Полимерная композиция для покрытий

 

Изобретение относится к полимерным композициям для защитных покрытий, отверждаемых в естественных условиях при относительной влажности до 100%. Композиция содержит, мас. ч.: эпоксидиановую смолу (48,0-69,8), кетиминный отвердитель (22,3-40,1), ускоритель - 2,4,6-трис(диметиламинометил)фенол (2,6-2,8), фотоинициатор - смесь эфиров бензоина (0,7-1,2) и сомономер - диметакриловый эфир триэтиленгликоля (4,5-8,0). Кетиминный отвердитель является продуктом взаимодействия кетимина на основе диэтилентриамина или триэтилентетрамина с аддуктом изоцианата и ненасыщенного соединения. Изобретение позволяет получать покрытия с малой набухаемостью, высокой износостойкостью, кавитационной устойчивостью, низкой скоростью коррозии и высокой степенью отверждения. 3 табл.

Изобретение относится к области получения эпоксидных полимерных композиций для защитных покрытий, отверждаемых в естественных условиях при относительной влажности до 100%.

Известны [Лакокрасочные материалы и их применение. 6, 1998, с.32-33; пат. 3484408, кл. 260-47] эпоксидные композиции для покрытий, отверждаемых в естественных условиях с относительной влажностью до 100%. В состав таких композиций входят эпоксидный олигомер, кетиминный отвердитель и иногда ускоритель. Эти композиции обладают способностью образовывать твердые не мутнеющие покрытия в естественных условиях при высокой влажности. Однако степень отверждения таких композиций невысока, и покрытия имеют малую кавитационную устойчивость, грибостойкость и высокую набухаемость.

Как наиболее близкая по технической сущности за прототип была выбрана эпоксидная композиция [пат. 3484408, кл.260-47], включающая эпоксидную смолу и отвердитель, в качестве которого используют модифицированный 2,4-толуилендиизоцианатом кетимин, следующего состава, мас. %: Эпоксидная смола - 68-76,9 Кетиминный отвердитель - 23,1-32 Эта композиция образует твердые не мутнеющие покрытия при влажности до 100%. Однако композиция не обеспечивает достаточно защитных свойств покрытий, в частности кавитационной устойчивости, грибостойкости, набухаемости. Кроме того, недостатком этой композиции является невысокая степень отверждения (содержание гель-фракции покрытий не превышает 82%) и малая износостойкость (см. таблицу 3).

Задача данного изобретения - создание полимерных эпоксидных покрытий с высокой кавитационной устойчивостью, грибостойкостью, износостойкостью и малой набухаемостью, а также с высокой степенью отверждения.

Это достигается тем, что полимерная композиция для покрытий, включающая эпоксидную смолу (ЭД-20, ЭД-16, Э-40) и кетиминный отвердитель, отличается тем, что в качестве кетиминного отвердителя содержит кетимин, модифицированный аддуктом диизоцианата с ненасыщенным соединением общей формулы: и/или и/или R'': -O-CH₂-CH=CH₂

причем полимерная композиция дополнительно включает ускоритель, в качестве которого содержит 2,4,6-трис(диметиламинометил)фенол, фотоинициатор, в качестве которого содержит смесь бутилового и изобутилового эфиров бензоина при их массовом соотношении 1:1 и сомономер, в качестве которого содержит диметакриловый эфир триэтиленгликоля (ТГМ-3), при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
Эпоксидная смола - 48,0-69,8
Кетиминный отвердитель - 22,31-40,1
Ускоритель - 2,4,6-трис(диметиламинометил)фенол - 2,6-2,8
Фотоинициатор - смесь эфиров бензоина - 0,7-1,2
Сомономер - диметакриловый эфир триэтиленгликоля - 4,5-8,0
Использование этого соединения в качестве отвердителя эпоксидных соединений не известно.

Отвердитель согласно изобретению представляет собой продукт взаимодействия кетимина на основе диэтилентриамина (ДЭТА) или триэтилентетраамина (ТЭТА) и аддукта изоцианата с ненасыщенным соединением при мольном соотношении 1:1 и 1:2.

Данный кетимин относится к отвердителям двойного отверждения. Вначале под действием влаги регенирируется первичный амин, который и отверждает эпоксидный олигомер. Затем дополнительно композиция отверждается по двойным связям под действием УФО.

Отвердитель получают следующим образом. Предварительно синтезируют аддукт изоцианата с монометакриловым эфиром этиленгликоля (МЭГ) или с аллиловым спиртом. Реакцию ведут до 50%-ного израсходования изоцианатных групп. Затем аддукт прибавляют к кетимину и выдерживают реакционную массу в течение 2-3 часов до полного исчезновения изоцианатных групп.

Синтез проводят в блоке и в растворе органических растворителей: ксилоле, толуоле, бутилацетате, ацетоне, метилэтилкетоне, метилизобутилкетоне, циклогексаноне, диметилформамиде.

Отвердитель может быть использован для приготовления эпоксидных композиций как в виде выделенного продукта (выход 96-98%), так и в виде раствора в органическом растворителе. Характеристики отвердителей представлены в таблице 1.

Как видно из таблицы, данные по молекулярной массе, элементному анализу подтверждают структурную формулу отвердителя.

В ИК-спектрах имеются полосы поглощения, соответствующие группам -(CН₂)- 1180-1350 см^-1, карбамидным - 1690-1710 см^-1, непредельным азотсодержащим - 1635-1690 см^-1 и ненасыщенным двойным связям - 925-935 см^-1.

В качестве эпоксидных смол могут быть использованы низкомолекулярные диановые эпоксидные смолы ЭД-20 (молекулярная масса 400, содержание эпоксидных групп 22%, ГОСТ 10597-76); ЭД-16 (молекулярная масса 600, содержание эпоксидных групп 18%, ГОСТ 10597-76); Э-40 (молекулярная масса 700-800, содержание эпоксидных групп 13-15%, ОСТ 6-10-416-77).

В качестве ускорителя используют 2,4,6-трис(диметиламинометил) фенол - промышленный продукт УП 606/2 (ТУ 6-09-6101-69).

В композицию можно вводить пигменты и наполнители.

Наличие в структуре отвердителя как азометиновых групп, так и двойных связей позволяет проводить отверждение эпоксидных композиций на их основе не только в естественных условиях (температура 20±5^oС, относительная влажность от 70 до 100%), но и дополнительно под действием УФО для улучшения эксплуатационных свойств.

В качестве инициатора содержит смесь бутилового и изобутилового эфира бензоина при их массовом соотношении 1:1.

В композицию в качестве активного сомономера и разбавителя вводят диметакриловый эфир триэтиленгликоля - промышленная марка ТГМ-3 (ТУ 6-01-843-73).

Для приготовления композиции эпоксидную смолу с введенными в нее фотоинициатором и сомономером смешивают с отвердителем, добавляют ускоритель и тщательно перемешивают при комнатной температуре. В случае использования пигментов, наполнителей и растворителей - их вводят в эпоксидную составляющую композиции.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1: в 69,5г эпоксидной смолы Э-40 вводят 0,7 г фотоинициатора - смесь бутилового и изобутилового эфиров бензоина и 4,5 г сомономера ТГМ-3. Все тщательно перемешивают. Полученную массу смешивают с 22,5 г отвердителя 1 (см. таблицу 1), добавляют 2,8 г ускорителя и тщательно перемешивают при комнатной температуре.

Состав композиций и свойства полученных покрытий сведены в таблицы 2, 3.

Условия отверждения: температура 20^oС, влажность 70-100%; толщина однослойного покрытия - 45±5 мкм; время УФ-отверждения - 5 мин. Под лампой ДРТ-230.

Данные таблицы 3 свидетельствуют о том, что по сравнению с прототипом увеличивается степень отверждения покрытия, так за 7 суток содержание гель-фракции составляет 94-99% (по сравнению с 82% у прототипа), кавитационная устойчивость возрастает в 1,5-2,5 раза, а износостойкостью - в 1,5-2 раза. При этом происходит снижение средней скорости коррозии под покрытием в 1,5-3 раза, а набухаемости - в 1,5-2,5 раза по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

Полимерная композиция для покрытий, включающая эпоксидиановую смолу и кетиминный отвердитель, отличающаяся тем, что в качестве кетиминного отвердителя она содержит кетимин, модифицированный аддуктом диизоцианата с ненасыщенным соединением общей формулы

где




и/или

R'': -O-CH₂-CH= CH₂;

n= 1-2
и дополнительно содержит ускоритель - 2,4,6-трис(диметиламино-метил)фенол, фотоинициатор - смесь бутилового и изобутилового эфиров бензоина при их массовом соотношении 1: 1 и сомономер - диметакриловый эфир триэтиленгликоля при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Эпоксидиановая смола - 48,0-69,8
Кетиминный отвердитель - 23,3-40,1
Ускоритель - 2,4,6-трис(диметиламинометил) фенол - 2,6-2,8
Фотоинициатор - смесь бутилового и изобутилового эфиров бензоина - 0,7-1,2
Сомономер - диметакриловый эфир триэтиленгликоля - 4,5-8,0

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23