КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОКРЫТИЙ Российский патент 2013 года по МПК C09D109/00 C09D175/14 

Изобретение относится к композициям на основе жидких углеводородных каучуков для изготовления покрытий спортивных площадок, полов, кровельных и гидроизоляционных покрытий.

Известна композиция для покрытий, включающая олигодиендиол - сополимер изопрена и бутадиена, пластификатор, наполнитель, трехфункциональный низкомолекулярный спирт, катализатор уретанообразования, 2,4,6-три-третбутилфенол, отвердитель-полиизоцианат и дополнительно этилсиликат (см. патент РФ 2186812, C09D 109/00. Опубл. 10.08.2002).

Известна композиция для покрытий, включающая олигобутадиендиол, пластификатор, минеральный наполнитель, трехфункциональный низкомолекулярный спирт, катализатор уретанообразования, 2,4,6-три-третбутилфенол, полиизоцианат и этилсиликат (см. патент РФ 2190002, C09D 175/08. Опубл. 27.00.2002).

Недостатком этих композиций является низкая прочность отвержденных эластомерных покрытий.

Известна композиция (см. патент РФ 2434918, C09D 175/14, C09D 109/00. Опубл. 27.11.2011), включающая изоцианатный отвердитель-полиизоцианат, катализатор уретанообразования и основу, гидроксилсодержащий полибутадиеновый каучук микроструктуры, %: 10-15 1,4-транс, 85-90 1,2-звеньев молекулярной массой 1250-3200 и содержанием гидроксильных групп 0,82-2,36%.

Недостатком данной композиции является низкая прочность эластомерного материала для покрытий.

Наиболее близким решением к предлагаемому изобретению (прототип) является композиция для покрытий, включающая низкомолекулярный гидроксилсодержащий каучук - сополимер изопрена и бутадиена (соотношение мономеров 20:80, со средней молекулярной массой 3000-3500, содержание гидроксильных групп 0,7-1,1 масс.%), полиизоцианат, катализатор уретанообразования, и также может содержать компонент для влагопоглощения, наполнитель, пластификатор и/или растворитель, низкомолекулярный спирт, алкилфенольный противостаритель, пигмент и реологическую добавку (см. патент РФ 2268279, C09D 175/14. Опубл. 27.11.2006, бюл. №2) при следующих соотношениях компонентов, масс.ч.:

Указанный гидроксилсодержащий   низкомолекулярный каучук 100 Полиизоцианат 10-36 Катализатор уретанообразования 0,001-3,0

Недостатком покрытия, сформированного по указанному способу получения композиции, является невысокий уровень прочностных свойств. Это обусловлено несовершенным распределением по типу распределения функциональности каучука и низкой средней функциональностью, которая не превышает 1,7.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение уровня прочностных свойств, прежде всего прочности покрытия.

Технический результат достигается тем, что композиция для покрытий на основе гидроксилсодержащего олигодиенового каучука, включающая полиизоцианат, глицерин, катализатор уретанообразования-дибутилдилауринат олова, отличающаяся тем, что в качестве каучука используют продукт сополимеризации 20-50 масс.ч. стирола с 100 масс.ч. гидроксилсодержащего олигодиенового каучука, предварительно полученный в среде пластификатора в присутствии перекисного инициатора, при следующем соотношении компонентов, масс.ч.:

Указанный продукт сополимеризации гидроксилсодержащего олигодиенового каучука со стиролом 170-270 Полиизоцианат 17-44 Глицерин 2-6 Катализатор уретанообразования 0,01-0,1

Для получения продукта сополимеризации гидроксилсодержащего олигодиенового каучука со стиролом проводили реакцию с различными соотношениями стирола и каучука в пластификаторе в диапазоне температур 110-130°C в течение 1,5-2 часов. Соотношения реагентов приведены в таблице. Сополимеризацию стирола с гидроксилсодержащим олигодиеновым каучуком инициировали перекисными инициаторами (дилаурилпероксидом, дитретбутилпероксидом) концентрацией 0,2-0,4% масс. от массы смеси. Достоинством сополимеризации в среде пластификатора, который является необходимым компонентом полимерной композиции на стадии ее промышленного использования, является возможность избежать процессов сушки полимеров и отгонки растворителя при проведении полимеризации в нем.

Применение продукта сополимеризации каучука с более 60 масс.ч стирола в композиции приводит к резкому снижению физико-механических свойств, менее 20 масс.ч. не оказывает влияния на свойства композиции.

В качестве олигодиенового каучука в композиции используются:

- гидроксилсодержащий низкомолекулярный бутадиеновый каучук ПДИ-1К, молекулярная масса 3000-3500, содержание гидроксильных групп 0,7-1,1% масс, (ТУ 38-103342-88);

- гидроксилсодержащий полибутадиеновый каучук марки Krasol LBH, молекулярная масса 3000, содержание гидроксильных групп 0,6-1,9% масс, (http://www.sartomer.com);

- гидроксилсодержащий полибутадиеновый каучук марки NISSO РВ, молекулярная масса 2600-3200, содержание гидроксильных групп 0,88-0,94% масс, содержание 1,2-звеньев min 90% (http://www.NissoPB.com)

В качестве пластификатора были использованы:

- масло нетаксол - масло-мягчитель нефтяного происхождения (ТУ 38.101999-84);

- хлорпарафин марки ХП-470 (ТУ 6-09-563) - жидкий продукт, хлорирования углеводородов с содержанием хлора 45-47%. Маслянистая жидкость без запаха, темного цвета;

- дибутилфталат (ГОСТ 8728-88) представляет собой низковязкую однородную прозрачную жидкость слабого желтоватого оттенка.

При помощи ИК-спектральных исследований было установлено, что наибольшие изменения интенсивности полос поглощения в процессе радикальной прививки наблюдаются для 1,2-конфигурации бутадиеновых звеньев. В данном случае интенсивность полосы валентных колебаний связи С-Н в СН₂=CH группе 1,2-конфигурации (частота 3100 см^-1) уменьшается на 45-48% в результате сополимеризации.

Отверждали сополимер при помощи полиизоцианата в присутствие глицерина и катализатора уретанообразования-дибутилдилаурината олова.

В качестве полиизоционата в композиции используется полиметилен-полифенилизоционаты на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата (ТУ-6-03-375-75, 113-03-38-106-90, 113-03-603-86, 2224-152-04691277-96).

В качестве катализатора уретанообразования применяется дибутилдилауринат олова (ТУ 6-02-818-73).

Для изготовления композиции используют смесительное оборудование, обеспечивающее гомогенизацию полиизоцианата и катализатора в каучуке. При промышленном использовании композиции полиизоцианат поставляют в комплекте с композицией и вводят в нее непосредственно перед нанесением покрытия.

Изобретение иллюстрируется следующим примером. В смеситель с якорной мешалкой объемом 1 л загружают 200 г продукта сополимеризации каучука со стиролом, 21 г полиизоцианата, 0,01 г катализатора уретанообразования (дибутилдилауринат олова), 3 г глицерина, смесь перемешивают 10 минут. Полученную массу наливают на формы и выдерживают при температуре не ниже 20°C в течение 3-5 суток. Состав композиции соответствует примеру 1 в таблице.

Аналогичным образом готовятся другие композиции и по прототипу, составы которых приведены в таблице.

Испытания материала покрытия проводят по ГОСТ 263-93, ГОСТ 270-75.

Свойства полученных образцов покрытий приведены в таблице.

Из данных таблицы видно, что применение продукта сополимеризации каучука со стиролом в комплексе с полиизоцианатом, глицерином и катализатором уретанообразования (дибутилдилауринат олова) обеспечивает получение покрытия с более высокими прочностными показателями, чем у прототипа.

Покрытия из составов 14-16 имеют худшие показатели свойств, что связано с отклонением содержания компонентов композиции от оптимальных.

Количество катализатора уретанообразования практически не оказывает влияния на физико-механические характеристики и регулирует лишь скорость отверждения композиции. Введение катализатора уретанообразования менее 0,01 масс.ч. нецелесообразно ввиду продолжительного времени отверждения композиции для покрытий. Увеличение более 0,1 масс.ч, снижает время жизнеспособности композиции.

Уменьшение количества полиизоцианата менее 17 масс.ч. приводит к образованию слабосшитой структуры и образованию гелеобразного продукта. Увеличение свыше 44 масс.ч. нецелесообразно из-за склонности к вспениванию при отверждении.

Превышение дозировок низкомолекулярного спирта снижает уровень твердости и прочности образцов и может привести к утрате способности к отверждению.

Таким образом, заявленная композиция для покрытий обладает повышенными прочностными свойствами.

Изобретение может быть использовано для изготовления покрытий спортивных площадок, полов, кровельных и гидроизоляционных покрытий. Композиция для покрытий на основе гидроксилсодержащего олигодиенового каучука включает полиизоцианат, глицерин, катализатор уретанообразования - дибутилдилауринат олова, и в качестве каучука - продукт сополимеризации стирола с гидроксилсодержащим олигодиеновым каучуком, предварительно полученный в среде пластификатора в присутствии перекисного инициатора. Композиция обладает высоким уровнем прочностных свойств, что позволяет повысить прочность покрытия. 1 табл.

Композиция для покрытий на основе гидроксилсодержащего олигодиенового каучука, включающая полиизоцианат, глицерин, катализатор уретанообразования - дибутилдилауринат олова, отличающаяся тем, что в качестве каучука используют продукт сополимеризации 20-50 мас.ч. стирола с 100 мас.ч. гидроксилсодержащего олигодиенового каучука, предварительно полученный в среде пластификатора в присутствии перекисного инициатора, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Указанный продукт сополимеризации гидроксилсодержащего   олигодиенового каучука со стиролом 170-270 Полиизоцианат 17-44 Глицерин 2-6 Катализатор уретанообразования 0,01-0,1