Композиция для покрытий

Композиция для покрытий

Реферат

Изобретение относится к композициям на основе жидких углеводородных каучуков для изготовления покрытий спортивных площадок, полов, кровельных и гидроизоляционных покрытий.

Известна композиция для покрытий, включающая олигодиендиол-сополимер изопрена и бутадиена, пластификатор, наполнитель, трехфункциональный низкомолекулярный спирт, катализатор уретанообразования, 2,4,6-три-третбутилфенол, отвердитель полиизоцианат и дополнительно этилсиликат (см. патент РФ 2186812, C09D 109/00. Опубл. 10.08.2002).

Известна композиция для покрытий, включающая низкомолекулярный гидроксилсодержащий каучук-сополимер изопрена и бутадиена, полиизоцианат, катализатор уретанообразования, влагопоглотитель, наполнитель, пластификатор, низкомолекулярный спирт, пигмент, алкилфенольный противостаритель и реологическую добавку (см. патент РФ 2268279, C09D 175/14, C08L 15/00. Опубл. 27.11.2006, Бюлл. №2).

Недостатком этих композиций является низкая твердость и прочность отвержденных эластомерных покрытий.

Известна композиция для покрытий, включающая олигобутадиендиол, пластификатор, минеральный наполнитель, трехфункциональный низкомолекулярный спирт, катализатор уретанообразования, 2,4,6-три-третбутилфенол, полиизоцианат и этилсиликат (см. патент РФ 2190002, C09D 175/08. Опубл. 27.09.2002).

Недостатком данной композиции является низкая твердость и прочность эластомерного материала для покрытий.

Наиболее близким решением к предлагаемому изобретению (прототип) является композиция (см. патент РФ 2434918, C09D 175/14, C09D 109/00. Опубл. 27.11.2011. Бюлл. №33), включающая изоцианатный отвердитель-полиизоцианат, катализатор уретанообразования, основу - гидроксилсодержащий полибутадиеновый каучук микроструктуры, %: 1,4-транс 10-15 и 1,2-звеньев 85-90, молекулярной массой 1250-3200 и содержанием гидроксильных групп 0,82-2,36%, и трехфункциональный низкомолекулярный спирт при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Указанный гидроксилсодержащий полибутадиеновый
каучук	100
Изоцианатный отвердитель-полиизоцианат	12-46
Катализатор уретанообразования	0,01-1
Трехфункциональный низкомолекулярный спирт	1-12

Представленный в прототипе гидроксилсодержащий полибутадиеновый каучук является низкомолекулярным гидроксилсодержащим каучуком на основе бутадиена.

Покрытия из данной композиции характеризуются недостаточным уровнем твердости и прочности.

Задачей настоящего изобретения является разработка композиции для покрытий на основе низкомолекулярного гидроксилсодержащего каучука с улучшенными прочностными характеристиками.

Техническим результатом является повышение твердости и прочности эластомеров для покрытий.

Поставленный технический результат достигается тем, что композиция для покрытий, включающая низкомолекулярный гидроксилсодержащий каучук на основе бутадиена, изоцианатный отвердитель-полиизоцианат, трехфункциональный низкомолекулярный спирт и катализатор уретанообразования, в качестве каучука содержит гидроксилсодержащий полибутадиеновый каучук или каучук-сополимер изопрена и бутадиена, и дополнительно содержит акрилатсодержащий агент сшивания, выбранный из ряда метилметакрилат, бутилметакрилат, диметакриловый эфир триэтиленгликоля и олигоэфиракрилат МГФ-9, пероксидный инициатор и N,N,4-триметиланилин при следующем соотношении компонентов, масс.ч.:

Указанный гидроксилсодержащий каучук	100
Изоцианатный отвердитель-полиизоцианат	8-25
Трехфункциональный низкомолекулярный спирт	1-3
Катализатор уретанообразования	0,01-1
Акриалатсодержащий агент сшивания	5-100
Пероксидный инициатор	0,05-5
N,N,4-триметиланилин	0,01-0,1

Сущность изобретения заключается в том, что представленный гидроксилсодержащий каучук дополнительно сшивается по двойным связам с акрилатсодержащим агентом. Сшивание каучука по двойным связям инициируется и активируется пероксидом и N,N,4-триметиланилином. N,N,4-триметиланилин применяется для снижения температуры распада пероксида. Это обусловлено тем, что композиции отверждаются при комнатной температуре. Отверждение по двойным связям в присутствии агента сшивания протекает совместно с отверждением по механизму уретанообразования с участием концевых гидроксильных групп. Такая комбинированная отверждающая система при одновременном удлинении цепей по уретановым связям и образовании поперечных связей с акрилатсодержащим агентом повышает плотность сшивания эластомера, что увеличивает его прочностные свойства.

Применяемый низкомолекулярный гидроксилсодержащий полибутадиеновый каучук аналогичен каучуку, использованному в прототипе, NISSO РВ G-3000 с содержанием гидроксильных групп 0,9-1,2%, молекулярной массой 2600-3200. Также применяются гидроксилсодержащий полибутадиеновый каучук Krasol LBH 3000 с содержанием гидроксильных групп 0,9-1,2%, молекулярной массой 2800-3200, каучук-сополимер изопрена и бутадиена ПДИ-1К с соотношением мономеров, равным 20:80, со средней молекулярной массой 3000-3500 и содержанием гидроксильных групп 0,7-1,1% (ТУЗ8.103342-88).

В качестве изоцианатного отвердителя используются полиизоцианаты, в частности полиметиленфенилизоцианаты на основе 4,4′-дифенилметандиизоцианата (ТУ-6-03-375-75, 113-03-38-106-90, 113-03-603-86, 2224-152-04691277-96) или их импортные аналоги: десмодур, супрасек 5005, милионат MR200 и другие с содержанием изоцианатных групп 29-32%.

В качестве катализатора уретанообразования применяют металлоорганические соединения или третичные амины, например дибутилдилауринат олова (ТУ-6-02-818-73), октоат олова, диметилбензиламин (ТУ-6-09-2974-78) и другие оловоорганические и аминосоединения, применяемые в химии полиуретанов.

В качестве низкомолекулярного трехфункционального спирта используется глицерин.

В качестве агента сшивания применяют метилметакрилат (ГОСТ 20370-74), бутилметакрилат (ТУ 2435-025-55856863-2004), диметакриловый эфир триэтиленгликоля(ТУ 6-01-843-73) и олигоэфиракрилат МГФ-9 (ТУ 2226-002-99176106-2012).

В качестве пероксидного инициатора применяется пероксид бензоила (ТУ 2417-006-51764779-2007), дитретбутилпероксид (ТУ 6-05-2026-86) и пероксид лаурила (ТУ6-05-1998-85).

Для изготовления композиции для покрытий используют смесительное оборудование, обеспечивающее равномерное распределение полиизоцианата, агента сшивания, пероксидного инициатора и активатора в каучуке с дальнейшим получением гомогенной смеси.

Таблица
Состав и свойства композиции для покрытий
Наименование компонентов и показателей	Состав в мас.ч. и свойства композиций
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	Прототип Пат. РФ 2434918
1. Низкомолекулярный гидроксилсодержащий полидиеновый каучук:
NISSO G-3000	100	100	100	100	100	100	100			100	100	100	100	100	100
Krasol LBH 3000									100
НДИ-1К								100
2. Агент сшивания:
Метилметакрилат	5			40	40	40		40	40	70	100		110	2
Бутилметакрилат							40
Диметакриловый эфир триэтиленгликоля ТГМ-3		16	16
Олигоэфиракрилат МГФ-9												20
3. Пероксидный инициатор:
Пероксид бензоила	0,05	0,32	0,32	0,8			0,8	0,8	0,8	1,4	5,0		5,5	0,02
Дитретбутилпероксид					0,8							0,4
Пероксид лаурила						0,8
4. N,N,4-триметиланилин	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,1	0,05	0,05	0,01	0,01	0,01	0,05	0,01	0,01
5. Глицерин	1	1	1	2	3	1	1	1	1	1	1	2	4		2
6. Полиизоцианат	13	8	13	17	25	13	13	13	13	13	13	17	26	6	27
7. Катализатор уретанообразования	0,01	0,1	0,01	0,1	0,05	1	0,01	0,05	0,01	0,01	0,01	0,01	2	0,5	0,01
Условная прочность при разрыве, кгс/см2	24	31	35	56	57	49	55	32	35	55	41	26	11	7	20
Относительное удлинение, %	150	130	120	110	80	140	120	250	110	60	50	120	20	180	120
Твердость, по Шор А., усл.ед.	61	65	70	75	78	68	75	55	68	85	85	65	44	37	56

Изобретение иллюстрируется следующим примером.

Пример 1. В смеситель с якорной мешалкой объемом 1 л загружаю г 100 г каучука, 12 г полиизоцианата, 5 г агента сшивания, перемешивают 5 мин, затем добавляют пероксидный инициатор 0,05 г, N,N,4-триметиланилин 0,01 г, глицерин 1 г и катализатор уретанообразования 0,01 г и перемешивают еще 1 минуту.

Полученную смесь наносят на плоские формы и выдерживают при температуре не ниже 20°C в течение 3-5 суток.

Аналогичным образом готовятся композиции состава 2-14.

Состав и свойства всех исследуемых композиций приведены в таблице.

Образцы покрытия испытывали по ГОСТ 263-93, ГОСТ-270-75.

При увеличении содержания агента сшивания возрастают твердость и прочность продуктов отверждения. Начиная от 5 масс.ч. агента сшивания, возрастает твердость и прочность получаемых продуктов вплоть до 100 масс.ч. При дальнейшем увеличении агента сшивания не наблюдается рост прочностных показателей, что связано с избытком агента сшивания и соответствующим расслоением системы. При содержании акрилатсодержащего агента сшивания менее 5 масс.ч. повышение твердости и прочности не наблюдается.

При увеличении содержания пероксидного инициатора также наблюдается рост прочностных показателей, при этом оптимальное количество перекиси составляет 0,05-5 мас.ч. (1-5% от агента сшивания). Дальнейшее же увеличение пероксидного инициатора не приводит к увеличению прочностных показателей. Природа инициатора не оказывает влияния на свойства получаемых продуктов.

При содержании полиизоцианата менее 8 мас.ч. снижается уровень комплекса прочностных свойств из-за значительного отклонения соотношения NCO:OH от стехиометрического и снижения плотности сшивания. При больших количествах полиизоцианата более 25 мас.ч. прочностные свойства также снижаются вследствие избытка изоцианатных групп, склонности к вспениванию и повышению жесткости отвержденного продукта.

Аналогичным образом влияет количество низкомолекулярного трехфункционального спирта, при больших количествах свыше 3 мас.ч. нарушается стехиометрическое равновесие в сторону недостатка отвердителя.

Таким образом, преимуществом эластомеров для покрытий на основе предлагаемой композиции является более высокая твердость и прочность.

Композиция для покрытий, включающая низкомолекулярный гидроксилсодержащий каучук на основе бутадиена, изоцианатный отвердитель-полиизоцианат, трехфункциональный низкомолекулярный спирт и катализатор уретанообразования, отличающаяся тем, что в качестве каучука содержит гидроксилсодержащий полибутадиеновый каучук или каучук-сополимер изопрена и бутадиена и дополнительно содержит акрилатсодержащий агент сшивания, выбранный из ряда метилметакрилат, бутилметакрилат, диметакриловый эфир триэтиленгликоля и олигоэфиракрилат МГФ-9, пероксидный инициатор и N,N,4-триметиланилин при следующием соотношении компонентов, масс.ч.:

Указанный гидроксилсодержащий каучук	100
Изоцианатный отвердитель-полиизоцианат	8-25
Трехфункциональный низкомолекулярный спирт	1-3
Катализатор уретанообразования	0,01-1
Акрилатсодержащий агент сшивания	5-100
Пероксидный инициатор	0,05-5
N,N,4-триметиланилин	0,01-0,1