Жидкие эпоксидные композиции для покрытий, способы и изделия Российский патент 2017 года по МПК C09D5/08 C09D163/00 C08L63/00 C08K5/17 

Уровень техники

Жидкие смолы обычно используются для защиты от коррозии стальных трубопроводов и металлов, используемых в нефтяной, газовой и строительной отраслях промышленности. Эти покрытия могут быть нанесены на различные части для защиты от коррозии. Иллюстративные применения включают клапаны, насосы, обжимные хомуты для врезки, коллекторы, трубные подвески, лестницы, сетку, кабель и трос, двутавровые балки, арматуру, катушки столбцов, анкерные плиты, стулья и тому подобное.

Желательное покрытие имеет превосходные физические свойства, чтобы ограничивать повреждения во время транспортировки, установки и эксплуатации. Повреждение покрытия может привести к более высокой возможной коррозии металлической поверхности, которую защищает покрытие, и в конечном итоге может привести к уменьшению срока службы. Также, основу с покрытием часто сгибают в процессе установки, например, чтобы вписаться в контур земли, и она должна быть достаточно гибкой, чтобы предотвратить повреждение покрытия. Таким образом, равновесие свойств, в частности между временем, необходимым для того, чтобы стать сухой на ощупь, адгезией со сталью и гибкостью, является трудным, но важным для достижения для жидкой эпоксидной композиции для покрытий.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение обеспечивает жидкие композиции для покрытий, которые обеспечивают защитные эпоксидные покрытия, в частности, гибкие и устойчивые к повреждениям эпоксидные покрытия. Такие композиции для покрытий содержат жидкую эпоксидную смолу, реакционно-способный агент эластичности и частицы каучука структуры сердцевина-оболочка. Примечательно, что комбинация реакционно-способного агента эластичности и частиц каучука структуры сердцевина-оболочка обеспечивает улучшенную гибкость полученного в результате покрытия как при комнатной температуре, так и при низкой температуре.

В одном варианте осуществления, представлена отверждаемая композиция для покрытий, содержащая первую часть и вторую часть, при этом отверждаемая композиция для покрытий содержит: жидкую эпоксидную смолу в первой части отверждаемой композиции для покрытий; частицы каучука структуры сердцевина-оболочка в первой части, или во второй части, или в обеих; реакционно-способный агент эластичности в первой части, или во второй части, или в обеих; и отверждающий агент во второй части отверждаемой композиции для покрытий, при этом отверждающий агент содержит, по меньшей мере, две аминогруппы формулы -NR¹H, где R¹ выбран из водорода, алкила, арила или алкиларила.

В одном варианте осуществления, представлена отверждаемая композиция для покрытий, содержащая первую часть и вторую часть, при этом отверждаемая композиция для покрытий содержит: жидкую эпоксидную смолу в первой части отверждаемой композиции для покрытий; частицы каучука структуры сердцевина-оболочка в первой части, или во второй части, или в обеих; при этом частицы каучука структуры сердцевина-оболочка присутствуют в количестве от 0,1 мас. % до 50 мас. %, исходя из общей массы жидкой эпоксидной смолы; реакционно-способный агент эластичности в первой части отверждаемой композиции для покрытий; при этом реакционно-способный агент эластичности присутствует в количестве от 0,1 мас. % до 50 мас. %, исходя из общей массы жидкой эпоксидной смолы; и отверждающий агент во второй части отверждаемой композиции для покрытий, при этом отверждающий агент содержит, по меньшей мере, две аминогруппы формулы -NR¹H, где R¹ выбран из водорода, алкила, арила или алкиларила.

В одном варианте осуществления, представлен способ защиты изделия, при этом способ включает стадии, на которых: покрывают, по меньшей мере, часть изделия отверждаемой композицией для покрытий, содержащей компоненты, содержащие: жидкую эпоксидную смолу; частицы каучука структуры сердцевина-оболочка; реакционно-способный агент эластичности; и отверждающий агент, содержащий, по меньшей мере, две аминогруппы формулы -NR¹H, где R¹ выбран из водорода, алкила, арила или алкиларила; и отверждают (т.е. полимеризуют или поперечно сшивают) композицию, расположенную на изделии.

Настоящее изобретение также обеспечивает отвержденные покрытия и изделия, имеющие отвержденное покрытие на них.

В одном варианте осуществления, представлено отвержденное покрытие, содержащее продукт реакции отверждаемой композиции для покрытий, содержащий: жидкую эпоксидную смолу; частицы каучука структуры сердцевина-оболочка; реакционно-способный агент эластичности; и отверждающий агент, содержащий, по меньшей мере, две аминогруппы формулы -NR¹H, где R¹ выбран из водорода, алкила, арила или алкиларила.

В одном варианте осуществления, представлено изделие, содержащее: основу, имеющую внешнюю поверхность; и отвержденное покрытие, расположенное, по меньшей мере, на части внешней поверхности; при этом отвержденное покрытие получено путем отверждения отверждаемой композиции для покрытий в соответствии с настоящим изобретением.

В одном варианте осуществления, представлено изделие, полученное способом в соответствии с настоящим изобретением.

В одном варианте осуществления, представлено изделие, содержащее: основу, имеющую внешнюю поверхность; и отвержденное покрытие, расположенное, по меньшей мере, на части внешней поверхности; при этом отвержденное покрытие содержит продукт реакции отверждаемой композиции для покрытий, содержащий: жидкую эпоксидную смолу; частицы каучука структуры сердцевина-оболочка; реакционно-способный агент эластичности; и отверждающий агент, содержащий, по меньшей мере, две аминогруппы формулы -NR¹H, где R¹ выбран из водорода, алкила, арила или алкиларила.

В данной заявке, «комнатная температура» или «RT» относится к температуре от 20°C до 30°C или предпочтительно от 20°C до 25°C.

Термины «содержит» и его вариации не имеют ограничивающего значения там, где эти термины появляются в описании и в формуле изобретения.

Слова «предпочтительный» и «предпочтительно» относятся к вариантам осуществления настоящего изобретения, которые могут предоставить определенные преимущества при определенных обстоятельствах. Однако другие варианты осуществления могут быть также предпочтительными, при тех же или других обстоятельствах. Дополнительно, перечисление одного или более предпочтительных вариантов осуществления, не означает, что другие варианты осуществления не являются полезными, и не предназначены для исключения других вариантов осуществления из объема настоящего изобретения.

В данной заявке, термины, представляющие формы единственного числа, не предназначены для обозначения только единственного числа, но включают общий класс, в котором конкретный пример может быть использован для иллюстрации. Термины, представляющие формы единственного числа, используются как взаимозаменяемые с термином «по меньшей мере, один». Фразы «по меньшей мере, один из» и «содержит, по меньшей мере, один из» сопровождаются списком, который относится к любому из элементов в списке, и любой комбинации из двух или более элементов в списке.

Как используют в данной заявке, термин «или» обычно используется в обычном смысле этого слова, включая «и/или», если контекст четко не диктует иное. Термин «и/или» означает один или все из перечисленных элементов или комбинацию любых двух или более из перечисленных элементов.

Также в данной заявке, все числа, как предполагается, модифицированы термином «приблизительно» и предпочтительно термином «точно». Как используют в данной заявке в связи с измеряемой величиной, термин «приблизительно» относится к той изменчивости измеряемой величины, которую можно было бы ожидать от квалифицированного специалиста в данной области техники, который выполняет измерение и осуществляет уровень обработки, соизмеримый с целью измерения и точностью используемого измерительного оборудования.

Также в данной заявке, указания численных диапазонов по конечным точкам включают все числа, входящие в пределы этого диапазона, а также конечные точки (например, от 1 до 5 включает 1, 1,5, 2, 2,75, 3, 3,80, 4, 5 и т.д.).

Приведенное выше краткое описание настоящего изобретения не предназначено для описания каждого раскрытого варианта осуществления или каждого воплощения в соответствии с настоящим изобретением. Описание, которое следует, более конкретно демонстрирует иллюстративные варианты осуществления. В нескольких местах по всей заявке, обеспечивается приведение, через списки, примеров, где примеры могут быть использованы в различных комбинациях. В каждом случае, указанный список служит только в качестве репрезентативной группы и его не следует интерпретировать в качестве исключительного списка.

Краткое описание чертежей

ФИГ. 1 представляет собой перспективное изображение покрытия, расположенного на основе трубы, в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание иллюстративных вариантов осуществления

Настоящее изобретение, в общем, относится к области защищающих от коррозии эпоксидных покрытий. В частности, настоящее изобретение относится к более гибким и устойчивым к повреждениям жидким эпоксидным покрытиям с сильной адгезией и уменьшенным временем, необходимым для того, чтобы стать сухими на ощупь.

ФИГ. 1 представляет собой перспективное изображение покрытия 10 в соответствии с настоящим изобретением при использовании с основой, например трубой 12. Покрытие 10 получено из композиции в соответствии с настоящим изобретением, которая увеличивает способность к растяжению покрытия 10 без отрицательного влияния на другие свойства покрытия. Способность к растяжению покрытия 10 приводит к гибкому покрытию, которое является устойчивым к повреждениям. Покрытие 10 может быть однослойным или наружным слоем многослойного термореактивного эпоксидного покрытия и может быть способным выдерживать нормальный износ и разрыв при транспортировке и использовании трубы 12 или другой основы. Таким образом, иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают покрытие 10, которое является более гибким при сохранении адгезии с уменьшенными характеристиками времени, необходимого для того, чтобы стать сухим на ощупь.

Эти характеристики делают покрытие 10 особенно желательным для защиты труб, арматуры и других металлических основ, в частности, стальных основ, во время транспортировки и использования на строительных площадках даже в экстремальных условиях окружающей среды. В то время как ФИГ. 1 описывается со ссылкой на трубу в качестве основы, покрытие 10 может быть нанесено на любую основу, предпочтительно содержащую металл основу, в которой коррозионная стойкость является желаемой характеристикой. Такие основы включают, но не ограничиваются приведенным, трубы, клапаны, насосы, обжимные хомуты для врезки, коллекторы, трубные подвески, лестницы, сетку, кабель и трос, двутавровые балки, арматуру, катушки столбцов, анкерные плиты и стулья.

Композиция для покрытий в соответствии с настоящим изобретением может быть нанесена на различные поверхности основ. Приемлемые основы включают полимерные материалы, стекла, керамические материалы, композитные материалы и содержащие металл поверхности. Покрытия особенно полезны на содержащих металл основах, таких как металлы, оксиды металлов и различные сплавы. Стальные основы представляют особый интерес. Покрытия могут обеспечить химическую стойкость, коррозионную стойкость, водостойкость или их комбинацию.

Композиция для покрытий в соответствии с настоящим изобретением может быть нанесена непосредственно на основу, например, стальную трубу, но может также быть нанесена сверху одного или нескольких покрытий, непосредственно прилипая к основе, в частности стали. Например, композиция для покрытий в соответствии с настоящим изобретением может быть нанесена непосредственно на стальную трубу. Она может быть нанесена непосредственно на сварной шов в стальной трубе и область, окружающую сварной шов, таким образом, что она может также покрывать часть, например, наплавляемого эпоксидного покрытия на ней. Альтернативно, она может быть использована в двухслойной (двойного покрытия или двойного слоя) системе и может обеспечить уникальные характеристики, так как каждый слой может быть предназначен для получения характеристик, которые превышают характеристики однослойного покрытия. Таким образом, композиция в соответствии с настоящим изобретением может действовать в качестве верхнего слоя или верхнего покрытия двухслойной системы покрытия. Использование двух слоев, в частности, когда нижний слой представляет собой наплавляемую эпоксидную смолу, может значительно улучшить устойчивость к повреждениям в сравнении с одним слоем (например, одним покрытием). Грунтовочный слой покрытия (т.е. слой, непосредственно нанесенный на основу), как правило, представляет собой материал покрытия, который выполнен в виде части системы защиты от коррозии. Это означает, что грунтовочный слой имеет хорошую начальную адгезию и сохраняет адгезию после воздействия горячей воды или других факторов окружающей среды. Иллюстративные многослойные системы описаны в книге под названием Fusion-Bonded Ероху: A Foundation for Pipeline Corrosion Protection, by J. Allen Kehr, 2003, Nace Press, Chapter 3. Пример грунтовочного слоя может быть получен из 3М SCOTCHKOTE SK6233 8G однокомпонентного, термоотверждаемого, термореактивного эпоксидного порошка для покрытия от 3М, St. Paul, MN.

Отверждаемая композиция для образования покрытия 10 в соответствии с настоящим изобретением содержит такие компоненты, как жидкая эпоксидная смола, реакционно-способный агент эластичности, частицы каучука структуры сердцевина-оболочка и отверждающий агент (т.е. отвердитель). Отвержденное покрытие 10, образованное из композиции, имеет желательную гибкость, сильную адгезию и уменьшенное время, необходимое для того, чтобы стать сухим на ощупь. При этом время, необходимое для того, чтобы стать сухим на ощупь, определяется как количество времени, необходимое, чтобы отвердить композицию и чтобы она стала сухой при прикосновении. Правильный выбор материалов компонентов и количеств таких компонентов является важным для достижения равновесия свойств для отвержденного покрытия (например, гибкость, время, необходимое для того, чтобы стать сухим на ощупь, адгезия и внешний вид).

Отверждаемая композиция для покрытий в соответствии с настоящим изобретением, как правило, представляет собой композицию на основе эпоксидной смолы из двух частей. В одном варианте осуществления, представлена отверждаемая композиция для покрытий, которая содержит первую часть и вторую часть. Иллюстративная отверждаемая композиция для покрытий содержит а) жидкую способную к поперечной сшивке эпоксидную смолу, реакционно-способный агент эластичности и частицы каучука структуры сердцевина-оболочка в первой части отверждаемой композиции для покрытий, b) отверждающий агент во второй части отверждаемой композиции для покрытий. Отверждаемые композиции для покрытий (после смешивания частей), как правило, наносят на, по меньшей мере, одну поверхность основы и затем отверждают.

Предпочтительные комбинации компонентов (в отношении выбора компонентов и количества компонентов) производят непористое покрытие после нанесения на основу и отверждения. В этом контексте, «непористый» означает, что плотность (т.е. удельная плотность) отвержденного покрытия уменьшается не более, чем на 15% (т.е. 0-15%), более предпочтительно, не более, чем на 10% (т.е. 0-10%), и еще более предпочтительно, не более, чем на 5% (т.е. 0-5%), относительно теоретической плотности композиции для покрытий. Таким образом, особенно предпочтительные варианты осуществления отвержденного покрытия проявляют небольшое или вообще не проявляют уменьшение плотности при отверждении и небольшую или вообще не проявляют пористость. Как правило, любая остаточная пористость, которая присутствует в отвержденном покрытии, может быть вызвана влагой в композиции. Пористые покрытия, как правило, имеют слабое сопротивление образованию выемок. Композиции для образования непористых покрытий, как правило, не содержат компоненты, которые имеют возможности образования широких пор, такие как функциональные группы с возможностью терморасширения или наполнители, раздувающие вещества и т.д.

Отверждаемые композиции для покрытий в соответствии с настоящим изобретением часто находятся в виде композиции из двух частей (хотя большее количество частей может быть использовано при желании). Эпоксидная смола, как правило, отделена от отверждающего агента перед использованием отверждаемой композиции для покрытий. То есть, эпоксидная смола, как правило, находится в первой части, а отверждающий агент, как правило, находится во второй части отверждаемой композиции для покрытий. Первая часть может содержать другие компоненты, которые не взаимодействуют с эпоксидной смолой или которые взаимодействуют только с частью эпоксидной смолы. Таким же образом, вторая часть может содержать другие компоненты, которые не взаимодействуют с отверждающим агентом или которые взаимодействуют только с частью отверждающего агента. Когда различные части смешивают вместе, компоненты взаимодействуют с образованием отвержденной композиции для покрытий.

Эпоксидная смола, которая включена в первую часть отверждаемой композиции для покрытий, содержит, по меньшей мере, одну эпоксидную функциональную группу (т.е. оксирановую группу) на молекулу. Как используют в данной заявке, термин эпоксидная группа относится к следующей двухвалентной группе.

Звездочки обозначают места присоединения эпоксидной группы к другой группе. Если эпоксидная группа находится в концевом положении эпоксидной смолы, то эпоксидная группа, как правило, связана с атомом водорода.

Эта концевая эпоксидная группа часто является частью глицидильной группы.

Эпоксидная смола содержит, по меньшей мере, одну эпоксидную группу на молекулу и часто содержит, по меньшей мере, две эпоксидные группы на молекулу. Например, эпоксидная смола может содержать от 1 до 10, от 2 до 10, от 1 до 6, от 2 до 6, от 1 до 4, или от 2 до 4 эпоксидных групп на молекулу. Эпоксидные группы, как правило, являются частью глицидильной группы.

Эпоксидные смолы могут быть одним материалом или смесью материалов, выбранных для обеспечения желаемых характеристик вязкости до отверждения и для обеспечения желаемых механических свойств после отверждения. Если эпоксидная смола является смесью материалов, то, по меньшей мере, одну из эпоксидных смол в смеси, как правило, выбирают так, чтобы она содержала, по меньшей мере, две эпоксидные группы на молекулу. Например, первая эпоксидная смола в смеси может содержать от двух до четырех или более эпоксидных групп и вторая эпоксидная смола в смеси может содержать от одной до четырех эпоксидных групп. В некоторых из этих примеров, первая эпоксидная смола представляет собой первый глицидиловый эфир с от двух до четырех глицидильными группами, а вторая эпоксидная смола представляет собой второй глицидиловый эфир с от одной до четырех глицидильными группами.

Часть молекулы эпоксидной смолы, которая не является эпоксидной группой (т.е. молекула эпоксидной смолы минус эпоксидные группы), может быть ароматической, алифатической или их комбинацией и может быть линейной, разветвленной, циклической или их комбинацией. Ароматические и алифатические части эпоксидной смолы могут содержать гетероатомы или другие группы, которые не являются реакционно-способными с эпоксидными группами. То есть, эпоксидная смола может включать галогеногруппы, оксигруппы, такие как в эфирной связующей группе, тиогруппы, такие как в тиоэфирной связующей группе, карбонильные группы, карбонилоксигруппы, карбонилиминогруппы, фосфоногруппы, сульфоногруппы, нитрогруппы, нитрильные группы и тому подобное. Эпоксидная смола может быть также материалом на основе силикона, таким как материал на основе полидиорганосилоксана.

Хотя эпоксидная смола может иметь любую приемлемую молекулярную массу, средневесовая молекулярная масса составляет, как правило, по меньшей мере, 100 грамм/моль, по меньшей мере, 150 грамм/моль, по меньшей мере, 175 грамм/моль, по меньшей мере, 200 грамм/моль, по меньшей мере, 250 грамм/моль, или, по меньшей мере, 300 грамм/моль. Средневесовая молекулярная масса может составлять до 50000 грамм/моль или даже больше для полимерных эпоксидных смол. Средневесовая молекулярная масса часто составляет до 40000 грамм/моль, до 20000 грамм/моль, до 10000 грамм/моль, до 5000 грамм/моль, до 3000 грамм/моль, или до 1000 грамм/моль. Например, средневесовая молекулярная масса может находиться в диапазоне от 100 до 50000 грамм/моль, в диапазоне от 100 до 20000 грамм/моль, в диапазоне от 10 до 10000 грамм/моль, в диапазоне от 100 до 5000 грамм/моль, в диапазоне от 200 до 5000 грамм/моль, в диапазоне от 100 до 2000 грамм/моль, в диапазоне от 200 до 2000 грамм/моль, в диапазоне от 100 до 1000 грамм/моль, или в диапазоне от 200 до 1000 грамм/моль.

Приемлемые эпоксидные смолы являются жидкими при комнатной температуре («RT», как используют в данной заявке это относится к температуре от 20°C до 30°C или предпочтительно от 20°C до 25°C).

В большинстве вариантов осуществления, эпоксидная смола представляет собой глицидиловый эфир. Иллюстративные глицидиловые эфиры могут иметь формулу (I).

В формуле (I) группа R² представляет собой р-валентную группу, которая является ароматической, алифатической или их комбинацией. Группа R² может быть линейной, разветвленной, циклической или их комбинацией. Группа R² может необязательно включать галогеногруппы, оксигруппы, тиогруппы, карбонильные группы, карбонилоксигруппы, карбонилиминогруппы, фосфоногруппы, сульфоногруппы, нитрогруппы, нитрильные группы и тому подобное. Хотя переменная p может означать любое приемлемое целое число, большее или равное 1, p часто означает целое число в диапазоне от 2 до 10, в диапазоне от 2 до 6, или в диапазоне от 2 до 4.

В некоторых иллюстративных эпоксидных смолах формулы (I), переменная p равна 2 (т.е. эпоксидная смола представляет собой диглицидиловый эфир) и R² включает в себя алкилен (т.е. алкилен представляет собой двухвалентный радикал алкана и может упоминаться как алкан-диил), гетероалкилен (т.е. гетероалкилен представляет собой двухвалентный радикал гетероалкана и может упоминаться как гетероалкан-диил), арилен (т.е. двухвалентный радикал соединения арена) или их комбинацию. Приемлемые алкиленовые группы часто содержат от 1 до 20 атомов углерода, от 1 до 12 атомов углерода, от 1 до 8 атомов углерода, или от 1 до 4 атомов углерода. Приемлемые гетероалкиленовые группы часто содержат от 2 до 50 атомов углерода, от 2 до 40 атомов углерода, от 2 до 30 атомов углерода, от 2 до 20 атомов углерода, от 2 до 10 атомов углерода, или от 2 до 6 атомов углерода с от 1 до 10 гетероатомами, от 1 до 6 гетероатомами или от 1 до 4 гетероатомами. Гетероатомы в гетероалкилене могут быть выбраны из окси, тио или -NH- групп, но часто являются оксигруппами. Приемлемые ариленовые группы часто содержат от 6 до 18 атомов углерода или от 6 до 12 атомов углерода. Например, арилен может быть фениленом или бифениленом. Группа R² может необязательно дополнительно содержать галогеногруппы, оксигруппы, тиогруппы, карбонильные группы, карбонилоксигруппы, карбонилиминогруппы, фосфоногруппы, сульфоногруппы, нитрогруппы, нитрильные группы и тому подобное. Переменная p означает, как правило, целое число в диапазоне от 2 до 4.

Некоторые эпоксидные смолы формулы (I) являются диглицидиловыми эфирами, где R² содержит (а) ариленовую группу или (b) ариленовую группу в комбинации с алкиленом, гетероалкиленом или обоими. Группа R² дополнительно может содержать необязательные группы, такие как галогеногруппы, оксигруппы, тиогруппы, карбонильные группы, карбонилоксигруппы, карбонилиминогруппы, фосфоногруппы, сульфоногруппы, нитрогруппы, нитрильные группы и тому подобное. Эти эпоксидные смолы могут быть получены, например, путем взаимодействия ароматического соединения, содержащего, по меньшей мере, две гидроксильные группы, с избытком эпихлоргидрина. Примеры полезных ароматических соединений, содержащих, по меньшей мере, две гидроксильные группы, включают, но не ограничиваются приведенным, резорцин, катехин, гидрохинон, p,p'-дигидроксидибензил, p,p'-дигидроксифенилсульфон, p,p'-дигидроксибензофенон, 2,2'-дигидроксифенилсульфон и p,p'-дигидроксибензофенон. Еще другие примеры включают 2,2', 2,3', 2,4', 3,3', 3,4' и 4,4' изомеры дигидроксидифенилметана, дигидроксидифенилдиметилметана, дигидроксидифенилэтилметилметана, дигидроксидифенилметилпропилметана, дигидроксидифенилэтилфенилметана, дигидроксидифенилпропиленфенилметана, дигидроксидифенилбутилфенилметана, дигидроксидифенилтолилэтана, дигидроксидифенилтолилметилметана, дигидроксидифенилдициклогексилметана и дигидроксидифенилциклогексана.

Некоторые коммерчески доступные диглицидиловые эфирные эпоксидные смолы формулы (I) получают из бисфенола А (т.е. бисфенол А представляет собой 4,4'-дигидроксидифенилметан). Примеры включают, но не ограничиваются приведенным, те, которые доступны под торговыми марками EPON (например, EPON 828, EPON 872 и EPON 1001) от Momentive Specialty Chemicals, Inc., Columbus, OH, DER (например, DER 331, DER 332 и DER 336) от Dow Chemical Co., Midland, MI, и EPICLON (например, EPICLON 850) от Dainippon Ink and Chemicals, Inc., Chiba, Japan. Другие коммерчески доступные диглицидиловые эфирные эпоксидные смолы получают из бисфенола F (т.е. бисфенол F представляет собой 2,2'-дигидроксидифенилметан). Примеры включают, но не ограничиваются приведенным, те, которые доступны под торговыми марками DER (например, DER 334) от Dow Chemical Co., и EPICLON (например, EPICLON 830) от Dainippon Ink and Chemicals, Inc.

Другие эпоксидные смолы формулы (I) представляют собой диглицидиловые эфиры поли(алкиленоксид) диола. Эти эпоксидные смолы также могут упоминаться как диглицидиловые эфиры поли(алкиленгликоль) диола. Переменная p равна 2 и R² представляет собой гетероалкилен, содержащий гетероатомы кислорода. Поли(алкиленгликолевая) часть может быть сополимером или гомополимером и часто содержит алкиленовые звенья, содержащие от 1 до 4 атомов углерода. Примеры включают, но не ограничиваются приведенным, диглицидиловые эфиры поли(этиленоксид) диола, диглицидиловые эфиры поли(пропиленоксид) диола и диглицидиловые эфиры поли(тетраметиленоксид) диола. Эпоксидные смолы этого типа коммерчески доступны от Polysciences, Inc., Warrington, PA, такие как те, которые получены из поли(этиленоксид) диола или из поли(пропиленоксид) диола, имеющего средневесовую молекулярную массу приблизительно 400 грамм/моль, приблизительно 600 грамм/моль или приблизительно 1000 грамм/моль.

Еще другие эпоксидные смолы формулы (I) представляют собой диглицидиловые эфиры алкандиола (R² представляет собой алкилен и переменная p равна 2). Примеры включают диглицидиловый эфир 1,4-диметанолциклогексила, диглицидиловый эфир 1,4-бутандиола и диглицидиловый эфир циклоалифатического диола, полученного из гидрированного бисфенола А, такие как те, которые коммерчески доступны под торговыми марками EPONEX (например, EPONEX 1510) от Momentive Specialty Chemicals, Inc., Columbus, ОН и EPALLOY (например, EPALLLOY 5001) от CVC Thermoset Specialties, Moorestown, NJ.

Для некоторых применений, эпоксидные смолы, выбранные для использования в отверждаемых композициях для покрытий, представляют собой новолачные эпоксидные смолы, которые являются глицидиловыми эфирами фенольных новолачных смол. Эти смолы могут быть получены, например, путем взаимодействия фенолов с избытком формальдегида в присутствии кислотного катализатора с получением фенольной новолачной смолы. Новолачные эпоксидные смолы затем получают путем взаимодействия фенольной новолачной смолы с эпихлоргидрином в присутствии гидроксида натрия. Полученные новолачные эпоксидные смолы, как правило, содержат более двух эпоксидных групп и могут быть использованы для получения отвержденных композиций для покрытий с высокой плотностью поперечной сшивки. Использование новолачных эпоксидных смол может быть, в частности, желательно в применениях, когда желательны коррозионная стойкость, водостойкость, химическая стойкость или их комбинация. Одной такой новолачной эпоксидной смолой является поли[(фенилглицидиловый эфир)-со-формальдегид]. Другие приемлемые новолачные смолы коммерчески доступны под торговыми марками ARALDITE (например, ARALDITE GY289, ARALDITE EPN 1183, ARALDITE ЕР 1179, ARALDITE EPN 1139 и ARALDITE EPN 1138) от Huntsman Corp., Salt Lake City, UT, EPALLOY (например, EPALLOY 8230) от CVC Thermoset Specialties, Moorestown, NJ, и DEN (например, DEN 424 и DEN 431) от Dow Chemical, Midland, MI.

Еще другие эпоксидные смолы включают силиконовые смолы с, по меньшей мере, двумя глицидильными группами и огнестойкие эпоксидные смолы с, по меньшей мере, двумя глицидильными группами (например, бромированную эпоксидную смолу бисфенольного типа, содержащую, по меньшей мере, две глицидильные группы, такую, как та, которая коммерчески доступна от Dow Chemical Co., Midland, MI, под торговой маркой DER 580).

Эпоксидная смола часто представляет собой смесь материалов. Например, эпоксидные смолы могут быть выбраны так, чтобы представлять собой смесь, которая обеспечивает желаемую вязкость или характеристики текучести перед отверждением. Смесь может содержать, по меньшей мере, одну первую эпоксидную смолу, которая упоминается как реакционно-способный разбавитель, который имеет более низкую вязкость, и, по меньшей мере, одну вторую эпоксидную смолу, которая имеет более высокую вязкость. Реакционно-способный разбавитель имеет тенденцию к снижению вязкости композиции эпоксидной смолы и часто имеет либо разветвленный каркас, который является насыщенным, или циклический каркас, который является насыщенным или ненасыщенным. Примеры включают, но не ограничиваются приведенным, диглицидиловый эфир резорцина, диглицидиловый эфир циклогександиметанола, диглицидиловый эфир неопентилгликоля и триглицидиловый эфир триметилолпропана. Диглицидиловые эфиры циклогександиметанола коммерчески доступны под торговыми марками HELOXY MODIFIER (например, HELOXY MODIFIER 107) от Momentive Specialty Chemicals, Columbus, ОН, и EPODIL (например, EPODIL 757) от Air Products and Chemicals, Inc., Allentonwn, PA. Другие реакционно-способные разбавители содержат только одну функциональную группу (т.е. эпоксидную группу), такую как различные моноглицидиловые эфиры. Некоторые примеры моноглицидиловых эфиров включают, но не ограничиваются приведенным, алкилглицидиловые эфиры с алкильной группой, содержащей от 1 до 20 атомов углерода, от 1 до 12 атомов углерода, от 1 до 8 атомов углерода, или от 1 до 4 атомов углерода. Некоторые моноглицидиловые эфиры, которые являются коммерчески доступными, включают под торговой маркой EPODIL от Air Products and Chemicals, Inc., Allentonwn, PA, такие как EPODIL 746 (2-этилгексил глицидиловый эфир), EPODIL 747 (алифатический глицидиловый эфир) и EPODIL 748 (алифатический глицидиловый эфир).

Эпоксидную смолу отверждают путем взаимодействия с отверждающим агентом, который, как правило, находится во второй части отверждаемой композиции для покрытий. Иными словами, эпоксидная смола, как правило, отделена от отверждающего агента во время хранения или до использования отверждаемой композиции для покрытий. Отверждающий агент содержит, по меньшей мере, две первичные аминогруппы, по меньшей мере, две вторичные аминогруппы, или их комбинации. То есть, отверждающий агент содержит, по меньшей мере, две группы формулы -NR¹H, где R¹ выбирают из водорода, алкила, арила или алкиларила. Приемлемые алкильные группы часто содержат от 1 до 12 атомов углерода, от 1 до 8 атомов углерода, от 1 до 6 атомов углерода, или от 1 до 4 атомов углерода. Алкильная группа может быть циклической, разветвленной, линейной или их комбинацией. Приемлемые арильные группы обычно содержат от 6 до 12 атомов углерода, такие как фенильная или бифенильная группы. Приемлемые алкиларильные группы могут быть либо алкилом, замещенным арилом, или арилом, замещенным алкилом. Те же арильные и алкильные группы, описанные выше, могут быть использованы в алкиларильных группах.

Когда первую часть и вторую часть отверждаемой композиции для покрытий смешивают вместе, первичные и/или вторичные аминогруппы отверждающего агента взаимодействуют с эпоксидными группами эпоксидной смолы. Эта реакция открывает эпоксидные группы и ковалентно связывает отверждающий агент с эпоксидной смолой. В результате реакции образовываются двухвалентные группы формулы -ОСН₂-СН₂-NR¹-, где R¹ равен водороду, алкилу, арилу или алкиларилу.

Отверждающий агент минус, по меньшей мере, две аминогруппы (т.е. часть отверждающего агента, которая не является аминогруппой) может быть любой приемлемой ароматической группой, алифатической группой или их комбинацией. Некоторые аминные отверждающие агенты представляют собой формулу (II), с дополнительным ограничением, что существует, по меньшей мере, две первичные аминогруппы, по меньшей мере, две вторичные аминогруппы, или, по меньшей мере, одна первичная аминогруппа и, по меньшей мере, одна вторичная аминогруппа.

Каждая группа R¹ независимо представляет собой водород, алкил, арил или алкиларил. Приемлемые алкильные группы для R¹ часто содержат от 1 до 12 атомов углерода, от 1 до 8 атомов углерода, от 1 до 6 атомов углерода, или от 1 до 4 атомов углерода. Алкильная группа может быть циклической, разветвленной, линейной или их комбинацией. Приемлемые арильные группы для R¹ часто содержат от 6 до 12 атомов углерода, такие как фенильная или бифенильная группы. Приемлемые алкиларильные группы для R¹ могут быть либо алкилом, замещенным арилом, или арилом, замещенным алкилом. Те же арильные и алкильные группы, описанные выше, могут быть использованы в алкиларильных группах. Каждый R³ независимо представляет собой алкилен, гетероалкилен или их комбинацию. Приемлемые алкиленовые группы часто содержат от 1 до 18 атомов углерода, от 1 до 12 атомов углерода, от 1 до 8 атомов углерода, от 1 до 6 атомов углерода, или от 1 до 4 атомов углерода. Приемлемые гетероалкиленовые группы содержат, по меньшей мере, одну окси, тио или -NH-группу, расположенную между двумя алкиленовыми группами. Приемлемые гетероалкиленовые группы часто содержат от 2 до 50 атомов углерода, от 2 до 40 атомов углерода, от 2 до 30 атомов углерода, от 2 до 20 атомов углерода, или от 2 до 10 атомов углерода и до 20 гетероатомов, до 16 гетероатомов, до 12 гетероатомов, или до 10 гетероатомов. Гетероатомы часто представляют собой оксигруппы. Переменная q означает целое число, равное, по меньшей мере, один, и может означать до 10 или выше, до 5, до 4 или до 3.

Некоторые аминные отверждающие агенты могут содержать группу R³, выбранную из алкиленовой группы. Примеры включают, но не ограничиваются приведенным, этилендиамин, диэтилендиамин, диэтилентриамин, триэтилентетрамин, пропилендиамин, тетраэтиленпентамин, гексаэтиленгептамин, гексаметилендиамин, 2-метил-1,5-пентаметилендиамин, 1-амино-3-аминометил-3,3,5-триметилциклогексан (также называемый изофорендиамин), 1,3-бис-аминометилциклогексан и тому подобное. Другие аминные отверждающие агенты могут содержать группу R³, выбранную из гетероалкиленовой группы, такую как гетероалкилен, содержащий гетероатомы кислорода. Например, отверждающий агент может являться соединением, таким как аминоэтилпиперазин, 4,7,10-триоксатридекан-1,13-диамин (TTD) (доступный от TCI America, Portland, OR), или поли(алкиленоксид) диамин (также называемый полиэфирные диамины), такой как поли(этиленоксид) диамин, поли(пропиленоксид) диамин или их сополимер. Коммерчески доступные полиэфирные диамины доступны под торговой маркой JEFFAMINE от Huntsman Corp., Salt Lake City, UT.

Еще другие аминные отверждающие агенты могут быть получены путем взаимодействия полиамина (т.е. полиамин относится к амину с, по меньшей мере, двумя аминогруппами, выбранными из первичных аминогрупп и вторичных аминогрупп) с другим реагентом с получением амин-содержащего аддукта, содержащего, по меньшей мере, две аминогруппы. Например, полиамин может взаимодействовать с эпоксидной смолой с получением аддукта, содержащего, по меньшей мере, две аминогруппы. Если полимерный диамин взаимодействует с дикарбоновой кислотой в молярном соотношении диамина и дикарбоновой кислоты, которое больше или равно 2:1, то может быть получен полиамидоамин, содержащий две аминогруппы. В другом примере, если полимерный диамин взаимодействует с эпоксидной смолой, содержащей две глицидильные группы, в молярном соотношении диамина и эпоксидной смолы большем или равном 2:1, то может быть получен амин-содержащий аддукт, содержащий две аминогруппы. Такой полиамидоамин может быть получен так, как описано, например, в патенте США №5,629,380 (Baldwin et. al.). Молярный избыток полимерного диамина часто используется таким образом, что отверждающий агент включает оба амин-содержащий аддукт плюс свободный (не прореагировавший) полимерный диамин. Например, молярное соотношение диамина и эпоксидной смолы с двумя глицидильными группами может быть больше, чем 2,5:1, больше, чем 3:1, больше, чем 3,5:1 или больше, чем 4:1. Даже когда эпоксидную смолу используют для получения амин-содержащего аддукта во второй части отверждаемой композиции для покрытий, дополнительная эпоксидная смола присутствует в первой части отверждаемой композиции для покрытий.

Отверждающий агент может также представлять собой ароматическое кольцо, замещенное несколькими аминогруппами или амино-содержащими группами. Такие отверждающие агенты включают, но не ограничиваются приведенным, ксилол диамины (например, мета-ксилолдиамин) или аналогичные соединения. Например, такие отверждающие агенты коммерчески доступны под торговыми марками ANCAMINE (например, ANCAMINE 2609) от Air Products, Allentown, РА, и ARADUR (например, ARADUR 2965 или ARADUR 3246) от Huntsman Corp., Salt Lake City, UT.

Различные комбинации эпоксидных смол могут быть использованы при желании. Аналогично, различные комбинации отверждающих агентов могут быть использованы при желании.

Реакция отверждения может происходить при комнатной температуре или выше. В некоторых применениях, отверждение происходит при повышенной температуре (например, при температурах выше 100°C или выше 120°C или выше 150°C). Соотношение эквивалентной массы аминного водорода и эквивалентной массы эпоксидной смолы, часто выбирают так, чтобы оно было близко к 1:1 (например, от 1,2:1 до 1:1,2, от 1,1:1 до 1:1,1, или от 1,05:1 до 1:1,05). Например, для эпоксидной смолы, которая содержит реакционно-способные глицидильные группы, предпочтительное молярное соотношение глицидильных групп в эпоксидной смоле и аминогрупп в отверждающем агенте находится в диапазоне от 1,2:1 до 1:1,2.

Отверждаемая композиция для покрытий в соответствии с настоящим изобретением также содержит реакционно-способный агент эластичности и частицы каучука структуры сердцевина-оболочка такого типа и в количестве, которые позволяют покрытию 10 выдерживать растрескивание при изгибе на различные градусы на диаметр трубы (°/PD) при различных температурах, сохраняя при этом сильную адгезию и уменьшенное время, необходимое для того, чтобы стать сухим на ощупь.

«Реакционно-способный» агент эластичности означает, что он является реакционно-способным с одним или более компонентами отверждаемой композиции для покрытий таким образом, что он взаимодействует в полимерной структуре. Агент эластичности характеризуется вращательным движением в каркасе молекулы. Предпочтительными реакционно-способными агентами эластичности являются эпоксидные смолы. Примеры приемлемых реакционно-способных агентов эластичности включают, но не ограничиваются приведенным, алифатические диглицидиловые эфиры, силиконовые эпоксидные смолы, полигликолевые диглицидиловые эфиры, карбоксилированные полимеры, полиамиды, полиуретаны, эпоксидные смолы на основе полипропиленгликоля (например, полипропиленгликолевый глицидиловый эфир) и их комбинации. Примеры коммерчески доступных реакционно-способных агентов эластичности включают, но не ограничиваются приведенным, те, которые коммерчески доступны под торговыми марками ARALDITE DY 3601 от Huntsman Corp., Salt Lake City, UT, HELOXY 67 от Momentive, Columbus, OH, ERISYS GE-24 от CVC Specialty Chemicals, Moorestown, NJ, и HYPRO 1300X13 от Emerald Performance Materials, Akron, ОН. Различные комбинации реакционно-способных агентов эластичности могут быть использованы при желании.

Как правило, композиция для покрытий в соответствии с настоящим изобретением может содержать, по меньшей мере, 0,1 мас. % реакционно-способного агента эластичности и предпочтительно, по меньшей мере, 5 мас. %, исходя из общей массы жидкой эпоксидной смолы. Как правило, композиция для покрытий в соответствии с настоящим изобретением может содержать не более, чем 50 мас. % реакционно-способного агента эластичности и предпочтительно не более, чем 30 мас. %, исходя из общей массы жидкой эпоксидной смолы.

Отверждаемые композиции для покрытий дополнительно содержат частицы каучука структуры сердцевина-оболочка. Было обнаружено, что добавление частиц каучука структуры сердцевина-оболочка, в частности наночастиц каучука структуры сердцевина-оболочка, увеличивает растяжение покрытия без отрицательного влияния на другие свойства покрытия. Приемлемыми частицами каучука структуры сердцевина-оболочка являются те, которые увеличивают гибкость отвержденного покрытия в соответствии с настоящим изобретением.

Предпочтительно, частицами каучука структуры сердцевина-оболочка являются наночастицы (т.е. имеющие средний размер частиц менее, чем 1000 нанометров (нм)). Как правило, средний размер частиц наночастиц каучука структуры сердцевина-оболочка составляет менее, чем 500 нм, например, менее, чем 300 нм, менее, чем 200 нм, менее, чем 100 нм, или даже менее, чем 50 нм. Как правило, такие частицы являются сферическими, таким образом размер частиц представляет собой диаметр; однако, если частицы не сферические, размер частиц определяется как самый длинный размер частицы.

В данной заявке «каучук» относится к природным или синтетическим (предпочтительно, синтетическим) эластомерным материалам. В определенных вариантах осуществления, сердцевина из каучука содержит акрилат-содержащий каучук (например, бутилакрилатный каучук, как в частицах структуры сердцевина-оболочка, описанных в патенте США №6,861,475), стирол-содержащий каучук, диен-содержащий каучук (например, бутадиен- и изопрен-содержащий каучук), силикон-содержащий каучук (например, такой, как описано в патентной заявке США №2005/124761), их сополимеры или комбинации (например, смеси). В определенных вариантах осуществления полимер оболочки характеризуется температурой стеклования, по меньшей мере, 50°C и сердцевина из каучука характеризуется температурой стеклования не более, чем -20°C. В определенных вариантах осуществления, полимер оболочки выбран из группы, состоящей из эпоксидной смолы (например, бисфенол А эпоксидной смолы), акрилатного гомополимера, акрилатного сополимера, стирольного гомополимера и стирольного сополимера. Предпочтительные частицы каучука структуры сердцевина-оболочка включают поперечносшитую сердцевину из полибутадиен-содержащего каучука с оболочкой из привитого акрилатного гомополимера. Иллюстративные частицы каучука структуры сердцевина-оболочка включают те, которые доступны под торговыми марками PARALOID 21104ХР и PARALOID 2691А (оба из которых являются поперечносшитыми поли(бутадиеновыми/стирольными) сердцевинами с оболочкой из привитого полиметилметакрилата) от Dow Chemical Co., Midland, MI, а также которые доступны под торговой маркой KANE АСЕ МХ-257 (частицы бутадиен-акрилатного каучука структуры сердцевина-оболочка предварительно диспергированные в бисфенол А диглицидиловой жидкой эпоксидной смоле) от Kaneka Texas Corp., Pasadena, TX. Различные комбинации частиц каучука структуры сердцевина-оболочка могут быть использованы при желании.

Слишком высокое содержание частиц каучука структуры сердцевина-оболочка может привести к ухудшению адгезии со сталью, например, и нежелательным эстетическим свойствам (например, отсутствие гладкой поверхности может возникнуть в результате). Таким образом, частицы каучука структуры сердцевина-оболочка предпочтительно используют в количестве не более, чем 50 мас. % (предпочтительно, не более, чем 20 мас. %), исходя из общей массы жидкой эпоксидной смолы. Как правило, композиция для покрытий в соответствии с настоящим изобретением содержит, по меньшей мере, 0,1 мас. % (предпочтительно, по меньшей мере, 5 мас. %) частиц каучука структуры сердцевина-оболочка, исходя из общей массы жидкой эпоксидной смолы.

Иллюстративная отверждаемая композиция для покрытий для получения отвержденного покрытия 10 в соответствии с настоящим изобретением может также содержать дополнительные материалы в различных концентрациях, по мере индивидуальных потребностей. Например, композиция может дополнительно содержать один или более наполнителей, один или более пигментов, одно или более тиксотропных веществ, один или более противопенных агентов, один или более ускорителей, один или более промоторов адгезии и их комбинации.

Примеры приемлемых пигментов включают неорганические и органические пигменты. Примеры приемлемых неорганических пигментов включают, но не ограничиваются приведенным, карбонаты, сульфиды, силикаты, хроматы, молибдаты, металлы, оксиды, сульфаты, ферроцианиды, углерод и их комбинации. Примеры приемлемых органических пигментов включают, но не ограничиваются приведенным, азо-типа (в том числе моно-азо), группу кубовых красителей и их комбинации. Примеры приемлемых коммерчески доступных пигментов включают, но не ограничиваются приведенным, Titanium Dioxide SMC 1108 от Special Materials Co., Doylestown, PA, TiONA RCL-9 от Milenium, Grimsby N.E., UK и HEUCO Green 600734 (также известен как пигмент зеленый 7 или фталоцианин меди зеленый, хлорированный) от Heubach, Langelsheim, Germany. Различные комбинации пигментов при желании могут быть включены в композицию для покрытий в соответствии с настоящим изобретением.

При желании, композиция для покрытий в соответствии с настоящим изобретением может содержать, по меньшей мере, 0,1 мас. % пигмента, исходя из общей массы жидкой эпоксидной смолы. Как правило, если используется, композиция для покрытий в соответствии с настоящим изобретением содержит не более, чем 5 мас. % пигмента, исходя из общей массы жидкой эпоксидной смолы.

Примеры приемлемых ускорителей включают, но не ограничиваются приведенным, соли металлов, например, соли кальция (Са⁺²), соли магния (Mg⁺²), соли висмута (Bi⁺³), соли церия (Се⁺³), соли железа (Fe⁺³), соли свинца (Pb⁺¹), соли меди (Cu⁺²), соли кобальта (Со⁺²), соли лантана (La⁺³), соли лития (Li⁺¹), соли индия (In⁺³), соли таллия (Th⁺⁴), соли бериллия (Ве⁺²), соли бария (Ва⁺²), соли стронция (Sr⁺²) и соли цинка (Zn⁺²). Во многих вариантах осуществления, ускорители выбирают так, чтобы они были солями кальция, солями магния или солями лантана. Приемлемые анионы солей металлов включают, но не ограничиваются приведенным, $$N{O}_3^{-}$$, $$C{F}_{3}S{O}_3^{-}$$, $$Cl{O}_4^{-}$$, $$B{F}_4^{-}$$, $$C{H}_3{C}_6{H}_{4}S{O}_3^{-}$$ и $$Sb{F}_6^{-}$$. Различные комбинации ускорителей при желании могут быть включены в композицию для покрытий в соответствии с настоящим изобретением.

При желании, ускоритель используют в количестве, достаточном для отверждения композиции при желаемых условиях применения. Количество ускорителя может варьироваться с учетом различных условий применения. При желании, композиция для покрытий в соответствии с настоящим изобретением может содержать, по меньшей мере, 0,1 мас. % ускорителя, исходя из общей массы жидкой эпоксидной смолы. Как правило, если используется, композиция для покрытий в соответствии с настоящим изобретением может содержать не более, чем 10 мас. % ускорителя, исходя из общей массы жидкой эпоксидной смолы.

Примеры противопенных агентов включают, но не ограничиваются приведенным, те, которые коммерчески доступны от BYK USA, Wallingford, СТ под торговой маркой BYK-A-500, и от Synthron, Paris, France под торговой маркой MOUSSEX 388 SL. Различные комбинации противопенных агентов при желании могут быть включены в композицию для покрытий в соответствии с настоящим изобретением.

При желании, композиция для покрытий в соответствии с настоящим изобретением может содержать, по меньшей мере, 0,1 мас. % противопенного агента, исходя из общей массы жидкой эпоксидной смолы. Как правило, если используется, композиция для покрытий в соответствии с настоящим изобретением может содержать не более, чем 5 мас. % противопенного агента, исходя из общей массы жидкой эпоксидной смолы.

Примеры тиксотропных веществ включают, но не ограничиваются приведенным, не реакционно-способные полиамидные тиксотропные вещества, такие как те, которые коммерчески доступны от King Industries, Norwalk, СТ под торговой маркой DISPARLON (например, DISPARLON 6500). Различные комбинации тиксотропных веществ при желании могут быть включены в композицию для покрытий в соответствии с настоящим изобретением.

При желании, композиция для покрытий в соответствии с настоящим изобретением может содержать, по меньшей мере, 0,1 мас. % тиксотропного вещества, исходя из общей массы жидкой эпоксидной смолы. Как правило, если используется, композиция для покрытий в соответствии с настоящим изобретением может содержать не более, чем 10 мас. % тиксотропного вещества, исходя из общей массы жидкой эпоксидной смолы.

Примеры промоторов адгезии включают, но не ограничиваются приведенным, различные силановые соединения. Некоторые силановые соединения, которые приемлемы для промоторов адгезии, содержат аминогруппы или глицидильные группы, которые могут взаимодействовать с одним или более компонентами в отверждаемой композиции для покрытий. Одним таким силановым соединением является глицидоксипропилтриметоксисилан, который является коммерчески доступным под торговой маркой SILANE Z6040 от Dow Corning, Midland, MI. Другим примером является аминосилан (аминопропилтриэтоксисилан), коммерчески доступный под торговыми марками SILQUEST А-1100 или А-1120 от Momentive, Columbus, ОН. Другие иллюстративные промоторы адгезии включают различные хелатирующие агенты, такие как те, которые описаны в патенте США №6,632,872 (Pellerite et. al.) и различные хелат-модифицированные эпоксидные смолы, такие как те, которые доступны от Adeka Corporation, Tokyo, Japan под торговыми марками ЕР-49-10N и ЕР-49-20. Эти материалы содержат эпоксидные группы, но, как правило, добавлены в небольших количествах в отверждаемую композицию для покрытий. Различные комбинации промоторов адгезии при желании могут быть включены в композицию для покрытий в соответствии с настоящим изобретением.

При желании, композиция для покрытий в соответствии с настоящим изобретением может содержать, по меньшей мере, 0,1 мас. % промотора адгезии, исходя из общей массы композиции для покрытий. Как правило, если используется, композиция для покрытий в соответствии с настоящим изобретением может содержать не более, чем 20 мас. % промотора адгезии, исходя из общей массы композиции для покрытий.

Композиции в соответствии с настоящим изобретением могут содержать необязательные материалы наполнителей. Как используют в данной заявке, термин «наполнитель» или «материал наполнителя» относится к материалам в виде частиц. Материалы наполнителей (т.е. наполнители) могут быть неорганическими материалами, органическими материалами или композитными материалами, содержащими как неорганические, так и органические материалы. Некоторые материалы наполнителей имеют неправильную, сферическую, эллиптическую или пластинчатую форму. Наполнители могут иметь любой приемлемый размер. Если желательны гладкие покрытия, то наполнители, как правило, имеют средний размер частиц не более, чем 500 микрометров, не более, чем 200 микрометров, не более, чем 100 микрометров, или не более, чем 50 микрометров.

Наполнители могут быть добавлены в первую часть отверждаемой композиции для покрытий, во вторую часть отверждаемой композиции для покрытий, или как в первую часть, так и во вторую часть отверждаемой композиции для покрытий. Наполнители часто добавляют для улучшения адгезии, для улучшения коррозионной стойкости, для контроля реологических свойств, для уменьшения усадки при отверждении, для ускорения отверждения, для поглощения загрязнителей, для улучшения термостойкости или для их комбинации.

Примеры приемлемых наполнителей включают, но не ограничиваются приведенным, силикагели, силикаты кальция, нитрат кальция, фосфаты кальция, молибдаты кальция, карбонат кальция, гидроксид кальция, аморфный кремнезем, пирогенный кремнезем, глины, такие как бентонит, органо-глины, тригидраты алюминия, стеклянные микросферы, полые стеклянные микросферы, полимерные микросферы и полые полимерные микросферы. Наполнители могут также быть пигментом, таким как оксид железа (III), кирпичная пыль, сажа, оксид титана и тому подобное. Любой из этих наполнителей может быть поверхностно модифицированным, чтобы делать их более совместимыми с отверждаемой или отвержденной композицией для покрытий.

Примеры наполнителей включают, но не ограничиваются приведенным: смесь синтетического аморфного кремнезема и гидроксида кальция, которая является коммерчески доступной от W.R. Grace, Columbia, MD под торговой маркой SHIELDEX (например, SHIELDEX АС5); коллоидный кремнезем, обработанный полидиметилсилоксаном для получения гидрофобной поверхности, который доступен от Cabot GmbH, Hanau, Germany под торговой маркой CAB-O-SIL (например, САВ-О-SIL TS 720); гидрофобный коллоидный кремнезем, доступный от Degussa, Dusseldorf, Germany, под торговой маркой AEROSIL (например, AEROSIL VP-R-2935); стеклянные бусины класса IV (от 250 до 300 микрометров) от CVP S.A. во Франции; эпоксисилан-функционализированный (2 мас. %) тригидрат алюминия, доступный под торговой маркой APYRAL 24ES2 от Nabaltec GmbH, Schwandorf, Germany; карбонат кальция и карбонат кальция с обработанной поверхностью, такие как, те, которые доступны от Imerys, Rosewell, GA под торговой маркой IMERSEAL (например, IMERSEAL 75); тальк, такой как тот, который доступен от Luzenac America, Centennial, СО, под торговой маркой MISTRON (например, MISTRON 353); и силикаты, такие как те, которые доступны от Unimin Specialty Minerals, Tamms, IL под торговой маркой MINEX 4 (натрий калий алюмосиликат) или от Vanderbilt, Norwalk, СТ, под торговой маркой VANSIL W-20 (метасиликат кальция). Различные комбинации материалов наполнителей при желании могут быть включены в композицию для покрытий в соответствии с настоящим изобретением.

Отверждаемая композиция для покрытий в соответствии с настоящим изобретением может содержать любое приемлемое количество наполнителя. Во многих вариантах осуществления, отверждаемая композиция для покрытий содержит, по меньшей мере, 0,1 массовых процентов (мас. %) наполнителя, по меньшей мере, 0,5 мас. %, по меньшей мере, 1 мас. %, или, по меньшей мере, 5 мас. %, исходя из общей массы отверждаемой или отвержденной композиции для покрытий. Во многих вариантах осуществления, отверждаемая композиция для покрытий содержит не более, чем 50 массовых процентов (мас. %) наполнителя, не более, чем 40 мас. %, не более, чем 30 мас. %, не более, чем 20 мас. % или не более, чем 10 мас. %, исходя из общей массы отверждаемой или отвержденной композиции для покрытий. Если используются количества больше, чем, например, 50 мас. %, то может быть недостаточное количество полимерного материала (например, эпоксидной смолы) для обеспечения желаемой химической стойкости, коррозионной стойкости, водостойкости или их комбинации. Например, количество может находиться в диапазоне от 0,5 до 50 мас. %, в диапазоне от 1 до 40 мас. %, в диапазоне от 1 до 30 мас. %, в диапазоне от 1 до 20 мас. %, в диапазоне от 1 до 10 мас. %, в диапазоне от 5 до 30 мас. %, или в диапазоне от 5 до 20 мас. %, исходя из общей массы отверждаемой или отвержденной композиции для покрытий.

Отверждаемая композиция для покрытий в соответствии с настоящим изобретением, как правило, находится в виде первой части и второй части. Дополнительные части могут быть использованы при желании. Первая часть в идеале содержит эпоксидную смолу плюс другие компоненты, которые не взаимодействуют с эпоксидной смолой. Вторая часть в идеале содержит отверждающий агент плюс любые другие компоненты, которые, как правило, не взаимодействуют с отверждающим агентом. Компоненты каждой части, как правило, выбирают таким образом, что или существует небольшая или вообще отсутствует реакционная способность в той части.

Альтернативно, отверждаемая композиция для покрытий в соответствии с настоящим изобретением может включать дополнительные части, такие как третья часть, которая может содержать дополнительные компоненты или которая может дополнительно разделять компоненты отверждаемой композиции для покрытий. Например, жидкая эпоксидная смола может находиться в первой части, отверждающий агент может находиться во второй части, и любые другие компоненты могут находиться в первой части, второй части, третей части или их комбинации.

При готовности к нанесению, различные части отверждаемой композиции для покрытий смешивают вместе с образованием отвержденной композиции для покрытий. Это может быть выполнено с помощью ручных, статических или динамических методов. Эти части, как правило, смешивают вместе непосредственно перед использованием отверждаемой композиции для покрытий. Количество каждой части, включенной в смесь, может быть выбрано, чтобы обеспечить, например, желаемое молярное соотношение эпоксидных групп и атомов аминного водорода. Конкретные компоненты также выбирают так, чтобы отверждаемая композиция для покрытий не образовывала гель до нанесения на основу.

Любой приемлемый способ нанесения может быть использован для нанесения отверждаемой композиции для покрытий на поверхность основы. Приемлемые способы нанесения включают, например, нанесение кистью, валиком, распыление, погружение и тому подобное. Например, конечная смешанная композиция может быть нанесена на металлическую (например, стальную) основу с помощью кисти, валика или другого способа нанесения вручную, или путем распыления на основу с использованием применимого способа доставки. Как отмечалось ранее, отверждаемая композиция может быть нанесена непосредственно на сталь, может быть нанесена в качестве вторичного слоя на грунтовочное покрытие на стали и/или может перекрывать область, в которой она будет покрывать как стальную поверхность, так и другое грунтовочное покрытие.

Отверждаемая композиция для покрытий может быть отверждена (т.е. полимеризована и/или поперечно сшита) при комнатной температуре, может быть отверждена при комнатной температуре, а затем при повышенной температуре (например, более, чем 100°С, более, чем 120°C, или более, чем 150°C), или может быть отверждена при повышенной температуре. В некоторых вариантах осуществления, отверждаемая композиция для покрытий может быть отверждена при комнатной температуре в течение, по меньшей мере, 2 часов, или, по меньшей мере, 4 часов. В других вариантах осуществления, отверждаемая композиция для покрытий может быть отверждена при комнатной температуре в течение любого приемлемого периода времени, а затем дополнительно отверждена при повышенной температуре, такой как, например, 180°C в течение времени до 10 минут, до 20 минут, до 30 минут, до 60 минут, до 120 минут, или даже более, чем 120 минут.

Отвержденное покрытие 10, выполненное из композиции в соответствии с настоящим изобретением, имеет желаемую гибкость и стойкость к растрескиванию при изгибе. Комбинация компонентов, в частности, реакционно-способного агента эластичности и частиц структуры сердцевина-оболочка, позволяет покрытию 10 выдерживать растрескивание при изгибе на различные градусы на диаметр трубы (°/PD) при различных температурах, сохраняя при этом сильную адгезию и уменьшенное время, необходимое для того, чтобы стать сухим на ощупь. Свойства гибкости композиций покрытия 10 измеряют в соответствии с тестом на изгиб, представленным ниже в разделе Примеры. Как будет показано ниже, иллюстративные варианты осуществления покрытия 10 соответствуют Тесту гибкости CSA Z245.20-06 Раздел 12.11 при -30°C и при комнатной температуре («RT»).

То есть, гибкость может быть представлена наблюдением отсутствия трещин после сгибания пробы, покрытой отвержденным покрытием 10 на, по меньшей мере, 3,0 °/PD согласно Тесту гибкости CSA Z245.20-02-12.11 при RT. Более предпочтительно, отсутствие трещин после сгибания пробы, покрытой отвержденным покрытием 10 на, по меньшей мере, 3,5 °/PD согласно Тесту гибкости CSA Z245.20-02-12.11 при RT («гибкость при RT»). Еще более предпочтительно, отсутствие трещин после сгибания пробы, покрытой отвержденным покрытием 10 на, по меньшей мере, 4,0 °/PD согласно Тесту гибкости CSA Z245.20-02-12.11 при RT.

Гибкость может быть представлена наблюдением отсутствия трещин после сгибания пробы, покрытой отвержденным покрытием 10 на, по меньшей мере, 1,0 °/PD согласно Тесту гибкости CSA Z245.20-02-12.11 при -30°C («гибкость при -30»). Более предпочтительно, отсутствие трещин после сгибания пробы, покрытой отвержденным покрытием 10 на, по меньшей мере, 1,25 °/PD согласно Тесту гибкости CSA Z245.20-02-12.11 при -30°C.

Целью настоящего изобретения является обеспечение желаемых свойств отвержденного покрытия, которые характеризуются гибкостью, катодным отслаиванием (CD) и временем, необходимым для того, чтобы стать сухим на ощупь. В определенных вариантах осуществления, гибкость при RT предпочтительно составляет, по меньшей мере, 4,0 градуса, и гибкость при -30 предпочтительно составляет, по меньшей мере, 1,0 градус. Такие свойства уравновешены относительно предпочтительного значения CD, которое является относительно низким (предпочтительно ниже 8 миллиметров радиуса (mmr)). После уравновешивания этих двух характеристик, свойство обработки сухого на ощупь желательно поддерживать на максимально низком значении, как это возможно (предпочтительно, менее, чем 150 минут при RT), сохраняя при этом значения характеристик.

Иллюстративные варианты осуществления

Таким образом, следующие иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения представляют композиции для покрытий, отвержденные покрытия, способы и изделия. Отвержденное покрытие является более гибким и устойчивым к повреждениям, обеспечивая, например, коррозионную стойкость труб, арматуры и других основ.

1. Отверждаемая композиция для покрытий, содержащая первую часть и вторую часть, при этом отверждаемая композиция для покрытий содержит:

жидкую эпоксидную смолу в первой части отверждаемой композиции для покрытий;

частицы каучука структуры сердцевина-оболочка в первой части, или во второй части, или в обеих;

реакционно-способный агент эластичности в первой части, или во второй части, или в обеих; и

отверждающий агент во второй части отверждаемой композиции для покрытий, при этом отверждающий агент содержит, по меньшей мере, две аминогруппы формулы -NR¹H, где R¹ выбран из водорода, алкила, арила или алкиларила.

2. Отверждаемая композиция для покрытий в соответствии с вариантом осуществления 1, в которой эпоксидная смола содержит эпоксидный фенольный новолак.

3. Отверждаемая композиция для покрытий в соответствии с вариантом осуществления 1, в которой эпоксидная смола содержит реакционно-способные глицидильные группы и молярное соотношение глицидильных групп в эпоксидной смоле и аминогрупп в отверждающем агенте находится в диапазоне от 1,2:1 до 1:1,2.

4. Отверждаемая композиция для покрытий в соответствии с любым из вариантов осуществления 1-3, в которой частицы каучука структуры сердцевина-оболочка включают наночастицы каучука структуры сердцевина-оболочка.

5. Отверждаемая композиция для покрытий в соответствии с любым из вариантов осуществления 1-4, в которой частицы каучука структуры сердцевина-оболочка содержат поперечносшитую сердцевину из каучука и оболочку, содержащую полимер, привитый к поперечносшитой сердцевине из каучука.

6. Отверждаемая композиция для покрытий в соответствии с вариантом осуществления 5, в которой полимер оболочки характеризуется температурой стеклования, по меньшей мере, 50°C и сердцевина из каучука характеризуется температурой стеклования не более, чем -20°C.

7. Отверждаемая композиция для покрытий в соответствии с вариантом осуществления 5, в которой поперечносшитая сердцевина из каучука содержит акрилат-содержащий каучук, стирол-содержащий каучук, диен-содержащий каучук, силикон-содержащий каучук, их сополимеры или комбинации.

8. Отверждаемая композиция для покрытий в соответствии с вариантом осуществления 5, в которой полимер оболочки выбран из группы, состоящей из эпоксидной смолы, акрилатного гомополимера, акрилатного сополимера, стирольного гомополимера и стирольного сополимера.

9. Отверждаемая композиция для покрытий в соответствии с вариантом осуществления 5, в которой частицы каучука структуры сердцевина-оболочка содержат поперечносшитую сердцевину из полибутадиен-содержащего каучука с оболочкой из привитого акрилатного гомополимера.

10. Отверждаемая композиция для покрытий в соответствии с любым из вариантов осуществления 1-9, в которой реакционно-способный агент эластичности содержит эпоксидную смолу.

11. Отверждаемая композиция для покрытий в соответствии с любым из вариантов осуществления 1-10, образующая непористое покрытие при нанесении на основу и отверждении.

12. Отверждаемая композиция для покрытий, содержащая первую часть и вторую часть, при этом отверждаемая композиция для покрытий содержит:

жидкую эпоксидную смолу в первой части отверждаемой композиции для покрытий;

частицы каучука структуры сердцевина-оболочка в первой части, или во второй части, или в обеих; при этом частицы каучука структуры сердцевина-оболочка присутствуют в количестве от 0,1 мас. % до 50 мас. %, исходя из общей массы жидкой эпоксидной смолы;

реакционно-способный агент эластичности в первой части отверждаемой композиции для покрытий; при этом реакционно-способный агент эластичности присутствует в количестве от 0,1 мас. % до 50 мас. %, исходя из общей массы жидкой эпоксидной смолы; и

отверждающий агент во второй части отверждаемой композиции для покрытий, при этом отверждающий агент содержит, по меньшей мере, две аминогруппы формулы -NR¹H, где R¹ выбран из водорода, алкила, арила или алкиларила.

13. Отвержденное покрытие, содержащее продукт реакции отверждаемой композиции для покрытий, содержащей:

жидкую эпоксидную смолу;

частицы каучука структуры сердцевина-оболочка;

реакционно-способный агент эластичности; и

отверждающий агент, содержащий, по меньшей мере, две аминогруппы формулы -NR¹H, где R¹ выбран из водорода, алкила, арила или алкиларила.

14. Изделие, содержащее:

основу, имеющую внешнюю поверхность; и

отвержденное покрытие, расположенное на, по меньшей мере, части внешней поверхности;

при этом отвержденное покрытие получено отверждением отверждаемой композиции для покрытий в соответствии с любым из вариантов осуществления 1-12.

15. Способ защиты изделия, включающий стадии, на которых:

покрывают, по меньшей мере, часть изделия отверждаемой композицией для покрытий, содержащей компоненты, содержащие:

жидкую эпоксидную смолу;

частицы каучука структуры сердцевина-оболочка; реакционно-способный агент эластичности; и

отверждающий агент, содержащий, по меньшей мере, две аминогруппы формулы -NR¹H, где R¹ выбран из водорода, алкила, арила или алкиларила; и отверждают композицию, расположенную на изделии.

16. Изделие, полученное способом в соответствии с вариантом осуществления 15.

17. Изделие, содержащее:

основу, имеющую внешнюю поверхность; и

отвержденное покрытие, расположенное на, по меньшей мере, части внешней поверхности; при этом отвержденное покрытие содержит продукт реакции отверждаемой композиции для покрытий, содержащий:

жидкую эпоксидную смолу;

частицы каучука структуры сердцевина-оболочка; реакционно-способный агент эластичности; и

отверждающий агент, содержащий, по меньшей мере, две аминогруппы формулы -NR¹H, где R¹ выбран из водорода, алкила, арила или алкиларила.

18. Изделие в соответствии с вариантом осуществления 17, в котором отвержденное покрытие представляет собой наружный слой двухслойной системы покрытия.

19. Изделие в соответствии с вариантом осуществления 17, в котором поверхность основы включает сталь.

20. Изделие в соответствии с вариантом осуществления 17, в котором отвержденное покрытие непосредственно нанесено на стальную поверхность.

ПРИМЕРЫ

Пробы жидкой гибкой эпоксидной смолы с агентами эластичности и покрытиями из каучука структуры сердцевина-оболочка получали и отверждали. Отвержденные композиции характеризовали при помощи следующих тестовых процедур для установления гибкости, адгезии и времени, необходимого для того, чтобы стать сухой на ощупь.

Тестовые способы

Гибкость

Тестирование гибкости проводили в соответствии с Канадской ассоциацией стандартов CSA Z245.20-10 Раздел 12.11. Тестовые стержни помещали в морозильную камеру, установленную на -30°C на минимум один час или позволяли оставаться при комнатной температуре (приблизительно 21°C). Тестовые стержни затем сгибали при помощи шпинделя, указанного для получения желаемого градуса на диаметр трубы (°/PD). Различные размеры шпинделей использовали для того, чтобы оценить точку возникновения разрушения. Наивысший градус на диаметр трубы, который подходил, подтверждали путем повторения теста с тремя образцами при этом °/PD. Трещины с верхним значением 12,7 миллиметра (0,5 дюйма) покрытия отбрасывали.

Тест катодного отслаивания

Тестирование катодного отслаивания проводили в соответствии с Канадской ассоциацией стандартов CSA Z245.20-06-12.8. Этот тест представляет собой измерение способности противостоять катодному отслаиванию, которое может считаться показателем адгезии. Отверстие диаметром 3,2 мм (0,125 дюйма) был просверлен в центре панели. Тестовая ячейка, построенная с использованием прозрачной поликарбонатной трубки (диаметр × толщина × длина) 76,2×6,35×152,4 мм (3×¼×6 дюймов), присоединяли к эпоксидной поверхности с помощью 3М Brand Super Silicone №08663 или эквивалента. Хлорид натрия (3%) в деионизированной воде использовали в качестве электролита в каждой ячейке. Платиновую проволоку, использованную в качестве анода, вставляли через отверстие в верхней части ячейки и применяли разность потенциалов -1,5 Вольт постоянного тока или -3,5 Вольт постоянного тока. Пробы помещали в печь с циркулирующим воздухом при 65°C или 95°C. Фактическую разность потенциалов и уровень электролита периодически проверяли и при необходимости регулировали. В конце тестового периода, 28 или 3 дня, адгезию возле разрыва оценивали в течение одного часа, выполняя восемь радиальных разрезов и используя универсальный нож с усиленным действием для отламывания покрытия. Отслаивание измеряли от края разрыва вдоль радиальных разрезов и результаты усредняли. Все сообщенные значения являются средним значением результатов, полученных на 3 тесовых панелях, если не указано иное.

Время, необходимое для того, чтобы стать сухим на ощупь

Тестирование времени, необходимого для того, чтобы стать сухим на ощупь, проводили в соответствии с Американским обществом для тестирования и материалов ASTM D1640 7.2. К пробам слегка прикасались кончиком чистого пальца. Палец сразу помещали на кусочек чистого, прозрачного стекла и регистрировали период времени наблюдения (в минутах) для определения, когда ни одно из покрытий не передается на стекло. Давление кончика пальца на покрытие было не более, чем требуется для передачи пятна покрытия от 3 до 5 мм (от 1/8 до 3/16 дюйма) в поперечном сечении.

Получение проб

В Таблице 1 кратко описаны материалы, использованные для получения проб жидкой гибкой эпоксидной смолы с покрытиями из каучука структуры сердцевина-оболочка.

Получение проб для тестирования

Смеси композиций F1-F10 получали, как показано в Таблице 2. Числа в таблице относятся к граммам каждого компонента в композиции или определяют процентные содержания сердцевины-оболочки и агентов эластичности по массе по отношению к жидкой эпоксидной смоле. Компоненты композиций F1-F8 загружали в смеситель DAC чашка МАХ 200. Каждую композицию перемешивали в течение 30 секунд при 1000 оборотов в минуту (RPM) и 20 секунд при 2700 RPM в смесителе DAC 400 FVZ. Сырье для композиций F9 и F10 перемешивали с использованием высокоскоростного смесителя со смешивающим лезвием с высоким усилием сдвига диаметром 76,2 мм (3 дюйма). Высокоскоростной смеситель представляет собой Disperamt F105 от VMA-Getzmann GMBH в Германии. Перемешивание материала проводили при 500 RPM. Композиции F1-F10 покрывали в течение 5 минут после смешивания.

СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ПРИМЕРЫ 1-6 И ПРИМЕРЫ 7-10

Гибкие эпоксидные смолы, обсуждаемые в данной заявке, получали с помощью нанесения покрытия на горячекатаную сталь с размерами 25,4×203,2×9,52 мм (1×8×3/8 дюйма) для тестирования гибкости и на горячекатаную сталь с размерами 101,6 × 101,6 × 3,2 мм (4×4×1/8 дюйма) для тестирования катодного отслаивания. Стальные образцы промывали растворителем метилэтилкетоном (в соответствии с SSPC-SP1) с последующим ополаскиванием изопропанолом. Сухую стальную поверхность обрабатывали пескоструйной обработкой до почти белого верхнего покрытия в соответствии с NACE №2/SSPC-SP10 1508501-5А2.5. Стальные образцы покрывали гибкой эпоксидной смолой так, чтобы получить толщину покрытия приблизительно 20 мил. Покрытые образцы затем сушили на воздухе в течение периода минимум 7 дней при комнатной температуре.

Результаты тестирования приведены в Таблице 3. Композиции F1-F10, как определено в Таблице 2, непосредственно коррелируют со сравнительными примерами (СЕ1-СЕ6) и примерами (Е7-Е10), где F1-F6 являются СЕ1-СЕ6 и F7-F10 являются Е7-Е10, соответственно. СЕ1 исключал наличие частиц каучука структуры сердцевина-оболочка в жидкой эпоксидной смоле с отвердителем и включал агент эластичности, что привело в результате к гибкости (°/PD) меньшей, чем предпочтительно при RT (≥4,0 °/PD) или -30°C (≥1,25 °/PD). СЕ2, который также исключал частицы каучука структуры сердцевина-оболочка в жидкой эпоксидной смоле с отвердителем, отвечал требованиям гибкости при RT и -30°C в связи с наличием большего количества агента эластичности, но привел в результате к гораздо увеличенному времени, необходимому для того, чтобы стать сухим на ощупь, чем предпочтительно. СЕ3 исключал как частицы каучука структуры сердцевина-оболочка, так и агент эластичности в двух жидких эпоксидных смолах с отвердителем, что привело в результате к предпочтительной характеристике времени, необходимого для того, чтобы стать сухим на ощупь, но гибкость для RT и -30°C была менее, чем предпочтительно. СЕ4 исключал как частицы каучука структуры сердцевина-оболочка, так и агент эластичности в двух жидких эпоксидных смолах с отвердителем, что привело в результате к предпочтительной гибкости при RT и -30°C, но характеристика времени, необходимого для того, чтобы стать сухим на ощупь, была менее, чем предпочтительно. СЕ5 и СЕ6 включали частицы каучука структуры сердцевина-оболочка в жидкой эпоксидной смоле с отвердителем, но удаление агента эластичности привело в результате к гибкости при RT и -30°C меньшей, чем предпочтительно. Е7-Е10 включали как частицы каучука структуры сердцевина-оболочка, так и агент эластичности в жидкой эпоксидной смоле с отвердителем, и привели в результате к предпочтительной гибкости и характеристике времени, необходимого для того, чтобы стать сухим на ощупь.

Полные описания патентов, патентных документов и публикаций, процитированных в данной заявке, полностью включены путем ссылки, таким образом, как если бы каждый из них был включен отдельно. Различные модификации и изменения настоящего изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники, не выходя за пределы объема и суть настоящего изобретения. Должно быть понятно, что данное описание не предназначено для того, чтобы ненадлежащим образом быть ограниченным иллюстративными вариантами осуществления и примерами, приведенными в данной заявке, и что такие примеры и варианты осуществления представлены только в качестве примера и только в пределах объема настоящего изобретения, предназначены для ограничения только формулой, представленной в данной заявке следующим образом.

Изобретение относится к отверждаемой композиции для покрытий, которые обеспечивают защитные эпоксидные покрытия для защиты труб, арматуры и других металлических основ, в частности стальных основ, во время транспортировки и использования на строительных площадках даже в экстремальных условиях. Описана отверждаемая композиция для покрытий, содержащая первую часть и вторую часть. Отверждаемая композиция для покрытий содержит жидкую эпоксидную смолу в первой части отверждаемой композиции, частицы каучука структуры сердцевина-оболочка в первой части, или во второй части, или в обеих, при этом частицы каучука сердцевина-оболочка могут присутствовать в количестве от 0,1 мас.% до 50 мас.% исходя из общей массы эпоксидной смолы. Отверждаемая композиция для покрытий содержит также реакционно-способный агент эластичности в первой части отверждаемой композиции для покрытий, который может присутствовать в количестве от 0,1 до 50 мас.% исходя из общей массы эпоксидной смолы. Вторая часть отверждаемой композиции включает аминный отверждающий агент, содержащий, по меньшей мере, две аминогруппы формулы –NR¹H, где R¹ выбран из водорода, алкила, арила или алкиларила. Отверждаемая композиция для покрытий дополнительно содержит нереакционно-способный полиамидный тиксотроп. Описаны также отвержденное покрытие, содержащее продукт реакции отверждаемой композиции для покрытий, изделие, содержащее основу, имеющую внешнюю поверхность и отвержденное покрытие из отверждаемой композиции покрытий, способ защиты изделия путем обеспечения покрытия из отверждаемой композиции для покрытий и изделие, полученное таким способом. Технический результат – обеспечение гибких и устойчивых к повреждениям покрытий с сильной адгезией и уменьшенным временем, необходимым для того, чтобы стать сухим на ощупь. 6 н. и 13 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл., 10 пр.

1. Отверждаемая композиция для покрытий, содержащая первую часть и вторую часть, при этом отверждаемая композиция для покрытий содержит:

жидкую эпоксидную смолу в первой части отверждаемой композиции для покрытий;

частицы каучука структуры сердцевина-оболочка в первой части, или во второй части, или в обеих;

реакционно-способный агент эластичности в первой части; и

аминный отверждающий агент во второй части отверждаемой композиции для покрытий, при этом отверждающий агент содержит, по меньшей мере, две аминогруппы формулы -NR¹H, где R¹ выбран из водорода, алкила, арила или алкиларила;

причем отверждаемая композиция для покрытий дополнительно содержит нереакционно-способный полиамидный тиксотроп.

2. Отверждаемая композиция для покрытий по п. 1, отличающаяся тем, что эпоксидная смола содержит эпоксидный фенольный новолак.

3. Отверждаемая композиция для покрытий по п. 1, отличающаяся тем, что эпоксидная смола содержит реакционно-способные глицидильные группы, и молярное соотношение глицидильных групп в эпоксидной смоле и аминогрупп в отверждающем агенте находится в диапазоне от 1,2:1 до 1:1,2.

4. Отверждаемая композиция для покрытий по п. 1, отличающаяся тем, что частицы каучука структуры сердцевина-оболочка включают наночастицы каучука структуры сердцевина-оболочка.

5. Отверждаемая композиция для покрытий по п. 1, отличающаяся тем, что частицы каучука структуры сердцевина-оболочка содержат поперечносшитую сердцевину из каучука и оболочку, содержащую полимер, привитый к поперечносшитой сердцевине из каучука.

6. Отверждаемая композиция для покрытий по п. 5, отличающаяся тем, что полимер оболочки характеризуется температурой стеклования, по меньшей мере, 50°С и сердцевина из каучука характеризуется температурой стеклования не более чем -20°С.

7. Отверждаемая композиция для покрытий по п. 5, отличающаяся тем, что поперечносшитая сердцевина из каучука содержит акрилат-содержащий каучук, стирол-содержащий каучук, диен-содержащий каучук, силикон-содержащий каучук, их сополимеры или комбинации.

8. Отверждаемая композиция для покрытий по п. 5, отличающаяся тем, что полимер оболочки выбран из группы, состоящей из эпоксидной смолы, акрилатного гомополимера, акрилатного сополимера, стирольного гомополимера и стирольного сополимера.

9. Отверждаемая композиция для покрытий по п. 5, отличающаяся тем, что частицы каучука структуры сердцевина-оболочка содержат поперечносшитую сердцевину из полибутадиен-содержащего каучука с оболочкой из привитого акрилатного гомополимера.

10. Отверждаемая композиция для покрытий по п. 1, отличающаяся тем, что реакционно-способный агент эластичности содержит эпоксидную смолу.

11. Отверждаемая композиция для покрытий по п. 1, отличающаяся тем, что образует непористое покрытие при нанесении на основу и отверждении.

12. Отверждаемая композиция для покрытий, содержащая первую часть и вторую часть, при этом отверждаемая композиция для покрытий содержит:

жидкую эпоксидную смолу в первой части отверждаемой композиции для покрытий;

частицы каучука структуры сердцевина-оболочка в первой части, или во второй части, или в обеих; при этом частицы каучука структуры сердцевина-оболочка присутствуют в количестве от 0,1 мас. % до 50 мас. % исходя из общей массы жидкой эпоксидной смолы;

реакционно-способный агент эластичности в первой части отверждаемой композиции для покрытий; при этом реакционно-способный агент эластичности присутствует в количестве от 0,1 мас. % до 50 мас. % исходя из общей массы жидкой эпоксидной смолы; и

аминный отверждающий агент во второй части отверждаемой композиции для покрытий, при этом отверждающий агент содержит, по меньшей мере, две аминогруппы формулы -NR¹H, где R¹ выбран из водорода, алкила, арила или алкиларила;

причем отверждаемая композиция для покрытий дополнительно содержит нереакционно-способный полиамидный тиксотроп.

13. Отвержденное покрытие, содержащее продукт реакции отверждаемой композиции для покрытий, содержащей:

жидкую эпоксидную смолу;

частицы каучука структуры сердцевина-оболочка;

реакционно-способный агент эластичности; и

аминный отверждающий агент, содержащий, по меньшей мере, две аминогруппы формулы -NR¹H, где R¹ выбран из водорода, алкила, арила или алкиларила;

причем отверждаемая композиция для покрытий дополнительно содержит нереакционно-способный полиамидный тиксотроп.

14. Изделие, содержащее:

основу, имеющую внешнюю поверхность; и

отвержденное покрытие, расположенное на, по меньшей мере, части внешней поверхности;

при этом отвержденное покрытие получено отверждением отверждаемой композиции для покрытий по п. 1.

15. Способ защиты изделия, включающий стадии, на которых:

покрывают, по меньшей мере, часть изделия отверждаемой композицией для покрытий, содержащей компоненты, включающие:

жидкую эпоксидную смолу;

частицы каучука структуры сердцевина-оболочка;

реакционно-способный агент эластичности; и

аминный отверждающий агент, содержащий, по меньшей мере, две аминогруппы формулы -NR¹H, где R¹ выбран из водорода, алкила, арила или алкиларила;

причем отверждаемая композиция для покрытий дополнительно содержит нереакционно-способный полиамидный тиксотроп; и

отверждают композицию, расположенную на изделии.

16. Изделие, полученное способом по п. 15.

17. Изделие по п. 14, отличающееся тем, что отвержденное покрытие представляет собой наружный слой двухслойной системы покрытия.

18. Изделие по п. 14, отличающееся тем, что поверхность основы включает сталь.

19. Изделие по п. 18, отличающееся тем, что отвержденное покрытие непосредственно нанесено на стальную поверхность.