ХИМИЧЕСКИ СТОЙКАЯ ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОКРЫТИЙ Советский патент 1995 года по МПК C09D133/10 C09D5/08 C09D133/10 C09D127/04 

Изобретение относится к полимерным композиционным материалам, используемым для защиты от коррозии установок для десульфурации дымовых газов, железобетонных конструкций, внутренних и наружных поверхностей труб, химических емкостей, гальванических ванн, днищ, винтов судов, днищ автомобилей, кроме того, может применяться для подводно-технических ремонтных работ и в технологических процессах, выполняемых в полевых условиях.

Цель изобретения повысить адгезионную прочность при повышенных температурах в различных коррозионно-активных средах и ударную прочность.

Поставленная задача решается тем, что химстойкая полимерная композиция для покрытий, содержащая метилметакрилат, полибутилметакрилат, модификатор, перекись бензоила и диметиланилин, в качестве модификатора содержит полиизоцианат и дополнительно бутилметакрилат, дивинилбензол, диэтаноламинмалеинат, перхлорвиниловую смолу и амин, при следующем соотношении компонентов, мас.ч. Метилметакрилат 100 Полибутилметакрилат 10-70 Бутилметакрилат 5-60 Полиизоцианат 10-40 Перекись бензоила 0,1-10 Диметиланилин 0,05-2,0 Дивинилбензол 0,1-10,0 Перхлорвиниловая смола 0,5-25,0 Диэтаноламинмалеинат 0,01-0,5 Амин 0,01-1,0
Преимущество предлагаемой полимерной химически стойкой композиции заключается в том, что благодаря введению в состав композиции модификатора полиизоцианата (ПИЦ), бутилметакрилата и добавок с различным функциональным назначением в предлагаемом количественном соотношении обеспечивается получение трехмерной пространственной структуры покрытия путем сополимеризации (сшивки) линейного метилметакрилата (ММА), бутилметакрилата (БМА) и полибутилметакрилата, а также за счет образования физико-химических связей.

Введение в состав композиции в качестве сшивающего агента дивинилбензола (ДВБ) в присутствии перекиси бензоила и диметиланилина приводит к сополимеризации ММА с дивинилбензолом.

Диэтаноламинмалеинат (ДЭАМ) является поверхностно-активным веществом, позволяющим регулировать уровень адгезионного взаимодействия в системе, кроме того, наличие в нем атомов азота вызывает эффект снижения скорости полимеризации системы с его добавкой. ДЭАМ в паре с ДВБ дает синергический эффект повышения адгезионной прочности композиции.

Введение в композицию полиизоцианата (ПИЦ) продукта производства дифенилметандиизоцианата (ДФМДИЦ), содержащего ДФМДИЦ, его димеры и тримеры, способствует отверждению композиции на влажных поверхностях. Кроме того, ПИЦ уменьшает ингибирующее влияние кислорода воздуха, увеличивает прочность граничного слоя между покрытием и металлом за счет образования физико-химических связей с активными группами, находящимися на поверхности субстрата (-ОН, -NH₂), а также с адсорбированной влагой.

Перхлорвиниловая смола (ПСХ) выполняет роль кислотостойкой добавки. ПСХ, как известно, имеет регулярную длинную цепь. Регулярность структуры и наличие атомов хлора обеспечивает ПСХ стойкость к "царской водке", концентрированной фосфорной кислоте, хромовой смеси, окислителям типа перманганата калия, растворам солей.

Таким образом, введение ПСХ в полимерную композицию повышает в 1,5-2 раза химстойкость полимерного покрытия при высоких температурах. Добавка ПCХ растворяется в мономере (ММА). При нанесении химстойкой композиции на защищаемую поверхность (металл, бетон) происходит адсорбция низкомолекулярного ММА, БМА, молекул ПСХ на защищаемой поверхности, чем обеспечивается надежная защита от проникновения коppозионно-активных ионов на границе защищаемая поверхность полимерное покрытие.

Амин в полимерной композиции выполняет роль стабилизирующей добавки, предотвращающей процесс полимеризации мономера. Аминные группы быстро взаимодействуют с изоцианатными группами ПИЦ с образованием мочевинных связей, чем устраняется ингибирующий эффект аминных групп.

Кроме того, введение аминного стабилизатора в композицию делает покрытие на ее основе экологически чистым с отвержденной композиции все добавки оказываются связанными в единую трехмерную полимерную сетку.

Полибутилметакрилат (ПБМА) растворим в ММА, но нерастворим в ПММА, что приводит к появлению низкомолекулярных частиц ПБМА в стеклообразной матрице ПММА. Такая структура полимерного материала обеспечивает его высокую прочность при ударных нагрузках.

Таким образом, введение в предлагаемую композицию ПИЦ, БМА, ПБМА, ДЭАМ, ПСХ, амина направлено на повышение химтеплостойкости, адгезионной и ударной прочности покрытия.

Использование ПСХ для повышения химстойкости известно, но только в указанном соотношении достигается получение вышеперечисленных свойств композиции при повышенных температурах. При введении в состав композиции ДВБ менее 0,1 мас. ч. а МЭАМ менее 0,01 мас.ч. указанный эффект образования трехмерной полимерной сетки не достигается из-за малого количества молекул этих ингредиентов, ответственных за сополимеризацию и образование сшитого полимера. Введение ДВБ более 10 мас.ч. а ДЭАМ более 0,5 мас.ч. приводит к резкому снижению адгезионной прочности.

При введении в композицию соединения, содержащего амин, менее 0,1 мас.ч. эффект стабилизации ММА не наблюдается, при введении его более 1 мас.ч. имеется опасность его неполного связывания полиизоцианатом, что вызывает неполное отверждение композиции.

П р и м е р. Приготовление химстойкой полимерной композиции для покрытий.

Порошок ПБМА в количестве 10 мас.ч. смешивают с 0,5 мас.ч. ПСХ, далее смесь порошков растворяют в 100 мас.ч. ММА и 5 мас.ч. бутилметакрилата при комнатной температуре и при перемешивании. Далее вводят при тщательном перемешивании 0,1 мас.ч. дицианэтилдиэтилентриамина, далее вводят 0,01 мас.ч. ДЭАМ, перемешивают и вводят 0,5 мас.ч. ДВБ и 0,05 мас.ч. ДМА, перемешивают и вводят 10 мас.ч. перекиси бензоила.

Приготовленную таким образом композицию наносят с помощью кисти или шпателя на поверхность металлических пластин, предварительно отпескоструенных и обезжиренных. Отверждение композиции 3-4 ч, а полное 10 дней.

Аналогичным образом готовят остальные образцы предлагаемой композиции и прототипа.

Составы приготовленных образцов заявляемой композиции и прототипа приведены в табл.1. Физико-механические свойства образцов покрытий на основе заявляемой композиции и прототипа представлены в табл.2.

Для приготовления образцов покрытий из заявляемой химстойкой полимерной композиции использованы ингредиенты: Полибутил- метакрилат ТУ 6-01-358-75
Метиловый эфир
метакриловой кислоты (ММА) ГОСТ 20370-74
Бутиловый эфир
метакриловой кислоты
(БМА)
Полиизоцианат,
марки Д (кроме этой марки
может применяться ПИЦ марок Б и Е) ТУ 113-03-29-6-84
Перхлорвиниловая смола, марки ПСХ-ЛС ОСТ 6-01-37-88
Катализатор диметиланилин ГОСТ 2168-88
Инициатор перекись бензоила ГОСТ 14888-78 Дивинилбензол Т2 6-05-071-37-80
Диэтаноламин- малеинат ТУ 6-09-07-1023-78
Дицианэтилдиэтил- ентриамин (УА-063) ТУ 6-05-1863-78 Диэтилендиамин ТУ 6-09-4234-77
Продукт конденсации
формальдегида и
фенола с диэтилентриамином (УП-583Д) ТУ 62-05-241-331-82
Образцы покрытий на основе химически стойкой полимерной композиции для покрытий подвергают испытаниям на адгезионную прочность на воздухе, и в средах в соответствии с ГОСТ 14760-69 "Метод определения прочности при отрыве". При этом определение адгезионной прочности покрытия в средах ведут путем выдержки в средах в течение 360 суток стальных пластин с покрытием толщиной 0,3 мм, затем через некоторое время к поверхности покрытия приклеивают "грибок" и фиксируют усилие при отрыве грибка от поверхности покрытия.

Определяют скорость коррозии через материал покрытия в соответствии с ГОСТ 12020-72 "Пластмассы. Метод определения стойкости к действию химических сред", а также гидролитическую стойкость в часах при кипячении в воде.

Ударную прочность покрытий испытывают в соответствии с ГОСТ 4763-73. На дериватографе системы "Паулик-Паулик-Эрдей" определяют температуры начала потери массы и потери 0,5% массы.

Использование: для защиты от коррозии химических емкостей, железобетонных конструкций, гальванических ванн днищ, винтов судов, днищ автомобилей, а также для подводно-технических работ. Сущность изобретения: композиция содержит, мас.ч.: метилметакрилат (ММА) 100: полибутилметакрилат (ПБМА) 10-70; бутилметакрилат (БМА)5-60; полиизоцианат (ПИЦ)10-40; перекись бензоила 0,1-10,0: диметиланилин (ДМА) 0,05-2,00; дивинилбензол (ДВБ) 0,1-10,0; перхлорвиниловая смола (ПСХ)0,5-25,0;диэтаноламинмалеинат (ДЭАМ) 0,01-0,50; амин 0,01-1,00. Композицию готовят смешением порошка ПБМА с ПСХ, смесь растворяют в ММА и БМА при комнатной температуре при перемешивании. Вводят затем амин, ДЭАМ, перемешивают и добавляютДВБ, ДМА, перемешивают и вводят полиизоцианат, а затем перекись бензоила. Композицию наносят на поверхность отверждают 3-4 ч. полное отверждение 10 дней. Характеристика свойств: адгезионная прочность через 360 сут 37,8-39,2 МПА, гидравлическая стойкость в кипящей воде 340-440ч, температура потери массы 218,8°С. 2 табл.

ХИМИЧЕСКИ СТОЙКАЯ ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОКРЫТИЙ, включающая метилметакрилат, полибутилметакрилат, модификатор, перекись бензоила и диметиланилин, отличающаяся тем, что композиция содержит в качестве модификатора полиизоцианат и дополнительно бутилметакрилат, дивинилбензол, перхлорвиниловую смолу, диэтаноламинмалеинат и амин при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Метилметакрилат 100
Полибутилметакрилат 10 70
Бутилметакрилат 5 60
Полиизоцианат 10 40
Перекись бензоила 0,1 10,0
Диметиланилин 0,05 2,00
Дивинилбензол 0,1 10,0
Перхлорвиниловая смола 0,5 25,0
Диэтаноламинмалеинат 0,01 0,50
Амин 0,01 1,00