Акрилуретановая композиция для окраски пластмасс

 

Сущность изобретения: композиция содержит гидроксилсодержащий акриловый сополимер 18-25%, полиизоцианатный модификатор-отвердитель 10-16%, пигменты 15-20%, наполнители 6-10%, катализатор 0,05-0,2%. аминоформальдегидную смолу 1,0-1,5%, добавку для розлива 0,1-0,5%, органический растворитель остальное. Композиция двухупаковочная. Перед нанесением основу смешивают с отвердителем в соотношении 100:(14-20) мае.ч. соответственно. 4 табл.

fl j

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю С 09 D 133/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4869965/05 (22) 28.09,90 (46) 07.09.92. Бюл. М 33 (71) Государственный научно-исследовательский и проектный институт лакокрасочной промышленности (72) И.Д.Кулешова, Е.Г,Чередникова.

В,В.Поверинова, С.Ф.Дейкин, Н.М.Носков, Е,А.Антипов, Ю.И.Дергунов, В.И.Кравченко, В.Ф.Лапин и Л.А.Рудковская (56) Акрилуретановая эмаль УР-1235 ТУ 610 — 11-467 — 50 — 83.

Патент США М 4766177, кл. С 08 (75/06, опублик. 1988, Изобретение относится к технологии окраски изделий из различных типов пластмасс.

Высокие декоративные свойства, а также сохранность эксплуатационных показателей окрашенных изделий из пластмасс требуются в автомобиле- и приборостроении для обеспечения современного уровня дизайна и качества покрытий.

Известны отечественные термопластичные акриловые эмали АК-2115 (ТУ 6 — 10—

1612-77) и АК-2130 (TY 6 — 10 — 1879 — 82). предназначенные для окраски пластиков

АБС и полистирола. Покрытия на оснозе этих эмалей обеспечивают адгезию только к двум типам пластмасс и имеют неудовлетворительные химстойкость и стойкость K УФоблучению, Известна двухкомпонентная алкидноуретановая эмал ь УР-1235 (ТУ 6-10-11-467—

50-83), предназначенная для окраски деталей кузова легковых автомобилей, изго° . т

9844 А1 (54) АКРИЛУРЕТАНОВАЯ КОМПОЗИЦИЯ

ДЛЯ ОКРАСКИ ПЛАСТМАСС (57) Сущность изобретения: композиция содержит гидроксилсодержащий акриловый сополимер 18 — 25%, полиизоцианатный модификатор-отвердитель 10 — 16, пигменть1

15-20%, наполнители 6-10%, катализатор

0,05 — 0.2%. аминоформальдегидную смолу

1,0 — 1,5, добавку для розлива 0,1 — 0,5, органический растворитель остальное. Композиция двухупаковочная, Перед нанесением основу смешивают с отвердителем в соотношении 100:(14 — 20) мас.ч. соответственно. 4 табл. товленных из пенополиуретана (11. Покрытие на основе эмали имеет достаточно высокие физико-механические свойства, но не обеспечивает адгезию к таким пластмассам, как АБС, ПА, ПФО и др. Кроме того, покрытие характеризуется низкой стойкостью к 4 перепаду температур — через 10 циклов на- (Я блюдаются побелениеи растрескивание по- с0 крытия, СО

Наиболее близкой к изобретению по ф технической сущности и достигаемому эффекту является композиция для окраски пластмасс иа полиаинилклорида, поликар- ) И боната, пластиков АБС, полифениленокси- з да, полистирола и других материалов.

Композиция содержит, мас,%: 10-80 акрилового сополимера: 0-40 полиэфира; 160 промотора адгезии — полиэфируретана и

10 — 58,5 аминосмолы в качестве сшивающего агента. Акриловый сополимер синтезирован на основе следующих мономеров: стирола, метилстирола. винилтолуола, акри1759844

40 ловой и метакриловой кислот, метилметакриламида, 2-гидроксиэтилметакрилата и других и имеет следующие характеристики: мол.м. 500-2500, преимущественно 9001200, гидроксильное число 50-200, преимущественно 100 — 150 мг КОН/г, Полиэфир, вводимый в композицию, получают на основе ароматических дикарбоновых и линейных ненасыщенных кислот, таких как фталевая, изофталевая, адипиновая, себациновая, глутаровая и другие, и линейных алифатических гликолей: 1,4-бутиленгликоля, пропиленгликоля, но лучше неопентилгликоля. Полиэфир характеризуется мол.м. 250-2000, преимущественно

400 — 1000, гидроксильным числом 115 — 285, преимущественно 175--240 мг КОН/г, и кислотным числом до 15, преимущественно 510 мг КОН!г.

Промотором адгезии является модифицированный полиэфируретан, получаемый поликонденсацией полиолов, преимущественно диолов, дикарбоновых кислот и изоцианата, мол,м. полимера 700 — 10000, преимущественно 1000-5000. В качестве полиолов используют пентаэритрит, триэтиленгликоль,триметилолпропан,глицерин и другие преимущественно неопентилгликоль, В качестве дикарбоновых кислот используют терефталевую, ортофталевую, изофталевую, адипиновую, себациновую, малеиновую, фумаровую и др. В качестве изоцианатного компонента используют бутилизоцианат, циклогексилизоцианат, фенилизоцианат, гексаметилендиизоцианат.

Десмодюр N, 2,4-. 2,6-толуилендиизоцианаты и др, Соотношение компонентов при синтезе полиэфируретана следующее: 1 эквивалент гидроксильного компонента; 0,5 — 0,8 эквивалентов карбоксильного компонента и 0,010,4 эквивалента иэоцианатного компонента.

Полиэфируретан имеет мол.м, 700 — 10000, преимущественно 1000-5000.

В качестве сшивающей аминосмолы используют этерифицированные спиртами мепамино- и мочевиноформальдегидные смолы, а также бензогуанамин и гликольуриловые смолы, также в состав композиции входят пигменты. добавки для улучшения розлива. катализатор и растворители.

Лакокрасочные покрытия на основе укаэанной композиции имеют хорошую адгезию к поливинилхлориду, поликарбонату и пластикам АБС, но адгезия покрытия к полифениленоксиду(Норилу) и полистиролу неудовлетворительная.

Кроме того, указанная система имеет недостаточно высокие устойчивость к УФоблучению и стойкость к перепаду температур

Цель изобретения — повышение светостойкости и стойкости к перепаду температур покрытий.

Цепь достигается тем, что акрилуретановая композиция для окраски пластмасс, включающая гидроксилсодержащий акриловый сополимер, полиизоцианатный модификаторр-отвердитель, аминоформальдегидную смолу. катализатор. добавку для розлива, пигменты, наполнители и органический растворитель, в качестве полиизоцианатного модификатора-отвердителя содержит аддукт полиоксиэтиленгликоля с мол.м. 380-420 и гидроксильным числом 265 — 295 мг KOH/г и смеси изомеров толуилендиизоцианата 2.4- и

2,6- в соотношении 65:35 при массовом соотношении между ними (50 — 56);(44 — 50) соответственно с мол.м. 750-1500 и содержанием изоцианатных групп 7,0-9.0 мас.% при следующем соотношении компонентов, мас.%:, Гидроксилсодержащий акриловый сополимер 18 — 25

Указанный полиизоцианатный модификаторотвердитель 10-16

Пигменты 15-20

Наполнители 6-10

Катализатор 0,05-0,2

Аминоформальдегидная смола 1,0 —.1,5

Добавка для розлива 0,1 — 0,5

Органический растворитель Остальное

В качестве полиоксиэтиленгликоля в аддукте используют Лапрол 402-2-100 (ТУ 6-051986-85) с мол.м, 330 — 420 и гидроксильным числом 265-295 мг КОН/г.В качестве толуилендиизоцианата используют смесь изомеров 2,4и 2.6- в соотношении, мас.ч, — 65:35 (продукт

Т-65. ТУ 113 — 03-340 — 84). Молярное соотношение изоцианатного и гидроксилсодержа щего компонентов в аддукте составляет, (1,9-2,4):1.

Адцукт полиоксиэтиленгликоля и смеси изомеров толуилендиизоцианата получают следующим образом, В термостатираванный реактор, снабженный мешалкой, обратным холодильником и капельной воронкой, загружают растворитель — этилацетат 15,5 г и смесь изомеров толуилендиизоцианата (продукта

Т-65) 45,5 г. Затем включают обогрев, поднимают температуру до 40 — 50 С и при работающей мешалке начинают подачу из капельной воронки 76%-ного раствора Лапрола 402-2-100 55, 5 г в этилацетате 18.5 г с такой скоростью, чтобы температура в реакторе не превышала 40о

50 С. После полного смешения компонентов температуру в реакторе поднимают до

60О С и выдерживают реакционную массу при перемешивании в течение 2-3 ч.. 1759844

15

20

В качестве акрилового сополимера используют продукты радикальной сополимеризации метакрилового эфира этиленгликоля, бутилметакрилата, бутипакрилата, стирола и смеси алкилметакрилатов Ст-Сц и Св-С1о— акриповый сополимер 5БГ (ТУ 6-01-8-90-86) или сополимер "Акропласт" (ТУ 6-02—

5757599-139-90). Рецептура акриловых сополимеров 5БГ и "Акропласта" следующая, мас. :

Бутил мета крилат 30-40

Стирол 25-30

Метакриловый эфир этиленгликоля 10-20

Бутипакрипат 10 — 20

Смесь алкилметакрилатов

Съг-С12 или С8- С)о 3 — 7

Указанные сополимеры имеют одинаковый состав, но отличаются различной технологией получения и соответственно конечными характеристиками. Сополимер

5БГ, выпускаемый в виде раствора в бутанал — ксилоле (30:70), имеет следующие показатели: массовая доля нелетучих 50%, вязкость 40 -ного раствора 40-90 с, массовая доля гидроксипьных групп 1,6-1,8%, мол.м. 3000 — 3200, Сопопимер "Акропласт", выпускаемый в виде раствора в ксиполе, характеризуется следующими показателями: массовая доля непетучих 50, вязкость

40 -ного раствора 130-180 с, массовая доля гидроксильных групп 1,9 — 2,2 . мол.м.

5100 †53.

Технология получения акрилового сополимера 5БГ.

В колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром, загружают, r: бутанол 20, ксилол 60, бутипакрилат

15, бутилметакрилат 35. стирол 30, монометакриловый эфир этиленгликопя 15, смесь алкилметакрилатов Су — C12 или Cs — С1о 5, кумилгидропероксид (инициатор полимеризации) 1,52. Смесь нагревают до 120 — 125 С и выдерживают реакционную массу при флегмировании в течение 2 ч, затем вводят порционно кумипгидропероксид (1,08; 1.08 и

0,52). Время сопопимеризации составляет 6 ч. После синтеза реакционную массу разбавляют ксилопом или смесью ксилол:бутанол (70:30) до концентрации 50%.

Технология получения акрилового сополимера "Акропласт".

В колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром. загружают, r: ксилол 27, инициатор полимеризации— кумилгидропероксид 3. Смесь нагревают до

130 С, затем в колбу вводят через капельную воронку в течение 2-3 ч, мономерную смесь акрилатов (100 г) состава, мас, 7; бутилметакрилат 35, бутилакрилат 15. стирол 30, монометакриловый эфир этиленгликоля 15, алкилметакрилаты C7 — C12 или С8-С10 5, Через 3 ч от начала введения мономеров в реакционную смесь вводят кумилпероксид 2 9, через 4 ч — 2,9 г; через 5 ч — 1 5 r и ксилол — 25 г. После 6 ч синтеза реакционную массу разбавляют ксилолом до концентрации 50 .

В качестве аминоформальдегидной смолы в композиции используют бутанолизированные мочевиноформальдегидные смолы марок К-411-02 (ГОСТ 5.544-72, ТУ

6 — 10 — 864-75) и К вЂ” 411 — 03 {TY 6-10 — 608 — 75).

Мочевиноформальдегидную смолу вводят как добавку в небольшом количестве для улучшения декоративного вида покрытия.

В качестве пигментов в композиции используют диоксид титана, углерод, пигменты красный и желтый железоокисные, кроны, голубой и зеленый фталоцианиновые и другие. в качестве наполнителей микротальк, микробарит и др. В композицию могут быть введены матирующие добавки в количестве 1-3, такие как белая сажа, аэросил, силоиды АТМ вЂ” 300, ЕД вЂ” 30, ЕД-40, ЕД-50 (фирмы Грейс", ФРГ) и др.

В качестве катализаторов используют октоаты и нафтенами цинка, кобальта, дибутилдилауринат олова и др.

В качестве добавки для улучшения розлива используют добавку БИК вЂ” 344 (фирма

БИК-Хеми), представляющую собой раствор модифицированной силиконовой смолы, силиконовы масла и др.

В качестве добавки, улучшающей адгезию и эластичность покрытий, применяют попиэфирполиол на основе капролактона—

ТОН-ПОЛИОЛ 0200 (Фирма "Юнион Карбайд" США) и др.

В качестве растворителей используют ароматические углеводороды, кетоны, ацетаты, например ксилол, циклогексанон, этил- и бутилацетаты, метилэтилкетон и др.

Приготовление лакокрасочной композиции, Композиция состоит из двух компонентов: полуфабриката и отвердителя, Для приготовления полуфабриката лакокрасочного материала в диссольвер загружают часть акрилового сополимера (20-25 мас. от всего количества сополимера), аминоформальдегидную смолу, пигменты, наполнители, часть растворителя и перемешивают в течение 30 мин. Далее однородную суспензию загружают в бисерную мельницу и осуществляют перетир до

20-30 мкм по прибору "Клин". Готовую пигментную пасту направляют из бисерной мельницы в смеситель с быстроходной мешалкой, куда загружают все остальные ком1759844 ми

Таблица1 поненты и в случае необходимости матирующую добавку, перемешивают содержимое в течение 30 мин — 1 ч и далее проводят постановку на тип растворителем по вязкости 80-160 с по ВЗ-4. Сухой остаток полуфабриката составляет 55 — 65%.

Перед нанесением полуфабрикат лакокрасочного материала смешивают с отвердителем в соотношении: на 100 мас.ч. полуфабриката 14-20 мас.ч. отвердителя и разводят до рабочей вязкости 16-20 и по

ВЗ-4 растворителями или их смесью.

Материал наносят наливом, пневмо- и безвоздушным распылением и валковым методом на предварительно обезжиренные пластмассовые подложки. Режим отверждения покрытия: при 80 — 90 С 30 — 40 мин.

Материал может быть использован в качестве грунтовочного и самостоятельного эмалевого покрытия для окраски деталей корпусов автомобиля и корпусов приборов из различных типов пластмасс, например пластиков АБС, полиамидов, ППУ, поликарбоната, полибутилентерефталатов.

Изобретение иллюстрируется примераВ табл. 1 и 2 приведены рецептуры и характеристики аддуктов полиоксиэтиленгликоля и толуилендиизоцианата, в табл,,3— составы лакокрасочных композиций, в табл.

4 — свойства покрытий на их основе.

Формула изобретения

Акрилуретановая композиция для окраски пластмасс, включающая гидроксилсодержащий акриловый сополимер, полиизоцианатный

5 модификатор-отвердитель, аминоформальдегидную смолу, катализатор, добавку для розлива, пигменты, наполнители и органический растворитель, отл ича ю ща я ся тем,что, с целью повышения светостойкости и стойкости

10 к перепаду температур покрытия, она s качестве полиизоцианатного модификатора-отвердителя содержит аддукт полиоксиэтиленгликоля с мол.м. 380-420, с гидроксил ьн ым числом 265—

295 мг КОН/г и смеси изомеров толуилендии15 зоцианата 2,4- и 2,6- в соотношении 65:35 при массовом соотношении между ними (50—

56):(44-50) соответственно, с мол.м. 750 — 1500 и содержанием изоцианатных групп 7,0-9,0 мас, при следующем соотношении компо20 нентов, мас.%:

Гидроксилсодержащий акриловый сопол имер 18 — 25

Указанный полиизоцианатный модификатор-отвердитель 10 — 16

Пигменты 15 — 20

Наполнители 6 — 10

Катализатор 0,05 — 0,2

Аминоформальдегидная смола 1,0 — 1,5

Добавка для розлива 0.1 — 0,5

Органический растворитель Остальное

: 1759844

Таблица2

Т ° блица3

Компонент

7(извв 8 стный состав

5 . 6

3 t

2. (6 7

20 .

20 20

20 мАкропластн

20 20 20

25 20

10,81

1,8

1,0 115

15 1,2, 0,5

1,0

I S

1,2 2,0

1 2

1,0

14,0

8,0

9.3

37.9

20,5

10,0

12,0

6,5

16 ° 0

15,3

12,0 14,S

Десмодар N

Дизтиленгликольуретан

10,0

10,0

10,0

Гидроксилсодеряащий акриловый сополинео:

56Г

Акриловый сополинер по патенту США N 766177

Иочевиноформапьдегидная снопа: K-4ll-02

К-411-03

Нетилолированный мелвины

Полизфир по патенту ClllA к 4766177

Олигоэфируретан по патенту

США 4766177

Алкид, модифицированный кокосовым наслом

Попиизоцианатный отвердитель - аддукт полиоксизтиленглнколя и смеси изомерое толуилендиизоцнаната (2,4/2,6 в соотношении

65/35) в соответствии с табл, 1 а) б) в) г) д) е) Продукт взаимодействия полиокснпропиленгликоля (Лапром-202), глицерина и толуилендиизоцианата е соотношении, мас.2:

12,8:11,7.75,5

Содерванив, нас.2, ° лакокрасочной композиции

9 10 11 12 13 14

10 11 12 13 14 15

1759844

Проююолвение табл. 3

9 10 и 12 13 14 11

)6 «(Аддукт полиокснэтилеигликолл (Лапрол-402-2- IOO) с 2,4толуилендиизоциаиатон ° соотноеении 50ю50

12,0

Пигменты

Двуокись титана

Текнический углерол

14 ° 5 14,5 14,5

3 ° 01O!01 ° О!

4,5 .

1,0!

6,0 13е5

2 ° 3 1,5!

4.5

l,0

14.S

l2 O

1,5 .

34 ° б

150 13 ° 5

1,0

1,5

Пигмент валтый велезоокис,ный

2,5 2,5 2,5

1,7

2,5 2,5 2 ° 5

Пигмент Сиккотранс красный

Пигмент граотоль черный

Наполнители

Никротальк микробарит

Алониииееак паста о ° 46

0,78

2 ° 1

2,6

4,0

2,5

5,5

3 ° 0

6,5

Э,О

6 ° 5

3 ° О

6,5

3.0 3,0 3,0 3,0

6 ° 5 6,5 6,5 6,5

2,1

10,0 79 ! 5

7,9

Натирувиал добавка снлонд

ЕД-40

2,0

4,6

Тон-лолиол 0200

Октоат цинка

Яибутилднлаурииат олова

2,5

2,0

0,2

0,2

01 02 01 01

0,65

О ° I

0,1 0,1

6,1

Ою05

Кислотный катализатор

К-Сига 129-8

1,4 полиамидиак смола по-360

o,oã

Добавка длл розлива

Букуиеи

Бмк 344

0,81

0,1 0,1

0 ° 2 0,2 0,2 0,2

0 ° 2

О,l

0,5

О ° 2 0,5

Аю3ю321о1-XL-480

Бутанол

0,5

1,4

0,05

1 ° 3 1 5 1 5 1,0

l,0

1 ° 7

1,2

2,6 0,5 I,О 1,7

4,7

4 5

105 7 152

5.6 . .10,0 8.5

27,65 22,9,7,2

6,1 6,1

10,0 10 ° О 30,0

18 2 5 О 12 5 10 5

19,2 19,1 15,0 15 2

» 5,0

5,0

15юб

5,5

7,2

16,3

39,3 10,0 10,0

5 ° 63 19 ° 2 22,9

12 64 20,0

7,0 .

2.5

100,0 100,0 100 O

55,07 62,2 58.7

100,0 100.6 100,0

55,25 56,7 67,9

30о,0 leo,o loo ° о 1оо,о loo,o 1оо ° î loo,о

70,3 57,2 78,16 61,3 59,4 61,0 63,3

Мтого:

С/о

Таблица 4

6 7(изае- 8 сткий состав) 11 12 13

Показатель

9 10

14 ремни отвервдаиид покрытий

8О С 30 ини

80 С 30 мии

60 С - 30 ееп

83 С

30 иии

Твердость по«рюю» тив ло Н-З, усл.ад. 0,5

Прочность мрн удв» ра по у-l, сюю 50

Проюаюость покрм» тна прм растввеюеюн ю юею 9

Стойкость поююры» тик к статнческо" му воздействие

0,5S 0,49 6,5

0,6 0,35 О ° 5 о ° 5

0,5 Ою7

45 30

e,3ó О,5 O,6S о,б

40 SO 50 4S

50 50

50 45

45 50

9,8

5 6

8 8

9 9юб

6 8 б б мзопртиюилоаого спирта

6/мзм б/нзи бlиам б/нзм Полластелреиие 6/изн б/изм Побеле- 6/изм Подла- б/мзм б/изи Побелеплаиюпю HNp стао- иие пленки pOHNO бема мне

Стойкость локрмтма к УО-облуче юеюо еюттамому

6/нзюю б/мзм О/мзи б/мзм б/нам б/изн б/изюю б/мзи 6(изн б/и ам б/нам б/изи б/нам 34юбелемие

Едва за- Заметное меткое повелтеиие побеле- опенки нме

Нетанол

Натнланнлкетон

Этнлацетат бутилацетат

Ксиююол

33мкпогаксанон

4,1.

1о,25

4 у

4,0

100,0

75,6

1759844

Продопаеиие табл, 44

3 4

Показатель

12 13 14

8 9 1О 11

Побепе» Растресиив киваиие

Побепеиие ° растрескиваиие ппеики б/изи б/изи б/изи

Побепеиие, пузыри

6/изи

Адгвзия, бап, к металлу

1 1

1 ° ° t2

1у 11

1, 1

1< I2

1t 11

1, - 1, 1т к ППУ

1 °

1 !

11 1з

1 ° отспаиваиия пленки ие прсысходит1 до 3041 выев 902.

Редактор Е»Хоринэ

Заказ 3154 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК)1Т СССР

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

Производственно-издательский комбинат"Патент",г.Ужгород, ул. Гагарина, 101

Стойкость к перепаду теиператур (+60 С - 1 и;

=40юС

+20 С - 19 иии)

20 циклов к АБС 2020, попиаииду, уяьтраииду, пояибутипеитерефтапатаи

Адгезия, бая:

1 - 1002-иая адгезия отслаивание пленки

1 отслаивание ппвики

6 )(известиый состав) Победе- Побелеиие, ра- иие стрескиВаниь ппеики

Составитель Е.Чередникова

Техред М,Моргентал Корректор И.Муска