Взаимопроникающие полимерные сетки как покрытие для металлической подложки и способ их изготовления

Взаимопроникающие полимерные сетки как покрытие для металлической подложки и способ их изготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Перекрестные ссылки на родственные заявки

Данная заявка заявляет приоритет предварительных заявок США №60/707.333 и 60/707.332, которые обе поданы 11 августа 2005 и раскрытие которых включено сюда во всей их полноте посредством ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к металлической подложке, покрытой одним или многими слоями, по меньшей мере один из которых является взаимопроникающей полимерной сеткой. Металлическая подложка может быть, например, трубой, сосудом, желобом, стержнем, изделием с профильной формой или трубкой.

Уровень техники

Сегодняшнее техническое общество требует хранения и транспортировки текучих сред, таких как нефть, вода, природный газ, метан, аммиак, сжиженный воздух, бензин, кислород, азот, водород, а также различных промышленных химикатов. Внутренность сосуда, трубы или трубки может быть подвержена суровым условиям окружающей среды вследствие химической природы текучей среды, хранящейся или транспортируемой при предусмотренных температуре и давлении. Внешняя часть сосуда, трубы или трубки может контактировать с коррозионной средой, такой как морская вода, почва, газы, жидкости или твердые вещества.

Различные одно- или многослойные покрытия известны в уровне техники для защиты внутренней и внешней поверхностей сосуда, трубы или трубки, хранящей и транспортирующей промышленные текучие среды. Патент США №5.709.948 раскрывает полувзаимопроникающую полимерную сетку (полуВПС) как покрытие для стальной трубы и сосудов для хранения. Покрытие из полуВПС содержит полностью предварительно полимеризованный несшитый (линейный) полиолефин и сшитый эпоксидный полимер.

Краткое описание изобретения

В одном объекте настоящее изобретение предлагает покрытое изделие, содержащее металлическую подложку и слоистый покрывающий состав на по меньшей мере одной ее поверхности, причем этот состав содержит слой эпоксидной смолы, предпочтительно представляющий собой частично или полностью отвержденное наплавленное эпоксидное покрытие, при этом покрывающий состав далее содержит слой внешнего покрытия, содержащий соединение эпоксидных и полиолефиновых смол, а изделие выбрано из группы, состоящей из трубы, сосуда, желоба, прута, изделия с профильной формой и трубки, причем покрытое изделие содержит полимерный защитный слой наружного покрытия поверх слоистого покрывающего состава. В предпочтительном варианте осуществления покрытого изделия по изобретению слой внешнего покрытия содержит:

a) от 0,1 до 50 мас.% отверждающейся от эпоксидной смолы от общего состава смолы; и

b) от 50 до 99,9 мас.% по меньшей мере одной полностью полимеризированной углеводородной полиолефиновой смолы и функционализированной полиолефиновой смолы от общего состава смолы,

при этом углеводородный полиолефин присутствует в пределах от 1 до 99,9 масс.процентов, а функционализированный полиолефин присутствует в пределах до 98,9 мас.% от состава полиолефиновой смолы по п.b).

В другом варианте осуществления объект настоящего изобретения обеспечивает составное изделие, содержащее металлическую подложку, имеющую слой наплавленного эпоксидного покрытия на по меньшей мере одной ее поверхности, наплавленный эпоксидный слой, покрываемый слоем полиолефиновой/эпоксидной полу- или полностью взаимопроникающей полимерной сетки (ВПС), ВПС заплату, содержащую полностью предварительно полимеризированный несшитый, сшиваемый или сшитый полиолефин и второй полимер, содержащий отвержденную эпоксидную смолу. Слой ВПС опционально является свободным от дополнительного отвердителя для эпоксидной смолы, а составное изделие опционально содержит далее полиолефиновый защитный слой поверхностного покрытия и один или несколько клеящих и скрепляющих слоев.

В еще одном объекте настоящее изобретение обеспечивает покрытое изделие, содержащее металлическую подложку и нанесенный непосредственно на по меньшей мере одну ее поверхность слой эпоксидного/полиолефинового состава, содержащего эпоксидный полимер, который может быть сшитым в присутствии полиолефина, который является сшиваемым или сшитым, причем после отверждения эпоксид/полиолефин могут обеспечить покрытие металлической поверхности из полностью ВПС. Неожиданно оказалось, что покрытие из полностью ВПС обеспечивает необычно стабильное покрытое изделие при повышенных температурах. В данном варианте осуществления изделие может быть свободным от слоя наплавленного эпоксидного покрытия или любого другого клеящего слоя между металлической подложкой и эпоксидным/полиолефиновым покрытием из полностью ВПС.

В еще одном варианте осуществления настоящее изобретение обеспечивает покрытое изделие, содержащее металлическую подложку, имеющую на по меньшей мере одной ее поверхности слой полиолефиновой/эпоксидной полу- или полностью ВПС, причем покрытое изделие содержит далее термопластичное наружное покрытие и покрытое изделие свободно от дополнительного клеящего вещества между любыми из слоев. Наружное покрытие может содержать один или несколько термопластичных полимеров.

Предпочтительно, полиолефин ВПС содержит полипропилен или полиэтилен либо и то, и другое.

Покрывающий состав может быть нанесен на одной или на обеих поверхностях металлической подложки и может содержать дополнительные слои, такие как связывающие, скрепляющие, защитные слои и слои наружного покрытия. Металлическая подложка может быть, например, по меньшей мере одним компонентом из группы, состоящей из внутренней и внешней поверхностей трубы, сосуда, желоба, прута, изделия с профильной формой или трубки. Клейкий скрепляющий слой может находиться между слоями в составе, в том числе между внешним защитным или изолирующим слоем и нижележащим слоем.

В другом объекте настоящее изобретение обеспечивает способ для получения покрытого изделия, содержащий следующую последовательность действий:

а) обеспечивают металлическую подложку,

b) обеспечивают слой эпоксидной смолы, предпочтительно представляющий собой частично или полностью отвержденное наплавленное эпоксидное покрытие на по меньшей мере одной поверхности металлической подложки,

c) обеспечивают расплавленную смесь, содержащую:

i) отверждающуюся сшитую эпоксидную смолу, причем смола опционально свободна от дополнительного эпоксидного отвердителя; и

ii) полностью предварительно полимеризированный, несшитый, сшиваемый или сшитый полиолефиновый полимер,

d) наносят слой расплавленной смеси этапа с) на поверхность слоя наплавленного эпоксидного покрытия этапа b), и

e) в любой последующий момент инициируют сшивание полимеров в расплавленной смеси для получения полу- и полностью ВПС на поверхности слоя наплавленного эпоксидного покрытия для получения покрытого изделия.

В другом предпочтительном варианте осуществления смесь этапа с) может обеспечиваться как порошок (измельченные гранулы) ВПС и распыляться на нагретом слое оплавленного эпоксидного покрытия, когда его отверждение закончено. Может быть также полезно распылять измельченные гранулы непосредственно на нагретую подложку.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления смесь этапа с) обеспечивается как непрерывный экструдат из экструдера, как расплавленный плоский лист с шириной в пределах от 2 см до 2 м, предпочтительно от 10 см до 50 см, толщиной в пределах от 0,1 мм до 10 мм, предпочтительно от 0,5 см до 5 мм, и длиной в пределах от 0,5 см до 50 м, предпочтительно от 3 м до 25 м, который может быть спирально намотан на горячую подложку (например, горячую трубу) или на горячую подложку, покрытую наплавленным эпоксидным покрытием, где отверждение эпоксидной/полиолефиновой ВПС может быть завершено.

В еще одном объекте настоящее изобретение относится к способу для соединения секций покрытой трубы, содержащему этапы, на которых:

а) обеспечивают две секции металлической трубы, причем каждая секция металлической трубы имеет по меньшей мере одно покрытие на внешней поверхности, и это покрытие содержит слой по меньшей мере одного полимера, который может содержать полу- или полностью ВПС, или термоотверждающийся или термопластичный полимер, и

b) выравнивают секции металлической трубы концами для образования желательного смыкания, наносят слой внешнего покрытия эпоксидной/полиолефиновой полу- или полностью ВПС на это смыкание и на любую желательную дополнительную область покрытой трубы для образования шва и для защиты соединения.

Может быть желательно, чтобы слой внешнего покрытия ВПС был шероховатым, перфорированным, структурированным или содержащим микроскладки для того, чтобы обеспечить вентилирование уловленного газа, такого как воздух, при нанесении слоя.

В еще одном объекте настоящее изобретение относится к способу для заварки покрытой металлической подложки, к примеру металлической трубы, содержащему этапы, на которых:

a) обеспечивают металлическую подложку, имеющую одно или несколько покрытий на своей внешней поверхности, при этом наиболее удаленное внешнее покрытие содержит эпоксидное/полиолефиновое покрытие из полу- или полностью ВПС или термопластичное или термоотверждающееся полимерное покрытие, и опционально один или несколько промежуточных эпоксидных и скрепляющих слоев и слои наружного покрытия, причем наиболее удаленное внешнее покрытие содержит область, имеющую по меньшей мере один разрыв непрерывности в ней, которое опционально открывает одну или несколько частей дополнительных покрытий и опционально часть поверхности подложки,

b) наносят покрытие на область ВПС или другого полимерного покрытия, содержащую разрыв непрерывности, и любые желательные дополнительные области, окружающие разрыв непрерывности, и присоединяют сплавлением с ним слой внешнего покрытия, содержащий эпоксидные/полиолефиновые полу- или полностью ВПС, чтобы сформировать заплату поверх разрыва непрерывности в полу- или полностью ВПС, или в другом полимерном покрытии и в любом из открытых участков промежуточных слоев и открытой поверхности подложки, при этом нанесение покрытия из полу- или полностью ВПС формирует защитную заплату поверх по меньшей мере одного разрыва непрерывности и дополнительной окружающей области.

Изобретение полезно для обеспечения защищенных от коррозии трубы, сосуда, желоба, прута, изделия с профильной формой или трубки, которые транспортируют текучие среды или открыты (на любой поверхности) для таких сред при различных температурах и давлениях и имеющих различные химические составы. Транспортируемые и хранящиеся текучие среды могут протекать при различных скоростях. Слои покрытия могут обеспечить металлической подложке защиту от коррозии и действовать как теплоизолятор. Защищенные изделия по изобретению также имеют сопротивляемость выкрашиванию (при ударах), являются достаточно гибкими, чтобы обеспечить изгибание подложки без образования трещин или отслоений, и имеют улучшенную стойкость к истиранию. Множественные слои покрытия могут быть покрыты по отдельности один за другим или одновременно.

В данной заявке:

«катодное нарушение связи» означает нарушение сцепления между покрытием и его подложкой продуктами катодных реакций; данные катодного нарушения сцепления с результатом менее 8 мм (по радиусу) при 65°С рассматриваются как удовлетворительные;

«эпоксидная/(поли)олефиновая ВПС», «эпоксид/полиолефин», «полиолефин/эпоксид, эпоксид/олефин» и «ВПС» означают сетку из двух полимеров, как определено здесь в полностью ВПС и полуВПС;

«полностью взаимопроникающие полимерные сетки (полностью ВПС)» означают сетку из по меньшей мере двух полимеров, один (например, эпоксид) может быть сшит в присутствии второго полимера (например, полиолефина), который является сшиваемым или уже сшитым;

«наплавленное эпоксидное покрытие» или «НЭП» («FBE») означает эпоксидную порошковую смолу, которая отверждена теплом для обеспечения непрерывного плотного стойкого к влажности и химически стойкого диэлектрического покрытия для любой из множества подложек;

«наплавленное» означает любую порошковую смолу, которая отверждена теплом для обеспечения непрерывного плотного стойкого к влажности и химически стойкого диэлектрического покрытия для любой из множества подложек;

«ВПС» означает взаимопроникающую полимерную сетку и включает в себя полуэпоксидную/полиолефиновую ВПС и полностью эпоксидную/полиолефиновую ВПС;

«изделие с профильной формой» означает изделие, имеющее сложное или нерегулярное поперечное сечение;

«полувзаимопроникающая полимерная сетка (полуВПС)» означает полимерную сетку из двух и более полимеров, в которой один полимер является сшиваемым или сшитым (то есть эпоксидом), а другой является несшитым (то есть полиолефином), причем несшитый полимер является нелинейным;

«слой» означает материал, соединяющий два слоя вместе и имеющий толщину в пределах от 0,01 до 5 мм; и

«наружное покрытие» означает внешний слой или покрытие, имеющее толщину в пределах от 0,2 мм до 300,0 мм, предпочтительно от 0,5 до 5 мм.

Считается, что выгодно и ново в уровне техники использовать слой ВПС (эпоксид/полиолефин), нанесенный на слой наплавленного эпоксидного покрытия, в котором ВПС слой свободен от добавления отвердителя для эпоксидной смолы. Этот слой служит в качестве защитного антикоррозийного покрытия на металлической трубе, сосуде, желобе, пруте, изделии с профильной формой или трубке. Этот слой наплавленного эпоксидного покрытия может иметь толщину в пределах от 0,025 мм до 5 мм, предпочтительно 0,15 мм до 0,4 мм.

Технический прогресс состоит в использовании полуВПС или полностью ВПС, нанесенных непосредственно на покрытые наплавленным эпоксидным покрытием металлические подложки или непосредственно на металлические подложки вообще без промежуточного клеящего слоя, в частности, когда ВПС напыляется как порошок, расплав или экструдат или может навиваться по спирали в расплавленном состоянии, как описано выше. Частично отвержденная или полностью отвержденная смола наплавленного эпоксидного покрытия прилипает к стали. Однако будучи термоотвержденным слой наплавленного эпоксидного покрытия может быть хрупким и подверженным образованию трещин во время обращения или транспортировки и должен быть покрыт защитным слоем. ВПС обеспечивают защитный слой, т.к. они крепко прилипают непосредственно к наплавленному эпоксидному покрытию или непосредственно к металлическим подложкам. Клеящее вещество не требуется. Это представляет неожиданный технический прогресс. Многие известные в уровне техники трубы требуют клеящего вещества, такого как слой функционализированного полиолефинового клеящего вещества, между слоем наплавленного эпоксидного покрытия на металлической трубе и защитного покрывающего слоя. Неожиданно слой полностью ВПС обеспечивает превосходный защитный слой, даже при повышенных температурах, при нанесении непосредственно на такую металлическую поверхность, как металлическая труба. Металлические поверхности, покрытые слоями ВПС, имеют толщину в высушенном состоянии в пределах от 0,02 мм до 300,00 мм, предпочтительно в пределах от 0,50 мм до 5,00 мм, демонстрируют исключительную ударную стойкость и исключительное сцепление в сравнении с известными стандартными покрытыми металлическими трубами, сосудами, желобами, прутьями, изделиями с профильной формой или трубками, которые не используют конструкций с ВПС.

Кроме того, ВПС по настоящему изобретению являются преимущественными перед стандартными покрытиями на металлических поверхностях в том, что ВПС имеют необычно сильную способность сцепления с металлами и слоями частично или полностью отвержденных эпоксидных покрытий без необходимости использовать промежуточные клеящие слои. Например, в некоторых вариантах осуществления труба, сосуд, желоб, прут, изделие с профильной формой или трубка могут быть покрыты слоем ВПС и затем покрыты защитным/изоляционным слоем термопластичного поверхностного покрытия, обеспечивая тем самым двухслойную систему на металлической подложке, демонстрирующую превосходное сцепление с металлической поверхностью и превосходную связь покрытых слоев. Эта система обеспечивает технологические и экономические преимущества. В другом варианте осуществления многослойная система содержит композитное покрытие, имеющее слой наплавленного эпоксидного покрытия рядом с металлической поверхностью, затем слой ВПС и затем необязательный термопластичный слой поверхностного покрытия. Эпоксидная смола, используемая в слое ВПС, опционально может быть свободна от добавления отвердителя, обеспечивая технологические и экономические преимущества.

Кроме того, изделие по настоящему изобретению, содержащее покрытие ВПС, проявляет улучшенные катодное нарушение связи и ударную стойкость в сравнении со стандартными металлическими подложками, покрытыми термопластичным или термоотверждающимся полимером. Достигнута лучшая межслойная прочность сцепления, чем известная в уровне техники для сходных изделий, не использующих покрытия ВПС.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 иллюстрирует вид в перспективе металлической трубы, имеющей слоистое покрытие, содержащее слой из полу- или полностью взаимопроникающей полимерной сетки;

Фиг.2 иллюстрирует вид в перспективе металлической трубы, содержащей слой полностью взаимопроникающей полимерной сетки;

Фиг.3 иллюстрирует вид в перспективе двухсекционной металлической трубы, имеющей покрытие кольцевого сварного шва, содержащее полу- или полностью взаимопроникающую полимерную сетку;

Фиг.4 иллюстрирует вид в перспективе покрытой металлической трубы по изобретению, содержащей заплату из полу- или полностью взаимопроникающей полимерной сетки поверх разрыва непрерывности в покрытии трубы;

Фиг.5 иллюстрирует вид в поперечном сечении покрытой с заплатой металлической трубы по изобретению; и

Фиг.4 иллюстрирует вид в поперечном сечении покрытой с заплатой металлической трубы по изобретению, в котором металлическая труба содержит слоистое покрытие.

Подробное описание

Полиолефиновые эпоксидные соединения и отвердитель(и) для них, используемые в настоящем изобретении, раскрыты в патенте США №5.709.948, раскрытие которого включено сюда посредством ссылки. Полу- и полностью ВПС отличаются друг от друга тем, что полиолефиновое соединение в полуВПС является линейным и несшитым, тогда как в полностью ВПС оно является сшитым. Сшивание полиолефинового соединения может быть достигнуто за счет включения в него, например, сшивающих добавок, таких как инициаторы радикально-цепной полимеризации (например, органические перекиси, такие как дикумиловая перекись), как известно в уровне техники. Сшивание эпоксидных и полиолефиновых соединений может быть вызвано фотохимическими или термическими средствами, которые действуют одновременно или последовательно.

Ссылки на прилагаемые чертежи:

Фиг.1 иллюстрирует вид в перспективе в разобранном состоянии покрытой металлической трубы 10, содержащей металлическую трубу 12 и слой 14 наплавленного эпоксидного покрытия (НЭП) (FBE) на внешней поверхности трубы 12. Слой 14 НЭП покрыт слоем полу- или полностью взаимопроникающей полимерной сетки (ВПС) (IPN) 16. Эти покрытия могут быть либо на одной, либо на обеих из внутренней (не показано) и внешней поверхностей металлической трубы 12. В некоторых вариантах осуществления могут присутствовать любые из эпоксидных слоев, других клеящих слоев, скрепляющих слоев и защитных слоев (не показано).

Фиг.2 иллюстрирует вид в перспективе в разобранном состоянии покрытой металлической трубы 20, содержащей трубу 22 и слой полностью взаимопроникающей полимерной сетки 24 на внешней поверхности трубы 22. Полностью ВПС слой 24 может быть либо на одной, либо на обеих из внутренней (не показано) и внешней поверхностей трубы 22. В некоторых вариантах осуществления (не показано) могут присутствовать любые из НЭП, клеящих слоев, скрепляющих слоев и защитных слоев, не показанных. В других вариантах осуществления (не показано) слой ВПС может быть полу- или полностью ВПС, и покрытая труба далее содержит термопластичное защитное наружное покрытие, причем покрытая труба свободна от дополнительного клеящего вещества между любыми из слоев.

Фиг.3 иллюстрирует вид в перспективе в разобранном состоянии металлической трубы 30 с кольцевым сварным швом. Как показано, две секции покрытых металлических труб 32, 33 содержат полимерные слои или покрытия 34, 35 на внешних поверхностях труб 36, 37. Полимерные слои 34, 35 могут содержать любые из полу- или полностью взаимопроникающих полимерных сеток, термопластичных полимеров и термоотверждающихся полимеров. В некоторых вариантах осуществления (не показано) могут присутствовать дополнительные эпоксидные, наплавленные эпоксидные, скрепляющие, защитные или другие клеящие слои. Покрытые металлические трубы 32, 33 были выровнены так, чтобы открытые концы труб 36, 37 могли быть скреплены, как сваркой, чтобы соединить их одну за другой для формирования стыка 38. Опционально может быть использована грунтовка для открытых соединенных концов труб 36, 37. Кольцевой сварной шов 39 содержит слой полу- или полностью ВПС, которая покрывает стык 38 и перекрывает дополнительную область покрытых металлических труб 32, 33 и заделывает стык 38. Кольцевой сварной шов 39 с полу- или полностью ВПС опционально может быть либо одним из, либо как ориентированным, так и нагретым для получения универсального покрытия кольцевого сварного шва.

Фиг.4 иллюстрирует вид в перспективе с вырывом отремонтированной металлической трубы 40. Как показано, отремонтированная металлическая труба 40 содержит полимерное покрытие 44. Покрытие 44 содержит полимерный слой на внешней поверхности трубы 42, который может содержать любые из слоев полу- или полностью взаимопроникающего полимера, термопластичного и термоотверждающегося полимера. В некоторых вариантах осуществления (не показано) могут присутствовать дополнительные наплавленные эпоксидные, клеящие, скрепляющие или защитные слои. Разрывом 41 непрерывности может быть надрыв, дыра или износ в полимерном покрытии 44 и в любом из необязательных НЭП, клеящих, скрепляющих или защитных слоев, которые могут присутствовать. Заплата 46, содержащая пленку из полу- или полностью взаимопроникающих полимеров, заглушает и покрывает разрыв 41 непрерывности в полимерном покрытии 44 и любых других необязательных слоях, в которых он присутствует. ВПС заплата 46 также покрывает дополнительную окружающую область полимерного покрытия 44 для обеспечения надежной заплаты.

Фиг.5 иллюстрирует поперечное сечение с вырывом отремонтированной покрытой металлической подложки 50 по изобретению. Металлическая подложка 52 содержит на своей поверхности полимерное покрытие 54. Полимерное покрытие 54 содержит любой из полу- или полностью взаимопроникающего слоя, термопластичного полимерного слоя и термоотверждающегося полимерного слоя. Полимерное покрытие 54 содержит разрыв 51 непрерывности в ней, который, как показано, заглушен и покрыт заплатой 56, содержащей слой полу- или полностью ВПС. Заплата 56 покрывает разрыв 51 непрерывности и окружающую дополнительную область полимерного покрытия 54. Дополнительные НЭП, клеящие, скрепляющие или защитные слои (не показано) могут присутствовать в покрытой подложке 50.

Фиг.6 иллюстрирует поперечное сечение отремонтированной покрытой металлической подложки 60, содержащей металлическую подложку 62, имеющую полимерное покрытие 64 на ее поверхности. Полимерное покрытие 64 содержит любой из полу- или полностью взаимопроникающего слоя, термопластичного полимерного слоя и термоотверждающегося полимерного слоя. Как показано, полимерное покрытие 64 перекрыто защитным покрытием 66. Заплата 68 содержит пленку из полу- или полностью ВПС и перекрывает и практически заполняет разрыв непрерывности в покрытиях 64 и 66. Заплата 68 также покрывает окружающие области покрытий 64 и 66 для получения надежной заплаты. Дополнительные НЭП, клеящие, скрепляющие или защитные слои (не показано) могут присутствовать в покрытой подложке 60.

Предпочтительные полиолефины, пригодные в ВПС по настоящему изобретению, включают в себя полиэтилен повышенной плотности, полиэтилен сверхвысокой молекулярной массы, линейный полиэтилен пониженной плотности, полиэтилен пониженной плотности, металлоорганические полимеры, ненасыщенные полиолефиновые каучуки, насыщенные полиолефиновые каучуки, изотактический полипропилен, синдиотактический полипропилен, атактический полипропилен, полиметилпентен, циклические олефины (например, этиленовые норборненовые сополимеры), полибутилен и соединения, комбинации и смеси из них.

Объект настоящего изобретения обеспечивает отверждающийся состав, содержащий:

a) от 0,1 до 50 мас.%, предпочтительно от 0,1 до 40, наиболее предпочтительно 0,5 до 20 мас.% отверждающейся эпоксидной смолы, причем масс. процент основан на общем составе смолы;

b) необязательно эффективное количество отвердителя для отверждающейся эпоксидной смолы;

c) от 50 до 99,9 мас.%, предпочтительно от 60 до 99,9, наиболее предпочтительно от 80 до 99,5 масс. процентов по меньшей мере одной полностью полимеризированной углеводородной полиолефиновой смолы и, опционально, полностью предварительно полимеризированной функционализированной полиолефиновой смолы, причем масс. процент основан на общем составе смолы;

при этом углеводородный полиолефин присутствует в количестве от 1 до 99,9 масс. процентов, предпочтительно от 40 до 99,9 мас.%, наиболее предпочтительно от 70 до 99,9 мас.%, от общего состава смолы, а функционализированный полиолефин присутствует в количествах от 0 до 98,9 масс. процентов, предпочтительно от 0 до 20 масс. процентов, наиболее предпочтительно от 0 до 10 масс. процентов от общего состава смолы.

Предпочтительная композиция ВПС для покрытого изделия по изобретению содержит 80-98 процентов модифицированного каучуком полипропилена, 1-10 масс. процентов функционализированного полипропилена, от 1 до 10 масс. процентов дифенилолпропановой эпоксидной смолы, все основано на весе общего состава смолы. Также может быть добавлено от 0,1 до 5,0 процентов отверждающего эпоксидную смолу катализатора.

В другом предпочтительном варианте осуществления композиция ВПС для покрытого изделия по изобретению содержит 50-99,8 мас.% модифицированного каучуком полипропилена, от 0,1 до 20 масс. процентов функционализированного полипропилена и от 0,1 до 50 мас.% эпоксидной смолы.

Предпочтительно, комбинирование соединений происходит при температуре ниже температуры термической активации катализатора. Предпочтительно, функционализированный полиолефин содержит по меньшей мере один атом О, N, S, Р или галогена.

Изобретение обеспечивает отверждающийся состав, содержащий полностью предварительно полимеризированный и опционально отвержденный углеводородный полиолефин и необязательную функционализированную полиолефиновую смолу, имеющую улучшенные свойства за счет включения в состав отвержденной эпоксидной смолы, которая может давать полу- или полностью ВПС. Улучшенные свойства включают в себя превосходную прочность сцепления с металлами и полярными поверхностями и в качестве полимерных защитных покрытий.

Включение эпоксидных смол в полностью предварительно полимеризированную углеводородную полиолефиновую непрерывную фазу обеспечивает полиолефин рядом преимущественных свойств. Отверждающиеся низкомолекулярные эпоксидные смолы способствуют понижению вязкости расплава полиолефинов, обеспечивая улучшенное обращение и обработку, к примеру более простую штамповку экструдированием и внедрение больших количеств наполнителей и добавок. Низкомолекулярные эпоксидные смолы улучшают прочность сцепления ВПС с различными подложками, отчасти в силу того, что такие низкомолекулярные продукты могут быстро мигрировать на границы подложки ВПС для улучшенного соединения, возможно, с помощью улучшенного увлажнения или реакции эпоксидной функциональности с функциональными группами на поверхности подложки.

Эпоксидные смолы по изобретению предпочтительно содержат соединения, которые содержат один или несколько 1,2-, 1,3- и 1,4-цикилических эфиров, которые также могут быть известны как 1,2-, 1,3- и 1,4-эпоксиды. 1,2-циклические эпоксиды предпочтительны. Такие соединения могут быть насыщенными или ненасыщенными, алифатическими, алициклическими, ароматическими или гетероциклическими либо могут содержать их сочетания. Соединения, которые содержат более чем одну эпоксидную группу (т.е. полиэпоксиды), являются предпочтительными.

Ароматические полиэпоксиды (т.е. соединения, содержащие по меньшей мере одну ароматическую циклическую структуру, к примеру бензольное кольцо и более чем одну эпоксидную группу), которые могут быть использованы в настоящем изобретении, включают в себя полиглицидиловые эфиры многоатомных фенолов, такие как смолы типа бисфенолпропана А и их производные эпоксидные крезол-новолачные смолы, дифенилолметановые смолы и их производные, и эпоксидные фенол-новолачные смолы; глицидиловые эфиры ароматических карбоновых кислот, например терефталевая кислота диглицидилового сложного эфира, изофталевая кислота диглицидилового сложного эфира и их смеси. Предпочтительные ароматические полиэпоксиды являются полиглицидиловыми эфирами многоатомных фенолов, такими как серии EPON диглицидиловых эфиров бисфенола А, включающие в себя EPON 828 и EPON 1001 F, серийно выпускаемые Resolution Performance Products, Inc., Houston, Тех.

Характерные алифатические циклические полиэпоксиды (т.е. циклические соединения, содержащие один или несколько насыщенных карбоциклических колец и более чем одну эпоксидную группу, также известные как алициклические соединения), пригодные в настоящем изобретении, включают в себя серии "ERL" алициклических эпоксидов, коммерчески доступные от Dow Chemical Co., Inc., Midland, MI, такие как диоксид винилциклогексена (ERL-4206), 3,4-эпоксициклогексаметил-3,4-эпоксициклогексан карбоксилат, (ERL-4221), 3,4-эпокси-6-метилциклогексилметил-3,4-эпокси-6-метил-циклогексан карбоксилат (ERL-4201), бис(3,4-эпокси-6-метилциклогексиметил)адипат (ERL-4289), дипентеновый диоксид (ERL-4269), а также 2-(3,4-эпоксициклогексил-5.1"-спиро-3", 4"-эпоксициклогексан-1,3-диоксан, 4-(1,2-эпоксиэтил)-1,2-эпоксициклогексил и 2,2-бис(3,4-эпоксициклогексил)пропан. Предпочтительньши алициклическими полиэпоксидами являются серии ERL.

Характерные алифатические полиэпоксиды (т.е. соединения, не содержащие карбоциклических колец и более одной эпоксидной группы) включают в себя 1,4-бис(2,3-эпоксипропокси)бутан, полиглицидиловые эфиры алифатических полиолов, таких как глицерин, полипропиленгликоль, 1,4-бутандиол, и тому подобное, и диглицидиловый сложный эфир линолевой димерной кислоты.

Широкое множество промышленных эпоксидных смол доступно и перечислено или описано, например, в Handbook of Epoxy Resins, by Lee and Neville, McGraw-Hill Book Co., New York (1967) («Руководство по эпоксидным смолам»); Epoxy Resins, Chemistry and Technology Second Edition, C. May ed., Marcell Decker, Inc., New York (1988) («Эпоксидные смолы, химия и технологии»); Epoxy Resin Technology, P.F.Bruins, ed., Interscience Publishers, New York, (1968) («Технологии эпоксидных смол»). Любые из эпоксидных смол, описанных в них, могут быть пригодны в получении ВПС по этому изобретению.

В объем настоящего изобретения в качестве биреагирующего сомономера включаются соединения, имеющие как эпоксидную функциональность, так и по меньшей мере одну иную химическую функциональность, такую как, например, гидроксил, акрилат, этиленовую ненасыщенность, карбоновую кислоту, карбоновый кислотный эфир и тому подобные. Примером такого мономера является EBECRYL 3605, серийно выпускаемый UCB Radcure, Inc., Atlanta, Ga., мономер типа бисфенола-А, имеющий как эпоксидную, так и акрилатную функциональность.

Отвердителями по настоящему изобретению могут быть фотокатализаторы или термически отверждающие агенты.

Катализаторы по настоящему изобретению (также известные как «активаторы», причем эти термины используются равнозначно в настоящем изобретении) предпочтительно могут активироваться фотохимическими методами. Известные фотокатализаторы состоят из двух общих типов: ониевые соли и катионные металлорганические соли, и оба применимы в этом изобретении. Такие катализаторы раскрыты в патенте США №5.709.948, который включен сюда посредством ссылки на это раскрытие.

Фотоинициаторы, пригодные в этом изобретении, могут присутствовать в количестве в пределах от 0,01 до 10 мас.%, предпочтительно от 0,01 до 5 масс. процентов, наиболее предпочтительно от 0,1 до 2 масс. процентов, основываясь на общем составе смолы.

Некоторые термически активируемые отверждающие добавки для эпоксидных смол (например, соединения, которые влияют на отверждение и сшивание эпоксида путем вступления с ними в химические реакции) пригодны в настоящем изобретении. Предпочтительно, такие отверждающие добавки являются термически стабильными при температурах, при которых происходит смешивание компонентов. Такие термически активируемые добавки раскрыты в патенте США №5.709.948, который включен сюда посредством ссылки на это раскрытие.

Термический отвердитель может присутствовать в таком количестве, чтобы отношение эпоксидных эквивалентов к термически отверждающим эквивалентам было в пределах от 9:1 до 2:1.

Гомополимерные полиолефины, пригодные в настоящем изобретении, включают в себя полиэтилен, полипропилен, поли-1-пентен, поли-1-гексен, поли-1-октен и родственные полиолефины. Предпочтительные гомополимерные полиолефины включают в себя полиэтилен (например, FINA 3868, Total Petrochemicals, Houston, TX and Dow HDPE 25455, выпускаемые Dow Chemical Co., Midland, MI) и полипропилен (например, Dow DS5D45, Dow Chemical Co., Midland MI, или Exxon ESCORENE 3445 и 3505G, доступные от Exxon Chemicals, Houston, TX). Также пригодны сополимеры из этих альфа-олефинов, таких как MOPLEN EP60, BIANCO и PROFAX 7823, оба от Basell USA, Inc. Elkton, MD, включая пропилен-со-1-бутен, а также модифицированный каучуком полипропилен, например, SRD7-462, SRD7-463 и DS7C50, каждый из которых выпускается Dow Chemical Co., Midland MI, и SRD6-328, также выпускается Dow Chemical Co., Midland MI), и родственные сополимеры. Пригодны диеновые каучуки, например, серии NORDEL, Dow Chemical Co., Midland MI. Предпочтительными сополимерами являются поли(этилен-со-пропилен). Также пригодны серии VESTOPLAST полиолефинов, выпускаемых Degussa Corp., Parsippany, N.J.

ВПС по этому изобретению также содержат функционализированные полиолефины, то есть полиолефины, которые имеют дополнительную химическую функциональность, полученную либо через сополимеризацию олефинового мономера с функциональным мономером, либо через привитую сополимеризацию после олефиновой полимеризации. Обычно такие функционализированные группы включают в себя гетероатомы О, N, S, Р или галогенные. Такие реагирующие функционализированные группы включают в себя карбоновые кислоты, гидроксил, амид, нитрил, ангидрид карбоновой кислоты или галогенные группы. Многие функционализированные полиолефины выпускаются серийно. Например, сополимеризированные материалы включают в себя сополимеры этилена и винилацетата, такие как серии ELVAX, серийно выпускаемые Du Font Chemicals, Wilmington, Del., серии ELVAMID сополимеров этилена и полиамида, также выпускаемые Du Pont, и ABCITE 1060WH, сополимер на основе полиэтилена, содержащий примерно 10% по весу функциональных групп карбоновой кислоты, серийно выпускаемый Dow Chemical Co., Inc., Midland, MI. Примеры привитых сополимеризованных функционализированных полиолефинов включают в себя полипропилен с привитым малеиновым ангидридом, такой как серия EPOLENE восков, серийно выпускаемая Eastman Chemical Co., Kingsport, TN.

Различные активаторы, включающие в себя изолирующие и армирующие материалы, также могут быть добавлены к составам по изобретению для изменения технических характеристик отвержденной ВПС. В пригодные активаторы включены тиксотропные добавки, такие как коллоидальная двуокись кремния; пигменты для усиления оттенков цвета, такие как окись железа, углеродная сажа и двуокись титана; наполнители включают в себя силикаты, такие как слюда, двуокись кремния, волластонит игольчатой формы и полевой шпат; карбонат кальция, сульфат магния и сульфат кальция; глины, такие как бентонит; стеклянная дробь и полые шарики; термически вспениваемые шарики и микрошарики; армирующие материалы, такие как однона