Полиуретановая эмаль Советский патент 1993 года по МПК C09D175/08 C09D5/08 

Изобретение относится к полимерным лакокрасочным материалам, а имен-; но полиуретановым эмалям, предназначенным для защиты металлических, конструкционных, полимерных бетонных и др. поверхностей, эксплуатирующихся в условиях повышенной влажности, в морской воде, в ледовых условиях, а также в кислых и щелочных средах при нормальных и низких температурах

Известны полиуретановые композиции на основе сложного полиэфира и полиизоцианата для получения покрытий (1), однако покрытия на основе данной композиции имеют низкую водостойкость, неустойчивы в других агрессивных средах.

Известна композиция для получения полиуретановой антикоррозионной эмали холодного отверждения (2). покрытия на основе данного состава имеют хорошие физико-механические свойства и водостойкость, но не устойчивы к низким температурам.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является состав для поли- уретановых покрытий, включающий сложный полиэфир, олигоэпоксид, полиизо- цианат и органический растворитель (3). Покрытия на основе данного состава имеют хорошие физико-механические свойства, стойки к морской воде и другим агрессивным средам.

00

со

ел

-N

N5 О

Недостатком известного состава является то, что он не обладает морозостойкостью и имеет более низкие адгезию и влагостойкость. Кроме того - улучшенные свойства покрытий данного состава реализуются только при повышенных температурах сушки. Композиция имеет до 50% органических растворителей, что делает ее экологичес- Q ки несовершенной.

Цель изобретения - придание поли- . уретановой морозостойкой эмали повы- шенной адгезии к металлу И влагостойкости.

Поставленная цель достигается тем, что полиуретановая эмаль, включающая полиэфир, олигоэпоксид, полиизоцианат и органический растворитель, в качестве полиэфира содержит простой трех-20 функциональный полиэфир полиоксипро- пилентриол (мол„м. 450-550), в качестве олигоэпоксида - эпоксидную диа- новую смолу (содержание эпоксидных групп 22,0%), в качестве полиизоциа- 25 ната - полиядерный продукт полимеризации дифенилметандиизоцианата (содержание МСО-групп 29-30%), в качестве растворителя - этилацетат, бутилацетат, циклогексанон, ксилол, 30 метилэтилкетон или их смеси: этилацетат, бутилацетат, ксилол и циклогексанон в соотношении 1:1:2:0,5, этил- ацетат, бутилацетат и ксилол в соотношении 1:1:2, и дополнительно - на- gg полнитель-пигмент следующего состаВЗ у МЭС в .

Черный или красный железоокисный . пигмент18,0-20,0 4Q

Барит41,0-52,0

Микротальк 10,0-15,0 Графит6,0-7,0

/ Углеродная сажа 13,0-16,5

Алюминиевая пудра 0,5-1,0 5 при следующем соотношении компонен- . тов, мас.%:

Полиядерный продукт полимеризации дифенилметандиизоцианата 22,.5-28,1 Полиоксипропилен- триол с мол.м.

450-55016,5-18,3

Указанная эпоксидная диановая смола . 17,.2-19,4 Наполнитель-пигмент 16,0-22,4 Указанный органический растворительОстальное

50

55

Q

5

0 5 0 g

Q

5

0

5

Полиуретановая эмаль представляет собой двухупаковочную систему,включающую основу и полиизоцианатный от- вердителЬс

Эмаль готовят следующим образом,,

Наполнитель-пигмент диспергируют в бисерной мельнице в 20%-ном растворе полиоксипропилентриола до степени перетира не менее 30 мкм по клину (ГОСТ 6589-74), соотношение пигмента к раствору полиоксипропилентриола 50:50, получают пигментный полуфабрикат. Основу получают путем смешения пигментного полуфабриката, полиоксипропилентриола, эпоксидной диановой смолы и органического растворителя. Для приготовления эмали по рецептурам, указанным в табл. 1 (состав наполнителя-пигмента приведен в таблс 2), к основе прибавляют отвердитель и тщательно перемеши- ваюТо

Щля исследования свойств покрытий эмаль с вязкостью 17-20 с (по ВЗ- О наносят безвоздушным распылением, наливом, кистью, валиком на предвари- ,тельно очищенные стальные поверхности и отверждают при температуре 15 30°С в течение 3-4 ч. Свойства предлагаемых покрытий, контрольных и прототипа приведены в табл„ 3.

Испытания физико-механических свойств покрытий проводились по ГОСТи- рованным методикам0

Устойчивость к низким температурам проверяли, исследуя изменения некоторых физико-механических свойств покрытий при действии температур (минус 30±2)°С и (минус 60±2)°С, помещая образцы на (5,0±0,2) ч в криостаТс Действие более низких температур вплоть до температуры жидкого азота на свойства пленок изучали при ациклическом изменении температуры. Образцы выдерживали (I5il) мин, при (минус 180±5)°С, а затем (15±1) мин при ()°С. Продолжительность испытаний равнялась 10 циклам

Эффективность защитных свойств по- лиуретановых эмалей, используемых в качестве покрытий при совместном воздействии влаги и низких температур проводили по методике (4)„ Кинематические кривые сорбции влаги незащищенных полимерных образцов и защищенных полиуретановой эмалью демонстрируют явно выраженные защитные свойства полиуретанового покрытия (рисунок).

Как видно из табл. 3, использо- вание в эмали простого трехфункцио- нального полиэфира - полиоксипропи- лентриола, эпоксидной диановой смолы, полиизоцианата - полиялерного продукта полимеризации дифенилметан- диизоцианата в сочетании с комплексным пигментом-наполнителем позволяет получить морозостойкое ( антикоррозионное покрытие с повышенной адгезией, значительно снизить содержание растворителя в эмали (до 20).

Высокое содержание нелетучей части полиуретановой эмали обеспечивает пониженную взрыво- и пожароопасность при ее использовании, снижает загрязнение окружающей среды, экономит расход растворителей.

Положительный эффект может быть достигнут при использовании компонентов в указанных пределах Отклонения от предлагаемого состава приводит либо к снижению морозостойкости покртия - адгезия, например, после испы- тания на холоде падает в 1,5-3 раза (пример 7 и 8), либо к падению исходной адгезии в 3 раза (пример 10) и защитных свойств в 1,5 раза, а также ухудшает физико-механические свой ства покрытий

Повышение или понижение содержания любого из компонентов пигмента- наполнителя снижает морозостойкость (примеры 13 и И) и водостойкость в 1,5 раза (пример 1/0, либо ухудшает внешний вид покрытия и снижает физико-механические свойства покрытий.

Формула изобретения

Полиуретановая эмаль, включающая полиэфир, олигоэпоксид, полиизоциа- нат и органический растворитель, о т личающаяся тем, что, с

15

20

тава, мае. 2530

354206

целью придания морозостойкости, повышения адгезии к металлу и влагостойкости, она в качестве полиэфира 5 содержит полиоксипропилентриол с мол„м. 450-550, в качестве олиго- эпоксида эпоксидную диановую смолу с содержанием эпоксидных групп 22,0%, в качестве полиизоцианата - полиядер- JQ ный продукт полимеризации дифенил- метандиизоцианата с содержанием изо- цианатных групп 29-30%, в качестве растворителя - этилацетат, бутилаце- тат, циклогексанон, ксилол и метил- этилкетон или смесь этилацетата бу- тилацетата ксилола и циклогексанона в массовом соотношении 1:1:2:0,5,со- ответственно или смесь этилацетата, бутилацетата и ксилола в массовом соотношении 1:1:2 и соответственно дополнительно содержит пигмент сос«V

-Q.

краскисный

сажа .-

18,0-20,0 41,0-52,0 10,0-15,0, 6,0-7,0 13,0-16,5

0,5-1,0

соотношении компонен

5

5

0

Полиоксипропилентриол с мол.м. 450-550

Указанная эпоксид- .ная диановая смола Указанный полиядерный продукт полимеризации дифенилме- тандиизоцианата Пигмент

Указанный органический растворитель

16,5-18,3 17,2-19,4

22,5-28,1 16,0-22,4

Остальное.

Использование: защита металлических и бетонных конструкций в морской воде, в ледовых условиях, кислых и щелочных средах. Сущность изобретения: в композиции состава, мас„%: полиядерный продукт полимеризации ди- фенилметандииэоциана.та 22,5-28,1, полиоксипропилентриол с мол.м. 450- 550 16,5-18,3, эпоксидная диановая , смола 17,2-19,4, наполнитель - пиг- .мент 16,0-22,4 и растворитель остальное, включен наполнитель - пигмент состава, масД: черный или красный железоокисленный пигмент 18,0-20,0, барит 41,0-52,0, микротальк 10,0- 15,0, графит 6,0-7,0, углеродная сажа 13,0-16,5, алюминиевая пудра 0,5-1,0, 3 табл., 1 ил. ч ё

Состав полиуретановых эмалей

Содержание компонентов, нас.1 Предлагаемый по примерам IКонтрольный

ГПТ

IIIIIQITilT

| 8 J 9 | 11

22,5 25,2 28,1 24,9 25,2 25,2 21,8 28.Ь 27,9 22,6 25,2 25.2 25,2 25,2

Лолиизоцианат - пслиг . ядерный продукт полимеризации дифенилметанЈи- изоцнаната (ТУ 113-03- Ј03-86)

ПолиокСипропилемтриол

(ТУ 6-05-1679-83) 17,9 18,0 13,3 15,5. 18,0 18.0 18,D 18,3 19,4 15.J 18,2 18,2 18,2 18,2

Эпоксидная диановая смола (гост 10587-84)17,2 17,5 17,6 19,4 17,6 17,6 21.0 |4,1 17,5 18,3 17.4 17,4 17,4 17,4

Пигмент-наполнитель22,4 19,2 16,0 19,2 19,2 19,2 19,2 19,2 15.2 23,6 19,2 19Ч2 19,2 19,2

Таблица 1

| 8 J 9 | 11 | 12 I 13 14

Компонент

Совершим компоненте, нас.

Предлагаемый по примерам

Т | Т т 1

Z0,0 - - 20,0 - 20,0 20,0 20,0

смесь: этилацетат,.

бутияацетат и ксилол

а соотношении 1:1:2 20,0 (;- .. 20,0 --.-...

Таблица 2

-..- Состав пигментв-мапоямтмя. . . . . .

КомпонентСодержание «отсчетов, нае.%

Предлагаемый по примерам.IКонтрольный,

„..„...... Ј.. .r

Чёрный желеэоокисный

или красный железо-,

окисный пигмент

(ТУ 6-10-944-75) 19,4 19,4 13,4 19,4 18,0 20,0 16.0 18,5 21.4 18,0 18,0 20,0 19,8 19,0

Барит.

(ТУ S-IO-gA i-yS) «,7 W,7 W.7 W.,7 52,0 41.0 J,1 9,8 (5,7 «3,2 52,6 39.7 «,5 «,3

Микротальк .

(ГОСТ 1928li-7() 10,4 . to. 10, l 10,( - 10,0 - 15,0 15.6 9,5 10,0 15,4 10,0 15,0 10.8 10,5

Графит..

(ГОСТ 5 20-74) 6,5 $,5 6,5 6,5 6,0 7,0 6,1 6,9 6,0 6,6 6,0 7,0 5,5 7,5

Сажа

(ГОСТ 7885-86) 16,3 16.3 15,3 16,3 13,0 16,5 14,5 16,3 16,2 11.8 17,3 16.2 16,4

Алюминиевая пулра

(ГОСТ 5494-71)0,7 Р,7 0,7 0,7 1,0 0,5 ,8 0,8 0,6 0,6 0,6 1,0 1,2 0,3

I

ТаблицаЗ Свойства покрытий

Свойства Прото-Состав

тип

Предлагаемый по примерам. Контрольный

1 J 2 Г 3 4 J 5 e I I 12 13 Т

Относительная твердость по

(ГОСТ 5Z33-67) 0,75 0,71 0,85 0,75 0,72 .0,82 0,84...,«4. О.вО 0,70 0,80 0,75 0,70 0,80 0,75

Прочность пленки при ударе на

У1-А.«1а

(ГОСТ 4765-73)

начальная 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0. 5,0 5,в 3,5 5.0 4,0 5,0 5,0 5.0 4,0

после цикли- .

ческих испытаний в азоте 3,0

после промо- ражиеания при

минус 4,0

минус 60°С 3,0

АлгеЯия к стали метолом отрыея, МРа ( 15140-78)

5,0 5.0 5,0 5,0 5,0 5,Л 5,0 3.0 3.0 3.5 3,0 4,0 5,0 3,5

5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 3,0 4,0 3,5 4,0 4,5 5,0 3,5 5,0 5,0 5,0 5,0 5.0 5,0 ,0 3,0 3,0 3,0 3,5 4,5 4,5 3,5

начальная 7,0

после циклических испытаний ваяоте 3,3

20,2 ,0 21,9 20,8 21,3 22,1 17,1 14,3 10,8 7,3 16,9 17,3 20,0 13,8 18,0 22,9 19,3 18,9- 19,0 19,4 8,2 5,2 5,3 4,1 11,1 14,1 19.2 6,7

8

Продолжение табл. 1

Контрольный

20,0

20,0 20,0 20,0 20,0 20,0

20,0

I1Продолжен - табл. 3

СаоАстмПрага-Состао

ТИП...-...............-..---.....-«-..-.«-.---.- .-«--.--------....-..-.«.-............

Преплагаемий по примерам1Контрольный

---J - -J--- Ј-J -J 5 J 6 J 7 J 9 J ю

после промораживания при

минус 30t 4,719,8 21,2 20,9 19,7 20,6 21,2 7,3 10,1 13,0 5,7 11,8 15,0 18,5 5,1

мимусбЛ 4,119,3 22,1 20, 19,1 20,1 20,6 6,1 8,3 10,5 4,9 11,8 k, 8 18,0 4,9

- .....

Продолжение . 3 СвойстваПрота-Состав

Предлагаемый,по примерамIКонтрольный

JJj| , iT . I L

Эластичность no

Эриксеиу, мн

(ГОСТ 6вОв-73)

н«чаяьнвд6,0 8,5 6,0 . 8,1 7,. 6,2 6,5 9.2 ,1 7,Т 6,5 7,2 7,0 6,5 8,0

после циклических мели-..i танийаа те 3.S 7,5 «,0 7,0 6,2 6,1 6,4 7,0 3,0 «.,0 ,5 ,5 5,3 6,0 6,2 I

после промо- мямшнт при

иииусЗА 5,0 8,5 9,0 7.0 6,6 8,0 8,2 7,0 3,5 .5 ,5 ,7 5,5 6,3 6,8

мииусбЛ ,1 8,0 6,0 6,5 6,3 6,1 6,3 6,2 3,5 ,1 3.9 4,6 5, 6,1 6,5

Влагопоглоедо- .

f мость пленок,t:.

(ГОСТ 21513-76)

одопоглацаемость

начальная3.5 1,6 1,0 1,3 1.5 1,2 1.Г 3,0 1,8 1.9 2,5 1,8 3,5 1,8 2,0

после проноратааиия при-.

мииусЗЛ 5. 1.8 1.1 1., 1,6 1.3 1,2 4,5 3,2 3. 4,6. 3.1 3,8 2,3 3,2

солепогломе- мость

начальная 3,0 1,5 0,3 1,0 1,4 0,9 1,0 2,3 1.6 1,8 2,1 1,7 2,6 1,4 1,8

Стойкость, к статическому аозд«#- стеив «и/-коствй, сут. (ГОСТ 9,403-80) .

морской юды 260 1300 1300 1300 1300 1300 1300 1000 1000 900 1000 1000 1000 1000 1000

истиллиро-

анной аолн 70 . 900 900 900 900 900 900 700 700 600 700 800 700 800 800

10

zo

ъо