Полиуретановая композиция для защитных покрытий Российский патент 2020 года по МПК C08G18/48 C08G18/18 C08G18/28 C08G18/76 C08L75/04 C08L75/08 C09D175/04 C09D175/08 

Изобретение относится к составу полиуретановых защитных композиций для получения покрытий и может быть использовано для защиты металлических, бетонных, железобетонных, деревянных поверхностей строительных конструкций от коррозии и интенсивного воздействия различных агрессивных сред.

Известна полиуретановая композиция для защитных покрытий, включающая полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата, полиол, растворитель, в качестве полиола она содержит полиоксипропилентриол с молекулярной массой 3000-5000, в качестве растворителя - ацетон, дополнительно содержит дибутилдилаурат олова и дефенилпропан, при следующем соотношении компонентов мас. ч.:

полиоксипропилентриол с молекулярной массой 3000-5000 100 полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата 65-70 дибутилдилаурат олова 0,1-0,2 дифенилолпропан 70-30 ацетон 125,

см. RU Патент 2393189, C09D 175/08 (2006.01), C08G 18/65 (2006.01), C08G 18/32 (2006.01), C08G 18/24 (2006.01), 2010.

Недостатком данной композиции является повышенное содержание дорогостоящего дибутилдилаурата олова и низкая твердость покрытий.

Известна полиуретановая композиция для защитных покрытий, включающая полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата, полиол, амин и растворитель, в качестве полиола она содержит полиоксипропилентриол с молекулярной массой 3000-5000, в качестве амина - трибутиламин, в качестве растворителя - этилацетат и бутилацетат, дополнительно содержит октоат олова и/или дибутилдилауриат 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 0,2-0,6 дибутилдилауриат олова 0,2-0,4,

см. RU Патент 2162478, МПК C09D 175/08 (2006.01), 2001.

Недостатком данной композиции является низкая прочность покрытий и содержание в составе композиции дорогостоящего дибутилдилаурата олова.

Наиболее близкой по технической сущности является полиуретановая композиция для защитных покрытий, содержащая полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата, полиол, амин и органический растворитель, в качестве полиола она содержит полиоксипропиленгликоль с молекулярной массой 1000, в качестве амина содержит триэтаноламин, а в качестве растворителя - этилацетат, толуол и ацетон, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

полиоксипропиленгликоль с молекулярной массой 1000 100 полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата 105-130 триэтаноламин 2,25 орто-фосфорная кислота 3-6 толуол 66-172 ацетон 28-72 этилацетат 13-35,

см. RU Патент 2690116, C09D 175/08(2006.01), C08L 75/08 (2006.01), C08K 3/32 (2006.01), 2019.

Недостатками данной композиции являются низкая термостойкость и твердость защитного покрытия.

Технической проблемой является низкая термостойкость и твердость защитного покрытия на основе полиуретановой композиции.

Техническая проблема повышение термостойкости и твердости защитного покрытия решается тем, что полиуретановая композиция для защитных покрытий, содержащая полиоксипропиленгликоль с молекулярной массой 1000, полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата, триэтаноламин, орто-фосфорную кислоту, растворитель смесь толуола с ацетоном и этилацетатом, согласно изобретению дополнительно содержит фталевый ангидрид или пиромеллитовый диангидрид, мас. ч.:

полиоксипропиленгликоль с молекулярной массой 1000 100 полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата 90-140 триэтаноламин 1,2-5 орто-фосфорная кислота 5-15 толуол 48-158 ацетон 11-66 этилацетат 9-30 фталевый ангидрид 2,5-15 или пиромеллитовый диангидрид 3,6-11

Решение технической задачи позволяет повысить твердость защитного покрытия на 30%, а термостойкость покрытия на 22%.

Характеристика веществ, используемых в композиции:

- полиоксипропиленгликоль с молекулярной массой 1000 производство ОАО «Нижнекамскнефтехим», Россия;

- полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата марки Wannate РМ-200, производство Wanhua-Borsodchem, Китай;

- орто-фосфорная кислота по ГОСТ 6552-80;

- триэтаноламин, производство ПАО «Казаньоргсинтез», Россия;

- толуол по ГОСТ 5789-78;

- ацетон по ГОСТ 2603-79;

- этилацетат по ГОСТ 8981-78;

- фталевый ангидрид по ГОСТ 7119-77;

- пиромеллитовый диангидрид, см. Химическая энциклопедия. - Т. 3. - М.: Советская энциклопедия, 1992. - С. 538;

Изобретение иллюстрируется следующими примерами конкретного выполнения.

Пример 1 - получение полиуретановой композиции для защитных покрытий по прототипу.

На первой стадии готовят полиольную составляющую, содержащую амин, путем смешения указанных исходных компонентов при температуре 85°С в течение 120 минут, мас. ч.:

полиоксипропиленгликоль с молекулярной массой 1000 100 триэтаноламин 2,25 орто-фосфорная кислота 6

Затем в полиольную составляющую добавляют смесь растворителей на основе толуола, ацетона и этилацетата, мас. ч.:

этилацетат 30 толуол 158 ацетон 66

Тщательно перемешивают до образования однородной массы.

Перед нанесением на поверхность к полиольной составляющей добавляют полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата, мас. ч.:

полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата 108

Перемешивают до образования однородной массы и наносят на рабочую поверхность.

Пример 2 - получение полиуретановой композиции для защитных покрытий по заявляемому объекту с использованием в составе композиции фталевого ангидрида.

На первой стадии готовят полиольную составляющую, содержащую амин, путем смешения указанных исходных компонентов при температуре 90°С в течение 120 минут, в мас. ч.:

полиоксипропиленгликоль с молекулярной массой 1000 100 триэтаноламин 2,5 орто-фосфорная кислота 5 фталевый ангидрид 2,5

Затем в полиольную составляющую добавляют смесь растворителей на основе толуола, ацетона и этилацетата, в мас. ч.:

толуол 91 ацетон 38 этилацетат 18

Тщательно перемешивают до образования однородной массы.

Перед нанесением на поверхность к полиольной составляющей добавляют полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата, мас. ч.:

полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата 110

Компоненты полиуретановой композиции перемешивают до образования однородной массы и наносят на рабочую поверхность.

Примеры 3-7 аналогичны примеру 2.

Пример 8-9.

Полиуретановую композицию для защитных покрытий получают аналогично примеру 2, но используют в составе композиции пиромеллитовый диангидрид.

На основе заявленной полиуретановой композиции для защитных покрытий получают пленку путем заливки раствора полиуретановой композиции в чашку Петри, после улетучивания растворителя и отверждения пленочный материал отделяют от стеклянной поверхности и проводят испытания.

Состав заявленной полиуретановой композиции и по прототипу и свойства защитного покрытия по примерам 1-9 приведены в таблице 1 и в таблице 2.

Физико-механические показатели защитного покрытия: предел прочности при растяжении и модуль упругости определяют в соответствии с ГОСТ 11262-80 на образцах типа 1 на разрывной машине Inspekt mini, при температуре испытания 20±2°С.

Адгезия защитного покрытия, полученного на основе полиуретановой композиции, определяют методом решетчатых надрезов в соответствии с ГОСТ 15140-78.

Прочность при ударе защитного покрытия определяют на стальной пластине на приборе У-1А согласно ГОСТ 4763-73.

Прочность защитного покрытия при изгибе определяют путем сгибания пластины из жести с нанесенным на нее покрытием вокруг цилиндрического стержня определенного диаметра, согласно ГОСТ 52740-2007.

Твердость покрытия по карандашу определяли, согласно ГОСТ Р 54586-2011.

Относительную твердость покрытия (в уд.ед.) определяют по маятниковому прибору марки МЭ-3 по ГОСТ 5233-89.

Равновесную степень набухания защитного покрытия в этаноле, трансформаторном масле рассчитывают по массе жидкости, поглощенной пленкой, согласно ГОСТ 7516.

Термостойкость покрытия оценивают по значениям начальной температуры разложения (Т_нач, °С) и температуры потери 50% массы (Т_50%, °С), определяемых по данным термогравиметрического анализа при скорости нагревания 2°С/мин в соответствии с ГОСТ 29127-91.

Стойкость покрытия к статическому воздействию агрессивных жидких сред, в частности 25%-ного раствора серной кислоты, оценивают по ГОСТ 9.403, метод А, по визуальному состоянию внешнего вида и изменению адгезии покрытия.

Как видно из примеров конкретного выполнения, защитные покрытия на основе заявляемой полиуретановой композиции имеют твердость по маятнику в уд ед. 0,87 против 0,67 по прототипу, термостойкость покрытия - начальная температура разложения покрытия повышается на 29-57°С или 11-22%, температура потери 50% массы на 39-62°С или 11-17%, а прочность покрытия при изгибе и при ударе, предел прочности и модуль упругости пленочного материала, стойкость покрытия к статическому воздействию 25%-ной серной кислоты, а также равновесная степень набухания в различных средах остаются на уровне прототипа.

Таким образом, заявленная полиуретановая композиция позволяет повысить твердость защитного покрытия на 30%, а термостойкость покрытия повысить на 22%.

Настоящее изобретение относится к полиуретановой композиции для получения защитных покрытий и может быть использовано для защиты металлических, бетонных, железобетонных, деревянных поверхностей строительных конструкций от коррозии и интенсивного воздействия различных агрессивных сред. Полиуретановая композиция для защитных покрытий содержит 100 мас.ч. полиоксипропиленгликоля с молекулярной массой 1000, 90-140 мас.ч. полиизоцианата на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата, 1,2-5 мас.ч. триэтаноламина, 5-15 мас.ч. орто-фосфорной кислоты, растворитель смесь толуола с ацетоном и этилацетатом и дополнительно содержит 2,5-15 мас.ч. фталевого ангидрида или 3,6-11 мас.ч. пиромеллитового диангидрида. Изобретение позволяет повысить твердость полиуретанового защитного покрытия на 30% и термостойкость на 22%. 9 пр., 2 табл.

Полиуретановая композиция для защитных покрытий, содержащая полиоксипропиленгликоль с молекулярной массой 1000, полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата, триэтаноламин, орто-фосфорную кислоту, растворитель смесь толуола с ацетоном и этилацетатом, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит фталевый ангидрид или пиромеллитовый диангидрид при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

полиоксипропиленгликоль с молекулярной массой 1000 100 полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата 90-140 триэтаноламин 1,2-5 орто-фосфорная кислота 5-15 толуол 79-123 ацетон 33-52 этилацетат 15-24 фталевый ангидрид 2,5-15 или пиромеллитовый диангидрид 3,6-11