Полиуретановая композиция

Изобретение относится к быстроотверждающимся полимерным композициям на основе полиуретана с повышенной адгезией к металлическим поверхностям и может быть использовано для изготовления защитных покрытий, клеев-герметиков, мастик, в частности для заделки перфорированных отверстий бумагоделательных машин. Композиция включает полифуритный уретановый форполимер, жидкий отвердитель на основе 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметана и полиокситетраметиленгликоля с молекулярной массой 1000 при мольном соотношении 0,95:0,1, аэросил и дополнительно содержит в качестве адгезионной добавки - глицидилметакрилат, а также возможно в качестве пластификатора содержит ди-(2-этилгексил)фталат. Технический результат изобретения заключается в создании композиции, обладающей высокой адгезией к металлическим поверхностям, улучшенной тиксотропностью при сохранении высокого уровня физико-механических характеристик. 2 табл.

 

Изобретение относится к быстроотверждающимся полимерным композициям на основе полиуретана с повышенной адгезией к металлическим поверхностям и может быть использовано для изготовления защитных покрытий, клеев-герметиков, мастик, в частности для заделки перфорированных отверстий бумагоделательных машин.

Известна полиуретановая композиция, используемая при ремонтных работах для заделывания пробоин бензобаков транспортных средств (SU 1581725 А1 от 09.10.87 г., МПК C08L 75/08, С08К 13/02 на изобретение «Полиуретановая композиция»).

Композиция содержит, мас.ч:

Простой гидроксилсодержащий полиэфир
с мол. массой 400-2000	100,0
2,4-толуилендиизоцианат	104,0-116,0
Метилметакрилат	100,0-105,0
Метил-1,4-диазобицикло-2,2,2-октан	0,5-2,0
Фуриловый спирт	4,0-10,0
Аэросил	5,0-13,0

Известная композиция обладает высокими прочностными и адгезионными свойствами, однако не может быть использована для создания покрытий на вертикальных металлических поверхностях ввиду низких технологических свойств - тиксотропности, вязкости материала.

Наиболее близкой к заявляемой композиции по составу и технической сущности является полиуретановая композиция по патенту RU 2237069 от 25.02.2003 г., МПК C08L 75/04 на изобретение «Полиуретановая композиция», содержащая следующие компоненты:

Полифуритный уретановый форполимер
СКУ-ПФЛ-100	74,58-77,75
Аэросил	0,01-0,05
Жидкий отвердитель на основе
3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметана
и полиокситетраметиленгликоля
с молекулярной массой 1000
при их мольном соотношении 0,7:0,2	Остальное

При достаточно высоких значениях прочностных характеристик недостатком данного состава является низкий уровень адгезии к металлическим поверхностям.

Технической задачей, решаемой в рамках настоящего изобретения, является создание полиуретановой композиции, обладающей высокой адгезией к металлическим поверхностям, улучшенной тиксотропностью при сохранении высокого уровня физико-механических характеристик.

Решение указанной выше задачи достигается за счет того, что полиуретановая композиция, включающая полифуритный уретановый форполимер, жидкий отвердитель на основе 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметана и полиокситетраметиленгликоля с молекулярной массой 1000, аэросил, содержит жидкий отвердитель на основе 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметана и полиокситетраметиленгликоля с молекулярной массой 1000 при мольном соотношении 0,95:0,1, и дополнительно содержит в качестве адгезионной добавки - глицидилметакрилат, а также возможно содержит в качестве пластификатора - ди-(2-этилгексил)фталат, при следующем соотношении между компонентами полиуретановой композиции, мас.%:

Полифуритный уретановый форполимер СКУ-ПФЛ-100	73,09-69,36
Глицидилметакрилат	5,85-5,55
Аэросил	1,1-1,04
Ди-(2-этилгексил)фталат	0-1,96
Жидкий отвердитель на основе
3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметана
и полиокситетраметиленгликоля
с молекулярной массой 1000
в мольном соотношении 0,95:0,1	Остальное

В составе заявляемой полиуретановой композиции используется полифуритный уретановый форполимер, представляющий собой продукт взаимодействия 1,0 моля полиокситетраметиленгликоля с молекулярной массой 1000 (полифурита) ТУ 6-02-646-81 и 2 молей 2,4-толуилендиизоцианата (продукт 102Т) (ТУ113-38-95-90).

В качестве жидкого отвердителя используется отвердитель (сшивающий агент) на основе ароматического амина 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметана (Диамет Х) (ТУ 6-14-980-84) и полиокситетраметиленгликоля с молекулярной массой 1000, взятых в мольном соотношении 0,95:01.

В качестве адгезионной добавки применяется глицидилметакрилат (ТУ 6-02-1338-86).

В качестве тиксотропной добавки композиция содержит аэросил марки А-300 ГОСТ 14922-77, представляющий собой чистую двуокись кремния в виде рыхлого голубовато-белого порошка.

В качестве пластификатора для обеспечения необходимого уровня «живучести» порядка 15-20 мин, достаточного для нанесения и позволяющего не стекать нанесенному составу с металлической поверхности, используется ди-(2-этилгексил)фталат (ГОСТ 8728-88).

Технологический процесс изготовления полиуретановой композиции состоит из следующих операций:

- синтез форполимера на основе 2,4-толуилендиизоцианата и полиокситетраметиленгликоля с молекулярной массой 1000;

- приготовление жидкого отвердителя;

- приготовление полиуретанового состава;

- полимеризация состава.

Синтез форполимера ведется в закрытом реакторе синтеза при температуре (65-70)°С при вакуумметрическом давлении минус 0,09 МПа и работающей мешалке.

Жидкий отвердитель готовится в емкости с подогревом при постоянном перемешивании до полного растворения Диамета X, при этом в подогретый до (40-45°С) полифурит с молекулярной массой 1000 при атмосферном давлении загружается навеска Диамета Х и остальные добавки.

Смешивание форполимера и жидкого отвердителя производится при температуре (60-70)°С. Полимеризация состава осуществляется при (15-35)°С в течение 18-24 часов.

Заявляемые пределы соотношений между компонентами определены экспериментальным путем и являются оптимальными с точки зрения формирования структуры полиуретановой матрицы, обеспечивающей достижение высокого комплекса физико-механических характеристик готового материала.

Данный состав может использоваться как самостоятельно, так и в виде адгезионного состава под основной слой полиуретанового покрытия.

Для увеличения срока хранения поставка потребителю осуществляется в виде двух химически малоактивных составов (форполимер и жидкий отвердитель с добавками), которые порознь могут храниться 12 и более месяцев.

Техническая сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется нижеприведенными экспериментальными данными.

В табл.1 приведена рецептура полиуретановых композиций, а в табл.2 - характеристики реакционных смесей и полиуретановых эластомеров, полученных на их основе, в сравнении с прототипом. Для сравнения аналогичные испытания проводились для композиции по прототипу.

Из табл.1 и 2 видно, что по большинству физико-механических характеристик (твердость, сопротивление раздиру, прочность при разрыве) композиция по изобретению не уступает прототипу, а по показателю адгезии к металлу даже превосходит известный состав, т.е. предлагаемое изобретение решает поставленную задачу.

Из данных, приведенных в табл.2, видно, что наилучшие адгезионные и прочностные показатели достигаются в тех случаях, когда соотношение между компонентами находится в заявляемых пределах.

Композиции по примерам 2,6 с запредельными количественными значениями содержания компонентов обладают худшими характеристиками по сравнению с заявляемыми образцами состава, так пример 6 не обеспечивает необходимый уровень прочностных показателей, а пример 2 обнаруживает меньшую адгезию к металлу и стекает с вертикальных поверхностей ввиду низкого содержания тиксотропной добавки.

Таким образом, при испытании заявляемой полиуретановой композиции на основе полифуритного форполимера достигается необходимый уровень защитных свойств (адгезии к металлу, сопротивление раздиру, твердость) и обеспечиваются улучшенные технологичные свойства - необходимая вязкость и тиксотропность материала.

Таблица 1
	Содержание в составе, % (массовая доля)
Компоненты композиции	1 (прототип)	Примеры конкретного выполнения
2	3	4	5	6
Полифуритный уретановый форполимер СКУ-ПФЛ-100	74,58-77,75	75,0	73,09	71,0	69,36	65,0
Аэросил	0,01-0,05	0,7	1,04	1,07	1,1	1,5
Глицидилметакрилат	-	5,3	5,55	5,7	5,85	6,0
Ди-(2-этилгексил)фталат	-	1,0	0	1,0	1,96	3,0
Жидкий отвердитель на основе 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметана и полиокситетраметиленгликоля с мол. массой 1000 при их мольном соотношении 0,95:0,1	-	18	20,32	21,23	21,73	24,5
Жидкий отвердитель на основе 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметана и полиокситетраметиленгликоля с мол. массой 1000 при их мольном соотношении 0,7:0,2	Остальное	-	-	-	-	-

Таблица 2

Свойства реакционных смесей и полиуретановых материалов на их основе	Составы из табл.1, по примерам
1	2	3	4	5	6
Жизнеспособность реакционных смесей, мин, при температуре 25°С	-	25	20	18	15	-
Твердость по Шору А, усл.ед. (ГОСТ 263)	96	94	91	92	91	90
Предел прочности при разрыве при температуре (23±2)°С, МПа (ГОСТ 270-75)	43,2	33,1	35,7	36,2	28,8	21,8
Сопротивление раздиру, МПа (ГОСТ 11529-86)	82	92	86	86	71	67
Адгезия к Me, МПа (ГОСТ 209-75)	6,4	7,4	13,0	14,1	15,1	13,5
Тиксотропность (способность материала не стекать с потолочных, вертикальных и горизонтальных поверхностей)	стекает	не стекает

Полиуретановая композиция, включающая полифуритный уретановый форполимер СКУ-ПФЛ-100, жидкий отвердитель на основе 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметана и полиокситетраметиленгликоля с молекулярной массой 1000, аэросил, отличающаяся тем, что композиция содержит жидкий отвердитель на основе 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметана и полиокситетраметиленгликоля с молекулярной массой 1000 при мольном соотношении 0,95:0,1, и дополнительно содержит в качестве адгезионной добавки - глицидилметакрилат, а также возможно в качестве пластификатора - ди-(2-этилгексил)фталат при следующем соотношении компонентов, мас.%:

полифуритный уретановый
форполимер СКУ-ПФЛ-100	73,09-69,36
глицидилметакрилат	5,85-5,55
аэросил	1,1-1,04
ди-(2-этилгексил)фталат	0-1,96
жидкий отвердитель на основе 3,3'-дихлор-4,4'-
диаминодифенилметана и
полиокситетраметиленгликоля с молекулярной
массой 1000 в мольном соотношении 0,95:0,1	остальное