Пластизоль на основе поливинилхлорида для защитных покрытий

Изобретение относится к пластизолям на основе поливинилхлорида, применяемых для изготовления защитных покрытий днища автомобилей. Пластизоль, содержит поливинилхлорид, ди(2-этилгексил)фталат, стеарат кальция, пластификатор - продукт на основе диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров, наполнитель - мел, разбавитель - α-олефины С₁₄, полиамидную смолу Л-20, триэтилентетрамин, диэтиленгликоль, аэросил, оксид кальция. Технический результат - расширение арсенала пластизолей на основе поливинилхлорида для днища автомобилей, обладающих высокими физико-механическими свойствами, в том числе повышенными относительным удлинением при разрыве в 2-3 раза, прочностью при растяжении на 20-25% и сухим остатком на 8%, а также уменьшить трудозатраты за счет сокращения времени смешения компонентов более чем в 2 раза. 1 табл.

 

Изобретение относится к пластизолям на основе поливинилхлорида, применяемых для изготовления защитных покрытий днища автомобилей, а также для антикоррозионной защиты других металлоконструкций.

Основным способом переработки пластизолей для нанесения защитных покрытий днища автомобилей является безвоздушное распыление, а оптимальные его условия определяются тиксотропными свойствами пластизоля.

Другим важным показателем пластизоля является экструзия, зависящая от трибомеханических свойств и исходной вязкости. Она определяет рабочее давление насоса и геометрию факела при распылении.

Известен пластизоль на основе поливинилхлорида для нанесения защитных покрытий в автомобильной промышленности, содержащий поливинилхлорид, ди(2-этилгексил)фталат, каолин, гидропероксид изопропилбензол, уайт-спирит, олигоэфиракрилат, бентон, технический углерод, коллоидный графит при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

поливинилхлорид 100

ди(2-этилгексил)фталат 84,4

каолин 85

гидропероксид изопропилбензол 8,5

уайт-спирит 5,3

олигоэфиракрилат 52,5

бентон 15

технический углерод 0,15

коллоидный графит 0,5,

Cм. Поливинилхлоридный пластикат марки пластизоль Д-11А по ТУ 6-01-538-76.

Данный пластизоль имеет удовлетворительные тиксотропные свойства, однако степень восстановления тиксотропной структуры и экструзия находятся на низком уровне. Вследствие этого свеженанесенное покрытие на вертикальных участках образует наплывы и подтеки.

Наиболее близким по технической сущности является пластизоль на основе поливинилхлорида, содержащий поливинилхлорид, ди(2-этилгексил)фталат, триэтиленгликольдиметакрилат, гидропероксид изо-пропилбензола, уайт-спирит, каолин, стеарат кальция при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

поливинилхлорид 100

ди(2-этилгексил)фталат 80-100

триэтиленгликольдиметакрилат 40-60

гидропероксид изопропилбензола 0,4-1,2

уайт-спирит 20-25

каолин 160-220

стеарат кальция 3-6,

который получают последовательным введением в смеситель жидких компонентов, половины заданного количества каолина, стеарата кальция, поливинилхлорида и оставшегося количества каолина, см. Патент RU 2098437, МПК 6 C 08 L 27/06, С 08 К 13/02// (С 08 К 13/02, 3:22, 5:01, 5:098, 5:10, 5:14), 1997.

Недостатком данного пластизоля является низкое относительное удлинение, недостаточная прочность при растяжении и пониженный сухой остаток, а также длительность процесса его получения.

Задачей изобретения является расширение арсенала пластизолей на основе поливинилхлорида, обладающих высокими физико-механическими свойствами, а также уменьшение трудозатрат на их изготовление за счет сокращения времени смешения компонентов.

Техническая задача решается тем, что пластизоль на основе поливинилхлорида для защитных покрытий, включающий поливинилхлорид, ди(2-этилгексил)фталат, стеарат кальция, пластификатор, наполнитель и разбавитель, в качестве пластификатора он содержит продукт на основе диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров, полученный путем отгонки из флотореагента-оксаля легкой фракции с температурой кипения 115-160° С при давлении 5-10 мм рт. ст., в качестве наполнителя - мел, в качестве разбавителя - α -олефины С₁₄ и дополнительно содержит полиамидную смолу Л-20, триэтилентетрамин, диэтиленгликоль, аэросил, оксид кальция, диоксид титана при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

поливинилхлорид 100

ди(2-этилгексил)фталат 152-155

стеарат кальция 8,5-9,5

продукт на основе диоксановых

спиртов и их высококипящих эфиров 3,5-4,5

мел 155-158

полиамидная смола Л-20 8,5-9,5

триэтилентетрамин 5,5-6,5

диэтиленгликоль 0,8-1,0

аэросил 0,5-0,6

оксид кальция 3,0-3,5

диоксид титана 8,5-9,0

α -олефины С₁₄ 7,5-8,0.

Решение технической задачи позволяет расширить арсенал пластизолей на основе поливинилхлорида для днища автомобилей, обладающих высокими физико-механическими свойствами, в том числе повышенными относительным удлинением при разрыве в 2-3 раза, прочностью при растяжении на 20-25% и сухим остатком на 8%, а также уменьшить трудозатраты за счет сокращения времени смешения компонентов более чем в 2 раза.

В пластизолях по изобретению используют следующие компоненты: пастообразующий поливинилхлорид, ГОСТ 14039-78; ди(2-этилгексил)фталат, ГОСТ 8728-88; стеарат кальция С-17, ТУ 6-09-4104-75; полиамидная смола Л-20 - продукты взаимодействия жирных кислот льняного масла и полиэтиленполиаминов, ТУ 6-06-1123-98; триэтилентетрамин, ТУ 2335-001-49582674-99; диэтиленгликоль, ГОСТ 10136-77; аэросил, ГОСТ 14922-77; мел марки М-5, ТУ 5743-114-00149289-2000 или М-90, ТУ 5743-010-00186803-95; продукт на основе диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров, полученный путем отгонки из флотореагента-оксаля легкой фракции с температурой кипения 115-160° С при давлении 5-10 мм рт. ст., ТУ 2493-003-13004749-93; оксид кальция, ТУ 6-18-197-79; диоксид титана, ГОСТ 9808-84; α -олефины С₁₄ - линейные альфа-олефины, фракция С₁₄ с массовой долей углеводородов C₁₄, % не менее 98%, см. Каталог основных видов продукции, издательство ИПЦ ОАО НКНХ (Нижнекамскнефтехим), 2000 г., с.34, ТУ 2411-058-05766801-96.

Данное изобретение иллюстрируется следующими примерами конкретного выполнения.

Пример 1.

В смеситель планетарного типа загружают полиамидную смолу Л-20, триэтилентетрамин, пластификатор - продукт на основе диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров, полученный путем отгонки из флотореагента - оксаля легкой фракции с температурой кипения 115-160° С при давлении 5-10 мм рт. ст., диоксид титана, стеарат кальция, оксид кальция, тщательно перемешивают в течение 15 минут, в полученную массу вводят ди(2-этилгексил)фталат с аэросилом, затем наполнитель - мел и поливинилхлорид, после чего перемешивают 15-20 минут при комнатной температуре, а затем вводят диэтиленгликоль и разбавитель - α -олефины C₁₄ и последующее смешение ведут в течение 15 минут под вакуумом 1 атм.

Компоненты пластизоля берут в следующем соотношении, мас.ч.:

поливинилхлорид 100

ди(2-этилгексил)фталат 152

стеарат кальция 9,5

продукт на основе диоксановых спиртов и

их высококипящих эфиров 4,5

мел 158

полиамидная смола Л-20 8,5

триэтилентетрамин 5,5

диэтиленгликоль 0,8

аэросил 0,5

оксид кальция 3,5

диоксид титана 9,0

α -олефины С₁₄ 7,5

Пример 2, 3, 4

Способ получения пластизоля осуществляют аналогично примеру 1.

Составы и свойства пластизолей приведены в таблице 1.

Пример по прототипу.

В смеситель с якорной мешалкой загружают жидкие компоненты пластизоля, половину от общей загрузки каолина и стеарата кальция. Смешение проводят 30 минут, после чего в пасту вводят поливинилхлорид. После перемешивания в течение 30 минут порционно загружают оставшуюся часть каолина и продолжают смешение 60 минут. Свойства пластизолей приведены в таблице 1.

Реологические свойства пластизоля определяют на приборе “Полимер-1 РПЭ.М”, в диапазоне скоростей сдвига 0,35-91,3 с^-1 при 23± 2° С в измерительнолй ячейке “цилиндр в цилиндре”. В логарифмических координатах зависимость напряжения сдвига от скорости сдвига описывается прямой. По углу наклона прямой определяют индекс течения.

Вязкость находят по величине отрезка, отсекаемого прямой на оси ординат. Замер вязкости осуществляют через 1 сутки после приготовления дисперсии и спустя 30 суток ее хранения при 23± 2° С.

Степень восстановления тиксотропной структуры определяют следующим образом:

Пластизоль непосредственно в рабочем узле вискозиметра диспергируется в течение 15 минут при скорости сдвига 91,3 с^-1. Затем через 30 минут вновь определяют его индекс течения (в процентах):

S=nτ /n_исх·100,

где nτ - индекс после приложения сдвиговой нагрузки и отдыха пластизоля в течение времени τ ;

n_исх - индекс течения исходного пластизоля.

Чем болыце значение S, тем быстрее восстанавливается структура пластизоля.

Показатель “Экструзия” вычисляют по формуле:

Э=60· τ /m,

где τ - время истечения пластизоля, сек;

m - вес пластизоля, г.

Вязкость пластизоля определяют по ГОСТ 25271 на вискозиметре Брукфильда типа RVT, шпиндель №7, при 5 об/мин. Перед замером вязкости пробу пластизоля термостатируют до температуры 123± 1° С.

Адгезионную способность определяют по ТУ 6-01-538-76 путем надреза пленки пластизоля после желатинизации при 130° С 30 минут на поверхности металлической пластины, покрытой грунтом ЭП-0228. Определяют характер отслоения пленки: адгезионный - отслоение материала от подложки; когезионный - разрушение материала.

Стекание определяют следующим образом. На пластину, покрытую грунтом типа G-1083 (ТУ 2312-128-05011907-96 или ТУ 2312-001-00204151-99), с последующим покрытием грунтом типа ЭП-0228 (ТУ 6-10-1943-84), с помощью шаблона размером 90 • 130 мм наносят слой пластизоля толщиной 1 мм, после чего пластину помещают в вертикальное положение и выдерживают при комнатной температуре в течение 30 минут. Измеряют длину пути, пройденного границей пластизоля.

Прочность при растяжении определяют на разрывной машине со скоростью движения нижнего зажима 100 мм/мин на образцах в виде двухсторонних лопаток по ГОСТ 11262-80. Образцы получают путем нанесения пластизоля слоем 1,0 мм в формах размером (100· 50· 1) мм, выполненных из фторопласта, или наносят на фторопластовые пластины с помощью трафарета.

Форму или фторопластовую пластину с пластизолем помещают в предварительно нагретый до температуры (130± 2)° С термошкаф и выдерживают при этой температуре в течение 30 минут. Другую форму или пластину с пластизолем помещают в предварительно нагретый до температуры (130± 2)° С термошкаф и выдерживают при этой температуре в течение 120 минут. Затем формы или пластины с желатинизированным пластизолем охлаждают до температуры окружающей среды. Извлекают готовые пленки из форм или отделяют от пластин. А затем с помощью пресса и ножа вырубают по 3 образца от каждой пленки. Прочность при растяжении и относительное удлинение при разрыве определяют при комнатной температуре по ГОСТ 11262-80 через 24 часа после приготовления образцов. Перед испытанием замеряют толщину образца в его рабочем участке с точностью до 0,01 мм. Прочность при растяжении (δ ) определяют по формуле:

δ =P/B· h,

где Р - нагрузка, при которой образец разрушился, кГс;

В - ширина рабочего участка образца, см;

h - толщина рабочего участка образца, см.

Относительное удлинение при разрыве (Е) в процентах вычисляют по формуле:

E=Δ L/L· 100,

где L - начальная длина рабочего участка образца, мм;

Δ L - приращение длины рабочего участка образца при разрыве, мм.

Содержание сухого остатка определяют путем взвешивания навески пластизоля до и после сушки в сушильном шкафу, нагретым до (130± 2)° С и выдержкой в течение 2-х часов.

Промышленные испытания заявляемого пластизоля показали, что идет быстрое восстановление исходной коагуляционной структуры после ее разрушения. Высокие тиксотропные свойства обеспечивают хорошую технологичность пластизоля в процессе переработки, обеспечивая тем самым умеренное давление на насосах, а факел распыления представляет собой аэрозоль с требуемыми геометрическими характеристиками, позволяющими достичь высокое качество свеженанесенного покрытия на днищах автомобилей.

Таким образом, как показали примеры конкретного выполнения, заявляемый объект пластизоль на основе поливинилхлорида имеет высокие физико-механические свойства. Он обладает стабильной вязкостью во времени. По сравнению с прототипом имеет повышенные относительное удлинение при разрыве в 2-3 раза, прочность при растяжении на 20-25% и сухой остаток на 8%. За счет использования разбавителя - α -олефины С₁₄ (температура вспышки 110° С) вместо уайт-спирита (температура вспышки 35° С) уменьшается пожароопасность, сокращается более чем в 2 раза длительность процесса получения пластизоля, что позволяет снизить трудозатраты, повысить эффективность использования смесительного оборудования, увеличить объем производства без дополнительных капиталовложений. Все компоненты пластизоля доступны, выпускаются отечественной промышленностью.

Таблица 1.
Компоненты пластизоля и показатели	По заявляемому объекту	По прототипу
	Пример 1	Пример 2	Пример 3	Пример 4
поливинилхлорид	100	100	100	100
ди(2-этилгексил)фталат	152	155	153,5	152
стеарат кальция	9,5	8,5	9,0	9,5
продукт на основе диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров	4,5	3,5	4,0	4,0
мел	158	155	156,5	156,5
полиамидная смола Л-20	8,5	9,5	9,0	8,5
триэтилентетрамин	5,5	6,5	6,0	5,5
диэтиленгликоль	0,8	1,0	0,9	0,8
аэросил	0,5	0,6	0,55	0,5
оксид кальция	3,5	3,0	3,25	3,25
диоксид титана	9,0	8,5	8,75	8,75
α -олефины С14	7,5	8,0	7,75	7,75
Степень восстановления тиксотропных свойств через 30 минут, %	100	90	94	100	74-100
Экструзия, с	30	23	30	30	21-33
Вязкость, Па· с через сутки	120	100	110	120	125-144
через 30 суток	156	120	144	157	173-207
Характер отслоения от грунта	когез.	когез.	когез.	когез.	когез.
Стекание при комнатной температуре, мм	0	2	0	0	0-7
Прочность при растяжении, МПа
числитель при 130° С после 30 мин.	1,7/2,8	1,6/2,6	1,6/2,7	1,7/2,8	1,2-2,1
знаменатель при 130° С после 120 мин.
Относительное удлинение при разрыве, %
числитель при 130° С после 30 мин.	190/60	200/56	190/60	195/60	55/35
знаменатель при 130° С после 120 мин.
Сухой остаток, %	98,6	98,0	98,0	98,6	90,0
Время получения пластизоля, мин	45-50	45-50	45-50	45-50	120

Пластизоль на основе поливинилхлорида для защитных покрытий, включающий поливинилхлорид, ди(2-этилгексил)фталат, стеарат кальция, пластификатор, наполнитель и разбавитель, отличающийся тем, что в качестве пластификатора он содержит продукт на основе диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров, полученный путем отгонки из флотореагента - оксаля легкой фракции с температурой кипения 115-160°С при давлении 5-10 мм рт.ст., в качестве наполнителя - мел, в качестве разбавителя - α-олефины С₁₄ и дополнительно содержит полиамидную смолу Л-20, триэтилентетрамин, диэтиленгликоль, аэросил, оксид кальция, диоксид титана, при следующем соотношении компонентов, маc. ч.:

Поливинилхлорид 100

Ди(2-этилгексил)фталат 152-155

Стеарат кальция 8,5-9,5

Продукт на основе диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров 3,5-4,5

Мел 155-158

Полиамидная смола Л-20 8,5-9,5

Триэтилентетрамин 5,5-6,5

Диэтиленгликоль 0,8-1,0

Аэросил 0,5-0,6

Оксид кальция 3,0-3,5

Диоксид титана 8,5-9,0

α-Олефины C₁₄ 7,5-8,0