Водорастворимый олигомерный уретан для получения водостойких самоотверждающихся покрытий и способ его получения

Водорастворимый олигомерный уретан для получения водостойких самоотверждающихся покрытий и способ его получения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. Водорастворимый олигомерный уретан формулы ной массы от 1100 до 1430, отличающийся тем, что, с целью повьшения водостойкости получаемых на его основе покрытий, продукт реакции эпоксидного олигомера с гексаметилендиамином при молярном соотношении 1:2 подвергают взаимодействию с монофункциональным циклокарбонатом при молярном соотношении 1:3. i (Л to 4i О О5 О5

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1 (51) 4 С 08 G 71/04 С 09 D 3/72

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (56) Патент США Р 2935494, кл. 260-77.5, 1960.

НОСИ®СН ОЩН(СН ВЯ ИЩНСН2 ОЯОСН ;НСН2 OROCH GHg3(CH2)PHCOCH2CHJgOH

g 1 1 1

0 он он он о о

QGH+83RH

2. Способ получения водорастворимого олигомерного уретана молекуляр(21) 3533385/23-05 (22) 10.01.83 (46) 30.06.86. Бюл. В 24 ,(71) Казанский ордена Трудового Красного Знамени химико-технологический институт им. С.М. Кирова (72) В.В..Михеев, Н.В. Светлаков, Л.В. Семенова и Э.М. Файрушина, (53) 678.664(088.8) где R — Н,-СН,.

К С,Н С(СН ) С Н

n =. 1-2, с молекулярной массы от 1100 до 1430; для получения водостойких самоотверждающихся покрытий..„Я0„„1240766 А 1 (54) ВОДОРАСТВОРИМЫЙ ОЛИГОМЕРНЫЙ

УРЕТАН ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОСТОЙКИХ САМООТВЕРЖДАИЦИХСЯ ПОКРЫТИЙ И СПОСОБ

ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ (57) 1. Водорастворимый олигомерный уретан формулы ной массы от 1100 до 1430, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения водостойкости получаемых на pFQ основе покрытий, продукт реакции эпоксидного .олигомера с гексаметилендиамином при молярном соотношении 1:2 подвергают взаимодействию с монофункциональным циклокарбонатом при молярном соотношении 1:3, 1240766

Изобретение относится к получению олигоуретанон (ОУ), синтезируемых без применения изоцианатон, и может быть применен для получения покрытий.

Пель изобретения — повьппение водостойкости получаемых на его основе покрытий.

Синтез осуществляют путем взаимодействия циклокарбонатов и аминов при нагревании. При этом в качестве аминов используют олигомерные полиамины (ОП), получаемые при взаимодействии эпоксидных олигомеров (ЭО) и гексаметилендиамина при молярном соотношении 1:2, а н качестве циклокарбонатон — монофункциональные циклокарбонаты, например, этилен- или пропиленкарбонат, при молярном соот- E ношении полиамина и циклокарбоната 1:3.

Для получения ОП используют промыш- ленные образцы 30 марок ЭД-20 (n=0), 3-40 (n=i), 3-41 (n=2), 3-44 (п=3).

Пример 1. В трехгорлую колбу, снабженную обратным холодильником, мешалкой с гидрозатвором, термометром, загружают 116 r гексаметилендиамина и 90 г бутилцеллозольва и перемешивают до полногО растворения гексаметилендиамина. К полученному раствору при перемешивании медленно добавляют 300 r эпоксидного олигомнра 3-40 (n=l) и выдерживают при 60-70 3 ч. Далее реакционную массу охлаждают, добавляют к ней

158 г пропиленкарбоната и при перемешивании медленно нагревают до а

90-95 С. При этой температуре реакцию ведут до получения постоянного значения аминного числа, которое определяют через каждые 0,5 ч. Полученный раствор ОУ в бутилцеллозольве имеет следующие показатели: содержание сухого остатка 75%, аминное число 36,? мг КОН/r. Раствор используют для получения покрытий.

Для выделения ОУ в чистом виде полученный раствор выдерживают при

90-100 в вакууме с остаточным давлением 5 мм рт,ст. до полного удаления бутилцеллозольва.

Пример ы 2-6. В аналогичных условиях при молярном соотношении эпоксидный олигомер — гексаметилендиамин-алкиленкарбонат 1:2:3 полу5 чают ОУ.

Характеристика синтезированных ОУ представлена в табл, 1.

Получение покрытия из ОУ. В

75%-ный раствор ОУ по примеру 1 в бутилцеллозольве добавляют при перемешивании уксусную кислоту в количестве 35-90 от эквивалентного по аминному числу и разбавляют дистил15 лированной водой до достижения концентрации ОУ l7-I9 . Полученный раствор используют для получения покрытий методом электроосаждения на катоде при следующих режимах:

2О (7

Температура, С 20 рН среды 6,5

Напряжение, В 80

Время нанесения, мин 2

Далее покрытия промывают дистиллированной нодой.и отверждают при

200 30 мин, Покрытие имеет следуюо щие снойства: толщина 20 мкм, содержание сетчатого полимера (гель-фракЗО ция) 91, относительная твердость

0,82, прочность при изгибе 1 мм, при ударе 5 Дж, устойчиность к действию

3%-ного водного раствора NaC1 40 сут, воды 150 сут. Покрытия имеют полиуретановую структуру, так как их

ИК--спектры содержат полосы поглоще-н ния в областях 1270, 1540 и 1720 см доказывающие наличие уретановых групп.

Аналогично получают покрытия из других ОУ,.

Физико-механические и защитные свойства покрытий приведены и табл,2.

45 Установлено, что в процессе получения ОУ одна из четырех аминогрупп, имеющихся в молекуле ОП, должна остаться в неизменном виде для придания ОУ растноримости в воде. Поэтому молярное соотношение между ОП и циклокарбонатном должно составлять 1:3.

1240766

Таблица 1

Tnh i С

Содержание уретановых

Иолеку- Аминное

ОУ, синтезированные

Растволярная масса число мг римость в воде

КОН/г по примерам групп (NC00) %

1 СН> 52-56 1160 49

14,9

1 Н 55-60 1100 51 15 6

7 -78 1380 40 12., 9

2 Н

2 СН1 75-82 1430 39 12, 2

Вязкая 830 бб 21, О масса

О Н

3 СН 78-85 2100 25

8,2

Таблица 2

t I

Устойчивость при

ВодостойОтносит.

ОУ, синтезированные твердость

Ударе, Дж Изгибе, мм кость, сут. по примерам

150

0,82

160

0,80

130

130

140

Состав и строение ОУ доказаны определением содержания аминогрупп (аминного числа), уретановых групп и ИК-спектроскопией.

ИК-спектры ОУ содержат полосы поглощения в областях 1260, 1540 и

Содержание гельфракции, %

3 92 0 87

4 91 О 85

5 94 0 83

Из табл. 2 видно, что покрытия с высокими физико-механическими свойст-, вами (прочность при ударе и изгибе имеют максимальные значения по суще,ствующим методам измерения, относи|тельная твердость 0,8-0,87 и в основном состоящие из полимеров сетчатого строения — содержание гель-фракции

1710 cN характерные для уретановых групп.

Оптимальная температура отвержо дения ОУ 200 И, при этом происходит выделение гликолей, более 88%) могут быть получены из ОУ по примерам 1-6, имеющих молекулярную массу 1100-1430, содержание уре тановых групп 12,2-15,6, аминное число 39-49 мг КОН/г.

Покрытия на основе ОУ по примеру 5, имеющего более низкую молекулярную массу (830), а, следовательно, 1240766

Поодолжение табл 3

Показатели свойств

Покрытие

Известное Предлагаемое

Устойчивость к растворителям (ацетон, диметилформамид) Растворя- Не рается пол- ствоностью ряется

Относительная твердость

0,84

0,82

Водостойкость

20 .,— у —"

30 150

Показатели свойств

Покрытие

Известное Предлагаемое

Толщина, мкм

Содержание гельфракции, %

Прочность при изгибе, мм

Прочность при ударе, Дж

Водостойкость, с ут 1

150

Составитель C. Пурина

Техред Л.Олейник

Редактор И. Сегляник

Корректор И. Эрдейи

Заказ 3454/20

Тираж 470

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 более высокое содержание уретановых групп (21%) и аминного числа 66 мг

КОН/г, имеют недостаточную устойчивость при изгибе (10 мм) и ударе (4 Дж). Покрытия на основе ОУ по примеру 6 с более высокой молекулярной массой (2100) и низким содержанием уретановых групп (8,2) и аминного числа (25 мг КОН/r) не растворяются в воде и по этой причине не могут быть использованы в составе во дорастворимых лакокрасочных материалов .

В табл. 3 приведены свойства полиуретановых покрытий из водного раствора ОУ по примеру 1 в сравнении со свойствами полиуретанового покрытия из раствора в диметилформамиде

ОУ, полученного реакцией эритридикарбоната с гексаметилендиамином.

Таблица 3

Из табл. 3 видно, что известные покрытия не содержат сетчатого полимера и в следствие этого полностью растворяются в органических раство25 рителях. Полученное покрытие на 91% состоит из сетчатого полимера и ус-

-.oé÷èBo к действию растворителей, Такие физико-механические свойства полученного покрытия, как прочность при ударе и изгибе, имеют максимальные значения. Относительная твердость полученного покрытия на 30%, а защитные свойства (водостойкость) в.

75 раз выше, чем у известно-о покрытия.

Кроме того, при получении покрытий из предлагаемых ОУ в сравнении с известными происходит снижение выброса паров растворителей в окружающую среду, так как при этом в качестве растворителя вместо диметилформамида используется вода,