Модифицированные эластомером эпоксид-силоксановые композиции

Модифицированные эластомером эпоксид-силоксановые композиции

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Данное изобретение относится к композициям на основе эпоксидных смол, подходящим для защитных покрытий и тому подобного, а говоря более конкретно, к модифицированным эластомером эпоксид-силоксановым полимерным композициям, обладающим улучшенными свойствами, такими как гибкость, атмосферостойкость и химическая стойкость.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Эпоксид-силоксановые композиции, подходящие для использования в качестве материалов для нанесения покрытий, хорошо известны, и они приобрели признание в промышленности в качестве защитных и декоративных покрытий для стали, алюминия, металлопокрытий, нанесенных электролитическим способом, древесины и бетона на рынках в сфере технического обслуживания, военно-морского флота, строительства, архитектуры, авиастроения и чистовой обработки продукции. Несмотря на то, что композиции на основе эпоксидов в течение длительного времени были известны наличием у них желательных свойств, таких как хорошая адгезия к субстратам, коррозионная стойкость, химическая стойкость и атмосферостойкость, такие свойства, как атмосферостойкость и связанное с ним сохранение блеска, у них не дотягивают до идеального уровня. Для придания улучшенных характеристик в отношении атмосферостойкости и сохранения блеска без ухудшения желательных свойств, таких как коррозионная стойкость и химическая стойкость, были разработаны эпоксид-силоксановые композиции.

Патент США № 4250074 описывает известную эпоксид-силоксановую композицию, содержащую взаимопроникающую полимерную сетку (IPN), образованную из переплетающихся эпоксидных полимеров и полисилоксановых полимеров. Композицию получают в результате одновременной полимеризации, по существу при сбалансированных скоростях реакций, смеси эпоксидной смолы и силановых групп с получением двух переплетающихся сеток заполимеризованных эпоксида и полисилоксана по всему получающемуся в результате покрытию. Для получения заполимеризованной эпоксидной сетки используют аминный отвердитель, а для стимулирования гидролитической поликонденсации силановых групп с получением полисилоксана добиваются распределения по всей смеси воды. Несмотря на то, что данная композиция эпоксид-силоксанового покрытия проявляет улучшенные характеристики в отношении атмосферостойкости, коррозионной и химической стойкости в сравнении с обычно используемыми композициями эпоксидных смол, не содержащими силоксан, тем не менее, известно, что она отличается некоторой хрупкостью, у нее отсутствует желательный для определенных приложений уровень ударопрочности, гибкости и стойкости к истиранию.

Патент США № 5618860 описывает известную эпоксид-полисилоксановую композицию, подходящую для использования в качестве покрытия. Композицию получают в результате объединения неароматической эпоксидной смолы с бифункциональным аминосилановым ускорителем отверждения, оловоорганическим катализатором и необязательным пигментом. Полученная таким образом эпоксид-полисилоксановая композиция позволяет добиться улучшения характеристик в отношении атмосферостойкости, химической и коррозионной стойкости и ударопрочности в сравнении с обычно используемыми композициями эпоксидных смол, не содержащими силоксан. Несмотря на то, что данная композиция эпоксид-силоксанового покрытия обеспечивает достижение таких же улучшенных эксплуатационных характеристик, как и эпоксид-силоксановая композиция, обсуждавшаяся выше, тем не менее, известно, что она отличается некоторой хрупкостью, ей не достает желательного для определенных приложений уровня ударопрочности, гибкости и стойкости к истиранию.

Поэтому желательно разработать эпоксид-силоксановую композицию, которая как позволит добиться получения желательных свойств, таких как атмосферостойкость, коррозионная и химическая стойкость, уже присущих эпоксид-силоксановым композициям, так и обеспечит, кроме того, достижение улучшенных характеристик в отношении ударопрочности, гибкости и стойкости к истиранию. Желательно, чтобы эпоксид-силоксановые композиции данного изобретения позволяли бы добиться улучшения сопротивления растрескиванию и отслаиванию при их использовании в виде покрытий.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Модифицированную эластомером эпоксид-силоксановую композицию в соответствии с принципами данного изобретения получают в результате объединения в присутствии воды: (1) кремнийсодержащего промежуточного соединения, предпочтительно в виде полисилоксана с алкокси- либо силанольной функциональной группой; с (2) эпоксидной смолой, предпочтительно имеющей более одной 1,2-эпоксидной группы на молекулу и отличающейся эпоксидной эквивалентной массой в диапазоне от 100 до приблизительно 5000; (3) эластомерным смолообразным промежуточным соединением, содержащим функциональную группу, которую выбирают из группы, состоящей из гидроксила, изоцианата, карбоксила, эпокси, меркаптана и амина, и который выбирают из группы смол, состоящих из бутенов, полибутенов, бутадиенов, полибутадиенов, нитрилов, акрилонитрилов, полисульфидов и их комбинаций; и (4) полифункциональным аминным отвердителем. Для облегчения отверждения в условиях температуры окружающей среды можно использовать необязательный металлорганический катализатор.

Модифицированная эластомером эпоксид-силоксановая композиция может содержать в диапазоне от приблизительно 1 до 40 массовых процентов кремнийсодержащего промежуточного соединения, от 1 до 15 массовых процентов полифункционального амина, от 5 до 60 массовых процентов эпоксидной смолы и от 1 до 25 массовых процентов эластомерного смолообразного промежуточного соединения.

Если данные описанные выше ингредиенты объединять в присутствии воды, то они претерпевают реакции гидролиза и поликонденсации с образованием модифицированных эластомером эпоксидных полимеров либо модифицированных эластомером полисилоксановых полимеров в зависимости от выбора эластомерного смолообразного промежуточного соединения, которое сополимеризуется с полисилоксановыми полимерами и/или эпоксидными полимерами с образованием полностью отвержденной модифицированной эластомером эпоксид-силоксановой полимерной композиции. В конечном счете, на химические и физические свойства модифицированных эластомером эпоксид-силоксановых композиций настоящего изобретения оказывает влияние разумный выбор эпоксидной смолы, кремнийсодержащего промежуточного соединения, полифункционального аминного ускорителя отверждения и пигмента. Модифицированные эластомером эпоксид-силоксановые композиции данного изобретения уникальны, если их сравнивать с обычно используемыми эпоксид-полисилоксановыми композициями, это проявляется в том, что введенный эластомер выступает в роли фактора, позволяющего добиться улучшения степени гибкости, ударопрочности, сопротивления растрескиванию и стойкости к истиранию у полностью отвержденных покрытий, которые из них получают. Данных улучшенных характеристик добиваются без ухудшения желательных свойств, таких как атмосферостойкость, химическая и коррозионная стойкость.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Модифицированные эластомером эпоксид-силоксановые композиции данного изобретения в соответствии с одним примером получают в результате проведения реакции эпоксидсодержащего ингредиента с полиаминным либо аминосилановым ингредиентом с получением отвержденного эпоксидсиланового полимера и взаимодействия аминосиланового ингредиента с кремнийсодержащим промежуточным соединением с получением полисилоксанового полимера. Эпоксид-силоксановые композиции данного изобретения называют «модифицированными эластомером» вследствие прохождения дополнительной реакции эластомерной смолы с эпоксидсодержащим ингредиентом, кремнийсодержащим промежуточным соединением или же аминосиланом либо полиамином в зависимости от типа функциональности эластомерной смолы. Модифицированные эластомером эпоксид-силоксановые композиции данного изобретения позволяют добиться улучшения характеристик в отношении ударопрочности, гибкости и стойкости к истиранию в сравнении с обычно используемыми не модифицированными эластомером эпоксид-силоксановыми композициями.

Модифицированные эластомером эпоксид-силоксановые композиции в соответствии с принципами данного изобретения получают в результате объединения в присутствии воды:

(а) ароматической либо неароматической эпоксидной смолы, имеющей, по меньшей мере, две 1,2-эпоксидные группы; с

(b) кремнийсодержащим промежуточным соединением с алкокси- либо силанольной функциональной группой;

(с) полифункциональным амином;

(d) реакционно-способным эластомерным смолообразным промежуточным соединением; и

(е) необязательным металлорганическим катализатором.

Для достижения желательных свойств, необходимых для пользователя, модифицированные эластомером эпоксид-силоксановые композиции данного изобретения также могут содержать и другие компоненты, такие как необязательные пигменты и/или растворители, модификаторы реологических свойств, пластификаторы, тиксотропные добавки, противовспенивающие добавки и растворители и тому подобное.

Что касается ингредиента, образованного эпоксидной смолой, то подходящие эпоксидные смолы имеют более одной 1,2-эпоксидной группы на моль, и они могут быть насыщенными либо ненасыщенными, алифатическими, циклоалифатическими либо гетероциклическими. В общем случае эпоксидные смолы содержат группы сложного глицидилового эфира либо простого глицидилового эфира, они характеризуются величиной массы, приходящейся на один эпоксид (то есть эпоксидной эквивалентной массой), в диапазоне от 100 до 5000, и содержание реакционноспособных элементов в них равно приблизительно двум. Эпоксидную смолу предпочтительно используют в жидкой, а не в твердой форме.

Примеры эпоксидных смол, подходящих для получения композиций данного изобретения, включают глицидиловые простые полиэфиры многоатомных фенолов, которые получают из эпигалогенгидрина, например эпихлоргидрина, и многоатомного фенола. Примеры таких многоатомных фенолов включают резорцин, гидрохинон, бис(4-гидроксифенил)-2,2-пропан либо бисфенол А, как обычно его называют, 4,4'-дигидроксибензофенон, бис(4-гидроксифенил)-1,1-этан, бис(4-гидроксифенил)-1,1-изобутан, бис(4-гидроксифенил)-2,2-бутан, бис(2-дигидроксинафтил)метан, флороглюцинол, бис(4-гидроксифенил)сульфон. Дополнительными многоатомными фенолами являются новолачные смолы, содержащие более двух фенолов, либо замещенных фенолов, при этом звенья связаны метиленовыми мостиками, а также галогенированы, например, бромированные и хлорированные фенольные соединения.

Дополнительные подходящие эпоксидные смолы включают глицидиловые простые полиэфиры многоатомных спиртов, полученные в результате взаимодействия многоатомного спирта и эпигалогенгидрина с использованием кислотного катализатора, например трифторида бора, и после этого обработки получающегося в результате продукта щелочным дегидрогалогенирующим агентом. В число многоатомных спиртов, которые можно использовать при получении данных полиэпоксидов, включают глицерин, этиленгликоль, пропиленгликоль, диэтиленгликоль, гександиол, гексантриол, триметилолпропан, триметилолэтан, пентаэритрит и тому подобное.

Эпоксидные смолы и способы их получения описываются в патентах США №№ 2467171, 2615007, 2615008, 2801227, 2538072 и 3033803, которые тем самым включаются в настоящий документ в качестве ссылки.

Кроме того, другие примеры эпоксидных смол включают глицидиловые сложные эфиры многоосновных карбоновых кислот, которые получают из эпигалогенгидрина и многоосновной карбоновой кислоты с использованием методик, описанных в патентах США №№ 3859314 и 3576827, которые тем самым включаются в настоящий документ в качестве ссылки. Примеры многоосновных карбоновых кислот включают фталевую кислоту либо ее ангидрид, изофталевую кислоту, терефталевую кислоту, тетрагидрофталевую кислоту, гексагидрофталевый ангидрид, адипиновую кислоту, димеризованные жирные кислоты, двухосновные кислоты, полученные из ненасыщенной жирной кислоты и акриловой кислоты, и тому подобное.

Эпоксидные смолы, подходящие для получения композиций для нанесения обладающих атмосферостойкостью покрытий, включают Epirez 505 от компании Rhone-Poulenc, расположенной в Луисвилле в Кентукки; Epon DPL-862, Eponex 1510 и Eponex 1513 (эпоксидная смола на основе гидрированного бисфенола А-эпихлоргидрина) от компании Resolution Performance Products из Хьюстона в Техасе; Santolink LSE-120 от компании Monsanto, расположенной в Спрингфильде в Массачусетсе; Epodil 757 (циклогександиметанолдиглицидиловый простой эфир) от компании Air Products and Chemicals, расположенной в Аллентауне в Пенсильвании; Araldite XUGY358 и PY327 от компании Vantico, расположенной в Хоторне в Нью-Йорке; Aroflint 393 и 607 от компании Reichold, расположенной в Дурхаме в Северной Каролине; и ERL4221 от компании Union Carbide, расположенной в Территауне в Нью-Йорке.

Эпоксидные смолы, подходящие для получения обладающих химической стойкостью покрытий, включают смеси Epon 828 (эпоксидная смола на основе бисфенола А-эпихлоргидрина) от компании Resolution с бифункциональными обладающими реакционной способностью по отношению к эпоксидам разбавителями, такими как неопентилгликольдиглицидиловый простой эфир, резорциндиглицидиловый простой эфир и циклогександиметанолдиглицидиловый простой эфир, эпоксидные смолы на основе бисфенола F, то есть Resolution Epon DPL 862 (эпоксидная смола на основе бисфенола F-эпихлоргидрина), и эпоксид-фенольные новолачные смолы, такие как: Epalloy 8250 (эпоксидная новолачная смола) от компании CVC, расположенной в Черри-Хилле в Нью-Джерси; Araldite EPN 1139 от компании Vantigo; и DEN432 и DEN438 от компании Dow Chemical.

Предпочтительные эпоксидные смолы включают эпоксидные смолы на основе эпихлоргидрина-бисфенола А, эпоксидные смолы на основе эпихлоргидрина-бисфенола F, эпоксидные смолы на основе гидрированного бисфенола А-эпихлоргидрина, глицидилметакрилатные смолы, глицидиловые сложные эфиры, фенольные новолачные эпоксидные смолы и модифицированные резорцином эпоксидные смолы, которые имеют, по меньшей мере, две эпоксидные группы в молекуле. Данные эпоксидные смолы предпочтительны, потому что они позволяют получить трехмерную сшитую сетку в результате взаимодействия с аминофункциональным соединением либо соединениями, что более подробно описывается далее.

Предпочтительные эпоксидные смолы, подходящие для получения обладающих химической стойкостью композиций, включают те смолы, которые представляют собой комбинацию стандартной эпоксидной смолы на основе эпихлоргидрина-бисфенола А с фенольной новолачной эпоксидной смолой. Предпочтительные эпоксидные смолы, подходящие для придания хороших атмосферостойкости, сохранения блеска и прочности окраски, включают смолы на основе гидрированного бисфенола А-эпихлоргидрина и полиакрилатные смолы на основе глицидилметакрилата.

Для получения модифицированных эластомером эпоксид-силоксановых композиций данного изобретения используют ингредиент, образованный эпоксидной смолой, в количестве в диапазоне от 5 до 60 массовых процентов в расчете на полную массу композиции. Необходимо понимать, что данное количество отражает полное количество ингредиентов, образованных эпоксидными смолами, которые используют для получения композиции, которые могут включать один ингредиент, образованный эпоксидной смолой, или же комбинацию из двух либо более различных ингредиентов, образованных эпоксидными смолами.

При использовании менее приблизительно 5 массовых процентов эпоксидной смолы будет получена конечная композиция, отличающаяся нежелательным для многих вариантов нанесения покрытия уровнем химической стойкости и/или атмосферостойкости. При использовании более приблизительно 60 массовых процентов эпоксидной смолы будет получена конечная композиция, отличающаяся нежелательным уровнем гибкости, ударопрочности и стойкости к истиранию вследствие ограниченности количества эластомерного ингредиента. Предпочтительный диапазон массовых процентов для содержания ингредиента, образованного эпоксидной смолой, заключен в пределах от 10 до 30. В особенности предпочтительную модифицированную эластомером эпоксид-силоксановую композицию получают при использовании приблизительно 20 массовых процентов эпоксидного ингредиента в расчете на полную массу композиции.

Что касается кремнийсодержащего промежуточного соединения, используемого для образования компонента смолы, то предпочтительные кремнийсодержащие промежуточные соединения включают следующее, но не ограничиваются только им: соединения, описываемые следующей формулой:

где каждый R₁ выбирают из группы, состоящей из гидрокси-группы, кислорода и алкильной, арильной и алкокси-групп, содержащих вплоть до шести атомов углерода. Каждый R₂ выбирают из группы, состоящей из водорода и алкильной и арильной групп, содержащих вплоть до шести атомов углерода. Предпочитается, чтобы R₁ и R₂ включали бы группы, содержащие менее шести атомов углерода, что облегчит протекание быстрого гидролиза кремнийсодержащего промежуточного соединения, где прохождение данной реакции определяет летучесть продукта гидролиза, аналогичного спирту. Для групп R₁ и R₂, содержащих более шести атомов углерода, наблюдается тенденция к ухудшению условий гидролиза кремнийсодержащего промежуточного соединения вследствие относительно низкой летучести каждого аналога спирта.

Предпочитается, чтобы "n" или число повторяющихся групп Si-O в цепи молекулы было бы выбрано таким образом, чтобы ингредиент, образованный кремнийсодержащим промежуточным соединением, имел бы среднемассовую молекулярную массу в диапазоне от приблизительно 400 до приблизительно 10000. Образованный кремнийсодержащим промежуточным соединением ингредиент со среднемассовой молекулярной массой, меньшей приблизительно 400, может привести к получению композиции, которая будет чрезмерно хрупкой для практических вариантов нанесения покрытия. Образованный кремнийсодержащим промежуточным соединением ингредиент со среднемассовой молекулярной массой, превышающей приблизительно 10000, может привести к получению композиции с вязкостью, выходящий за пределы желательного диапазона от приблизительно 1000 до 15000 сантипуаз (сП) при 20°С, что сделает композицию чрезмерно вязкой для использования без добавления растворителя в количестве, выходящем за пределы существующих требований к содержанию летучих органических соединений (VOC).

Предпочтительные ингредиенты, образованные кремнийсодержащими промежуточными соединениями, имеют алкокси- либо силанольную функциональную группу. В особенности предпочтительными кремнийсодержащими промежуточными соединениями с алкокси-функциональной группой являются полисилоксаны с метокси-функциональной группой, и они включают следующее, но не ограничиваются только ими: DC-3074 и DC-3037 от компании Dow Corning; GE SR191, SY-550 и SY-231 от компании Wacker, расположенной в Эдриане в Мичигане. Предпочтительные кремнийсодержащие промежуточные соединения с силанольной функциональной группой включают следующее, но не ограничиваются только ими: DC840, Z6018, Q1-2530 и 6-2230 от компании Dow Corning.

Для получения модифицированных эластомером эпоксид-силоксановых композиций данного изобретения используют ингредиент, образованный кремнийсодержащим промежуточным соединением, в количестве в диапазоне от 1 до 40 массовых процентов в расчете на полную массу композиции. Необходимо понимать, что данное количество отражает полное количество ингредиентов, образованных кремнийсодержащими промежуточными соединениями, которые используют для получения композиции, которые могут включать один ингредиент, образованный кремнийсодержащим промежуточным соединением, или же комбинацию из двух либо более различных ингредиентов, образованных кремнийсодержащими промежуточными соединениями. При использовании менее приблизительно 1 массового процента кремнийсодержащего промежуточного соединения будут получать конечную композицию, отличающуюся нежелательным для многих вариантов нанесения покрытия уровнем химической стойкости и/или атмосферостойкости. При использовании кремнийсодержащего промежуточного соединения в количестве, превышающем приблизительно 40 массовых процентов, будут получать конечную композицию, отличающуюся нежелательным уровнем хрупкости, то есть низким сопротивлением ударным нагрузкам, для отвержденной пленки.

Предпочтительный диапазон массовых процентов для содержания ингредиента, образованного кремнийсодержащим промежуточным соединением, заключен в пределах от 2 до 20. В особенности предпочтительную модифицированную эластомером эпоксид-силоксановую композицию получают при использовании приблизительно 5 массовых процентов ингредиента, образованного кремнийсодержащим промежуточным соединением, в расчете на полную массу композиции.

Что касается полифункционального аминового ингредиента, то полифункциональные аминовые ингредиенты, подходящие для получения модифицированных эластомером эпоксид-силоксановых композиций данного изобретения, включают аминофункциональные кремнийсодержащие соединения и соединения с аминогруппой, и их можно выбирать из общих классов алифатических аминов и полиаминов, аддуктов алифатических аминов, полиамидоаминов, циклоалифатических аминов и полиаминов и аддуктов циклоалифатических аминов, ароматических аминов, оснований Манниха, кетиминов и бутадиен-акрилонитрильной смолы с аминогруппой, такой как ATBN, приобретаемой в компании Noveon.

Предпочтительный аминовый ингредиент представляет собой аминосилан, который является, по меньшей мере, бифункциональным, то есть имеющим, по меньшей мере, два активных водорода, и который может быть описан следующей общей формулой:

Y-Si-(O-X)₃,

где Y представляет собой H(HNR)_a, и где «а» представляет собой целое число в диапазоне от 1 до 6, каждый R является бифункциональным органическим радикалом, независимо выбираемым из группы, состоящей из арильного, алкильного, диалкиларильного, алкоксиалкильного и циклоалкильного радикалов, и где R может варьироваться в пределах каждой молекулы Y. Каждый Х может быть таким же, как другие, либо отличным от них, и его значение ограничивают алкильной, гидроксиалкильной, алкоксиалкильной и гидроксиалкоксиалкильной группами, содержащими менее приблизительно шести атомов углерода. В аминовом ингредиенте могут присутствовать, по меньшей мере, 0,7 эквивалента амина либо 0,2 моля аминосилана, приходящихся на один эквивалент эпоксида. Аминосилан может быть полностью либо частично замещен на органический аминовый отвердитель.

Предпочтительные аминосиланы включают следующее, но не ограничиваются только ими: аминоэтиламинопропилтриэтоксисилан, н-фениламинопропилтриметоксисилан, триметоксисилилпропилдиэтилентриамин, 3-(3-аминофенокси)пропилтриметоксисилан, аминоэтиламинометилфенилтриметоксисилан, 2-аминоэтил-3-аминопропил-трис-2-этилгексоксисилан, н-аминогексиламинопропилтриметоксисилан, трис-аминопропил-трис-метоксиэтоксисилан, гамма-аминопропилтриметоксисилан, гамма-аминопропилтриэтоксисилан, гамма-аминопропилметилдиметоксисилан, N-бета(аминоэтил)гамма-аминопропилтриметоксисилан, N-бета(аминоэтил)гамма-аминопропилтриэтоксисилан и N-бета(аминоэтил)гамма-аминопропилметилдиметоксисилан. Данные соединения с аминогруппой можно использовать в одиночку либо в комбинации с одним либо несколькими другими соединениями с аминогруппой.

Производители и торговые наименования некоторых аминосиланов, подходящих для настоящего изобретения, перечислены в таблице 1.

Таблица 1 - Аминосиланы
Производитель	Обозначение продукции
Dow Corning	Z6020, XI-6100, XI6150
OSI Specialities	A1100, A1101, A1102, A1108, A1110, A1120, A1126, A1130, A1387, Y9632
Wacker	ED117
Sivento	A0696, A0698, A0699, A0700, A0710, A0720, A0733, A0733, A0742, A0750, A0800
PCR	12328-1

Предпочтительные аминовые ингредиенты представляют собой, по меньшей мере, бифункциональные силаны. В особенности предпочтительным бифункциональным силаном является N-бета(аминоэтил)гамма-аминопропилтриметоксисилан. Бифункциональные аминосиланы желательны потому, что было обнаружено, что комбинация, включающая аминосилан с содержанием реакционноспособных элементов, равным двум, то есть только с двумя аминными водородами, вступает в реакцию с неароматическим эпоксидом также с содержанием реакционноспособных элементов, равным двум, с получением линейного несшитого эпоксидного полимера, который демонстрирует улучшенную атмосферостойкость. Использование аминосиланового ингредиента желательно для придания конечному отвержденному покрытию свойства химической стойкости к кислотам, таким как серная кислота и уксусная кислота.

Такие предпочтительные амины и аминосиланы приводят к получению модифицированных эластомером эпоксид-силоксановых композиций, которые при нанесении в виде покрытия на субстрат обнаруживают превосходную атмосферостойкость, выраженную как в прочности окраски, так и в сохранении блеска. Для получения модифицированных эластомером эпоксид-силоксановых композиций данного изобретения используют аминовый ингредиент в количестве в диапазоне от 1 до 25 массовых процентов в расчете на полную массу композиции. Необходимо понимать, что данное количество отражает полное количество аминных ингредиентов, которые используют для получения композиции, которые могут включать один аминный ингредиент или же комбинацию из двух либо более различных аминных ингредиентов.

При использовании менее приблизительно 1 массового процента аминового ингредиента будет получена конечная композиция, отличающаяся нежелательным для многих вариантов нанесения покрытия уровнем химической стойкости и/или атмосферостойкости. При использовании более приблизительно 25 массовых процентов аминового ингредиента будет получена конечная композиция, отличающаяся нежелательным уровнем аминного помутнения. Образование помутнения (иногда называемого налетом либо выпотеванием) обычно оказывает негативное влияние на эксплуатационные характеристики покрытия, поскольку это может привести к уменьшению блеска, увеличению пожелтения, ухудшению способности к нанесению нового покрытия и к возникновению проблем с адгезией между слоями покрытия. При использовании более 25 массовых процентов аминовый ингредиент также может стимулировать образование карбамата и появление следов от капель воды на участках нахождения амина, диоксида углерода и воды на поверхности покрытия. Предпочтительный диапазон массовых процентов для содержания аминового ингредиента заключен в пределах от 2 до 20. В особенности предпочтительную модифицированную эластомером эпоксид-силоксановую композицию получают при использовании приблизительно 7 массовых процентов аминового ингредиента в расчете на общую массу композиции.

При получении модифицированных эластомером эпоксид-силоксановых композиций настоящего изобретения доля аминового ингредиента по отношению к эпоксидной смоле может варьироваться в широком диапазоне вне зависимости от того, был ли амин выбран из общих классов полифункциональных аминов, либо из полифункциональных аминосиланов, описываемых общей формулой, приведенной выше, либо из любой их комбинации. В общем случае компонент, образованный эпоксидной смолой, отверждают при использовании количества аминового ингредиента, достаточного для получения аминной эквивалентной массы в диапазоне, по меньшей мере, от приблизительно 0,7 до приблизительно 1,2, приходящейся на 1 эпоксидную эквивалентную массу, либо при использовании, по меньшей мере, 0,2 моля аминосилана, приходящихся на одну эпоксидную эквивалентную массу. Если количество добавленного амина будет соответствовать менее чем 0,7 аминной эквивалентной массы, приходящейся на одну эпоксидную эквивалентную массу, то получающаяся в результате композиция для нанесения покрытия будет характеризоваться длительным временем отверждения и будет демонстрировать плохие атмосферостойкость и химическую стойкость. Если количество добавленного амина будет соответствовать более чем 1,2 аминной эквивалентной массы, приходящейся на одну эпоксидную эквивалентную массу, то получающаяся в результате композиция покрытия будет демонстрировать помутнение и засаленность поверхности.

Что касается ингредиента, образованного реакционноспособным эластомерным смолообразным промежуточным соединением, то подходящие реакционноспособные эластомерные смолообразные промежуточные соединения включают соединения с гидроксильной, эпоксидной, изоцианатной, карбоксильной, эпоксидной, меркаптановой либо аминогруппами. Примеры реакционно-способных эластомерных смолообразных промежуточных соединений включают полибутены с гидроксильной функциональной группой; полибутадиеновую смолу с гирокси- и изоцианатной функциональными группами, приобретаемую, например, в компании ARCO из Лайонделла, Ньютон-Сквер в Пенсильвании, продаваемую с обозначением продукции Poly-BD; модифицированные уретаном эпоксидные смолы, приобретаемые, например, в компании Reichhold из Дурхама в Северной Каролине, продаваемые с обозначением продукции Epotuf 95-472; модифицированные уретаном аминовые отвердители, приобретаемые, например, в компании Resolution Performance Products из Хьюстона в Техасе, продаваемые с обозначением продукции Euredur 70; Aradur 70, приобретаемый, например, в компании Vantico из Базеля в Швейцарии; бутадиен-акрилонитрильные смолы с амино- и карбокси-функциональными группами, приобретаемые, например, в компании Noveon Speciality Chemicals из Брексвилла в Огайо, продаваемые с обозначениями продукции ATBN и CTBN; эпоксидные аддукты бутадиен-акрилонитрильных смол с амино- и карбокси-функциональными группами, приобретаемые, например, в компании Resolution, продаваемые с обозначениями продукции Epon 58005, 58006, 58042 и 58901, в компании Reichhold, продаваемые с обозначениями продукции Kelpoxy 519-K2-70, Kelpoxy G-272 и Kelpoxy G293, и в компании CVC Specialty Chemicals из Мэйплшэйда в Нью-Джерси, продаваемые с обозначениями продукции Erisys EMR-95, Erisys EMRA-1340 и Erisys EMRF-1320; и полисульфидные смолы с меркаптановой и эпоксидной функциональными группами, приобретаемые, например, в компании Rohm & Haas из Филадельфии в Пенсильвании, продаваемые с обозначением продукции Thiokol LP. Другие эластомерные смолообразные ингредиенты, для которых была выявлена пригодность в практике данного изобретения, включают смолы с аминогруппой Epi-Cure DPC-3163, Epi-Cure 3164 и Epi-Cure 3260 от компании Resolution Performance Products.

Предпочтительные реакционно-способные эластомерные смолообразные промежуточные соединения включают эпоксидные аддукты бутадиен-акрилонитрильных смол с амино- и карбокси-функциональными группами (например, Epon 58005 от компании Resolution и Kelpoxy G272 от компании Reichhold). Данные конкретные реакционно-способные эластомерные смолообразные промежуточные соединения предпочтительны, потому что они характеризуются достаточным уровнем содержания эластомера и среднемассовой молекулярной массой образующей аддукт смолы, которые обеспечивают получение у композиции для нанесения покрытия оптимальных характеристик в отношении гибкости и вязкости.

Для получения модифицированных эластомером эпоксид-силоксановых композиций данного изобретения используют реакционноспособное эластомерное смолообразное промежуточное соединение в количестве в диапазоне от 1 до 25 массовых процентов в расчете на общую массу композиции. Необходимо понимать, что данное количество отражает общее количество ингредиентов, образованных реакционноспособными эластомерными смолообразными промежуточными соединениями, которые используют для получения композиции, которые могут включать один ингредиент, образованный реакционноспособным эластомерным смолообразным промежуточным соединением, или же комбинацию из двух либо более различных ингредиентов, образованных реакционноспособными эластомерными смолообразными промежуточными соединениями.

При использовании менее приблизительно 1 массового процента ингредиента, образованного реакционноспособным эластомерным смолообразным промежуточным соединением, будет получена конечная композиция, отличающаяся нежелательным для многих вариантов нанесения покрытия уровнем гибкости, ударопрочности и стойкости к истиранию. При использовании более приблизительно 25 массовых процентов ингредиента, образованного реакционноспособным эластомерным смолообразным промежуточным соединением, будет получена конечная композиция, которая будет очень вязкой, что сделает нанесение такого покрытия очень затруднительным при содержании более 25 процентов.

Предпочтительный диапазон массовых процентов для содержания ингредиента, образованного реакционноспособным эластомерным смолообразным промежуточным соединением, заключен в пределах от 2 до 20. В особенности предпочтительную модифицированную эластомером эпоксид-силоксановую композицию получают при использовании приблизительно 4 массовых процентов ингредиента, образованного реакционноспособным эластомерным смолообразным промежуточным соединением, в расчете на общую массу композиции.

Модифицированные эластомером эпоксид-силоксановые композиции данного изобретения составляют для нанесения при использовании обычного пневматического, вакуумного, пневмовакуумного оборудования и оборудования для распыления в электростатическом поле, кисти либо валика. Композиции предназначены для использования в качестве защитных покрытий для стали, металлопокрытий, нанесенных электролитическим способом, алюминия, бетона и других субстратов при толщинах сухих пленок в диапазоне от 25 микрометров до приблизительно двух миллиметров, и их можно нанести в качестве защитных настилов на пол для обычных поверхностей пола при толщинах сухих пленок в диапазоне от приблизительно 15 до 200 миллиметров.

При желании можно использовать пигменты и/или наполнители для получения композиций для нанесения окрашенных либо структурированных покрытий. Подходящие цветные пигменты можно выбрать из органических и неорганических цветных пигментов, которые могут включать диоксид титана, технический углерод, ламповую сажу, оксид цинка, природные и синтетические красный, желтый, коричневый и черный оксиды железа, толуидиновый и бензидиновый желтый, фталоцианиновый голубой и зеленый и карбазоловый фиолетовый, и разбавителей пигментов, включающих измельченные и кристаллические диоксид кремния, сульфат бария, силикат магния, силикат кальция, слюду, железную слюдку, карбонат кальция, цинковую пыль, алюминий и силикат алюминия, гипс, полевой шпат и тому подобное. Подходящие наполнители включают обычно используемые наполнители, известные в отрасли промышленности, связанной с нанесением покрытий, такие как кварцевая пудра, тальк (силикат магния), глины, такие как белая глина (силикат алюминия), волластонит (силикат кальция), карбонат кальция, бариты (сульфат бария), метаборат бария, тригидрат алюминия, графит, цинк, алюминий, медь и тому подобное.

Количество пигмента, которое используют для получения композиции, понимается как варьирующееся в зависимости от конкретного варианта нанесения композиции, потребности в покрытии субстрата либо грунтовочного покрытия, и оно может равняться нулю, если желательной будет прозрачная либо бесцветная композиция. В примере варианта осуществления, где желательно покрытие, окрашенное в серый цвет, можно использовать комбинацию двух различных пигментов, например, ламповой сажи и диоксида титана. Взятая в качестве примера модифицированная эластомером эпоксид-силоксановая композиция может содержать вплоть до приблизительно 70 массовых процентов пигмента и/или наполнителя в расчете на полную массу композиции. При использовании более 70 массовых процентов пигмента и/или наполнителя можно получить композицию, которая будет чрезмерно вязкой для нанесения.

Пигмент и/или наполнитель можно добавлять в виде части компонентов смолы, используемых для получения композиции, например, вместе с эп