ПОЛИУРЕТАНОВАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2011 года по МПК C08L75/06 C09D175/06 C08K5/17 

Изобретение относится к области получения быстроотверждающихся полиуретановых композиций, используемых в качестве защитных покрытий, клеев, герметиков, напольных покрытий и т.д.

Актуальным является создание новых герметизирующих составов с повышенными эксплуатационными свойствами и увеличенным сроком службы.

Известна полиуретановая композиция, включающая полифуритный уретановый форполимер СКУ-ПФЛ-100, адгезионную добавку - глицидилметакрилат, наполнитель - аэросил, пластификатор - ди-(2-этилгексил)фталат, жидкий отвердитель на основе 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметана и полиокситетраметиленгликоля с молекулярной массой 1000 в мольном соотношении 0,95:0,1 (RU №2339664, C08L 75/04, C09D 175/04, C08K 3/36, 2008.11.27).

Известная композиция обладает недостаточной эластичностью.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому является композиция для получения мягких полиуретановых материалов, включающая форполимер с концевыми изоцианатными группами на основе 2,4-толуилендиизоцианата и гидроксилсодержащего соединения, а также жидкий отвердитель на основе ароматического диамина 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметана и растворителя полиэтиленгликольадипината с молекулярной массой 800, в качестве гидроксилсодержащего соединения содержит олигоэфир-полиэтиленбутиленгликольадипинат с молекулярной массой 2000 (П-6БА), а в качестве растворителя жидкого отвердителя - смесь олигоэфиров-полиэтиленгликольадипината с молекулярной массой 800 (ПДА-800) и полиэтиленбутиленгликольадипината с молекулярной массой 2000 (RU 2275400, C08L 75/06, C08G 18/34, C08G 18/32, C08G 18/65, 2006.04.27).

Однако данная композиция обладает не достаточно высокими прочностными и адгезионными характеристиками, а также низкой жизнеспособностью.

Задачей изобретения является создание полиуретановой композиции с улучшенными технологическими и эксплуатационными характеристиками, расширяющими ассортимент композиций данного назначения.

Технический результат заключается в улучшении технологических и эксплуатационных характеристик (повышение жизнеспособности композиции, прочности и адгезии, придание композиции необходимой степени вязкости).

Технический результат достигается тем, что полиуретановая композиция, характеризующаяся тем, что она содержит уретановый форполимер - продукт взаимодействия 1,0 моль полиэтиленбутиленгликольадипината с молекулярной массой 2000 и 2,2-2,3 молей смеси 2,4-толуилендиизоцианата и 2,6-толуилендиизоцианата при соотношении 80:20, отвердитель на основе ароматического амина 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметана и низкомолекулярных полиэфиров с молекулярной массой 400-1000, при массовом соотношении 35:65, катализатор - оксипропилированный этилендиамин при следующем соотношении компонентов в мас.ч.:

Уретановый форполимер 100 Отвердитель 19,4-30,5 Катализатор 1,0-5,0 Краситель 0,1-7,0

Изготовление полиуретановой композиции осуществляли следующим образом:

вначале получали уретановый форполимер. Для этого расчетное количество (ν₁ моль) полиэтиленбутиленгликольадипината с молекулярной массой 2000 вакуумировали при температуре 100-110°С до исчезновения пузырей. Затем при охлаждении до температуры 60-70°С добавляли расчетное количество (ν₂ моль) смеси 2,4-толуилендиизоцианата и 2,6-толуилендиизоцианата при соотношении 80:20 (см. таблица 1). Реакцию проводили в течение 3 часов при температуре 60-70°С при постоянном вакуумировании.

Отвердитель получали растворением ароматического диамина в низкомолекулярных полиэфирах, таких как полипропиленгликоль с молекулярной массой 400, или полипропиленгликоль с молекулярной массой 1000, или полидиэтиленгликольадипинат с молекулярной массой 800, при нагревании до 45°С и постоянном перемешивании (см. таблица 2), после полного растворения в смесь добавляли расчетное количество катализатора и красителя.

Полученный уретановый форполимер смешивали с отвердителем и интенсивно перемешивали в течение 5 минут. Полученную таким образом смесь заливали в заранее приготовленные формы, обработанные антиадгезионной смазкой. Приготовленные композиции отверждали при комнатной температуре в течение 24 ч.

Примеры конкретного выполнения полиуретановых композиций и их эксплуатационные свойства приведены в таблицах 3 и 4.

Для получения полимерной композиции были использованы следующие вещества: полиэтиленбутиленгликольадипинат - ТУ 38.103582-85; смесь 2,4-толуилендиизоцианата и 2,6-толуилендиизоцианат марки Т-80 - ТУ 113-00-05761643-17-85; ароматический амин 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметан ТУ 6-14-980-84; низкомолекулярные полиэфиры с молекулярной массой 400-1000, такие как - Voranol P-400 (ТУ 025322-69-4), Лапрол 1052 (ТУ 6-05-2035-87) и ПДА-800 (ТУ 38.103287-80); оксипропилированный этилендиамин марки Лапромол 294 (ТУ 2226-010-10488057-94); оксид хрома (ГОСТ 2912-79), оксид цинка (ТУ 2329-001-99273051-2007), оксид титана (ТУ 6-09-2166-77), технический углерод (ГОСТ 7885-86), белая сажа марки БС-324 (ГОСТ 18307-78).

Содержание изоцианатных групп синтезированных форполимеров определяли по ТУ 113-03-413-89, время высыхания композиции определяли по ГОСТ 19007-73, адгезию покрытия к металлической поверхности оценивали по ГОСТ 14760-69, твердость по Шору - по ГОСТ 263-75, физико-механические свойства полимерных пленок определяли при растяжении в соответствии с ГОСТ 11262-80, химическую стойкость - по ГОСТ 12020-72.

Получение уретанового форполимера при соотношении полиэфир: диизоцианат, равном 2,2-2,3:1, позволяет увеличить срок хранения от 3 до 12 месяцев.

Таблица 2 Отвердитель (ОТ) Название ароматического диамина Содержание ароматического диамина, мас.% Название ПЭ содержание ПЭ, мас.% 1 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметан 35 Пполипропиленгликоль с молекулярной массой 400 65 2 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметан 35 Полипропиленгликоль с молекулярной 65       массой 1000   3 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметан 35 Полидиэтиленгликоль-адипинат с молекулярной массой 800 65

Таблица 3 Компоненты композиции Состав, мас.ч. Примеры конкретного выполнения 1 2 3 4 5 6 Уретановый форполимер ФП1
Уретановый форполимер ФП2 100
  100
  100
   
100  
100  
100 Отвердитель ОТ1
Отвердитель ОТ2
Отвердитель ОТ3 19,4
 
   
27,9
   
 
26,2 21,2
 
   
30,5
   
 
28,6 Катализатор 5 4 2 3 2 1 Оксид хрома -         7 Технический углерод     7       Цинковые белила       7     Белая сажа марки БС-324         7   Пигментная паста 0,1         -

Таблица 4 Свойства реакционных смесей и отвержденных составов Показатели Составы 1 2 3 4 5 6 прототип Жизнеспособность реакционных смесей, мин 30 34 20 32 35 23 - Время отверждения, часы 13 12 12 13 12 12 24 Твердость по Шору А, усл.ед. 57 62 71 67 68 74 45-62 Предел прочности при растяжении, МПа 22,1 35,3 25,5 23,7 24,2 22,6 20-31,2 Относительное удлинение, % 634 745 602 594 687 607 886-1100 Предел прочности при отрыве (СТЗ), МПа 3,98 4,66 5,22 2,45 3,23 4,05 - Тиксотропность не стекает не стекает не стекает не стекает не стекает не стекает не стекает

Из таблиц 1-4 следует, что замена 2,4- на смесь изомеров марки Т-80 вследствие их высокой реакционной способности позволяет ускорить процесс отверждения в 2 раза при сохранении прочности, твердости и незначительном ухудшении эластичности. Также использование толуилендиизоцианата марки Т-80 значительно удешевляет себестоимость полиуретановой композиции.

При соотношении ароматического диамина к полиэфиру, равном 35:65, наблюдается наибольшая жизнеспособность (срок хранения) отвердителя при максимально возможном содержании 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметана в ароматическом диамине, при котором не происходит термодинамических изменений в нем, что дополнительно увеличивает прочность получаемых полиуретановых композиций.

Изобретение относится к области получения быстроотверждающихся полиуретановых композиций, используемых в качестве различных защитных покрытий, клеев, герметиков, напольных покрытий и т.д. Полиуретановая композиция содержит уретановый форполимер - продукт взаимодействия 1,0 моль полиэтиленбутиленгликольадипината с молекулярной массой 2000 и 2,2-2,3 молей смеси 2,4-толуилендиизоцианата и 2,6-толуилендиизоцианата при соотношении 80:20, отвердитель на основе 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметана и низкомолекулярных полиэфиров с молекулярной массой 400-1000 при массовом соотношении 35:65, а также катализатор оксипропилированный этилендиамин и краситель. Технический результат - улучшение технологических и эксплуатационных характеристик, а именно повышение жизнеспособности композиции, прочности адгезии, придание композиции необходимой степени вязкости. 4 табл.

Полиуретановая композиция, характеризующаяся тем, что она содержит уретановый форполимер - продукт взаимодействия 1,0 моль полиэтиленбутиленгликольадипината с молекулярной массой 2000 и 2,2-2,3 молей смеси 2,4 - толуилендиизоцианата и 2,6-толуилендиизоцианата при соотношении 80:20, отвердитель на основе ароматического амина 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметана и низкомолекулярных полиэфиров с молекулярной массой 400-1000 при массовом соотношении 35:65, катализатор - оксипропилированный этилендиамин и краситель при следующем соотношение компонентов, мас.ч.:
Уретановый форполимер 100 Отвердитель 19,4-30,5 Катализатор 1,0-5,0 Краситель 0,1-7,0