Композиция для покрытия Российский патент 2019 года по МПК C09D175/08 C08G18/20 C08G18/24 C08G18/48 C08G18/76 

Изобретение относится к области химии, в частности к составам полиуретановых композиций, и может быть использовано для декоративного покрытия и защиты металлических, бетонных, деревянных поверхностей строительных конструкций и морских сооружений от коррозии и воздействия различных атмосферных и агрессивных сред, внутренних и наружных покрытий трубопроводов и емкостей при добыче и транспортировке нефти и газа, гидротехнических сооружений, эксплуатирующихся в различных агрессивно климатических условиях.

Известна композиция для покрытия, включающая полиоксипропилентриол с молекулярной массой 3000-5000, полиизоционат на основе 4,4'-дифенилметандиизоционата и растворитель - этилацетат при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

Полиоксипропилентриол с молекулярной массой 3000-5000 100 полиизоционат на основе 4,4'-дифенилметандиизоционата 100-200 этилацетат 100-200,

см. RU Патент №2073053С1, МПК 6 C09D 175/08, 1997.

Недостатками композиции являются продолжительное время отверждения и низкая атмосферостойкость покрытия на ее основе.

Известна композиция для покрытий, включающая простой полиэфир -полиоксипропилентриол с молекулярной массой 3000-5000, полиизоционат на основе 4,4'-дифенилметандиизоционата, растворитель - этилацетат, бутилацетат и толуол и соляную кислоту, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

Полиоксипропилентриол с молекулярной массой 3000-5000 100 полиизоционат на основе 4,4'-дифенилметандиизоционата 100-200 этилацетат 35-40 бутилацетат 30-40 толуол 20-35 соляная кислота 0,05-0,1,

см. Патент RU №2200743, МПК 7 C08L 75/08, C08G 18/32, 2003.

Недостатками композиции являются продолжительное время отверждения и недостаточная атмосферостойкость покрытия на ее основе.

Известна пленкообразующая композиция для покрытия, включающая простой полиэфир - полиоксипропилентриол с молекулярной массой 3000-5000, полиизоцианат на основе 4,4'-дифенил метан диизоцианата, растворитель - этилацетат и бутилацетат, трибутиламин, октоат олова и/или дибутилдилаурат олова, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

Полиоксипропилентриол с молекулярной массой 3000-5000 100 полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата 100-200 этилацетат 30-70 бутилацетат 30-70 трибутиламин 0,1-0,3 октоат олова и/или дибутилдилаурат олова 0,2-0,6,

см. RU Патент №2162478, МПК C09D 175/08 (2000.01), 2001.

Недостатками композиции являются продолжительное время отверждения и недостаточная атмосферостойкость покрытия на ее основе.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является композиция для покрытия, содержащая простой олигоэфир полиоксипропилентриол с молекулярной массой 3000-5000, полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата, диол, в качестве которого она содержит 2,2-бис-[4-(2-оксиэтокси) - фенил] - пропан, дибутилдилаурат олова и растворитель, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

Полиоксипропилентриол с молекулярной массой 3000-5000 30-70 полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата 35-66 2,2-бис-[4-(2-окситриэтокси) - фенил]-пропан 30-70 дибутилдилаурат олова 0,005-0,01 растворитель - циклогексанон или циклогексанон и сольвент 134-166,

см. RU Патент №2534774, C09D 175/08 (2006.01), C08G 18/48 (2006.01), C08G 18/24 (2006.01), C08G 18/72 (2006.01), C08G 18/76 (2006.01), 2014.

Недостатками композиции являются продолжительное время отверждения и низкая атмосферостойкость покрытия на ее основе.

Технической проблемой является то, что покрытие имеет продолжительное время отверждения и обладает низкой атмосферостойкостью.

Техническая проблема решается тем, что композиция для покрытия, включающая простой олигоэфир, полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата, дибутилдилаурат олова, растворитель, согласно изобретению в качестве простого полиэфира она содержит 4,4'(диокси-2,2-дифенилпропан) - дипропанол-2, дополнительно содержит эпоксидированное соевое масло и 1,4-диазабицикло[2,2,2]октан, а в качестве растворителя она содержит толуол и этилацетат, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

4,4'(диокси-2,2-дифенилпропан) - дипропанол-2 100 полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата 100-200 дибутилдилаурат олова 0,05-0,1 эпоксидированное соевое масло 5-10 1,4-диазабицикло[2,2,2]октан 0,05-0,1 толуол 50 этилацетат 50.

Решение технической задачи позволяет сократить время отверждения композиции в 12 раз, а покрытие на ее основе после испытаний сохраняет как декоративные, так эксплуатационные свойства.

Характеристика используемых в композиции компонентов. Простой олигоэфир - 4,4'(диокси-2,2-дифенилпропан) - дипропанол-2 формулы

Простой олигоэфир - 4,4'(диокси-2,2-дифенилпропан)-дипропанол-2 получают оксидированием дифенилолпропана окисью пропилена при соотношении компонентов дифенилолпропанюкись пропилена, равном 1:2, в присутствии гидроксида калия, процесс ведут при температуре 160°С в течение 4-5 часов. Выход целевого продукта составляет 99,8%, молекулярная масса составляет 344, которая определена на приборе Viskotek GPCmar, фирма Malvern.

Динамическая вязкость 4,4'(диокси-2,2-дифенилпропан) - дипропанол-2 по Брукффельду при температуре 50°С составляет в пределах 700-800 МПа⋅с, гидроксильное число составляет 9,88%.

В ИК-спектрах указанного олигоэфира присутствуют полосы поглощения, см^-1:

Колебания υ ОН группы в R-OH соответствует 3570;

колебания υ ароматического кольца - фенилен соответствует 1610, 1578,1510;

колебания υ ароматического кольца - п-фенилен соответствует 1412, 830;

колебания υ С-О-С группы в Ar-O-R соответствует 1255;

колебания υ С-С группы в Ar-C-Ar соответствует 1184;

колебания z СН₃ группы соответствует 2970;

колебания и СН₂ группы соответствует 2876.

В качестве полиизоционата на основе 4,4'-дифенилметандиизоционата можно использовать торговые марки Desmodur 44V20L или Desmodur CD-S, или Suprasec 3030, или Suprasec 5025, или Wannate РМ 200, или Ongronat 4040.

Используют:

Этилацетат по ГОСТ 8981;

Толуол ГОСТ по 14710;

Эпоксидированное соевое масло по ГОСТ 3 1760-2012;

Дибутилдилаурат олова - катализатор широкого спектра действия, торговое наименование: TIB Kat 218;

1,4-диазабицикло[2,2,2]октан - белый кристаллический порошок, молекулярная формула C₆H₁₂N₂, нашел широкое применение в различных областях промышленности.

Для лучшего понимания изобретения приводим примеры конкретного выполнения.

Пример по прототипу

В емкость с мешалкой загружают в мас. ч.:

полиоксипропилентриол с ММ 3600 48 полиизоционат на основе 4,4'- дифенилметандиизоцианата торговой марки Desmodur 44V20L 52 2,2-бис-[4-(2-окситриэтокси) - фенил] - пропан 52 дибутилдилаурат олова 0,1 растворитель - циклогексанон 152.

Перемешивание компонентов композиции ведут при комнатной температуре до массовой доли NCO групп не более 10%.

Примеры 1-7 по заявляемому объекту.

Пример 1

В емкость с мешалкой загружают, в мас. ч:

4,4'(диокси-2,2-дифенилпропан) - дипропанол-2 100 полиизоционат на основе 4,4'- дифенилметандиизоцианата торговой марки Desmodur 44V20L 100 дибутилдилаурат олова 0,05 эпоксидированное соевое масло 5 1,4-диазабицикло[2,2,2]октан 0,05 этилацетат 50 толуол 50.

Перемешивание компонентов композиции ведут при комнатной температуре до массовой доли NCO групп не более 6%.

Пример 2

В емкость с мешалкой загружают, в мас. ч:

4,4'(диокси-2,2-дифенилпропан) - дипропанол-2 100 полиизоционат на основе 4,4'- дифенилметандиизоцианата торговой марки Desmodur 44V20L 150 дибутилдилаурат олова 0,075 эпоксидированное соевое масло 7,5 1,4-диазабицикло[2,2,2]октан 0,075 этилацетат 50 толуол 50.

Перемешивание компонентов композиции ведут при комнатной температуре до массовой доли NCO групп не более 10%

Пример 3

В емкость с мешалкой загружают, в мас. ч:

4,4'(диокси-2,2-дифенилпропан) - дипропанол-2 100 полиизоционат на основе 4,4'- дифенилметандиизоцианата торговой марки Desmodur 44V20L 200 дибутилдилаурат олова 0,05 эпоксидированное соевое масло 5 1,4-диазабицикло[2,2,2]октан 0,05 тилацетат 50 толуол 50.

Перемешивание компонентов композиции ведут при комнатной температуре до массовой доли NCO групп не более 12%.

Пример 4

В емкость с мешалкой загружают, в мас. ч:

4,4'(диокси-2,2-дифенилпропан) - дипропанол-2 100 полиизоционат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата торговой марки Wannate РМ 200 100 дибутилдилаурат олова 0,05 эпоксидированное соевое масло 10 1,4-диазабицикло[2,2,2]октан 0,05 этилацетат 50 толуол 50.

Перемешивание компонентов ведут при комнатной температуре до массовой доли NCO групп не более 6%.

Пример 5

4,4'(диокси-2,2-дифенилпропан) - дипропанол-2 100 полиизоционат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата торговой марки Suprasec 5025 200 дибутилдилаурат олова 0,05 эпоксидированное соевое масло 10 1,4-диазабицикло[2,2,2]октан 0,05 этилацетат 50 толуол 50.

Перемешивание компонентов композиции ведут при комнатной температуре до массовой доли NCO групп не более 12%.

Пример 6

4,4'(диокси-2,2-дифенилпропан) - дипропанол-2 100 полиизоционат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата торговой марки Ongronat 4040 100 дибутилдилаурат олова 0,1 эпоксидированное соевое масло 5 1,4-диазабицикло[2,2,2]октан 0,1 этилацетат 50 толуол 50.

Перемешивание компонентов композиции ведут при комнатной температуре до массовой доли NCO групп не более 6%.

Пример 7

4,4'(диокси-2,2-дифенилпропан) - дипропанол-2 100 полиизоционат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата торговой марки Desmodur CD-S 200 дибутилдилаурат олова 0,1 эпоксидированное соевое масло 5 1,4-диазабицикло[2,2,2]октан 0,1 этилацетат 50 толуол 50.

Перемешивание компонентов композиции ведут при комнатной температуре до массовой доли NCO групп не более 12%.

Критерием оценки покрытия на основе заявляемой композиции были выбраны: адгезия, твердость, блеск и декоративные свойства.

Атмосферостойкость - свойство лакокрасочного покрытия, определяющее устойчивость декоративных и эксплуатационных свойств к разрушающему воздействию различных климатических факторов, как радиционное, УФ - излучение, осадки, перепад температур.

Лакокрасочные материалы анализируют на атмосферостойкость или при помощи натурных испытаний, или ускоренные испытания в климатических камерах, где один цикл испытаний состоит из УФ-излучения и попеременного воздействия на образец высокими и низкими температурами от +50±2°С до -60±3°С и относительной влажностью от 10 до 90%. Испытания композиций для покрытия проводят по ГОСТ 9.401-91, метод 6, Международный стандарт, Общие требования и методы ускоренных испытаний на стойкость лакокрасочных покрытий к воздействию климатических факторов.

Для проведения ускоренных испытаний на стойкость к воздействию климатических факторов используют климатическую камеру искусственной погоды ILKA (производство ГДР). Образцами для испытаний служат пластины из стали Ст.3 размером 150×70×0,8 мм и стеклянные пластины размером 40×60 мм с нанесенным на них покрытием. Испытания образцов с покрытием по примерам конкретного выполнения 1-7 осуществляют в количестве 90 циклов по ГОСТ 9.401-91, метод 6.

Твердость покрытия определяют по ГОСТ 5233-89

Для определения адгезии используют метод решетчатых подрезов по ГОСТ 15140-78, адгезию определяют в баллах.

Декоративные свойства покрытия определяют по ГОСТ 9.032-74.

Определение величины блеска покрытия проводят на фотоэлектрическом блескомере ФБ-2 по ГОСТ 896-69.

Время отверждения композиции определяют по отсутствию прилипания листа бумаги к пленке, образовавшейся после нанесения композиции на стальную пластину по ГОСТ 1900373.

Испытание на адгезию, твердость, блеск и осмотр образцов на декоративные свойства покрытия проводят до и после окончания испытаний. При этом осмотр образцов ведут по окончанию проведения испытаний и выдержки их в течение 1 часа на воздухе при температуре 20±2°С и относительной влажности 50%.

Данные по примерам конкретного выполнения заявляемого объекта и по прототипу, а также свойства покрытия на основе заявляемой композиции и по прототипу приведены в Таблице 1.

Как видно из примеров конкретного выполнения, после проведения испытаний покрытие на основе заявляемой композиции сохранило свои декоративные свойства, адгезию, твердость и блеск, тогда как покрытие на основе композиции по прототипу претерпело разрушение.

Таким образом, заявленная композиция по сравнению с прототипом позволяет сократить время отверждения композиции в 12 раз, а покрытие на ее основе после испытаний сохраняет как декоративные, так эксплуатационные свойства, следовательно, обладает высокой атмосферостойкостью.

Изобретение относится к области химии, в частности к составам полиуретановых композиций, и может быть использовано для декоративного покрытия и защиты металлических, бетонных, деревянных поверхностей строительных конструкций, морских и гидротехнических сооружений от воздействия различных атмосферных и агрессивных сред, а также от коррозии внутренних и наружных покрытий трубопроводов и емкостей при добыче и транспортировке нефти и газа. Композиция для покрытия включает простой олигоэфир, полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата, дибутилдилаурат олова, растворитель, в качестве простого полиэфира она содержит 4,4'(диокси-2,2-дифенилпропан)-дипропанол-2, дополнительно содержит эпоксидированное соевое масло и 1,4-диазабицикло[2,2,2]октан, в качестве растворителя - толуол и этилацетат. Технический результат заключается в сокращении времени отверждения композиции в 12 раз, а покрытие на ее основе сохраняет как декоративные, так эксплуатационные свойства, следовательно, обладает высокой атмосферостойкостью. 1 табл.

Композиция для покрытия, включающая простой олигоэфир, полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата, дибутилдилаурат олова, растворитель, отличающаяся тем, что в качестве простого полиэфира она содержит 4,4'(диокси-2,2-дифенилпропан)-дипропанол-2, дополнительно содержит эпоксидированное соевое масло и 1,4-диазабицикло[2,2,2]октан, а в качестве растворителя она содержит толуол и этилацетат при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

4,4'(диокси-2,2-дифенилпропан)-дипропанол-2 100 полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата 100-200 дибутилдилаурат олова 0,05-0,1 эпоксидированное соевое масло 5-10 1,4-диазабицикло[2,2,2]октан 0,05-0,1 толуол 50 этилацетат 50