Способ получения высоконаполненного пластизоля на основе поливинилхлорида

Изобретение относится к переработке поливинилхлорида через дисперсии, в частности к получению высоконаполненных адгезионно-способных пластизолей, применяемых для изготовления защитных покрытий в автомобилестроении, в качестве антикоррозионной защиты внутренних поверхностей металлических конструкций. Способ получения высоконаполненного пластизоля на основе поливинилхлорида включает последовательное введение и смешение в смесителе ди(2-этилгексил)фталата, триэтиленгликольдиметакрилата, гидропероксида изопропилбензола, половины заданного количества каолина, стеарата кальция, поливинилхлорида и оставшегося количества каолина, перед введением поливинилхлорида вводят алифатический силиконакрилат, диатомит и фосфатную гидравлическую жидкость марки НГЖ-4, а после введения оставшегося количества каолина добавляют полисульфидный олигомер - жидкий тиокол марки II с массовой долей SH-групп 1,7-2,6% и молекулярной массой 2100. Технический результат заключается в повышении степени восстановления тиксотропной структуры, экструзии, огнестойкости, прочности при растяжении поливинилхлоридного пластизоля и отверждаемого материала. 1 табл.

 

Изобретение относится к переработке поливинилхлорида (ПВХ) через дисперсии, в частности к получению высоконаполненных пластизолей, применяемых для изготовления защитных покрытий в автомобилестроении, в качестве антикоррозионных покрытий внутренних поверхностей металлических конструкций.

Известен способ получения ПВХ-пластизоля, включающего ПВХ, пластификатор, бентонит, стабилизатор, полиэтиленгликолиевое производное олеиновой кислоты [А.С. СССР №804671, кл. C08L 27/06, 1981].

Недостатком пластизоля, полученного по данному способу, является низкая адгезия к металлической поверхности.

Известен способ получения высоконаполненного пластизоля, включающего эмульсионный ПВХ, ди-2-этилгексилфталат, эфир фосфорной кислоты, олигоэфиракрилат, уайт-спирит, каолин, бентонит, олигодивинилизопренуретандиэпоксид, гидроперекись [Патент РФ №2089572, МКИ 6 C08L 27/06, С08К 13/02 // (С08К 13/02, 3:22, 3:24, 3:36, 5:01, 5:10, 5:14, 5:15, 5:205)].

Недостатком пластизоля, полученного по данному способу, являются низкие степень восстановления тиксотропной структуры после приложения сдвигового деформирования и экструзия пластизоля. При этом на вертикальных участках образуются наплывы и подтеки.

Наиболее близким является способ получения высоконаполненного пластизоля на основе поливинилхлорида [Патент РФ №2098437, МКИ 6 C08L 27/06, С08К 13/02 // (С08К 13/02, 3:22, 5:01, 5:098, 5:10, 5:14)]. Пластизоль получают смешением следующих ингредиентов, 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

Недостатком пластизоля, полученного по данному способу, являются низкие степень восстановления тиксотропной структуры после приложения сдвигового деформирования и экструзия, а также недостаточная огнестойкость. Наличие растворителя - уайт-спирита в составе ПВХ-пластизоля обусловливает высокую пожаровзрывоопасность при нанесении покрытия на основание.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа получения высоконаполненного поливинилхлоридного пластизоля для покрытий, обладающего повышенными степенью восстановления тиксотропной структуры после приложения сдвигового деформирования, экструзией, огнестойкостью, прочностью при растяжении.

Техническим результатом является повышение степени восстановления тиксотропной структуры после приложения сдвигового деформирования, экструзии, огнестойкости, прочности при растяжении поливинилхлоридного пластизоля.

Поставленный технический результат достигается тем, что в способе получения высоконаполненного пластизоля на основе поливинилхлорида, включающем последовательное введение и смешение в смесителе ди(2-этилгексил)фталата, триэтиленгликольдиметакрилата, гидропероксида изопропилбензола, половины заданного количества каолина, стеарата кальция, поливинилхлорида и оставшегося количества каолина, перед введением поливинилхлорида в композицию дополнительно вводят алифатический силиконакрилат, диатомит и фосфатную гидравлическую жидкость марки НГЖ-4, а после оставшегося количества каолина добавляют полисульфидный олигомер - жидкий тиокол марки II с массовой долей SH-групп 1,7-2,6% и молекулярной массой 2100, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Поливинилхлорид	100
Ди(2-этилгексил)фталат	80-100
Триэтиленгликольдиметакрилат	10-20
Алифатический силиконакрилат	30-40
Гидропероксид изопропилбензола	0,4-1,2
Каолин	160-180
Стеарат кальция	3-6
Полисульфидный олигомер	1,5-2,5
Диатомит	3-5
Фосфатная гидравлическая жидкость марки НГЖ-4	2-7

При этом диатомит повышает тиксотропные свойства композиций благодаря физическому взаимодействию с полимерной матрицей. Повышение огнестойкости отвержденного поливинилхлоридного пластизоля обусловлено тем, что в присутствии диатомита при воздействии открытого пламени образуется больший объем коксовой массы, обладающей теплоизолирующим барьерным действием. Введение в состав ПВХ-пластизоля структурирующей добавки - полисульфидного олигомера позволяет существенно снизить количество подтеков и обеспечить равнотолщинность наносимого на защищаемую поверхность ПВХ пластизоля. Это обусловлено тем, что отверждение полисульфидного олигомера с образованием сшитого материала начинается при более низких температурах, чем желатинизация ПВХ-пластизоля, протекающая при температурах 120-130°С. Указанное позволяет интенсировать начало процесса структурирования покрытия, наносимого методами безвоздушного распыления. Кроме того, взаимодействие гидропероксида изопропилбензола с полисульфидным олигомером способствует образованию в системе большого числа радикалов, что приводит к увеличению глубины превращения в полимерной матрице многокомпонентного пластизоля. Присутствие в составе ПВХ-пластизоля триэтиленгликольдиметакрилата, алифатического силиконакрилата и полисульфидного олигомера способствует образованию взаимопроникающих сеток и, как следствие, приводит к увеличению содержания гель-фракции. Наличие в композиции алифатического силиконакрилата позволяет повысить термо- и огнестойкость отвержденного ПВХ-пластизоля. Введение в ПВХ-пластизоль фосфатной гидравлической жидкости НГЖ-4, представляющей собой смесь алкил- и арилфосфатов с присадками, позволяет повысить огнестойкость материалов. Отсутствие в составе ПВХ-пластизоля растворителя уайт-спирита существенно повышает пожаро- и взрывобезопасность процесса нанесения покрытия.

При осуществлении заявленного изобретения ПВХ-пластизоль имеет более высокий уровень степени восстановления тиксотропной структуры и экструзии, а также повышенную огнестойкость покрытия.

Как видно из таблицы, при содержании ди(2-этилгексил)фталата менее 80 мас.ч. ухудшается перерабатываемость композиции. Увеличение содержания ди(2-этилгексил)фталата свыше 100 мас.ч. приводит к снижению степени восстановления тиксотропных свойств, прочности при растяжении и кислородного индекса.

Использование триэтиленгликольдиметакрилата в количестве менее 10 мас.ч. ухудшает перерабатываемость композиции, снижает адгезионную прочность соединения с грунтовым слоем и прочность при растяжении. Увеличение содержания триэтиленгликольдиметакрилата свыше 20 мас.ч. приводит к снижению степени восстановления тиксотропных свойств и индекса течения.

Использование алифатического силиконакрилата в количестве менее 30 мас.ч. ухудшает перерабатываемость композиции, снижает адгезионную прочность соединения с грунтовым слоем и прочность при растяжении. Увеличение содержания алифатического силиконакрилата свыше 40 мас.ч. приводит к снижению степени восстановления тиксотропных свойств и индекса течения.

При содержании гидропероксида изопропилбензола в количестве менее 0,4 мас.ч. снижается глубина превращения функциональных групп компонентов, участвующих в формировании полимерной матрицы. Использование гидропероксида изопропилбензола в количестве более 1,2 мас.ч. способствует интенсификации процессов деструкции отвержденного ПВХ-пластизоля в условиях атмосферного старения.

При содержании каолина в количестве менее 160 мас.ч. снижаются степень восстановления тиксотропных свойств, кислородный индекс и увеличивается стекание композиции. Увеличение содержания каолина свыше 180 мас.ч. приводит к ухудшению перерабатываемости композиций и увеличению экструзии.

Использование стеарата кальция в количестве менее 3 мас.ч. приводит к уменьшению степени восстановления тиксотропных свойств. При содержании стеарата кальция в количестве более 6 мас.ч. увеличиваются вязкость и экструзия, ухудшается перерабатываемость композиции.

При использовании содержания полисульфидного олигомера в количестве менее 1,5 мас.ч. увеличивается стекание ПВХ-пластизоля при нанесении, уменьшаются степень восстановления тиксотропных свойств и индекс течения композиций. Увеличение содержания полисульфидного олигомера более 2,5 мас.ч. приводит к снижению прочности при растяжении и кислородного индекса.

Использование диатомита в количестве менее 3 мас.ч. приводит к снижению индекса течения, степени восстановления тиксотропных свойств и кислородного индекса, увеличению стекания ПВХ-пластизоля. При содержании диатомита в количестве более 5 мас.ч ухудшается перерабатываемость композиции, снижается кислородный индекс.

Использование фосфатной гидравлической жидкости марки НГЖ-4 в количестве менее 2 мас.ч. приводит к снижению кислородного индекса. При использовании фосфатной гидравлической жидкости в количестве более 7 мас.ч. увеличивается микрофазовое разделение в ПВХ-пластизолях и снижается прочность при растяжении отвержденных материалов.

В составе пластизолей по изобретению используются следующие компоненты: поливинилхлорид (ГОСТ 14039-78); ди(2-этилгексил)фталат (ГОСТ 8728-88); триэтиленгликольдиметакрилат ТГМ-3 (ТУ-6-16-2010-82); алифатический силиконакрилат - продукт производства фирмы Sartomer №CN-9800 с вязкостью 54,7 Па·с при 25°С и плотностью при 25°С 1,09 г/мл; гидропероксид изопропилбензола ГИПЕРИЗ (ТУ 34.402.62-121-90); стеарат кальция С-17 (ТУ 6-09-4104-75); полисульфидный олигомер - жидкий тиокол марки П (ГОСТ 12812-80) с массовой долей SH-групп 1,7-2,6% и молекулярной массой 2100; диатомит (ТУ 5761-001-25310144-99) представляет собой легкие пористые породы от белого до желтовато-серого цвета со средней плотностью, колеблющейся в пределах от 0,15 до 0,6 г/см³. Диатомит на 96% состоит из водного кремнезема (опала) общей формулы SiO₂·nH₂O; фосфатная гидравлическая жидкость (состав: дибутилфосфат 9-19%, трибутилфосфат 1,0-1,5%, присадка 2Н 0,5-1,0, полибутилметакрилат 5-7%) со следующими характеристиками: температура вспышки - 168-174°С, кислотное число, КОН/1 г - 0,10-0,17 мг, плотность при 20°С 1,05-1,07 г/см³, кинематическая вязкость при 20°С - 5,2-6,5 сСт, показатель преломления 1,4592-1,4599.

Реологические свойства ПВХ-пластизоля определяют на приборе «Полимер - РПЭ. 1М» в диапазоне скоростей сдвига 0,35-91,3 с^-1 при 23±2°С.

Степень восстановления тиксотропной структуры определяют следующим образом. Пластизоль непосредственно в рабочем узле вискозиметра диспергируется в течение 15 мин при скорости сдвига 91,3 с^-1. Затем в течение 30 мин пластизоль находится в покое, после чего вновь определяют его индекс течения.

Показатель экструзии определяют на установке фирмы «Ива» путем фиксирования времени истечения 60 г пластизоля под давлением 1,4 бар через круглое отверстие диаметром 2,4 мм.

Адгезионную способность оценивают путем пленки пластизоля после желатинизации при 130°С 30 мин на поверхности металлической пластины, покрытой грунтом ЭП-00228. Определяют характер отслоения пленки: адгезионный - отслоение материала от подложки; когезионный - разрушение материала без отрыва от подложки.

Стекание определяют следующим образом. На пластину, покрытую грунтом ЭП-0228, с помощью шаблона 90х130 мм наносят слой пластизоля толщиной 1 мм, после чего пластину помещают в вертикальное положение и выдерживают при комнатной температуре в течение 30 мин. 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.

Кислородный индекс определяли в соответствии с ГОСТ 21793-76.

Состав ПВХ-пластизолей и свойства материалов, полученных по предлагаемому способу, приведены в таблице.

Пример 1 (по изобретению).

В смеситель с якорной мешалкой загружают ди(2-этилгексил)фталат, триэтилгликольдиметакрилат, гидропероксид изопропилбензола, половину заданного количества каолина, стеарат кальция, алифатический силиконакрилат, диатомит и фосфатную гидравлическую жидкость марки НГЖ-4. Смешение проводят 30 мин, после чего в пасту вводится поливинилхлорид. После перемешивания в течение 30 мин порционно загружают оставшуюся часть каолина и продолжают смешение еще 60 мин. Затем в реакционною массу добавляют полисульфидный олигомер и смешивают в течение 5 мин. ПВХ-пластизоль наносят на защищаемое основание и отверждают при температуре 130°С в течение 30 минут.

Таким образом, заявленный способ получения высоконаполненного поливинилхлоридного пластизоля для покрытий обеспечивает получение композиций и материалов с повышенными степенью восстановления тиксотропной структуры после сдвигового деформирования, экструзией, огнестойкостью и прочностью при растяжении. Кроме того, повышается пожаровзрывобезопасность при нанесении структурированного покрытия.

Способ получения высоконаполненного пластизоля на основе поливинилхлорида, включающий последовательное введение и смешение в смесителе ди(2-этилгексил)фталата, триэтиленгликольдиметакрилата, гидропероксида изопропилбензола, половины заданного количества каолина, стеарата кальция, поливинилхлорида и оставшегося количества каолина, отличающийся тем, что перед введением поливинилхлорида в композицию дополнительно вводят алифатический силиконакрилат, диатомит и фосфатную гидравлическую жидкость марки НГЖ-4, а после оставшегося количества каолина добавляют полисульфидный олигомер - жидкий тиокол марки II с массовой долей SH-групп 1,7-2,6% и молекулярной массой 2100, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

поливинилхлорид	100
ди(2-этилгексил)фталат	80-100
триэтиленгликольдиметакрилат	10-20
алифатический силиконакрилат	30-40
гидропероксид изопропилбензола	0,4-1,2
каолин	160-180
стеарат кальция	3-6
полисульфидный олигомер	1,5-2,5
диатомит	3-5
фосфатная гидравлическая жидкость марки НГЖ-4	2-7