,651479,8122530,659410,69600,551579,5* Твердость по прибору ТМЛ после сушки при 20±5°С, через 24 часа
** Прочность при ударе по прибору У-1А после сушки

Изобретение относится к области получения полиуретановых композиций на основе алкидных олигомеров и диизоцианатов для защитных покрытий по металлу, древесине и бетону. Полимерная композиция для покрытий включает модифицированную уралкидную смолу, сиккатив, антиоксидант и органический растворитель. В качестве модифицированной уралкидной смолы используют уралкидную смолу модифицированную вторичным алифатическим амином, первичным спиртом и водой, с молекулярной массой 6900-12100, содержащую уретановых групп 11,2-12,2%, карбамидных групп 0,40-0,81% и биуретовых групп 0,37-0,79%, в качестве органического растворителя используют ксилол, или уайт-спирит, или их смесь, взятые в массовом соотношении 1:1. Технический результат состоит в том, что получают полимерные покрытия с хорошими цветовыми характеристиками, высокой объемной микротвердостью, износостойкостью и прочностными свойствами, способные отверждаться с высокими скоростями при температуре 20±2°С. 3 табл.

Полимерная композиция для покрытий, включающая модифицированную уралкидную смолу, сиккатив, антиоксидант и органический растворитель, отличающаяся тем, что в качестве модифицированной уралкидной смолы используют уралкидную смолу, модифицированную вторичным алифатическим амином, первичным спиртом и водой, с молекулярной массой 6900-12100, содержащей уретановых групп 11,2-12,2%, карбамидных групп 0,40-0,81% и биуретовых групп 0,37-0,79%, причем в качестве органического растворителя используют ксилол, или уайт-спирит, или их смесь, взятых в массовом соотношении 1:1, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Уралкидная смола, модифицированная вторичным алифатическим амином, первичным спиртом и водой, с молекулярной массой 6900-12100, содержащая уретановых групп 11,2-12,2%, карбамидных групп 0,40-0,81% и биуретовых групп 0,37-0,79%45-53Сиккатив1-2,7Антиоксидант0,35-0,65Указанный органический растворительОстальное