Композиционный состав

Изобретение относится к полимерной композиции на основе связующего - ненасыщенной полиэфирной смолы или олигоэфиракрилатов и может быть использовано в медицине, в производстве лакокрасочных материалов и пр. Техническая задача - выбор оптимального состава композиции с использованием дешевого, доступного высокоэффективного ускорителя. Предложен композиционный состав, включающий (в мас.ч.): связующее - ненасыщенную полиэфирную смолу, или олигоэфиракрилат, или их смеси - 100; ускоритель полимеризации - комплексное соединение, полученное взаимодействием производных ванадия (пятиокиси ванадия, или метаванадата аммония, или метаванадиевой кислоты) со смесью ортофосфорной кислоты, воды и бутанола (0,3-0,88); инициатор - гидроперекись кумола (0,3-0,44) и модифицирующие добавки (0-20). 1 табл.

 

Изобретение относится к полимерной химии, в частности к холодному отверждению композиционного состава, включающего: связующее - ненасыщенные полиэфирные смолы или олигоэфиракрилаты; окислительно-восстановительная система, состоящая из инициатора и ускорителя полимеризации.

Отверждение полимерных смол протекает обычно в присутствии перекисных инициаторов при 80-150°С; в случае использования ускорителей при 20-30°С и даже более низких температурах /с.713, т.2. Энциклопедия полимеров в 3-х т. М.: «Советская энциклопедия», 1972-1977/. Выбор инициатора и ускорителя, а также их дозировка, зависят от состава полиэфира и мономера, их соотношения.

Известен состав пятиокиси ванадия с монобутилфосфорной кислотой с содержанием ванадия 0,5±0,05%, используемый в качестве ускорителя отверждения смолы /А.с. №1010094, С 09 D 3/68, 1983/.

А.с. №1604588 (B 24 D 3/20) включает ненасыщенную полиэфирную смолу, ускоритель «В», гипериз, аэросил, кремнегель, алюмогель и абразив.

В техническом решении /Патент №2005739, C 08 J 5/10/ в качестве ускорителя использован толуольный раствор нафтената кобальта или раствор пятиокиси ванадия в монобутилфосфорной кислоте, в качестве раствора ненасыщенного полиэфира в смешивающем мономере - полуфабрикатный лак.

Известен способ получения ускорителя путем взаимодействия пятиокиси ванадия с монобутилфосфорной кислотой с образованием ускорителя №31, входящего в состав полиэфирного лака ПЭ-265 /ТУ 6-10-1445-80/ холодной сушки, представляющего собой четырехкомпонентную систему, состоящую из полуфабриката лака (раствор ненасыщенной смолы в смеси растворителей: стироле, бутилацетате и ацетоне), ускорителя №31 (раствор пятиокиси ванадия в монобутилфосфорной кислоте), инициатора (гидропероксид изопропилбензола - гипериз) и всплывающей добавки (3%-ный раствор парафина в стироле марки Б) /с.25. Лакокрасочные материалы: Технические требования и контроль качества: Справочное пособие. М.И.Карякина и др. М.: Химия, 1983. 336 с./, следующей пропорции, мас.ч: полуфабрикат лака - 100,3%; раствор парафина в стироле - 1,7; ускоритель - 1,0; инициатор - 1,0. Лак ПЭ-265 применяют для получения глянцевого покрытия на щитовых деталях мебели, облицованных натуральным шпоном из древесины или материалами на основе пропитанных бумаг. Ванадиевые ускорители не могут вводиться в лак при его изготовлении, а могут только добавляться перед самым нанесением лака. Это обстоятельство и вынуждает готовый лак ПЭ-265 поставлять в виде четырех отдельных компонентов. Жизнеспособность составов составляет не менее 24 ч при 18-22°С / с.169. Бухтияров В.П., Иванов Н.А., Савченко В.Ф. Полимерные материалы в производстве мебели. М.: Лесн пром-сть, 1980, 272 с./.

Исходное сырье для получения ускорителя №31 - монобутилфосфорная кислота отечественной промышленностью не выпускается.

В качестве прототипа заявляемого технического решения выбран лак ПЭ-265.

Цель заявляемого изобретения - выбор оптимального композиционного состава с использованием дешевого, доступного высокоэффективного ускорителя со значительным расширением диапазона использования по сравнению с прототипом.

Для решения поставленной технической задачи, в соответствии с изобретением, предложен композиционный состав, включающий связующее, модифицирующие добавки, ускоритель и инициатор, отличающийся тем, что ускоритель полимеризации представляет собой комплексное соединение, полученное взаимодействием производных ванадия: пятиокиси ванадия, или метаванадата аммония, или метаванадиевой кислоты со смесью ортофосфорной кислоты, воды, бутанола в количестве 0,3-0,88 мас.% от связующего при следующем соотношении ингредиентов, мас ч: указанное связующее - 100; модифицирующие добавки - 0-20; гидроперекись кумола - 0,3-0,44; указанный ускоритель 0,3-0,88.

В техническом решении композиционного состава использовано:

- связующее - ненасыщенные полиэфиры ПН-1 (ГОСТ 27952-88), НПС 609 - 21М (ГОСТ 27952-88); диметакрилат триэтиленгликоля (тетрафункциональный мономер) ТГМ-3 (ТУ 6-16-2010-82); олигоэфиракрилат МДФ-2 (ТУ 6-01-1217-79); α-Метакрилоил-ω-метакрилоил - диэтиленгликольоксиолиго(диэтиленгликольфталат) /23 с. Берлин А.А. и др. Акриловые олигомеры и материалы на их основе. М., Химия, 1983/; олиоэфиракрилат МГФ-1 (ТУ 6-01-750-72); α,ω-Бис (метакрилоилокси)олиго(этиленгликольфталат) /указанный источник - 22 с. Берлин А.А. и др./. ТГМ-3, МДФ-2, МГФ-1 /Каталог «(Мет)акриловые мономеры и олигоэфиракрилаты», Черкассы, 1988/ являются олигоэфиракрилатами и связующими, которые отверждаются с использованием предложенного ускорителя. Их часто называют ненасыщенными смолами наравне с ПН-1, НПС-609-21М и т.д. Смолы полиэфирные ненасыщенные ПН-1 - ортофталевые смолы, содержащие около 30% мас. стирола. Смола НПС-609 - около 30% мас. стирола. Смола НПС-60921М - полиэфирная ненасыщенная ортофталевая смола, содержащая 55-60% ТГМ-3;

- МТ-3 - смесь ненасыщенной полиэфирной смолы, полученной конденсацией малеинового ангидрида с триэтиленгликолем в мольном соотношении 1:1 при нагревании до гомогенного состояния и затем разбавленного ТГМ-3 в массовом соотношении 1:1;

- пластификатор диоктилфталат C₆H₄(COOC₈H₁₇)₂; плотность энергии когезии 16,2 (МДж/м³)^1/2 или 7,9 (кал/см³)^1/2;

- пластификатор дибутилфталат (ГОСТ 8728-77).

- пятиокись ванадия (ТУ6-09-4093-88);

- бутиловый спирт (ГОСТ 5208-76);

- метаванадат аммония МН₄VO₃ (ГОСТ 9336-75);

- метаванадиевая кислота (ТУ 6-09-02-128-75);

- гидроперекись кумола (ТУ 38-10293-82);

- ортофосфорная кислота Н₃PO₄, бесцветная негорючая жидкость.

Сущность изобретения проиллюстрирована на шести примерах.

Пример 1. В химический цилиндр загружают олигоэфиракрилат марки МДФ-2 70,2 г (100 мас.ч.), 0,53 г (0,75 мас.ч.) ванадиевого ускорителя и 0,26 г (0,37 мас.ч.) гидроперекиси кумола. Смесь перемешивают стеклянной палочкой 1-3 мин и оставляют при комнатной температуре. Через 8-12 минут композиция отверждается.

Пример 2. По примеру 1 берут МТ-3 60 г (100 мас.ч.), 0,53 г (0,88 мас.ч.) ванадиевого ускорителя и 0,26 г (0,44 мас.ч.) гидроперекиси кумола. Композиция отверждается за 3-5 мин.

Пример 3. По примеру 1 берут олигоэфиракрилат марки МГФ-1 60 г (100 мас.ч.), ванадиевый ускоритель 0,53 г (0,88 мас.ч.) и гидроперекись кумола 0,26 г (0,44 мас.ч.). Композиция отверждается за 4-5 мин.

Пример 4. По примеру 1, только вместо МДФ-2 берут 65 г ТГМ-3. Композиция отверждается за 5-7 мин.

Пример 5. По примеру 1 берут ненасыщенную полиэфирную смолу марки НПС-609-21М 55,4 г (100 мас.ч.), пластификатор диоктилфталат 5,54 г (10 мас.ч.), ванадиевого ускорителя 0,17 г (0,3 мас.ч.) и гидроперекиси кумола 0,17 г (0,3 мас.ч.). Композиция отверждается за 17-20 мин.

Пример 6. По примеру 1 берут 50 г (100 мас.ч.) ненасыщенной полиэфирной смолы марки ПН-1, пластификатор дибутилфталат 10 г (20 мас.ч.), ванадиевого ускорителя 0,25 г (0,5 мас.ч.) и 0,15 г (0,3 мас.ч.) гидроперекиси кумола. Композиция отверждается за 22-24 мин.

Композиции (мас.ч), отверждаемые предлагаемым ускорителем (примеры 1-6)

Таблица
№№ примеров	Связующее	Пластификатор, мас.ч.	Ускоритель, мас.ч.	Инициатор, масс.ч.	Время отверждения, мин.
марка	мас.ч
1.	МДФ-2	100	-	0,75	0,37	8-12
2.	МТ-3	100	-	0,88	0,44	3-5
3.	МГФ-1	100	-	0,88	0,44	4-5
4.	ТГМ-3	100	-	0,82	0,4	5-7
5.	НПС-609-21М	100	10	0,3	0,3	17-20
6.	ПН-1	100	20	0,5	0,3	22-24

Предложенные композиции могут быть использованы в производстве: лакокрасочных материалов (например, лак ПЭ-265); герметиков, компаундов; стеклопластиков; полимербетонов для бесшовных покрытий полов и стен; шпаклевок; замазок и абразивного инструмента и т.д.

В композицию могут входить модифицирующие добавки, такие как пластификаторы, пигменты, ингибиторы полимеризации (гидрохинон, фенотиазин), наполнители и другие.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного технического решения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому техническому результату отличительных признаков в заявленного композиционного состава, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию «изобретательский уровень» заявитель провел дополнительный поиск известных решений /Энциклопедия полимеров в 3-х т. М.: «Советская энциклопедия», 1972-1977; Справочник по пластическим массам. Изд. 2-е. В 2-х т. Под ред. Катаева В.М. и др. М., Химия, 1975; Берлин А.А. и др. Акриловые олигомеры и материалы на их основе. Химия, 1983/, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного композиционного состава. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата. Неизвестны рецептуры композиционного состава, обеспечивающие достигнуть поставленную цель, что свидетельствует об удовлетворении критерия «изобретательский уровень».

Заявленное техническое решение может быть использовано в медицинской и лакокрасочной промышленности, оно раскрыто в материалах заявки с полнотой, достаточной для его осуществления, и обеспечивает заточку медицинских игл из нержавеющей стали одноразового использования. Таким образом, предложенное решение удовлетворяет критерию изобретения «промышленная применимость».

Композиционный состав, включающий в качестве связующего ненасыщенную полиэфирную смолу или олигоэфиракрилат или их смеси, модифицирующие добавки, ускоритель и инициатор - гидроперекись кумола, отличающийся тем, что ускоритель полимеризации представляет собой комплексное соединение, полученное взаимодействием производных ванадия: пятиокиси ванадия, или метаванадата аммония, или метаванадиевой кислоты со смесью ортофосфорной кислоты, воды, бутанола при следующем соотношении ингредиентов, мас.ч.:

Указанное связующее	100
Модифицирующие добавки	0-20
Гидроперекись кумола	0,3-0,44
Указанный ускоритель	0,3-0,88