КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ГУММИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ (ВАРИАНТЫ) И СПОСОБ ЕЕ НАНЕСЕНИЯ Российский патент 2021 года по МПК C09D175/02 C08G18/46 B05D7/00 

Изобретение относится к полимерным покрытиям на основе полиаминов и изоцианатов и к способу нанесения этого покрытия, и может быть использовано для защиты поверхностей из металла, дерева, пластмассы, бетона в условиях эксплуатации при сверхнизких температурах.

Композиции покрытий, содержащие полимочевины, нашли свое применение в различных отраслях промышленности. Например, такие покрытия используются для защиты от коррозии, истирания, удара, химического воздействия, ультрафиолета, температурного воздействия и т.п. В общем случае полимочевины получают в результате проведения реакции между аминами и изоцианатами. Использование аминов, таких как полиамины, в качестве отверждающего компонента хорошо известно. Как известно, амины также вступают в реакцию и поэтому используются вместе с активированными ненасыщенными группами, эпокси-группами, ароматическими активированными альдегидными группами, циклическими карбонатными группами и кислотными и ангидридными и сложноэфирными группами. Однако известные композиции не обладают должными показателями устойчивости к низким температурам, температурному шоку, а также отсутствует возможность регулирования свойств покрытия в полевых условиях.

Известна композиция покрытия (патент №RU2448986 от 07.12.2007), содержащая полимочевину, полученную из реакционной смеси, содержащей первый компонент, содержащий изоцианат, и второй компонент, содержащий продукт реакции между полиамином, поли(мет)акрилатом и моно(мет)акрилатом или моноамином. Продукт реакции в настоящем документе иногда называют (мет)акрилированным амином или подобными терминами или амин/(мет)акрилатным олигомерным продуктом реакции или подобными терминами, и данный продукт реакции в настоящем документе может быть назван «отвердителем», поскольку он будет вступать в реакцию или отверждаться при взаимодействии с изоцианатом с образованием полимочевины. В определенных вариантах реализации соотношение эквивалентов изоцианатных групп и эквивалентов аминовых групп является большим, чем 1, и изоцианат и амин/(мет)акрилатный олигомерный продукт реакции могут быть нанесены на подложку при объемном соотношении концентраций компонентов смеси 1:1. Кроме того, настоящее изобретение относится к способам нанесения покрытия на подложку с использованием таких покрытий и к подложке с покрытием, нанесенным по данным способам. Кроме того, настоящее изобретение относится к способам нанесения покрытия на подложку с использованием таких покрытий и к подложке с покрытием, нанесенным по данным способам.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является композиция покрытия (патент №RU2440374 от 07.12.2007), которая содержит полимочевину, полученную из реакционной смеси, содержащей: а) первый компонент, содержащий изоцианат; и b) второй компонент, содержащий (мет)акрилированный амин, полученный реакцией между полиамином и моно(мет)акрилатом, и по меньшей мере один дополнительный амин, выбранный из: (а) продукта реакции между (мет)акрилатом, диалкилмалеатом и/или диалкилфумаратом и амином; (b) диамина, обладающего структурой

где R3-R6 независимо представляют собой С1-С10 алкил; (с) диамина, обладающего структурой

где R7-R10 независимо представляют собой С1-С10 алкил; (d) полиоксиалкилендиамина и/или полиоксиалкилентриамина, имеющих первичные аминогруппы или вторичные аминогруппы, которые не образуются в результате проведения реакции между полиоксиалкилендиамином и/или полиоксиалкилентриамином и (мет)акрилатом; (е) диамина, содержащего функциональность сложного эфира аспарагиновой кислоты и не содержащего какой-либо другой функциональности, которая была бы реакционно-способной по отношению к изоцианату; (f) продукта реакции между триамином и диэтилмалеатом и/или дибутилмалеатом; и/или (g) продукта реакции между полиамином и моно- или полиэпоксидом; при этом соотношение эквивалентов изоцианатных групп к эквивалентам аминовых групп является большим, чем 1, и изоцианат и (мет)акрилированный амин, являющийся продуктом реакции, могут быть нанесены на подложку при объемном соотношении компонентов смеси 1:1. А также известен способ нанесения покрытия на подложку, включающий нанесение, по меньшей мере, на часть подложки указанной выше композиции покрытия и подложка с нанесенным, по меньшей мере, частично покрытием из такой композиции.

Недостатками вышеприведенных аналогов являются:

- достаточно узкий температурный режим эксплуатации;

- не устойчивость к температурному шоку от -50 до +50^оС;

- отсутствие возможности регулировать свойство покрытия в полевых условиях;

- высокая плотность покрытия, приводящая к повышенному весу изделия;

- низкая шумоизоляция.

Задачей заявляемого изобретения является устранение вышеуказанных недостатков.

Технический результат, на достижение которого направлено настоящее изобретение, заключается в повышении морозостойкости покрытия до -75^ОС, обеспечении устойчивости к температурному шоку от -50^ОС до 50 ^ОС, повышении шумоизоляции до 95% и снижении массы готового изделия.

Для достижения указанного технического результата предлагаются композиция (2 варианта) для гуммирования поверхностей и способ ее нанесения.

По первому варианту композиция для гуммирования поверхностей состоит из компонента А, содержащего (Мет)акрилированный амином продукт реакции между полиамином и моно (мет) акрилатом, где соотношение эквивалента изоцианатных групп и эквивалента аминовых групп является большим, чем 1; компонента В, содержащего изоцианат, включающий неблокированные соединения, способные образовывать ковалентную связь с реакционно-способной группой; компонента С, содержащего пигмент, полиэфир, алифатический полиэфирдиол с высокой реакционной способностью и стабилизатор, обладающий структурой

,

при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Компонент А 41,5-54,2 Компонент В 45-55 Компонент С 0,8-3,5

По второму варианту композиция для гуммирования поверхностей состоит из компонента А, содержащего (Мет)акрилированный амином продукт реакции между полиамином и моно (мет) акрилатом, где соотношение эквивалента изоцианатных групп и эквивалента аминовых групп является большим, чем 1; компонента В, содержащего изоцианат, включающий неблокированные соединения, способные образовывать ковалентную связь с реакционно-способной группой; компонента С, содержащего пигмент, полиэфир, алифатический полиэфирдиол с высокой реакционной способностью и стабилизатор, обладающий структурой

,

при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Компонент А 41,5-54,2 Компонент В 45-55 Компонент С 0,8-3,5

Способ нанесения композиции включает подготовку поверхности, разогрев компонентов А и В в отдельных емкостях, внесение в разогретый компонент А компонента С в количестве 2-6% от общей массы компонента А, перемешивание компонентов А и С в емкости, нанесение компонентов А+С и В на поверхность путем подачи по греющим шлангам через смешивающий распылительный пистолет, причем температура компонентов в шлангах при нанесении поддерживается на уровне 80^оС.

Подготовка поверхности включает:

- дробеструйную обработку или шлифование вручную или обработку проникающим грунтом ПУ-1К или ПУ-1КС;

- удаление остатков абразива, пыли и т.д.;

- подготовку основания сварных швов (выравнивание, шпатлевание раковин полиуретановой шпатлевкой, удаление пыли, обезжиривание);

- прокладку защитной ленты со струной и маскировку (защиту) отдельных частей изделия от попадания брызг напыления (по необходимости);

- нанесение грунтовочного слоя на чистую и сухую поверхность в 1-2 слоя, осуществляется двумя типами покрытий: ПУ-2КМ (Д) для впитывающих и ПУ-2КМ (НД) для не впитывающих поверхностей;

- обильное нанесение армирующего слоя из прокаленного обеспыленного кварцевого наполнителя фракцией 0,3-0,6 (по грунтовке ПУ-2КМ (НД)); 0,9-1,2 кварцевого песка (по грунтовке ПУ-2КМ (НД)).

Слой из кварцевого наполнителя наносится по свежей грунтовке в течение 4-5 минут. Контролируется глубина погружения песка в тело грунтовки – не менее половины диаметра фракции.

В результате проведения практических испытаний выяснилось, что грунтовка в сочетании с кварцевым песком в теле увеличивает адгезию покрытия к основанию в 5 раз.

После нанесения грунтовочного слоя необходимо просушить его от 4 до 12 часов. Сушка грунтовочного слоя осуществляется в условиях окружающей среды при температуре не ниже 15^оС. Когда грунт полностью высыхает, его толщина находится в пределах 150-300 мкм. Излишки армирующего материала могут быть удалены вручную (допустима уборка не более 8-10 %).

На подготовленную поверхность наносится композиция следующим образом.

Материал наносится с помощью оборудования высокого давления с предварительным подогревом компонентов до 70-80^оС. Перед применением ингредиенты А, Б, С содержатся раздельно в герметичных емкостях. Компонент А и компонент B разогреваются в отдельных емкостях. После достижения температуры компонента А 70^оС, в него в пропорции 2-6% вводится компонент C, после чего компонент А тщательно перемешивается в емкости с компонентом С. Нанесение материала осуществляется, когда температура компонентов (А+С) и В достигнет 80^оС. Материал подаётся по греющим шлангам, поддерживающим температуру компонентов на уровне 80^оС, через смешивающий распылительный пистолет на обрабатываемую поверхность.

Через 50-60 секунд после нанесения на поверхность материал высыхает, образуя прочную монолитную непроницаемую пленку, повторяющую рельеф поверхности. Через 24 часа покрытие готово к эксплуатации.

После нанесения композиции и образования защитного покрытия выполняется обрезка краев покрытия с помощью обрезной струны.

Композиция первоначально наносится на сварные швы и труднодоступные места изделия или поверхности, затем наносят от 1 до 5 слоев на всю поверхность с контролем толщины нанесения.

Композиция для гуммирования поверхностей по каждому из двух заявленных вариантов включает компонент А, содержащий (Мет)акрилированный амином продукт реакции между полиамином и моно (мет) акрилатом, где соотношение эквивалента изоцианатных групп и эквивалента аминовых групп является большим, чем 1.

Композиция для гуммирования поверхностей по каждому из двух заявленных вариантов включает компонент В, содержащий изоцианат, включающий неблокированные соединения, способные образовывать ковалентную связь с реакционно-способной группой.

Изоцианаты, подходящие для использования в настоящем изобретении, могут включать нижеследующие, но не ограничиваются только этими: изофорондиизоцианат (ИФДИ), который представляет собой 3,3,5-триметил-5-изоцианатометилциклогексилизоцианат; гидрированные материалы, такие как циклогексилендиизоцианат, 4,4'-метилендициклогексилдиизоцианат (Н12МДИ); смешанные аралкилдиизоцианаты, такие как тетраметилксилилдиизоцианаты, OCN-С(СН3)2-С6Н4С(СН3)2-NСО; полиметиленизоцианаты, такие как 1,4-тетраметилендиизоцианат, 1,5-пентаметилендиизоцианат, 1,6-гексаметилендиизоцианат (ГМДИ), 1,7-гептаметилендиизоцианат, 2,2,4- и 2,4,4-триметилгексаметилендиизоцианат, 1,10-декаметилендиизоцианат и 2-метил-1,5-пентаметилендиизоцианат; и их смеси.

Для достижения указанного технического результата в композицию добавлен компонент С, содержащий, по трем заявленным вариантам, пигмент, полиэфир, алифатический полиэфирдиол с высокой реакционной способностью и стабилизатор.

При этом по первому варианту, стабилизатор выбран из соединений со структурой

и содержится в количестве 15-20% мас.

По второму варианту компонент С содержит пигмент, полиэфир, алифатический полиэфирдиол с высокой реакционной способностью и стабилизатор, выбранный из соединений со структурой

и содержится в количестве 10-15% мас.

Примеры пигментов и/или композиций пигментов включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: карбазолдиоксазиновый неочищенный пигмент, азо-, моноазо-, дисазопигменты, пигмент нафтол AS, пигменты солевого типа (краплаки), бензимидазолоновые, металлокомплексные, изоиндолиноновые, изоиндолиновые и полициклические фталоцианиновые, хинакридоновые, периленовые, периноновые, дикетопирролопирроловые, тиоиндиговые, антрахиноновые, индантроновые, антрапиримидиновые, флавантроновые, пирантроновые, антантроновые, диоксазиновые, триарилкарбониевые, хинофталоновые пигменты, дикетопирролопирроловый красный («DPPBO red»), диоксид титана, технический углерод, углеродное волокно, графит, другие проводящие пигменты и/или наполнители и их смеси.

Предпочтительные соотношения компонентов А, В и С, мас.%:

Компонент А 45,1 Компонент В 52 Компонент С 2,9

Полученная композиция обладает следующими свойствами: высокая прочность и эластичность сохраняющиеся в широком диапазоне температур, повышенная гидролитическая стойкость, отсутствием эмиссии токсичных веществ в процессе эксплуатации покрытия, мгновенное формирование слоя покрытия на поверхностях любой геометрии, отсутствие швов, превосходные изолирующие свойства, высокая износостойкость, устойчивость к агрессивным средам, возможность применения в условиях высокой относительной влажности воздуха (до 98%) и пониженных температур, высокая термическая стабильность покрытия в широком диапазоне температур (от -75 °C для первого варианта, от -50°C для второго варианта и до 220°С), стойкость к температурному шоку -50 до + 50 0С (для первого варианта).

Нанесение покрытия производится методом безвоздушного напыления с помощью специального оборудования - дозаторов высокого давления с раздельным нагревом и подачей компонентов. Смешивание компонентов происходит за счет соударения их потоков в смесительной камере пистолета - распылителя.

Основные показатели композиции по первому заявленному варианту приведены в таблице 1, по второму варианту – в таблице 2.

Таблица 1

Содержание нелетучих веществ 100% Плотность смеси компонентов (при +20°С) 1,1±0,08 кг/л Вязкость компонента А 300 Вязкость компонента В 800 Вязкость компонента С 3000-8000 Время гелеобразования нанесенного слоя 6-9с Время отверждения «до отлипа» 25-30с Время отверждения покрытия (при +20°С) Пешеходные нагрузки – не менее 2 ч
Транспортные нагрузки – через 24 ч Расчетная норма расхода (при толщине слоя покрытия 1,0 мм) 1,2 кг/м² (без учета естественных потерь при напылении) Адгезионная прочность Бетон – не менее 1,5 Н/мм²
Сталь – не менее 4,0 Н/мм²
(показатель зависит от характера подготовки поверхности и может достигать 6,0 Н/мм²) Предел прочности при растяжении Не менее 20 Мпа Удлинение при разрыве Не менее 350% Твердость (по Шору D) 45-50 Истираемость (груз 1 кг, 1000 оборотов, колесо Н-18) 75 мг Устойчивость к атмосферным воздействиям На поверхности образцов отсутствуют признаки механического разрушения.
Изменение физико-механических свойств не наблюдается.

Таблица 2

Содержание нелетучих веществ 100 % Плотность смеси компонентов (при +20°С) 1,08 кг/л Вязкость комп. А
(Брукфильд. шп. 4, ск. 750, Т=25°С) 500 Вязкость комп. В
(Брукфильд. шп. 4, ск. 750, Т=25°С) 800 Вязкость комп. С
(Брукфильд. шп. 4, ск. 750, Т=25°С) 3000-4000 Время гелеобразования 7-14 с Время отверждения до ст. 3 60-85 с Время отверждения покрытия до начала эксплуатации (при +20°С) пешеходные нагрузки - через 2 ч
лёгкие абразивные нагрузки - через 24 ч Рабочая температура нагрева компонентов +75-80°С Рабочая температура подогрева подающих шлангов +75°С Регулировки давления подачи компонентов 150 - 210 bar Производительность оборудования 2,0 - 3,7 л / мин Расчетные нормы расхода
(ср. толщина слоя покрытия 2,0 мм) ~2,5 кг / м² (с учетом минимальных естественных потерь при напылении). Реальный расход зависит от свойств защищаемой поверхности и внешних условий при напылении Адгезионная прочность (бетон) не менее 2,5 МПа Адгезионная прочность (сталь после струйно-абразивной обработки, без грунтования, профиль 50-100 мкм) не менее 7,0 МПа Относительное удлинение до разрыва (выдержка не менее 3 суток) не менее 250 % Предел прочности при растяжении (выдержка не менее 3 суток) не менее 26 МПа Твёрдость 96 (по Шору А)
52-55 (по Шору D) Истираемость
(Табер, колесо Н-18, 1000 г, 1000 об.) 90 мг Истираемость
(Табер, колесо CS-17, 1000 г, 1000 об.) 5 мг Устойчивость к атмосферным воздействиям Отсутствуют признаки повреждений.

Анализ патентной и научно-технической литературы не выявил технических решений с подобной совокупностью существенных признаков, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» заявляемого изобретения.

Заявляемые существенные признаки, предопределяющие получение указанного технического результата, явным образом не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Изобретение относится к полимерным покрытиям на основе полиаминов и изоцианатов и к способам их нанесения. Предложена композиция для гуммирования поверхностей, состоящая из (% мас.): компонента А, содержащего (мет)акрилированный амином продукт реакции между полиамином и моно(мет)акрилатом, где соотношение эквивалента изоцианатных групп и эквивалента аминовых групп является большим, чем 1 (41,5-54,2); компонента В, содержащего изоцианат, включающий неблокированные соединения, способные образовывать ковалентную связь с реакционно-способной группой (45-55); и компонента С, содержащего пигмент, полиэфир, алифатический полиэфирдиол с высокой реакционной способностью и стабилизатор (0,8-3,5). Предложен также способ нанесения композиции. Технический результат – предложенная композиция позволяет защитить поверхности из металла, дерева, пластмассы, бетона в условиях эксплуатации при сверхнизких температурах при повышении морозостойкости покрытия до -75°С, обеспечении устойчивости к температурному шоку от -50°С до 50°С, повышении шумоизоляции до 95%. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Композиция для гуммирования поверхностей, состоящая из компонента А, содержащего (мет)акрилированный амином продукт реакции между полиамином и моно(мет)акрилатом, где соотношение эквивалента изоцианатных групп и эквивалента аминовых групп является большим, чем 1, компонента В, содержащего изоцианат, включающий неблокированные соединения, способные образовывать ковалентную связь с реакционно-способной группой, отличающаяся тем, что включает компонент С, содержащий пигмент, полиэфир, алифатический полиэфирдиол с высокой реакционной способностью и стабилизатор, выбранный из соединения со структурой

,

при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Компонент А 41,5-54,2 Компонент В 45-55 Компонент С 0,8-3,5

2. Композиция для гуммирования поверхностей по п.1, отличающаяся тем, что компонент С содержит стабилизатор в количестве 15-20 мас.%.

3. Композиция для гуммирования поверхностей, состоящая из компонента А, содержащего (мет)акрилированный амином продукт реакции между полиамином и моно(мет)акрилатом, где соотношение эквивалента изоцианатных групп и эквивалента аминовых групп является большим, чем 1, компонента В, содержащего изоцианат, включающий неблокированные соединения, способные образовывать ковалентную связь с реакционно-способной группой, отличающаяся тем, что включает компонент С, содержащий пигмент, полиэфир, алифатический полиэфирдиол с высокой реакционной способностью и стабилизатор, выбранный из соединений со структурой

,

при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Компонент А 41,5-54,2 Компонент В 45-55 Компонент С 0,8-3,5

4. Композиция для гуммирования поверхностей по п.3, отличающаяся тем, что компонент С содержит стабилизатор в количестве 10-15 мас.%.

5. Способ нанесения композиции по п.1 или 3, включающий подготовку поверхности, разогрев компонентов А и В в отдельных емкостях, нанесение компонентов на поверхность, отличающийся тем, что в разогретый компонент А вносят компонент С в количестве 2-6% от общей массы компонента А, перемешивают компоненты А и С в емкости, а нанесение компонентов (А+С) и В на поверхность осуществляют путем подачи по греющим шлангам через смешивающий распылительный пистолет, причем температура компонентов в шлангах при нанесении поддерживается на уровне 80^оС.

6. Способ нанесения композиции по п. 5, отличающийся тем, что подготовка поверхности включает дробеструйную обработку, шлифование вручную или обработку проникающим грунтом.

7. Способ нанесения композиции по п. 5, отличающийся тем, что подготовка поверхности включает подготовку основания сварных швов.

8. Способ нанесения композиции по п. 5, отличающийся тем, что подготовка поверхности включает прокладку защитной ленты со струной.

9. Способ нанесения композиции по п. 5, отличающийся тем, что подготовка поверхности включает нанесение грунтовочного слоя на чистую и сухую поверхность в 1-2 слоя и нанесение армирующего слоя из прокаленного обеспыленного кварцевого наполнителя.