Композиция для покрытия на основе модифицированной эпоксидной смолы
Изобретение относится к способу получения композиции для покрытия на основе модифицированной эпоксидной смолы для защиты строительных конструкций, например, в составах для наливных полов. Композиция содержит следующее соотношение компонентов в мас.%: 55,0-63,0 эпоксидной диановой смолы, аминный отвердитель - смесь 13,0-20,3 изофорондиамина и одного из аминов, выбранных из 7,0-9,0 метаксилилендиамина, или 5,0-6,0 диэтилентриамина, или 5,5-6,5 триэтилентетрамина и 2,0-2,7 трис(диметиламинометил)фенола в виде аддукта с 6,5-10,5 лапролата-803, остальное - разбавитель - смесь диоксановых спиртов и их высокомолекулярных эфиров - ЭДОС. Лапролата-803 представляет собой трициклокарбонатпропиловый эфир полиоксипропилентриола. Изобретение позволяет повысить твердость и износостойкость покрытия. 2 табл.
Изобретение относится к технологии получения лакокрасочных материалов, созданию новых структур для повышения свойств покрытий для защиты строительных конструкций, например в составах для наливных полов.
В силу экологической опасности полиуретановые материалы (использование изоцианатов), а также их невысокой химстойкости, водостойкости, высокой пористости, а также высокой стоимости они становятся менее популярными на рынке строительных материалов.
Разработан целый ряд новых соединений олигоциклокарбонатов, реакционно-активный класс соединений олигомеров под торговыми марками Лапролат 803, Лапролат 301, Лапроксид 503М и другие.
Лапролаты представляют собой продукты карбонизации эпоксидных производных полиоксипропиленов (лапролов) и имеют концевые циклокарбонатные группы. Лапролаты отверждаются по реакции уретанообразования циклокарбонат-амин с первичными алифатическими или циклоалифатическими аминами, образуя гидроксиуретановую структуру.
Лапролаты широко используются для модификации существующих полимеров.
Известно использование эпоксидных смол с лапролатами в композиции, отверждаемой аминами (SU 1754748, 1992).
Известны эпоксициклокарбонатные смолы - продукты частичной карбонизации эпоксидной смолы с переходом части эпоксидных групп в циклокарбонатные (SU 1353792, 1987).
Но главной заслугой циклокарбонатов является использование их в качестве основного компонента пленкообразующего для получения безизоцианатных полиуретанов, сочетающих хорошие прочностные свойства с высокой эластичностью.
Известна полимерная композиция для отделки материалов на водной основе, включающая эпоксидную смолу - 5-42%, отвердитель - продукт взаимодействия олигоэфиров с концевыми эпоксидными или циклокарбонатными группами с диаминами, с М.М.500-1000, содержащий 1-3% аминогрупп 5-50%, эмульгатора - 0,1-3,0%, вода - остальное.
В примере №4 описан пример для приготовления композиции для использования в качестве наливных полов. Композиция имеет следующие физико-механические показатели: прочность на сжатие 40 МПа, прочность на растяжение - 20 МПа, удельная ударная вязкость 30 кгс·см/см2, относительное удлинение при разрыве 45%. (Ru 2054440, 1992 г.)
Наиболее близким техническим решением является органно-растворимая эпоксидная композиция, содержащая эпоксидную диановую смолу, триглицидиловый эфир полиоксипропилентриола (лапроксид 503 М), трициклокарбонатпропиловый эфир полиоксипропилентриола (лапролат 803), аминофенольный отвердитель, ацетон, олигомер трифторхлорэтилена и минеральный наполнитель (Su 1754748, 92).
В патенте приведены высокие показатели покрытий по удельной ударной вязкости, химстойкости покрытия, жизнеспособность состава 30-50 мин, истираемость 2,9 мм3/м.
Целью заявляемого изобретения является повышение твердости и износостойкости покрытия.
Техническая задача решается тем, что в композиции для покрытия на основе модифицированной эпоксидной диановой смолы, включающей эпоксидную диановую смолу, трициклокарбонатпропиловый эфир полиоксипропилентриола - лапролат 803, разбавитель, в качестве аминного отвердителя используют смесь изофорондиамина и одного амина, выбранного из метаксилилендиамина, диэтилентриамина, триэтилентетрамина и ускорителя трис(диметиламинометил)фенола в виде аддукта с лапролатом 803, в качестве разбавителя - смесь дпоксановых спиртов и их высокомолекулярных эфиров - ЭДОС при следующем содержании компонентов, мас.%:
| Эпоксидная смола диановая | 55,0-63,0 |
| Трициклокарбонатпропиловый | |
| эфир полиоксипропилентриола | - 6,5-10,5 |
| Изофорондиамин | - 13,0-20,3 |
| Метаксилилендиамин | - 7,0-9,0 |
или
| Диэтилентриамин | - 5,0-6,0 |
или
| Триэтилентетрамин | - 5,5- 6,5 |
| Трис (диметиламинометил) фенол | - 2,0-2,7 |
| Разбавитель | - остальное |
Аминный отвердитель композиции - аддукт лапролата с аминами - получают путем нагревания всех компонентов при температуре 60-65°С в течение 2-3 ч до полной конверсии циклокарбонатных групп.
Аддукт характеризуется:
Вязкость при 25°С, сП - 1200-1350;
Цвет - светло-желтый;
М.М-900-1200.
Приводим пример получения аддукта: в реактор с обогревом мешалкой загружают 8,4 кг лапролата-803, 15,0 кг изофорондиамина, 7,01 кг метаксилилендиамина и 2,6 кг ускорителя К-54, смесь нагревают до 60-65°С в течение 3 ч до полной конверсии циклокарбонатных групп. Конверсию циклокарбонатных групп определяют методом ИК-спектроскопии по исчезновению линии, характеризующей циклокарбонатную группу, т.е. С=O.
Характеристику аддукта, содержание в нем аминных групп определяет Н-эквивалентный вес, который для него составляет 115-120.
В качестве эпоксидных смол используют: ЭД-20, ЭД-22 ГОСТ 10587, DER-330, DER-331, DER-324 фирмы «Dow Chemical Company»;
Лапролат 803 - ТУ 6-05-221-995-88, характеризуется:
Массовая доля циклокарбонатных групп, % - 21,0-31,0;
Массовая доля эпоксидных групп, % - 2,5;
Вязкость динамическая при 25°С, МПа·с - 3500-7500;
Метаксилилендиамин - МХДА
Вязкость 20°C - 6,8 сП, MM-13 6,1, фирма «Mitsubishi Gas Chemical Company».
Трис(диметиламинометил)фенол К-54 используется в качестве ускорителя реакции, фирма «Air Products»;
Плотность кг/л - 0,971;
Аминное число - 600мг НС1 /г;
Вязкость, 25°С, сП - 180-380.
В качестве изофорондиамина используют Epicure 205, фирма «Resolution Performance Products».
Ancamine 1618 фирмы «Air Products».
Диэтилентриамин, триэтилентетрамин.
ЭДОС - разбавитель - пластификатор ТУ 2493-003/3004749-93 - смесь диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров с добавкой стабилизатора, например ионола. Характеристика: цвет - прозрачный, темно-коричневый; плотность 20°С - 1,08-0,03; число омыления 15 мг КОН/г; кислотное число - 0,3 мг КОН/г. Предлагаемая композиция состоит из 2-х компонентов: А - эпоксидная смола с разбавителем, Б - аддукт лапролата с аминами.
В табл.1 приведены рецептуры эпоксидных композиций, в табл.2 - свойства покрытий на их основе.
Благодаря присутствию в полимере эпоксидно-аминных и гидроксиуретановых фрагментов получаемые пленки сочетают достоинства обоих классов полимеров.
Рецептуры композиций, мас.%.
| Таблица 1 | |||||||
| Наименование компонентов | №1 | №2 | №3 | №4 | №5 | №6 | Прототип |
| Эпоксидная смола | |||||||
| ЭД-20 (диановая) | 63 | 63 | 55 | 55 | |||
| ЭД-22 (диановая) | 60 | 60 | 23 | ||||
| Разбавитель ЭДОС | 7,5 | 7,5 | 7,0 | 7,0 | 6,0 | 6,0 | |
| Аддукт на основе лапролата и аминов | |||||||
| Лапролат 803 | 6,5 | 6,5 | 8,4 | 8,4 | 10,5 | 10,5 | 11,45 |
| Изофорондиамин | 16,0 | 15,0 | 15,0 | 13,0 | 20,3 | 19,3 | |
| МХДА | - | - | 7,0 | 9,0 | - | - | |
| Диэтилентриамин | 5,0 | 6,0 | - | - | - | ||
| Триэтилентетрамин | - | - | 5,5 | 6,5 | |||
| К-54 (ускоритель) | 2,0 | 2,0 | 2,6 | 2,6 | 2,7 | 2,7 | |
| Компоненты прототипа | |||||||
| Лапроксид 503 М | 11,45 | ||||||
| Аминофенольный отвердитель | 17,3 | ||||||
| Минеральный наполнитель | 34,5 | ||||||
| Ацетон | 1,29 | ||||||
| Олигомер-трифторхлорэтилен | 0,92 |
Свойства композиций и покрытий на их основе.
| Таблица 2 | |||||||
| Наименование показателей | №1 | №2 | №3 | №4 | №5 | №6 | Прототип |
| Время желатинизации смеси, мин | 52 | 52 | 57 | 57 | 60 | 60 | 40 |
| Вязкость смеси, МПа·с (20°С) | 1700 | 1700 | 1850 | 1850 | 2100 | 2100 | 1950 |
| Прочность при разрыве, Н/нм2 | 48 | 48 | 45 | 45 | 40 | 40 | 31 |
| Относительное удлинение при разрыве, % | 7,8 | 7,8 | 7,3 | 7,3 | 9,0 | 10,0 | 9,6 |
| Твердость по Шору, Д, усл.ед. | 70 | 70 | 78 | 78 | 75 | 75 | 50 |
| Водопоглощение через 24 часа (привес),% | 0,7 | 0,95 | 1,0 | 1,0 | 0,9 | 0,9 | 0,5 |
| Кислотостойкость к Н2SO4 20% (привес), через 96 час, %, 25°С | 1,79 | 1,7 | 1,8 | 1,8 | 1,7 | 1,7 | 1,8 |
| Стойкость к истиранию, 1000 циклов, колесо CS-17 | 0,03 | 0,06 | 0,06 | 0,06 | 0,05 | 0,05 | 0,4 |
| Удельная ударная вязкость, кДж/м2 | 37 | 35 | 40 | 31 | 41 | 36 | 55 |
| Прочность при растяжении, МПа | 40 | 35 | 33,5 | 30 | 40 | 37 | 30 |
Композиция для покрытия на основе модифицированной эпоксидной диановой смолы, включающая эпоксидную диановую смолу, аминный отвердитель, лапролат-803 - трициклокарбонатпропиловый эфир полиоксипропилентриола, разбавитель, отличающаяся тем, что в качестве аминного отвердителя используют смесь изофорондиамина и одного амина, выбранного из метаксилилендиамина, диэтилентриамина, триэтилентетрамина и ускорителя трис (диметиламинометил) фенола в виде аддукта с лапролатом-803, в качестве разбавителя - смесь диоксановых спиртов и их высокомолекулярных эфиров-ЭДОС, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Эпоксидная диановая смола | 55,0-63,0 |
| Трициклокарбонатпропиловый эфир | |
| полиоксипропилентриола | 6,5-10,5 |
| Изофорондиамин | 13,0-20,3 |
| Метаксилилендиамин | 7,0-9,0 |
| или Диэтилентриамин | 5,0-6,0 |
| или Триэтилентетрамин | 5,5-6,5 |
| Трис (диметиламинометил) фенол | 2,0-2,7 |
| Разбавитель | Остальное |
