ЭПОКСИУРЕТАНОВАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОКРЫТИЙ Российский патент 2022 года по МПК C09D163/02 C09D5/08 C08L63/02 C08K3/105 

Изобретение относится к лакокрасочной промышленности и предназначено для защиты бетонных, металлических, железобетонных поверхностей от разрушения при воздействии агрессивных сред (растворы солей, кислот, щелочей, нефти, нефтепродуктов) и абразивного износа.

Известна полимерная композиция для покрытия, включающая полипропиленуретан-эпоксид, эпоксидную диановую смолу и аминный отвердитель по авторскому свидетельству №899599, МПК С09L 63/00, С09D 3/58.

Недостатком известной композиции является то, что покрытие на её основе обладает недостаточно высокими водостойкостью и стойкостью к агрессивным средам (растворам кислот и оснований).

Известна композиция для покрытия, описанная в патенте РФ №2219211, МПК С09Д 163/02, содержащая эпоксидную диановую смолу, эпоксиуретановый олигомер, растворитель, полиэтилсиоксановую жидкость и аминный отвердитель - продукт взаимодействия γ-аминопропилтриэтоксисилана и дифенилсиландиола.

Недостатком композиции является сравнительно низкие показатели водостойкости, стойкости в среде нефтепродуктов и более концентрированных растворах кислот и щелочей.

Наиболее близкой по технической сущности, взятой авторами за прототип, является эпоксидная композиция для покрытия, содержащая следующие компоненты при их соотношении в мас.%: 47,4-54,4 эпоксидной диановой смолы ЭД-20, 2,8-4,3 модификатора, 19,6-27,0 растворителя, 21,7-22,8 аминного отвердителя. В качестве модификатора композиция содержит полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата. В качестве растворителя композиция содержит растворитель Р-4. В качестве отвердителя композиция содержит ароматический полиамин «Арамин» (патент РФ №2360938, МПК С09Д 163/02, С09Д 5/08). Данный состав принят в качестве прототипа.

Признаки прототипа, совпадающие с признаками заявляемого изобретения - эпоксидная диановая смола ЭД-20, полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоционата, растворитель Р-4 и ароматический полиамин «Арамин».

Недостатком известной композиции, взятой за прототип, является то, что покрытие на её основе обладает не высокими показателями твердости и стойкости к абразивному износу.

Задачей настоящего изобретения является создание эпоксиуретановой композиции, обеспечивающей более высокие механические показатели и более длительный ресурс работы защищаемых конструкций при воздействии абразивных материалов.

Поставленная задача была решена за счет того, что известная эпоксиуретановая композиция для покрытий, включающая эпоксидную диановую смолу ЭД-20, полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоционата, растворитель Р-4 и ароматический полиамин «Арамин», согласно изобретению дополнительно содержит техногенный глинозем с размером частиц 0,5-10,0 мкм, состоящий из (мас.%): α-Al₂O₃ 91,7-97,5; Fe₂O₃ 0,2-5,0; SiO₂ 0,07-0,14, равномерно распределенный в эпоксидной алифатической смоле ДЭГ-1 при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

эпоксидная диановая смола ЭД-20 40,0-44,8 указанный полиизоцианат 1,6-1,8 растворитель Р-4 22,8-24,9 ароматический полиамин «Арамин» 17,6-19,5 указанный техногенный глинозем, распределенный в ДЭГ-1 9-18

Отличительными признаками заявляемой композиции от композиции по прототипу являются введение в неё техногенного глинозема с размером частиц 0,5-10,0 мкм, состоящего из (мас.%): α-Al₂O₃ 91,7-97,5; Fe₂O₃ 0,2-5,0; SiO₂ 0,07-0,14, равномерно распределенного в эпоксидной алифатической смоле ДЭГ-1; а также иное количественное соотношение используемых ингредиентов, мас.%: эпоксидная диановая смола ЭД-20 - 40,0-44,8; указанный полиизоцианат 1,6-1,8; растворитель Р-4 - 22,8-24,9; ароматический полиамин «Арамин» 17,6-19,5; указанный техногенный глинозем, распределенный в ДЭГ-1 - 9-18.

Введение в композицию в качестве наполнителя техногенного глинозема с размером частиц 0,5-10,0 мкм заявляемого состава и равномерно распределенного в эпоксидной алифатической смоле ДЭГ-1 в соответствующем количестве обеспечивает получение более плотной структуры пленочного покрытия на ее основе, благодаря чему достигается повышение механической прочности (относительной твердости), стойкости к абразивному износу и пр.

Предложенная эпоксиуретановая композиция может быть использована в качестве защитного антикоррозионного покрытия для металла, бетона, железобетона, при этом улучшаются физико-механические характеристики (относительная твердость, стойкость к абразивному износу) при сохранении высокой адгезии и стойкости в агрессивных средах.

Для получения предлагаемой эпоксиуретаной композиции для покрытия были использованы следующие вещества:

- Эпоксидная диановая смола ЭД-20 по ГОСТ 10587-84,

- Полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоционата по ТУ 113-03-38-106-90,

- Растворитель Р-4 по ГОСТ 7827-74,

- Ароматический полиамин «Арамин» по ТУ 2415-164-05786904-02,

- ДЭГ-1 - эпоксидная алифатическая смола по ТУ 2225-390-04872688-2016,

- Техногенный глинозем с размером частиц 0,5-10,0 мкм, состоящий из (мас.%): α-Al₂O₃ 91,7-97,5; Fe₂O₃ 0,2-5,0; SiO₂ 0,07-0,14, равномерно распределенный в эпоксидной алифатической смоле ДЭГ-1.

Данное изобретение иллюстрируется следующими примерами конкретного выполнения.

Пример 1

Приготовление эпоксиуретановой композиции производили в реакторе, снабженном механической мешалкой, обогревом, куда последовательно загружали эпоксидную диановую смолу ЭД-20 (100 г, 44,6%) и модификатор - полиизоцианат (4 г, 1,8%). Температуру в реакторе поддерживали 80-90°С. Смесь перемешивали в течение 3,0-3,5 ч до исчезновения по ИК-спектру полосы 2220 см-1 (NCO-группа). Затем смолу охлаждали до 40-50°С и наполняли техногенным глиноземом (10 г, 4,5%), предварительно распределенным в эпоксидной алифатической смоле ДЭГ-1 (10 г, 4,5%) с использованием гомогенизатора, содержимое реактора перемешивали в течение 20-30 мин при температуре 18-22°С, вводили навеску растворителя (56 г, 25%), перемешивали 10-15 мин, затем вводили навеску «Арамина» (44 г, 19,6%), перемешивали 5 мин. Приготовленный лак наносили кистью на подложку. Отверждали в течение 24 часов при 18-22°С.

Композиции по примеру 2-4 готовили аналогично примеру 1 при соотношениях, указанных в таблице 1.

Таблица 1 - Соотношение сырьевых компонентов в процентах

Состав композиции Содержание, мас.% Прототип Примеры композиций 1 2 3 4 Эпоксидная диановая смола ЭД-20 50 44,8 43 41 40 Полиизоцианат 2 1,8 1,7 1,6 1,6 Растворитель Р-4 28 24,9 23,5 22,8 22,8 Ароматический полиамин «Арамин» 20 19,5 19 18 17,6 Наполнитель (глиноземистый отход, ДЭГ-1) 0 9 12,8 16,6 18

Приготовленные составы прошли лабораторные испытания.

Адгезионная прочность композиции определена по ГОСТ 15140-78 «Материалы лакокрасочные. Метод определения адгезии».

Относительная твердость определена по ГОСТ 5233-89 «Материалы лакокрасочные. Метод определения твердости по маятниковому прибору».

Водопоглощение покрытия определено по ГОСТ 4650-80 «Пластмассы. Метод определения водопоглощения».

Стойкость к абразивному износу (истирание) кварцевым песком определена по ГОСТ 20811-75 (метод А).

Полученные свойства изготовленных композиций сравнивались с прототипом. Данные о свойствах композиции приведены в таблице 2.

Таблица 2

Свойства композиций

Наименование показателей Прототип Примеры композиций 1 2 3 4 Относительная твердость 0,57 0,59 0,61 0,64 0,63 Адгезия, бал 1 1 1 1 1 Водопоглощение, % 0,14 0,14 0,12 0,13 0,14 Стойкость к абразивному износу (истираемость) кг/мкм
(изменение толщины покрытия, %) > 717
(9,7) > 1000 (6,7) -*
(0) -
(0) -
(0)

Примечание: «-» - не истирается.

Как видно из таблицы 2, использование в качестве наполнителя техногенного глинозема, распределенного в эпоксидного в алифатической смоле ДЭГ-1, в количестве 9,0-18,0 мас.% в эпоксиуретановой композиции, позволяет у полученного материала увеличить твердость покрытия (~ на 12%) и износостойкость по сравнению с прототипом.

Настоящее изобретение относится к эпоксиуретановой композиции для покрытий. Композиция включает 40,0-44,8 мас.% эпоксидной диановой смолы ЭД-20, 1,6-1,8 мас.% полиизоцианата на основе 4,4'–дифенилметандиизоцианата, 22,8-24,9 мас.% растворителя Р-4, 17,6-19,5 мас.% ароматического полиамина «Арамин», 9-18 мас.% наполнителя, в качестве которого применяется техногенный глинозем с размером частиц 0,5-10,0 мкм, состоящий из (мас.%): α-Al₂O₃ 91,7-97,5; Fe₂O₃ 0,2-5,0; SiO₂ 0,07-0,14, распределенный в эпоксидной алифатической смоле ДЭГ-1. Эпоксиуретановая композиция позволяет повысить механические свойства покрытия, а также обеспечивает более длительный ресурс работы защищаемых конструкций при воздействии абразивных материалов. 1 табл., 4 пр.

Эпоксиуретановая композиция для покрытий, включающая эпоксидную диановую смолу ЭД-20, полиизоцианат на основе 4,4'–дифенилметандиизоционата, растворитель Р-4 и ароматический полиамин «Арамин», отличающаяся тем, что она дополнительно содержит техногенный глинозем с размером частиц 0,5-10,0 мкм, состоящий из (мас.%): α-Al₂O₃ 91,7-97,5; Fe₂O₃ 0,2-5,0; SiO₂ 0,07-0,14, равномерно распределенный в эпоксидной алифатической смоле ДЭГ-1, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Эпоксидная диановая смола ЭД-20 40,0-44,8 Указанный полиизоцианат 1,6-1,8 Растворитель Р-4 22,8-24,9 Ароматический полиамин «Арамин» 17,6-19,5 Указанный техногенный глинозем, распределенный в ДЭГ-1 9-18