Эпоксиуретановая композиция для покрытий
Владельцы патента RU 2780651:
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" (RU)
Настоящее изобретение относится к эпоксиуретановой композиции для покрытий. Композиция включает 40,0-44,8 мас.% эпоксидной диановой смолы ЭД-20, 1,6-1,8 мас.% полиизоцианата на основе 4,4'–дифенилметандиизоцианата, 22,8-24,9 мас.% растворителя Р-4, 17,6-19,5 мас.% ароматического полиамина «Арамин», 9-18 мас.% наполнителя, в качестве которого применяется техногенный глинозем с размером частиц 0,5-10,0 мкм, состоящий из (мас.%): α-Al2O3 91,7-97,5; Fe2O3 0,2-5,0; SiO2 0,07-0,14, распределенный в эпоксидной алифатической смоле ДЭГ-1. Эпоксиуретановая композиция позволяет повысить механические свойства покрытия, а также обеспечивает более длительный ресурс работы защищаемых конструкций при воздействии абразивных материалов. 1 табл., 4 пр.
Изобретение относится к лакокрасочной промышленности и предназначено для защиты бетонных, металлических, железобетонных поверхностей от разрушения при воздействии агрессивных сред (растворы солей, кислот, щелочей, нефти, нефтепродуктов) и абразивного износа.
Известна полимерная композиция для покрытия, включающая полипропиленуретан-эпоксид, эпоксидную диановую смолу и аминный отвердитель по авторскому свидетельству №899599, МПК С09L 63/00, С09D 3/58.
Недостатком известной композиции является то, что покрытие на её основе обладает недостаточно высокими водостойкостью и стойкостью к агрессивным средам (растворам кислот и оснований).
Известна композиция для покрытия, описанная в патенте РФ №2219211, МПК С09Д 163/02, содержащая эпоксидную диановую смолу, эпоксиуретановый олигомер, растворитель, полиэтилсиоксановую жидкость и аминный отвердитель - продукт взаимодействия γ-аминопропилтриэтоксисилана и дифенилсиландиола.
Недостатком композиции является сравнительно низкие показатели водостойкости, стойкости в среде нефтепродуктов и более концентрированных растворах кислот и щелочей.
Наиболее близкой по технической сущности, взятой авторами за прототип, является эпоксидная композиция для покрытия, содержащая следующие компоненты при их соотношении в мас.%: 47,4-54,4 эпоксидной диановой смолы ЭД-20, 2,8-4,3 модификатора, 19,6-27,0 растворителя, 21,7-22,8 аминного отвердителя. В качестве модификатора композиция содержит полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата. В качестве растворителя композиция содержит растворитель Р-4. В качестве отвердителя композиция содержит ароматический полиамин «Арамин» (патент РФ №2360938, МПК С09Д 163/02, С09Д 5/08). Данный состав принят в качестве прототипа.
Признаки прототипа, совпадающие с признаками заявляемого изобретения - эпоксидная диановая смола ЭД-20, полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоционата, растворитель Р-4 и ароматический полиамин «Арамин».
Недостатком известной композиции, взятой за прототип, является то, что покрытие на её основе обладает не высокими показателями твердости и стойкости к абразивному износу.
Задачей настоящего изобретения является создание эпоксиуретановой композиции, обеспечивающей более высокие механические показатели и более длительный ресурс работы защищаемых конструкций при воздействии абразивных материалов.
Поставленная задача была решена за счет того, что известная эпоксиуретановая композиция для покрытий, включающая эпоксидную диановую смолу ЭД-20, полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоционата, растворитель Р-4 и ароматический полиамин «Арамин», согласно изобретению дополнительно содержит техногенный глинозем с размером частиц 0,5-10,0 мкм, состоящий из (мас.%): α-Al2O3 91,7-97,5; Fe2O3 0,2-5,0; SiO2 0,07-0,14, равномерно распределенный в эпоксидной алифатической смоле ДЭГ-1 при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
| эпоксидная диановая смола ЭД-20 | 40,0-44,8 |
| указанный полиизоцианат | 1,6-1,8 |
| растворитель Р-4 | 22,8-24,9 |
| ароматический полиамин «Арамин» | 17,6-19,5 |
| указанный техногенный глинозем, распределенный в ДЭГ-1 | 9-18 |
Отличительными признаками заявляемой композиции от композиции по прототипу являются введение в неё техногенного глинозема с размером частиц 0,5-10,0 мкм, состоящего из (мас.%): α-Al2O3 91,7-97,5; Fe2O3 0,2-5,0; SiO2 0,07-0,14, равномерно распределенного в эпоксидной алифатической смоле ДЭГ-1; а также иное количественное соотношение используемых ингредиентов, мас.%: эпоксидная диановая смола ЭД-20 - 40,0-44,8; указанный полиизоцианат 1,6-1,8; растворитель Р-4 - 22,8-24,9; ароматический полиамин «Арамин» 17,6-19,5; указанный техногенный глинозем, распределенный в ДЭГ-1 - 9-18.
Введение в композицию в качестве наполнителя техногенного глинозема с размером частиц 0,5-10,0 мкм заявляемого состава и равномерно распределенного в эпоксидной алифатической смоле ДЭГ-1 в соответствующем количестве обеспечивает получение более плотной структуры пленочного покрытия на ее основе, благодаря чему достигается повышение механической прочности (относительной твердости), стойкости к абразивному износу и пр.
Предложенная эпоксиуретановая композиция может быть использована в качестве защитного антикоррозионного покрытия для металла, бетона, железобетона, при этом улучшаются физико-механические характеристики (относительная твердость, стойкость к абразивному износу) при сохранении высокой адгезии и стойкости в агрессивных средах.
Для получения предлагаемой эпоксиуретаной композиции для покрытия были использованы следующие вещества:
- Эпоксидная диановая смола ЭД-20 по ГОСТ 10587-84,
- Полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоционата по ТУ 113-03-38-106-90,
- Растворитель Р-4 по ГОСТ 7827-74,
- Ароматический полиамин «Арамин» по ТУ 2415-164-05786904-02,
- ДЭГ-1 - эпоксидная алифатическая смола по ТУ 2225-390-04872688-2016,
- Техногенный глинозем с размером частиц 0,5-10,0 мкм, состоящий из (мас.%): α-Al2O3 91,7-97,5; Fe2O3 0,2-5,0; SiO2 0,07-0,14, равномерно распределенный в эпоксидной алифатической смоле ДЭГ-1.
Данное изобретение иллюстрируется следующими примерами конкретного выполнения.
Пример 1
Приготовление эпоксиуретановой композиции производили в реакторе, снабженном механической мешалкой, обогревом, куда последовательно загружали эпоксидную диановую смолу ЭД-20 (100 г, 44,6%) и модификатор - полиизоцианат (4 г, 1,8%). Температуру в реакторе поддерживали 80-90°С. Смесь перемешивали в течение 3,0-3,5 ч до исчезновения по ИК-спектру полосы 2220 см-1 (NCO-группа). Затем смолу охлаждали до 40-50°С и наполняли техногенным глиноземом (10 г, 4,5%), предварительно распределенным в эпоксидной алифатической смоле ДЭГ-1 (10 г, 4,5%) с использованием гомогенизатора, содержимое реактора перемешивали в течение 20-30 мин при температуре 18-22°С, вводили навеску растворителя (56 г, 25%), перемешивали 10-15 мин, затем вводили навеску «Арамина» (44 г, 19,6%), перемешивали 5 мин. Приготовленный лак наносили кистью на подложку. Отверждали в течение 24 часов при 18-22°С.
Композиции по примеру 2-4 готовили аналогично примеру 1 при соотношениях, указанных в таблице 1.
Таблица 1 - Соотношение сырьевых компонентов в процентах
| Состав композиции | Содержание, мас.% | ||||
| Прототип | Примеры композиций | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | ||
| Эпоксидная диановая смола ЭД-20 | 50 | 44,8 | 43 | 41 | 40 |
| Полиизоцианат | 2 | 1,8 | 1,7 | 1,6 | 1,6 |
| Растворитель Р-4 | 28 | 24,9 | 23,5 | 22,8 | 22,8 |
| Ароматический полиамин «Арамин» | 20 | 19,5 | 19 | 18 | 17,6 |
| Наполнитель (глиноземистый отход, ДЭГ-1) | 0 | 9 | 12,8 | 16,6 | 18 |
Приготовленные составы прошли лабораторные испытания.
Адгезионная прочность композиции определена по ГОСТ 15140-78 «Материалы лакокрасочные. Метод определения адгезии».
Относительная твердость определена по ГОСТ 5233-89 «Материалы лакокрасочные. Метод определения твердости по маятниковому прибору».
Водопоглощение покрытия определено по ГОСТ 4650-80 «Пластмассы. Метод определения водопоглощения».
Стойкость к абразивному износу (истирание) кварцевым песком определена по ГОСТ 20811-75 (метод А).
Полученные свойства изготовленных композиций сравнивались с прототипом. Данные о свойствах композиции приведены в таблице 2.
Таблица 2
Свойства композиций
| Наименование показателей | Прототип | Примеры композиций | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | ||
| Относительная твердость | 0,57 | 0,59 | 0,61 | 0,64 | 0,63 |
| Адгезия, бал | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Водопоглощение, % | 0,14 | 0,14 | 0,12 | 0,13 | 0,14 |
| Стойкость к абразивному износу (истираемость) кг/мкм (изменение толщины покрытия, %) |
> 717 (9,7) |
> 1000 (6,7) | -* (0) |
- (0) |
- (0) |
Примечание: «-» - не истирается.
Как видно из таблицы 2, использование в качестве наполнителя техногенного глинозема, распределенного в эпоксидного в алифатической смоле ДЭГ-1, в количестве 9,0-18,0 мас.% в эпоксиуретановой композиции, позволяет у полученного материала увеличить твердость покрытия (~ на 12%) и износостойкость по сравнению с прототипом.
Эпоксиуретановая композиция для покрытий, включающая эпоксидную диановую смолу ЭД-20, полиизоцианат на основе 4,4'–дифенилметандиизоционата, растворитель Р-4 и ароматический полиамин «Арамин», отличающаяся тем, что она дополнительно содержит техногенный глинозем с размером частиц 0,5-10,0 мкм, состоящий из (мас.%): α-Al2O3 91,7-97,5; Fe2O3 0,2-5,0; SiO2 0,07-0,14, равномерно распределенный в эпоксидной алифатической смоле ДЭГ-1, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
| Эпоксидная диановая смола ЭД-20 | 40,0-44,8 |
| Указанный полиизоцианат | 1,6-1,8 |
| Растворитель Р-4 | 22,8-24,9 |
| Ароматический полиамин «Арамин» | 17,6-19,5 |
| Указанный техногенный глинозем, распределенный в ДЭГ-1 | 9-18 |
