ВОДОРАСТВОРИМАЯ ЭПОКСИДНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2009 года по МПК C09D163/00 C09D5/02 C08G59/50 

Изобретение относится к водорастворимым эпоксидным композициям и может быть использовано для нанесения защитных и декоративных покрытий, пропитки бетона, тканей, дерева, основы для лакокрасочных материалов и др. целей.

Ближайшим прототипом заявляемого решения является водорастворимая эпоксидная композиция, содержащая водную дисперсию предконденсата эпоксидной смолы, являющейся продуктом взаимодействия эпоксидной диановой смолы, бисфенола А, диглицидилового эфира полиоксиалкиленгликоля и фенолформальдегидной новолачной смолы и отвердителя аминного типа (патент США №4608406).

Недостатками известной водорастворимой эпоксидной композиции является низкая прочность получаемых материалов, недостаточная стабильность при хранении и транспортировке, а также токсичных веществ в ее составе.

Целью заявляемого технического решения является водорастворимая эпоксидная композиция с повышенной стабильностью при хранении, не содержащая токсичных веществ и обеспечивающая улучшенные прочностные показатели в отвержденном состоянии. Композиция может наноситься валиком, кистью или через распылитель и отверждается при температуре от +5°С. Поставленная цель достигается тем, что она содержит в качестве водной эпоксидной дисперсии продукт взаимодействия смеси циклоалифатической или алифатической смолы с ароматической эпоксидной смолой, содержащей ≥2 эпоксидных групп в молекуле в соотношении 3:97 до 97:3 (А) с дифункциональным органическим соединением, содержащим карбоксильные или гидроксильные группы-спирты, кислоты или окиси кислоты (Б) в соотношении А:Б от 95:5 до 30:20, полученный путем перемешивания реагентов в присутствии катализатора - третичного амина в количестве от 0,01 до 5% от реагирующей массы, при температуре 50÷90°С в течение 1+5 часов до снижения содержания эпоксидных групп в компоненте А от 5 до 70% от исходного количества и исходный компонент А в соотношении продукт взаимодействия: А от 5:95 до 95:5, перемешанные в течение 5÷25 минут и разбавленные четырьмя равными порциями дистиллированной воды с интервалами 5÷25 минут до концентрации сухого вещества 10÷70%, а в качестве отвердителя аддукт смеси аминов, взятых в 5÷20 кратном избытке от стехиометрического количества, со смесью циклоалифатической или алифатической смолы с ароматической эпоксидной смолой, содержащей ≥2 эпоксидных групп в молекуле, в соотношении от 3:97 до 97:3, полученный путем перемешивания смеси аминов со смесью смол при 40÷100°С в течение 20÷180 мин с последующим разбавлением алифатическими или ароматическими спиртами и гликолями или их эфирами до концентрации 35÷70%, а также наполнитель, пигмент, технологические добавки, предотвращающие вспенивание композиции, улучшающие ее розлив и смачиваемость пигментов и наполнителей, при этом композиция содержит (мас.ч.):

Смоляная часть 100 Отвердитель 20÷120 Дополнительное количество воды 50÷1000 Наполнитель 0,1÷200 Пигмент 0,1÷20 Технологические добавки 1÷10

Пример 1.

Получение смоляной части.

В реактор, снабженный мешалкой и обогревом, загружают 30 массовых частей циклоалифатической эпоксидной смолы марки УП-632, представляющей собой 3,4 эпоксициклогексил - 3',4' эпоксициклогексилкарбоксилат, 30 массовых частей эпоксидной ароматической смолы марки РЭС-3, представляющей собой диглицидиловый эфир резорцина. Температуру в реакторе поднимают до 60°С и смесь смол (компонент А) перемешивают в течение 10 минут. Далее в реактор загружают себациновую кислоту (компонент Б) в количестве 40 массовых частей, т.е. при соотношении А:Б=60:40 и 2 массовые части катализатора - триэтаноламина. Смесь перемешивают при температуре 70°С в течение 3-х часов, после чего содержание эпоксидных групп в компоненте А снижается до 50% от исходного, а карбоксильные группы у компонента Б практически исчерпываются, что подтверждает образование форконденсата. К полученному форконденсату добавляют еще 60 массовых частей компонента А и, после перемешивания в течение 10 минут, 4-мя равными порциями с интервалом 40 минут, загружают 250 массовых частей дистиллированной воды, до концентрации сухого вещества 64%. Полученную водную дисперсию затаривают в коррозионностойкую емкость.

Примеры 2÷11 осуществляют аналогично примеру 1, при изменении параметров в соответствии с табл.1.

Получение отвердителя.

В реактор, снабженный обогревом, охлаждением и мешалкой загружают 100 мас.ч. смеси 4,4 диаминодифенилметана и триэтилентетрамина в мас. соотношении 1:1 и при температуре 70°С вводят 60 мас.ч. смеси эпоксидной алифатической смолы ТЭГ-1 (диглицидилового эфира триэтиленгликоля) и эпоксидной диановой смолы Эд-20 в соотношении 1:1, т.е. количество амина по соотношению к смоле составляет 12 кратный избыток от стехиометрического.

После 50 минутной выдержки при постоянном перемешивании полученный аддукт охлаждают до комнатной температуры и добавляют 80 мас.ч. диэтиленгликоля и через 10 мин перемешивания аддукт с концентрацией сухого вещества 66% заливают в тару.

Получение композиции.

В реактор, снабженный мешалкой, заливают 100 мас.ч. водной дисперсии эпоксидной смолы (в пересчете на сухой продукт). Затем последовательно вводят 100 мас.ч. наполнителя сульфата бария, 10 мас.ч. пигмента - двуокиси титана, 1 мас.ч. антивспенивателя - полифенилметилсилоксана, 2 мас.ч. добавки, улучшающей розлив бутанолизированной мочевино-формальдегидной смолы, 2 мас.ч. добавки улучшающей смачиваемость наполнителя - оксиэтилированный этиленгликоль. После перемешивания компонентов в течение 10 минут при 20°С добавляют 70 мас.ч. отвердителя (в пересчете на аддукт без разбавителя); далее добавляют 600 мас.ч. воды и смесь перемешивают при комнатной температуре в течение 20 мин.

Условия получения водной эпоксидной дисперсии по примерам приведены в таблице 1.

Условия получения отвердителя по примерам 2÷11 приведены в таблице 2. Условия получения композиции по примерам 2÷11 приведены в таблице 3. Свойства заявляемой композиции в сравнении с прототипом представлены в таблице 4.

Приложение к таблице 3:

(1) ТУ ГОСТ-13032-77.

(2) ТУ 6-02-777-73.

(3) ТУ ГОСТ 11066-64.

(4) ТУ 2223-138-05744685-95.

(5) ТУ 6-10-788-68.

(6) ТУ 6-01-646-84.

(7) ТУ ГОСТ 19710-78.

(8) ТУ ГОСТ 8313-88.

Таблица 4
Свойства водорастворимой эпоксидной композиции по примерам 1÷11 в сравнении с прототипом № Наименование параметра Патент США Величина показателя 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 Устойчивость при хранении 6 Не менее 18 месяцев 2 Адгезия по бетону 2,5 Отрыв по бетону 3 Адгезия к стали 3, МПА 0,8 20 25 25 28 20 28 26 28 30 22 20 4 Прочность отвержденного материала (пленки) при разрыве, МПА через сутки мягкая 26 22 20 23 26 22 23 25 20 21 22 5 Через 3 суток 0,5 29 27 28 29 28 30 29 29 28 26 27

Изобретение относится к композициям для покрытия, в частности к эпоксидной композиции. Описываемая водорастворимая эпоксидная композиция содержит продукт взаимодействия смеси циклоалифатической или алифатической смолы с ароматической эпоксидной смолой, воду, а в качестве отвердителя - аддукт смеси аминов, взятых в 5÷20 кратном избытке от стехиометрического количества, со смесью циклоалифатической или алифатической смолы с ароматической эпоксидной смолой, а также наполнитель, пигмент, технологические добавки, предотвращающие вспенивание композиции, улучшающие ее розлив и смачиваемость пигментов и наполнителей. Эпоксидная композиция по данному изобретению обладает повышенной стабильностью при хранении. Данная композиция не содержит токсичных веществ и обеспечивает улучшенные прочностные показатели в отвержденном состоянии. 4 табл.

Водорастворимая эпоксидная композиция для покрытия, включающая водную эпоксидную дисперсию, представляющую собой продукт взаимодействия смеси циклоалифатической или алифатической смолы с ароматической эпоксидной смолой, содержащей ≥2 эпоксидных групп в молекуле при их соотношении 3:97 до 97:3 (А) с дифункциональным органическим соединением, содержащим карбоксильные и/или гидроксильные группы, выбранным из группы, включающей спирт, кислоту, оксикислоту (Б) при соотношении А:Б от 95:5 до 30:20, полученный путем перемешивания реагентов в присутствии катализатора, выбранного из группы, включающей третичный амин, диметиламин, бензотриазол, в количестве от 0,01 до 5% от реагирующей массы, при температуре 50÷90°С в течение 1÷5 ч до снижения содержания эпоксидных групп в компоненте А от 5 до 70% от исходного количества, и добавления к полученному форконденсату исходного компонента А при следующем соотношении форконденсат: А от 5:95 до 95:5, дальнейшего перемешивания в течение 5÷25 мин, и разбавления смоляной части четырьмя равными порциями дистиллированной воды с интервалами 5÷25 мин до концентрации сухого вещества 10÷70%, отвердитель, представляющий собой аддукт, полученный взаимодействием смеси циклоалифатической или алифатической смолы с ароматической эпоксидной смолой, содержащей ≥2 эпоксидных групп в молекуле при их соотношении 3:97 до 97:3 со смесью аминов, взятых в 5÷20 кратном избытке от стехиометрического количества, путем перемешивания реагентов при 40÷100°С в течение 20÷180 мин и разбавления алифатическим или ароматическим спиртом, или гликолем, или их эфиром, до коцентрации 35÷70, воду, наполнитель, пигмент, технологические добавки, предотвращающие вспенивание композиции, улучшающие ее розлив и смачиваемость пигментов и наполнителя, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Вышеуказанная водная эпоксидная дисперсия 100 Вышеуказанный отвердитель 20÷120 Вода 50÷1000 Наполнитель 0,1÷200 Пигмент 0,1÷20 Технологические добавки 1÷10