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 2433155, C09D 175/14, C09D 109/00. Опубл. 10.11.2011, Бюлл. №31), включающая изоцианатный отвердитель-полиизоцианат, катализатор уретанообразования и 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 дополнительно смесь изомеров 3,5-диметилтио-2,4-толуилендиамина и 3,5-диметилтио-2,6-толуилендиамина в соотношении 75,5-81:18-20 или смесь 3,5-диэтил-2,4-толуилендиамина и 3,5-диэтил-2,6-толуилендиамина в соотношении 75,5-81:18-20 при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Указанный гидроксилсодержащий полибутадиеновый каучук	100
Изоцианатный отвердитель-полиизоцианат	12-36
Катализатор уретанообразования	0,01-1
Смесь изомеров 3,5-диметилтио-2,4-толуилендиамина и 3,5-диметилтио-2,6-толуилендиамина или смесь 3,5-диэтил-2,4-толуилендиамина и 3,5-диэтил-2,6-толуилендиамина в соотношении 75,5-81:18-20	0,7-8,4

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.

Технический результат достигается тем, что композиция для покрытий, включающая низкомолекулярный гидроксилсодержащий каучук на основе бутадиена, изоцианатный отвердитель-полиизоцианат, 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	8-20
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% (ТУ38.103342-88).

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 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.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами:

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

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 2433155
1. Низкомолекулярный гидроксилсодержащий полидиеновый каучук:
NISSOPBG-3000	100	100	100	100	100	100	100	100			100	100	100	100	100
Krasol LBH 3000										100
ПДИ-1К									100
2. Агент сшивания:
Метилметакрилат	5				40	40	40		40		70	100	110	2
Бутилметакрилат								40
Диметакриловый эфир триэтиленгликоля		16	16							16
Олигоэфиракрилат МГФ-9				20
3. Пероксидный инициатор
Пероксид бензоила	0,05	0,32	0,16		0,4			0,4	0,8		1,4	5,0	5,5	0,02
Дитретбутилпероксид				0,4		1,2
Пероксид лаурила							0,8			0,32
4. N,N,4-тримегиланилин	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,1	0,05	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01
5. Полиизоцианаг	12	8	12	12	12	20	12	12	12	12	12	12	22	6	17
6. Катализатор уретанообразования															0,05
7. Смесь изомеров 3,5-диметилтиотолуилендиамина															3
Условная прочность при разрыве, кгс/см2	21	28	33	22	51	54	49	50	30	24	50	29	9	6	19
Относительное удлинение, %	180	170	160	170	140	100	140	140	250	150	80	70	40	200	240
Твердость по Шор А., усл.ед.	55	60	60	57	70	73	68	70	55	65	80	78	42	35	48

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, при больших количествах растет и 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 соответствующем расслоении 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 20 мас.ч. прочностные свойства также снижаются вследствие избытка изоцианатных групп, склонности к вспениванию и повышению жесткости отвержденного продукта.

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, 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 следующем соотношении компонентов, масс.ч.:

Указанный гидроксилсодержащий каучук	100
Изоцианатный отвердитель-полиизоцианат	8-20
Акриалатсодержащий агент сшивания	5-100
Пероксидный инициатор	0,05-5
N,N,4-триметиланилин	0,01-0,1