СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИИ ДЛЯ ПОКРЫТИЯ Российский патент 2008 года по МПК C09D175/08 

Изобретение относится к способам получения композиций, предназначенных для изготовления покрытий легкоатлетических беговых дорожек, спортивных залов, игровых площадок, а также кровельных и гидроизоляционных покрытий.

Известен способ получения композиции для изготовления эластичных покрытий путем смешения низкомолекулярного бутадиенпипериленового каучука с оксидом кальция, мелом, глицерином, катализатором уретанообразования, полиизоцианатом и триэтилбензиламмонийхлоридом [Патент РФ 2211850 С1, Кл. 6 С09D 109/00, опубл. 1999].

Широкое распределение по типу функциональности бутадиенпипериленового олигомера обусловливает дефектность трехмерной сетки, образующейся при его отверждении полиизоцианатом, что является следствием низкого уровня динамических и физико-механических показателей покрытия.

Известен способ получения композиций для покрытий спортивных площадок и гидроизоляционных покрытий путем смешения гидроксилсодержащего сополимера полибутадиена и изопрена с пластификатором, минеральным наполнителем, трехфункциональным низкомолекулярным спиртом, полиизоцианатом, катализатором уретанообразования и 2,4,6-три-третбутилфенолом [Патент РФ 2186812 С2, Кл. 7 С09D 109/00, опубл. 2002].

Недостатком способа является низкий уровень динамических и физико-механических показателей.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения композиции путем смешения олигобутадиендиола с пластификатором, минеральным наполнителем, трехфункциоиальным низкомолекулярным спиртом, полиизоцианатом, оловоорганическим катализатором, 2,4,6-три-третбутилфенолом и этилсиликатом при следующем соотношении компонентов:

Олигобутадиендиол100Пластификатор5-30Минеральный наполнитель90-150Трехфункциональный низкомолекулярный спирт1-5,Полиизоцианат12-24Оловоорганический катализатор0,01-1,102,4,6-три-третбутилфенол0,5-1,5Этилсиликат0,8-1,6

[Патент РФ 2190002, Кл. 7 С09D 109/00, опубл. 2002].

Недостатком покрытия, сформированного по указанному способу получения композиции, является невысокий уровень динамических и физико-механических свойств. Это обусловлено тем, что трехфункциональный низкомолекулярный спирт, являясь сильнополярным соединением, ограниченно совместим с олигодиеновым связующим. При смешении компонентов композиции триол распределяется в виде микрокапель, образуя коллоидную систему. Поэтому плотность поперечного сшивания эластомерного материала (триол выполняет функцию агента разветвления цепи) низка, что не позволяет обеспечить необходимый уровень спортивно-технических и физико-механических свойств упругих покрытий.

Техническим результатом, реализуемым с помощью предлагаемого способа, является получение композиции для покрытия с высокими динамическими и физико-механическими свойствами.

Поставленный технический результат решается путем смешения олигобутадиендиола с миниральным наполнительным, пластификатором, катализатором уретанообразования - оловоорганическим катализатором, 2,4,6-три-третбутилфенолом, трехфункциональным низкомолекулярным спиртом и полиметиленполифениленполиизоцианатом с содержанием изоцианатных групп 29,5-31,0%, способ отличается тем, что в смесь олигобутадиендиола, минерального наполнителя, пластификатора, катализатора уретанообразования - оловоорганического катализатора и 2,4,6-три-третбутилфенола вводят предварительно полученную смесь трехфункционального низкомолекулярного спирта и полисульфидного олигомера, с последующим введением после перемешивания указанного полиизоцианата при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Олигобутадиендиол - 100

Пластификатор - 5-30

Минеральный наполнитель - 90-150

Трехфункциональный низкомолекулярный спирт - 1-5

Указанный полиизоцианат - 14-24

Оловоорганический катализатор - 0,01-1,10

2,4,6-три-третбутилфенол - 0,5-1,5

Полисульфидный олигомер - 5 -15

Сущность предлагаемого способа получения композиции заключается в следующем.

По параметру растворимости полисульфидные олигомеры занимают промежуточное положение между олигодиендиолами и триолами, например глицерином, триметилолпропаном, триэтаноламином. Предварительное смешение полисульфидного олигомера с трехфункциональным низкомолекулярным спиртом позволяет получать гомогенную смесь, хорошо совместимую с олигодиендиоловым связующим. При отверждении композиции образуется регулярная сетчатая структура с узким молекулярно-массовым распределением межузловых цепей. Кроме того, сульфгидрильные группы полисульфидного олигомера взаимодействуют с изоцианатным отвердителем, что приводит к дополнительному сшиванию эластомерной матрицы.

В качестве олигобутадиендиола в композиции используются сополимер бутадиена и изопрена ПДИ-1К (ТУ 38.103342-88) с соотношением мономеров 70:30; молекулярной массой 4000-5000; содержанием гидроксильных групп, мас.% 0,75-0,89 и олигодиендиолы с молекулярной массой 2000-5000; индексом полидисперсности 1,20-1,35; вязкостью по Брукфилду, Па·с (25°С) 8,5-22; содержанием концевых гидроксильных групп, % 0,7-1,7; микроструктурой, % 1,4-цис 10-15, 1,4-транс 20-25, 1,2-(винил) 60-70; распределением по ОН-группам (РТФ), % бесфункциональные 2, монофункциональные 6, бифункциональные 92; плотностью, кг/м³ 900-910 (олигодиендиолы Krasol LBH производства фирмы Sartomer).

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 дисперсности, например, мел, известь-отсев, каолин, тальк.

2,4,6-Три-третбутилфенол представляет собой кристаллический порошок с зелено-желтым оттенком, хорошо растворим в углеводородах и имеет следующие характеристики: температура плавления 129-131°С, массовая доля золы - не более 0.05%. Получают путем алкилирования фенола изобутиленом в присутствии катализатора. Торговое название - антиоксидант П-23 (ТУ 6-14-26-77).

В качестве полисульфидного олигомера используются жидкие тиоколы марок I, II и НВБ-2 характеризуемые среднечисленной молекулярной массой 1700-5500; среднечисленной функциональностью 2,22-2,68; содержанием SH-групп 1,6-4,3; вязкостью, Па·с (25°С) 7,5-50 (ГОСТ 12812-80, ТУ 38.50309-93).

В качестве низкомолекулярного трехфункционального спирта в композиции используется глицерин, триэтаноламин или триметилолпропан.

В качестве полиизоцианата в композиции используется полиметиленполифениленполиизоцианаты, получаемые фосгенированием продукта конденсации анилина с формальдегидом (ТУ 2224-152-04691277-96). Содержание изоцианатных групп 29,5-31%.

В качестве оловоорганического катализатора применяют октоат олова, дибутилдилауринат олова (ТУ 6-02-818-78), могут использоваться и другие оловоорганические соединения, применяемые для синтеза полиуретанов.

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 объеме композиции со степенью перетира твердых частиц не более 100 мкм. Полиизоцианат и катализатор уретаноообразования поставляют в комплекте с композицией и добавляют в нее на месте укладки покрытия. Резиновую крошку вмешивают в композицию перед введением отвердителя.

Изобретение иллюстрируется примерами 1-8 (состав 1, табл.1).

Пример 1. В смеситель с якорной мешалкой объемом 0,05 л загружают 15 г полисульфидного олигомера, 5 г трехфункционального низкомолекулярного спирта и перемешивают в течение 10 мин. Полученную смесь выгружают в стакан и выдерживают в течение 30 мин. Одновременно в смеситель с якорной мешалкой объемом 1 л загружают 100 г олигобутадиендиола Krasol с молекулярной массой 3000 и содержанием гидроксильных групп 1,7%, 80 г мела, 10 г извести-отсева, 5 г дибутилфенилфосфата, 0,1 г октоата олова, 2,4,6-три-третбутилфенола. Смешение компонентов проводят в течение 30 мин, а затем добавляют выдержанную смесь полисульфидного олигомера и трехфункционального низкомолекулярного спирта и перемешивают еще в течение 10 мин. В полученную 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°С.

Аналогичным образом готовятся композиции по примерам 1-8.

Пример 9. В смеситель с якорной мешалкой объемом 1 л загружают 100 г олигобутадиендиола ПДИ-1, 100 г каолина, 15 г диоктилфталата, 4 г трехфункционального низкомолекулярного спирта, 0,01 г дибутилдилаурината олова, 1,0 г 2.4,6-три-третбутилфенола, 5 г пигмента красного С и 15 г полисульфидного олигомера. В полученную смесь добавляют 20 г полиизоцианата и вновь перемешивают в течение 8 мин. Полученную массу заливают в формы и выдерживают 20-25 суток при температуре 18-25°С.

Пример 10. В смеситель с якорной мешалкой объемом 1 л загружают 100 г олигобутадиендиола Krasol с молекулярной массой 4000 и содержанием гидроксильных групп 0,85%, 120 г мела, 20 г извести-отсева, 4 г трехфункционального низкомолекулярного спирта, 1,0 г 2,4,6-три-третбутилфенола, 5 г пигмента красного С, 0,06 г дибутилдилаурината олова и 10 г полисульфидного олигомера. В полученную смесь добавляют 20 г полиизоцианата и вновь перемешивают в течение 8 мин. Полученную массу заливают в формы и выдерживают 20-25 суток при температуре 18-25°С.

Пример по прототипу. В смеситель с якорной мешалкой объемом 1 л загружают 50 г олигобутадиендиола с молекулярной массой 3000 и содержанием гидроксильных групп 1,3, 120 г талька, 3 г триэтаноламина, 0,03 г дибутилдилаурината олова и 1,5 г 2,4,6-три-третбутилфенола. Смешение компонентов проводят в течение 20 минут, после чего в суспензию добавляют еще 50 г олигобутадиендиола, 20 г хлорпарафина ХП-470 и продолжают смешивать компоненты в течение 10 мин. Затем в смесь добавляют 16 г полиизоцианата и вновь перемешивают в течение 8 мин. Полученную массу заливают в формы и выдерживают 20-25 суток при температуре 18-25°С.

Образцы покрытия испытывают по ГОСТ 263-75, ГОСТ 275-75, ГОСТ 6950-73, ГОСТ 2678-88. Динамический модуль упругости и тангенс угла диэлектрических 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.

Состав композиции и свойства покрытия, полученного по предлагаемому способу, приведены в табл.1 и 2.

Как видно из таблиц 1 и 2, при содержании полисульфидного олигомера менее 5 мас.ч. не достигается эффект повышения динамических и физико-механических свойств. При концентрации полисульфидного олигомера свыше 15 мас.ч. покрытие имеет пониженный уровень комплекса свойств из-за конкурирующей реакции сульфгидрильных групп полисульфидного олигомера и гидроксильных групп олигодиендиола с полиизоцианатом. При содержании полиизоцианата менее 14 мас.ч. снижаются прочностные свойства покрытия. Превышение содержания полииизоцианата свыше 24 мас.ч. приводит к вспениванию композиции.

Таким образом, применение предлагаемого способа получения композиции позволяет получать эластичные покрытия с улучшенными динамическими и физико-механическими характеристиками, по сравнению с прототипом.

Таблица 1Наименование компонентовСостав, мас.ч Прототип пат. 2190002 12345678910ПДИ-1 100      100  Krasol LBH100 100100100100100100 100100Минеральный наполнитель:           - мел80--120150170---120-- известь-отсев10--20-----20-- каолин-100----120-100--- тальк--120----60--120Пластификатор51520203040152,5152020Трехфункциональный низкомолекулярный спирт543210,536423Октоат олова 0,1---0,05-0,100,15---Дибутилдилауринат олова-0,010,030,06-0,005--0,010,060,032,4,6-три-третбутилфенол0,51,01,51,00,51,00,252,01,01,01,5Резиновая крошка10---10----- Пигмент красный С-5-5----55-Полиизоцианат2420161614161028201616Полисульфидный олигомер1515101052,52051510-Примечание:1. В качестве пластификатора в примерах 1 и 6 используется дибутилфенилфосфат, в примерах 2,8 используется диоктилфталат, в остальных примерах и прототипе - хлорпарафин ХП-470.2. В качестве низкомолекулярного спирта в примерах 3,5 и прототипе используется триэтаноламин, в примере 1 - триметилолпропан, в остальных глицерин.3. Молекулярная масса / содержание гидроксильных групп (%) олигобутадиендиола Krasol LBH по примерам составляет: 1, 3 и прототипе - 3000/1,3; 4, 6, 10 - 4000/0,85; 5 - 5000/0,70; 7 - 5000/0,56; 8 - 1500/2,30.4. В качестве ПСО в примере 1, 7, 8 используется тиокол марки I, в примере 2, 3, 5 - тиокол марки II, в примере 4, 6 - тиокол марки НВБ-2.5. В примерах 9, 10 полисульфидный олигомер вводится отдельно от трехфункционального низкомолекулярного спирта, в остальных случаях в смеси с трехфункциональным низкомолекулярным спиртом.

Таблица 2Показатели покрытия Значения показателей Прототип пат. 2190002 12345678910Твердость по Шору А, усл.ед. 68625660584530Образец при отверждении вспенился585656Условная прочность, МПа 3,43,63,33,43,21,10,53,02,91,9Относительное удлинение, % 21020022023019090400190210180Эластичность по отскоку, % 56464942383212444044Динамический модуль упругости, МПа 6,05,85,95,75,53,62,65,55,34,8Тангенс угла механических потерь 0,0960,1120,1080,1120,1340,1830,3040,1160,1100,112Отскок баскетбольного мяча, % 1201161101161129680114112110Отскок теннисного мяча, % 1181141181141108460112110110

Способ предназначен для получения композиций для изготовления покрытий беговых дорожек, спортивных залов, кровельных и гидроизоляционных покрытий. В смесь олигодиендиола, минерального наполнителя, пластификатора, катализатора уретанообразования -оловоорганического катализатора и 2,4,6-три-третбутилфенола вводят предварительно полученную смесь трехфункционального низкомолекулярного спирта и полисульфидного олигомера с последующим введением после перемешивания полиметиленполифениленполиизоцианата с содержанием изоцианатных групп 29,5-31,0%. Технический результат - повышение динамических и физико-механических показателей покрытия. 2 табл.

Способ получения композиции для покрытия путем смешения олигобутадиендиола с минеральным наполнителем, пластификатором, катализатором уретанообразования - оловоорганическим катализатором, 2,4,6-три-третбутилфенолом, трехфункциональным низкомолекулярным спиртом и полидиметиленполифениленполиизоцианатом с содержанием изоцианатных групп 29,5-31,0%, отличающийся тем, что в смесь олигобутадиендиола, минерального наполнителя, пластификатора, катализатора уретанообразования - оловоорганического катализатора и 2,4,6-три-третбутилфенола вводят предварительно полученную смесь трехфункционального низкомолекулярного спирта и полисульфидного олигомера, с последующим введением после перемешивания указанного полиизоцианата при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Олигобутадиендиол100Пластификатор5-30Минеральный наполнитель90-150Трехфункциональный низкомолекулярный спирт1-5Указанный полиизоцианат14-24Оловоорганический катализатор0,01-1,102,4,6-три-третбутилфенол0,5-1,5Полисульфидный олигомер5-15