Композиция для покрытий
Владельцы патента RU 2493187:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) (RU)
Изобретение может быть использовано для изготовления покрытий спортивных площадок, полов, кровельных и гидроизоляционных покрытий. Композиция для покрытий на основе низкомолекулярного гидроксилсодержащего каучука включает пластификатор, мел, глицерин, полиизоцианат, дибутилдилауринат олова, при этом в качестве каучука содержит продукт сополимеризации стирола с низкомолекулярным гидроксилсодержащим бутадиен-изопреновым каучуком ПДИ-1К, предварительно полученный в среде пластификатора в присутствии перекисного инициатора. Техническим результатом настоящего изобретения является повышение уровня прочностных свойств, прежде всего прочности покрытия. 1 табл.
Изобретение относится к композициям на основе жидких углеводородных каучуков для изготовления покрытий спортивных площадок, полов, кровельных и гидроизоляционных покрытий.
Известна композиция для покрытий, включающая олигодиендиол - сополимер изопрена и бутадиена, пластификатор, наполнитель, трехфункциональный низкомолекулярный спирт, катализатор уретанообразования, 2,4,6-три-третбутилфенол, отвердитель полиизоцианат и дополнительно этилсиликат (см. патент РФ 2186812, C09D 109/00. Опубл. 10.08.2002).
Известна композиция для покрытий, включающая низкомолекулярный гидроксилсодержащий каучук - сополимер изопрена и бутадиена, полиизоцианат, катализатор уретанообразования, влагопоглотитель, наполнитель, пластификатор, низкомолекулярный спирт, пигмент, алкилфенольный противостаритель и реологическую добавку (см. патент РФ 2268279, C09D 175/14. Опубл. 27.11.2006, бюл. №2).
Недостатком этих композиций является низкая прочность отвержденных эластомерных покрытий.
Известна композиция для покрытий, включающая олигобутадиендиол, пластификатор, минеральный наполнитель, трехфункциональный низкомолекулярный спирт, катализатор уретанообразования, 2,4,6-три-третбутилфенол, полиизоцианат и этилсиликат (см. патент РФ 2190002, C09D 175/08. Опубл. 27.09.2002).
Недостатком данной композиции является низкая прочность эластомерного материала для покрытий.
Наиболее близким решением к предлагаемому изобретению (прототип) является композиция (см. патент РФ 2434916, C09D 175/14, C09D 109/00. опубл. 27.11.2011), включающая изоцианатный отвердитель - полиизоцианат, катализатор уретанообразования, пластификатор, противостаритель и основу, гидроксилсодержащий полибутадиеновый каучук микроструктуры, %: 1,4-транс 10-15, 1,2-звеньев 85-90, молекулярной массой 1250-3200 и содержанием гидроксильных групп 0,82-2,36%, при соотношении компонентов, мас.ч.:
| Указанный гидроксилсодержащий | |
| полибутадиеновый каучук | 100 |
| Изоцианатный отвердитель - полиизоцианат | 10-36 |
| Катализатор уретанообразования | 0,001-3,0 |
Дополнительно композиция может содержать: трехфункциональный низкомолекулярный спирт (1-16), пластификатор (дибутилфталат, хлорпарафин ХП-470, масла нефтяного происхождения нетоксол или масло ПМ), наполнитель (мел, известь-отсев, оксид кальция, доломитовую муку, гранулированную резину), противостаритель (2,6-дитретбутил-4-метилфенол (агидо-1), 2,4,6-тритретбутилфенол, 2,2-метилен-бис-(4-метил-6-третбутилфенол).
Покрытия из данной композиции характеризуются недостаточным уровнем прочностных свойств.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение уровня прочностных свойств, прежде всего прочности покрытия.
Поставленный технический результат достигается тем, композиция для покрытий на основе низкомолекулярного гидроксилсодержащего каучука, включающая пластификатор, мел, глицерин, полиизоцианат, дибутилдилауринат олова, отличающаяся тем, что в качестве каучука содержит продукт сополимеризации 20-50 масс.ч. стирола с 100 масс.ч. низкомолекулярного гидроксилсодержащего бутадиен-изопренового каучука ПДИ-1К предварительно полученный в среде пластификатора в присутствии перекисного инициатора при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| указанный продукт сополимеризации низкомолекулярного | |
| гидроксилсодержащего бутадиен-изопренового | |
| каучука ПДИ-1К со стиролом | 190-270 |
| мел | 150-250 |
| глицерин | 2-4 |
| полиизоцианат | 17-30 |
| дибутилдилауринат олова | 0,01-0,1 |
Сущность изобретения заключается в использовании в качестве основы композиции сополимера низкомолекулярного гидроксилсодержащего бутадиен-изопренового каучука ПДИ-1К (молекулярная масса 3000-3500, содержание гидроксильных групп 0,7-1,1 мас.%, (ТУ 38-103342-88) со стиролом.
Для получения продукта сополимеризации низкомолекулярного гидроксилсодержащего бутадиен-изопренового каучука ПДИ-1К со стиролом проводили реакцию с различными соотношениями стирола и каучука в пластификаторе в диапазоне температур 110-130°C в течение 1,5-2 часов. Соотношения реагентов приведены в таблице. Сополимеризацию стирола с низкомолекулярным гидроксилсодержащим бутадиен-изопреновым каучуком ПДИ-1К инициировали перекисными инициаторами (дилаурилпероксидом, дитретбутилпероксидом) концентрацией 0,2-0,4 мас.% от массы смеси. Достоинством сополимеризации в среде пластификатора, который является необходимым компонентом полимерной композиции на стадии ее промышленного использования, является возможность избежать процессов сушки полимеров и отгонки растворителя при проведении полимеризации в нем.
Применение продукта сополимеризации каучука с более 50 мас.ч. стирола в композиции приводит к резкому снижению физико-механических свойств, менее 20 мас.ч. не оказывает влияния на свойства композиции.
Введение низкомолекулярного трехфункционального спирта служит дальнейшему повышению прочности за счет дополнительных гидроксильных групп, разветвляющих вулканизационные структуры и повышающих плотность сшивания. В качестве низкомолекулярного трехфункционального спирта могут быть использованы полиолы не менее чем с двумя гидроксильными группами, такие как глицерин (ГОСТ 6824-96).
В качестве пластификатора были использованы:
- масло нетаксол - масло-мягчитель нефтяного происхождения (ТУ 38.101999-84);
- хлорпарафин марки ХП-470 (ТУ 6-09-563) - жидкий продукт хлорирования углеводородов с содержанием хлора 45-47%. Маслянистая жидкость без запаха, темного цвета;
- дибутилфталат (ГОСТ 8728-88) представляет собой низковязкую однородную прозрачную жидкость слабого желтоватого оттенка.
В качестве изоцианатного отвердителя используются полиизоцианаты, в частности полиметиленфенилизоцианаты на основе 4,4' дифенилметандиизоцианата (ТУ-6-03-375-75, 113-03-38-106-90, 113-03-603-86, 2224-152-04691277-96) или их импортные аналоги: десмодур, супрасек 5005, милионат MR200 и другие с содержанием изоцианатных групп 29-32%.
В качестве катализатора уретанообразования применяют дибутилдилауринат олова (ТУ-6-02-818-73),
Для изготовления композиции для покрытий используют смесительное оборудование, обеспечивающее равномерное распределение полиизоцианата и катализатора уретанообразования в каучуке и получение гомогенной смеси.
Изобретение иллюстрируется следующим примером (состав 1, таблица). В смеситель с якорной мешалкой объемом 1 л загружают 200 г продукта сополимеризации каучука со стиролом, 190 г мела, 3 г глицерина и 0,01 г катализатора уретанообразования - дибутилдилаурината олова. Перемешивают 5 мин до однородного состояния, затем добавляют навеску 21 г полиизоцианата и вновь перемешивают в течение 5 минут.
Полученную смесь наносят на плоские формы и выдерживают при температуре не ниже 20°C в течение 3-5 суток.
Аналогичным образом готовятся композиции других составов и по прототипу. Образцы покрытия испытывали по ГОСТ 263-93, ГОСТ-270-75.
Из данных таблицы видно, что заявленная композиция позволяет повысить прочность покрытий.
Композиции для покрытий составов 9-10 обладают меньшей прочностью, что связано с отклонением содержания компонентов от оптимальных количеств.
Содержание полиизоцианата менее 17 мас.ч. приводит к снижению уровня комплекса прочностных свойств из-за значительного отклонения соотношения NCO:OH от стехиометрического и снижения плотности сшивания. При больших количествах полиизоцианата более 30 мас.ч. прочностные свойства также снижаются вследствие избытка изоцианатных групп, склонности к вспениванию и повышению жесткости отвержденного продукта.
Количество катализатора уретанообразования практически не оказывает влияния на физико-механические характеристики и регулирует лишь скорость отверждения композиций.
Увеличение степени наполнения создает трудности при смешении и формировании монолитной структуры покрытия из-за большой доли сухих компонентов. Смешение затрудняется так же при малых количествах пластификаторов, а верхний предел пластификаторов ограничивается совместимостью с полимерами.
Таким образом, преимуществом покрытий из предлагаемой композиции является более высокая прочность, твердость и относительное удлинение, что служит повышению срока службы.
Композиция для покрытий на основе низкомолекулярного гидроксилсодержащего каучука, включающая пластификатор, мел, глицерин, полиизоцианат, дибутилдилауринат олова, отличающаяся тем, что в качестве каучука содержит продукт сополимеризации 20-50 мас.ч. стирола с 100 мас.ч. низкомолекулярного гидроксилсодержащего бутадиен-изопренового каучука ПДИ-1К, предварительно полученный в среде пластификатора в присутствии перекисного инициатора при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| указанный продукт сополимеризации низкомолекулярного | |
| гидроксилсодержащего бутадиен-изопренового | |
| каучука ПДИ-1К со стиролом | 190-270 |
| мел | 150-250 |
| глицерин | 2-4 |
| полиизоцианат | 17-30 |
| дибутилдилауринат олова | 0,01-0,1 |
