Полиуретановое покрытие
Владельцы патента RU 2466165:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева" (RU)
Изобретение относится к двухкомпонентной полиуретановой композиции и может быть использовано для устройства и ремонта наливных бесшовных износостойких покрытий по бетонному основанию. Полиуретановое покрытие выполнено из композиции, которая содержит масло касторовое рафинированное, сложный полиэфир, пеногасящую добавку BYK-066 на основе фтормодифицированных полисилоксанов, оксид алюминия, оксид титана, аэросил, адсорбент воды, добавку BYK-410 - мочевина в органическом растворителе N-метилпирролидоне, отвердитель изоцианат SUPRASEK 5025, представляющий собой 4,4'-дифенилметандиизоцианат, и дополнительно в качестве наполнителя доломит или цеолит или смесь доломита и цеолита в соотношении 3,25:1. Полиуретановое покрытие имеет высокие значения предела прочности и модуля упругости при растяжении при одновременном обеспечении достаточно высоких деформативных характеристик, в частности относительного удлинения при растяжении. 2 табл.
Изобретение относится к двухкомпонентной полиуретановой композиции, предназначенной для устройства и ремонта наливных бесшовных износостойких покрытий по бетонному основанию.
Полиуретановые покрытия обладают рядом преимуществ перед другими видами покрытий: эластичность, прекрасный внешний вид и многообразие дизайнерских решений. При нанесении на бетонное основание полимерное покрытие способствует повышению несущей способности и долговечности строительных конструкций. Покрытия из полиуретановых композиций представляют собой бесшовную твердую мембрану толщиной не более 2 мм и сохраняют работоспособность при температуре окружающего воздуха от -60 до +80°С при относительной влажности окружающей среды (95±3) %. При необходимости композиции могут быть окрашены в любой цвет специальными пигментными пастами, не содержащими в составе гидроксилсодержащих соединений и воды.
Наиболее близким аналогом является промышленно изготавливаемая полиуретановая композиция «Соверол 05» (ТУ 5772-001-99477769-2007), состоящая из компонента А и компонента Б. Компонент А - сложные многофункциональные ароматические полиэфиры с наполнителями, пигментами, функциональными добавками, компонент Б - отвердитель изоционат SUPRASEK 5025 (4,4'-дифенилметандиизоцианат). При взаимодействии компонентов А и Б двухкомпонентных систем происходит реакция полимеризации.
Известная полиуретановая композиция обладает хорошими технологическими параметрами (вязкость, жизнеспособность, время отверждения), однако характеризуется недостаточно высокими упругопрочностными показателями.
Технический результат заключается в повышении предела прочности и модуля упругости полиуретановых покрытий при растяжении при одновременном обеспечении достаточно высоких деформативных характеристик, в частности относительного удлинения при растяжении.
Технический результат достигается тем, что полиуретановое покрытие, выполненное из композиции, содержащей масло касторовое рафинированное, сложный полиэфир, пеногасящую добавку BYK-066 на основе фтормодифицированных полисилоксанов, оксид алюминия, оксид титана, аэросил, адсорбент воды, добавку BYK-410 - мочевина в органическом растворителе N-метилпирромедоне, отвердитель изоцианат SUPRASEK 5025, представляющий собой 4,4'-дифенилметандиизоцианат, дополнительно содержит в качестве наполнителя доломит или цеолит или их смесь в соотношенш 3,25:1 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Масло касторовое рафинированное | 25,76-28,23 |
| Сложный полиэфир | 12,88-14,12 |
| Пеногасящая добавка BYK-066 | 0,3-0,31 |
| Оксид алюминия | 14-40 |
| Доломит или цеолит или их смесь в соотношении | |
| 3,25:1 | 7-21 |
| Оксид титана | 0,7-0,8 |
| Аэросил | 0,35-0,4 |
| Адсорбент воды | 1,75-2 |
| Добавка BYK-410 | 0,3-0,31 |
| Отвердитель изоцианат SUPRASEK 5025 | 17,55-19,25 |
Масло касторовое рафинированное представляет собой прозрачную маслянистую жидкость светло-желтого цвета, полностью растворяющуюся в равном объеме 96% этилового спирта и обладающую следующими физико-техническими показателями: кислотное число - не более 1,6 КОН/г для первого сорта, не более 3 КОН/г для второго сорта; цветное число - не более 20 мг йода для первого сорта, 30 мг йода для второго сорта; плотность при 20°С - 0,947-0,970 г/см3; массовая доля влаги и летучих веществ - не более 0,15% для первого сорта, 0,25% для второго сорта; условная вязкость при 20°С 200-250; температура застывания - минус 16°С; массовая доля золы - не более 0,008 для первого сорта, не более 0,02 для второго сорта; массовая доля неомыляемых веществ - не более 1%; температура вспышки экстракционного масла в закрытом тигле - не менее 240°С.
Пеногасящая добавка BYK-066 представляет собой фтормодифицированные полисилоксаны с широким диапазоном использования, плотность при 20°С - 81 г/мл, массовая доля нелетучих веществ - 0,7%, температура вспышки - 47°С.
Оксид алюминия Al2O3 представляет собой гранулы цилиндрической формы белого цвета; диаметр гранул - 5,0±1,0 мм, длина 18 мм; насыпная плотность - 450-550 г/дм3; удельная поверхность - не менее 200 м2/г; массовая доля потерь при прокаливании - не более 5%; массовая доля железа - не более 0,05%; массовая доля натрия - не более 0,03%; массовая доля пыли и мелочи размером 2 мм - не более 0,5%.
Оксид титана ТiO2 представляет собой синтетический неорганический пигмент белого цвета, анатазной и рутильной форм, получаемый гидролизом растворов серно-кислого титана с последующим прокаливанием гидратированной двуокиси титана.
Аэросил представляет собой чистую двуокись кремния SiO2, может представлять собой рыхлый голубовато-белый порошок (в неуплотненном виде) и белую массу в виде рыхлых кусочков (в уплотненном виде).
Доломит - минерал из группы карбонатов, широко распространенный на территории республики Мордовия. По химическому составу представляет собой двойную углекислую соль кальция и магния: CaMg[CO3]2, цвет серовато-белый, иногда с желтоватым, буроватым или зеленоватым оттенками. Твердость по минералогической шкале 3,5-4; плотность 2800-2900 кг/м3.
Цеолит - большая группа водосодержащих алюмосиликатов с катионами калия, натрия, кальция и магния.
Сложный полиэфир Совермол 815 представляет собой маслянистую жидкость светло-желтого цвета.
Адсорбент воды FINMA-SORB 430 представляет собой порошок белого цвета, относится к молекулярным ситам на основе алюмосиликатов щелочных металлов (производитель «BayerInternationalS.a.»).
Добавка BYK-410 - мочевина в органическом растворителе N-метилпирромедоне, получаемая из аммиака и двуокиси углерода, представляет собой порошок белого цвета и используется в качестве добавки, предотвращающей оседание.
Отвердитель изоцианат SUPRASEK 5025, представляющий собой 4,4'-дифенилметандиизоцианат, это однородная жидкость от темно-желтого до темно-коричневого цвета, плотность состава - 1,25 кг/м3, условная вязкость по вискозиметру ВЗ-246 или ВЗ-4 с диаметром сопла 4 мм - 110 с, массовая доля изоционатных групп не менее 30,5%, жизнеспособность композиции не менее 60 мин.
Технологический процесс изготовления двухкомпонентной композиции состоит из двух этапов: приготовление компонента А и соединение его с компонентом Б.
Способ изготовления компонента А заключался в следующем. В смеситель с мешалкой загружают касторовое масло рафинированное, сложный полиэфир, пеногасящую добавку BYK-066 и перемешивают в течение 1 минуты. Затем при работающем смесителе к полученной композиции добавляют поочередно целевые добавки: органические наполнители (доломит или цеолит или их смесь в соотношении 3,25:1), предварительно просушенные, измельченные и просеянные через сито с размером ячейки 0.16 мм; оксид алюминия, оксид титана, аэросил, адсорбент воды и диспергируют, перемешивая до однородной массы в течение 20 минут.
В готовый компонент А вводят отвердитель - компонент Б изоцианат SUPRASEK 5025 и перемешивают в течение 3 минут.
Составы полиуретановых композиций и результаты испытаний по определению свойств предлагаемого покрытия приведены в таблицах 1 и 2. Определение свойств полиуретановых покрытий проводили по нормативно-технической документации: условная вязкость готовой композиции определялась по ГОСТ 9070-75*, предел прочности при растяжении по ГОСТ 11262-80*, модуль упругости при растяжении по ГОСТ 9550-81, длина обуглившейся части по ГОСТ 21207-81.
По сравнению с известным решением предлагаемый состав полиуретанового покрытия имеет меньшую стоимость за счет замены дорогого импортного наполнителя оксида алюминия местными для Республики Мордовия материалами и более высокие упругопрочностные показатели. По уровню пожарной безопасности полиуретановая композиция не превышает контрольных значений (25 мм), а для некоторых составов длина обуглившейся части ниже, чем у прототипа.
| Таблица 1 | ||||
| Наименование компонентов | Состав | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Компонент А | ||||
| Связующее: | ||||
| - масло касторовое рафинированное | 28,23 | 28,23 | 28,23 | 25,75 |
| - сложный полиэфир | 14,12 | 14,12 | 14,12 | 12,88 |
| Пеногасящая добавка BYK-066 на основе фтормодифицированных полисилоксанов | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,31 |
| Наполнители: | ||||
| - оксид алюминия | 14 | 28 | 23,1 | 26,4 |
| - доломит или цеолит или их смесь в соотношении 3,25:1 | 21 | 7 | 11,9 | 13,6 |
| Пигмент: - оксид титана |
0,7 | 0,7 | 0,7 | 0,8 |
| Тиксотропная добавка: - аэросил |
0,35 | 0,35 | 0,35 | 0,4 |
| Адсорбент воды | 1,75 | 1,75 | 1,75 | 2 |
| Добавка, предотвращающая оседание: - BYK-410 - мочевина в органическом растворителе N-метилпирромедоне |
0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,31 |
| Компонент Б | ||||
| Отвердитель изоцианат SUPRASEK 5025 4,4'-дифенилметандиизоционат | 19,25 | 19,25 | 19,25 | 17,55 |
| Таблица 2 | ||||
| Свойства предлагаемых полиуретановых покрытий | ||||
| Характеристики | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | |
| Компонент А | ||||
| Внешний вид (без пигмента) | Однородная суспензия от белого до желтоватого цвета | |||
| Плотность состава, кг/м3, не менее | 1150 | |||
| Условная вязкость по вискозиметру ВЗ-246 или ВЗ-4 с диаметром сопла 4 мм при температуре (20±0,5)°С, с | 250 - 400 | |||
| Содержание сухого вещества, %, не менее | 100 | |||
| Компонент Б | ||||
| Внешний вид | Однородная жидкость от темно-желтого до темно-коричневого цвета | |||
| Плотность состава, кг/м3 | 1,25 | |||
| Условная вязкость по вискозиметру ВЗ-246 или ВЗ-4 с диаметром сопла 4 мм при температуре (20±0,5)°С, с | 50-110 | |||
| Массовая доля изоционатных групп, %, не менее | 30,5 | |||
| Жизнеспособность композиции, мин, не менее | 60 | |||
| Отвержденные пленки | ||||
| Предел прочности при растяжении, МПа | 7,66 | 5,85 | 7,47 | 7,45 |
| Относительное удлинение при растяжении, % | 35,25 | 34,17 | 36,96 | 34,13 |
| Модуль упругости при растяжении, МПа | 45,40 | 28,52 | 46,68 | 45,42 |
| Длина обуглившейся части, мм, не более 25 мм | 14,70 | 16,10 | 20,37 | 14,73 |
| Водопоглощение за 24 часа, %, не более | 4 | |||
| Время отверждения пленки, ч, не более | 12 |
Полиуретановое покрытие, выполненное из композиции, содержащей масло касторовое рафинированное, сложный полиэфир, пеногасящую добавку BYK-066 на основе фтормодифицированных полисилоксанов, оксид алюминия, оксид титана, аэросил, адсорбент воды, добавку BYK-410 - мочевина в органическом растворителе N-метилпирролидоне, отвердитель изоцианат SUPRASEK 5025, представляющий собой 4,4'-дифенилметандиизоцианат, отличающееся тем, что композиция дополнительно содержит в качестве наполнителя доломит, или цеолит, или их смесь в соотношении 3,25:1 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Масло касторовое рафинированное | 25,75-28,23 |
| Сложный полиэфир | 12,88-14,12 |
| Пеногасящая добавка BYK-066 | 0,3-0,31 |
| Оксид алюминия | 14-40 |
| Доломит, или цеолит, или их смесь в | |
| соотношении 3,25:1 | 7-21 |
| Оксид титана | 0,7-0,8 |
| Аэросил | 0,35-0,4 |
| Адсорбент воды | 1,75-2 |
| Добавка BYK-410 | 0,3-0,31 |
| Изоцианат SUPRASEK 5025 | 17,55-19,25 |
