Композиция для покрытий
Владельцы патента RU 2550195:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) (RU)
Изобретение относится к композициям на основе жидких углеводородных каучуков для изготовления покрытий спортивных площадок, полов, кровельных и гидроизоляционных покрытий. Композиция для покрытий, включающая низкомолекулярный гидроксилсодержащий каучук на основе бутадиена, изоцианатный отвердитель-полиизоцианат. В качестве каучука содержит гидроксилсодержащий полибутадиеновый каучук или каучук-сополимер изопрена и бутадиена. Дополнительно содержит акрилатсодержащий агент сшивания, выбранный из ряда: метилметакрилат, бутилметакрилат, диметакриловый эфир триэтиленгликоля и олигоэфиракрилат МГФ-9, пероксидиый инициатор и N,N,4-триметиланилин. Техническим результатом является повышение твердости и прочности эластомеров для покрытий. 1 табл., 1 пр.
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, C08L 15/00. Опубл. 27.11.2006, Бюлл. №2).
Недостатком этих композиций является низкая твердость и 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 твердость и прочность эластомерного материала для покрытий.
Наиболее близким решением к предлагаемому изобретению (прототип) является композиция (см. патент РФ 2433155, C09D 175/14, C09D 109/00. Опубл. 10.11.2011, Бюлл. №31), включающая изоцианатный отвердитель-полиизоцианат, катализатор уретанообразования и основу - гидроксилсодержащий полибутадиеновый каучук микроструктуры, %: 1,4-транс 10-15 и 1,2-звеньев 85-90, молекулярной массой 1250-3200 и содержанием гидроксильных групп 0,82-2,36% и дополнительно смесь изомеров 3,5-диметилтио-2,4-толуилендиамина и 3,5-диметилтио-2,6-толуилендиамина в соотношении 75,5-81:18-20 или смесь 3,5-диэтил-2,4-толуилендиамина и 3,5-диэтил-2,6-толуилендиамина в соотношении 75,5-81:18-20 при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| Указанный гидроксилсодержащий полибутадиеновый каучук | 100 |
| Изоцианатный отвердитель-полиизоцианат | 12-36 |
| Катализатор уретанообразования | 0,01-1 |
| Смесь изомеров 3,5-диметилтио-2,4-толуилендиамина и 3,5-диметилтио-2,6-толуилендиамина или смесь 3,5-диэтил-2,4-толуилендиамина и 3,5-диэтил-2,6-толуилендиамина в соотношении 75,5-81:18-20 | 0,7-8,4 |
Представленный в прототипе гидроксилсодержащий полибутадиеновый каучук является низкомолекулярным гидроксилсодержащим каучуком на основе бутадиена.
Покрытия из данной композиции характеризуются недостаточным уровнем твердости и прочности.
Задачей настоящего изобретения является разработка композиции для покрытий на основе низкомолекулярного гидроксилсодержащего каучука с улучшенными прочностными характеристиками.
Техническим результатом является повышение твердости и прочности эластомеров для покрытий.
Технический результат достигается тем, что композиция для покрытий, включающая низкомолекулярный гидроксилсодержащий каучук на основе бутадиена, изоцианатный отвердитель-полиизоцианат, в качестве каучука содержит гидроксилсодержащий полибутадиеновый каучук или каучук-сополимер изопрена и бутадиена и дополнительно содержит акрилатсодержащий агент сшивания, выбранный из ряда метилметакрилат, бутилметакрилат, диметакриловый эфир триэтиленгликоля и олигоэфиракрилат МГФ-9, пероксидный инициатор и N,N,4-триметиланилин при следующием соотношении компонентов, масс.ч.:
| Указанный гидроксилсодержащий каучук | 100 |
| Изоцианатный отвердитель-полиизоцианат | 8-20 |
| Акриалатсодержащий агент сшивания | 5-100 |
| Пероксидный инициатор | 0,05-5 |
| N,N,4-триметиланилин | 0,01-0,1 |
Сущность изобретения заключается в том, что представленный гидроксилсодержащий каучук дополнительно сшивается по двойным связам с акрилатсодержащим агентом. Сшивание каучука по двойным связям инициируется и активируется пероксидом и N,N,4-триметиланилином. N,N,4-триметиланилин применяется для снижения температуры распада пероксида. Это обусловлено тем, что композиции отверждаются при комнатной температуре. Отверждение по двойным связям в присутствии агента сшивания протекает совместно с отверждением по механизму уретанообразования с участием концевых гидроксильных групп. Такая комбинированная отверждающая система при одновременном удлинении цепей по уретановым связям и образовании поперечных связей с акрилатсодержащим агентом повышает плотность сшивания эластомера, что увеличивает его прочностные свойства.
Применяемый низкомолекулярный гидроксилсодержащий полибутадиеновый каучук аналогичен каучуку, использованному в прототипе, NISSO РВ G-3000 с содержанием гидроксильных групп 0,9-1,2%, молекулярной массой 2600-3200. Также применяются гидроксилсодержащий полибутадиеновый каучук Krasol LBH 3000 с содержанием гидроксильных групп 0,9-1,2%, молекулярной массой 2800-3200, каучук-сополимер изопрена и бутадиена ПДИ-1К с соотношением мономеров, равным 20:80, со средней молекулярной массой 3000-3500 и содержанием гидроксильных групп 0,7-1,1% (ТУ38.103342-88).
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 агента сшивания применяют метилметакрилат (ГОСТ 20370-74), бутилметакрилат (ТУ 2435-025-55856863-2004), диметакриловый эфир триэтиленгликоля (ТУ 6-01-843-73) и олигоэфиракрилат МГФ-9 (ТУ 2226-002-99176106-2012).
В качестве пероксидного инициатора применяется пероксид бензоила (ТУ 2417-006-51764779-2007), дитретбутилпероксид (ТУ 6-05-2026-86) и пероксид лаурила (ТУ6-05-1998-85).
Для изготовления композиции для покрытий используют смесительное оборудование, обеспечивающее равномерное распределение полиизоцианата, агента сшивания, пероксидного инициатора и активатора в каучуке с дальнейшим получением гомогенной смеси.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами:
Пример 1. В смеситель с якорной мешалкой объемом 1 л загружают 100 г каучука, 12 г полиизоцианата, 5 г агента сшивания, перемешивают 5 мин, затем добавляют пероксидный инициатор 0,05 г и N,N,4-триметиланилин 0,01 г и перемешивают еще 1 минуту.
Полученную смесь наносят на плоские формы и выдерживают при температуре не ниже 20°C в течение 3-5 суток.
| Состав и свойства композиции для покрытий | |||||||||||||||
| Наименование компонентов и показателей | Состав в мас.ч. и свойства композиций | ||||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | Прототип Пат РФ 2433155 | |
| 1. Низкомолекулярный гидроксилсодержащий полидиеновый каучук: | |||||||||||||||
| NISSOPBG-3000 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | ||
| Krasol LBH 3000 | 100 | ||||||||||||||
| ПДИ-1К | 100 | ||||||||||||||
| 2. Агент сшивания: | |||||||||||||||
| Метилметакрилат | 5 | 40 | 40 | 40 | 40 | 70 | 100 | 110 | 2 | ||||||
| Бутилметакрилат | 40 | ||||||||||||||
| Диметакриловый эфир триэтиленгликоля | 16 | 16 | 16 | ||||||||||||
| Олигоэфиракрилат МГФ-9 | 20 | ||||||||||||||
| 3. Пероксидный инициатор | |||||||||||||||
| Пероксид бензоила | 0,05 | 0,32 | 0,16 | 0,4 | 0,4 | 0,8 | 1,4 | 5,0 | 5,5 | 0,02 | |||||
| Дитретбутилпероксид | 0,4 | 1,2 | |||||||||||||
| Пероксид лаурила | 0,8 | 0,32 | |||||||||||||
| 4. N,N,4-тримегиланилин | 0,01 | 0,01 | 0,01 | 0,01 | 0,01 | 0,01 | 0,1 | 0,05 | 0,01 | 0,01 | 0,01 | 0,01 | 0,01 | 0,01 | |
| 5. Полиизоцианаг | 12 | 8 | 12 | 12 | 12 | 20 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 22 | 6 | 17 |
| 6. Катализатор уретанообразования | 0,05 | ||||||||||||||
| 7. Смесь изомеров 3,5-диметилтиотолуилендиамина | 3 | ||||||||||||||
| Условная прочность при разрыве, кгс/см2 | 21 | 28 | 33 | 22 | 51 | 54 | 49 | 50 | 30 | 24 | 50 | 29 | 9 | 6 | 19 |
| Относительное удлинение, % | 180 | 170 | 160 | 170 | 140 | 100 | 140 | 140 | 250 | 150 | 80 | 70 | 40 | 200 | 240 |
| Твердость по Шор А., усл.ед. | 55 | 60 | 60 | 57 | 70 | 73 | 68 | 70 | 55 | 65 | 80 | 78 | 42 | 35 | 48 |
Аналогичным образом готовятся композиции состава 2-14.
Состав и свойства всех исследуемых композиций приведены в таблице.
Образцы покрытия испытывали по ГОСТ 263-93, ГОСТ-270-75.
При увеличении содержания агента сшивания возрастают твердость и прочность продуктов отверждения. Начиная от 5 масс.ч. агента сшивания, возрастает твердость, при больших количествах растет и твердость, и прочность получаемых продуктов вплоть до 100 масс.ч. При дальнейшем увеличении агента сшивания не наблюдается рост прочностных показателей, что связано с избытком агента сшивания и соответствующем расслоении системы. При содержании акрилатсодержащего агента сшивания менее 5 масс.ч. повышение твердости и прочности не наблюдается.
При увеличении содержания пероксидного инициатора также наблюдается рост прочностных показателей, при этом оптимальное количество перекиси составляет 0,05-5 мас.ч. (1-5% от агента сшивания). Дальнейшее же увеличение пероксидного инициатора не приводит к увеличению прочностных показателей. Природа инициатора не оказывает влияния на свойства получаемых продуктов.
При содержании полиизоцианата менее 8 мас.ч. снижается уровень комплекса прочностных свойств из-за значительного отклонения соотношения NCO:OH от стехиометрического и снижения плотности сшивания. При больших количествах полиизоцианата более 20 мас.ч. прочностные свойства также снижаются вследствие избытка изоцианатных групп, склонности к вспениванию и повышению жесткости отвержденного продукта.
Таким образом, преимуществом эластомеров для покрытий на основе предлагаемой композиции является более высокая твердость и прочность.
Композиция для покрытий, включающая низкомолекулярный гидроксилсодержащий каучук на основе бутадиена, изоцианатный отвердитель-полиизоцианат, отличающаяся тем, что в качестве каучука содержит гидроксилсодержащий полибутадиеновый каучук или каучук-сополимер изопрена и бутадиена и дополнительно содержит акрилатсодержащий агент сшивания, выбранный из ряда: метилметакрилат, бутилметакрилат, диметакриловый эфир триэтиленгликоля и олигоэфиракрилат МГФ-9, пероксидный инициатор и N,N,4-триметиланилин при следующем соотношении компонентов, масс.ч.:
| Указанный гидроксилсодержащий каучук | 100 |
| Изоцианатный отвердитель-полиизоцианат | 8-20 |
| Акриалатсодержащий агент сшивания | 5-100 |
| Пероксидный инициатор | 0,05-5 |
| N,N,4-триметиланилин | 0,01-0,1 |
