КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОКРЫТИЙ
COMPOSITION FOR COATINGS

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 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 этих композиций является низкая прочность отвержденных эластомерных покрытий.
Известна композиция (см. патент РФ 2434918, C09D175/14, C09D 109/00. Опубл. 27.11.2011), включающая изоцианатный отвердитель - полиизоцианат, катализатор уретанообразования и основу, гидроксилсодержащий полибутадиеновый каучук микроструктуры, %: 10-15 1,4-транс, 85-90 1,2-звеньев молекулярной массой 1250-3200 и содержанием гидроксильных групп 0,82-2,36%.
Недостатком данной композиции является низкая прочность эластомерного материала для покрытий.
Наиболее близким решением к предлагаемому изобретению является композиция для покрытий, включающая низкомолекулярный гидроксилсодержащий каучук - сополимер изопрена и бутадиена (соотношение мономеров 20:80, со средней молекулярной массой 3000-3500, содержание гидроксильных групп 0,7-1,1 масс.%), полиизоцианат, катализатор уретанообразования, и также может содержать компонент для влагопоглощения, наполнитель, пластификатор и/или растворитель, низкомолекулярный спирт, алкилфенольный противостаритель, пигмент и реологическую добавку (см. патент РФ 2268279, C09D 175/14. Опубл. 27.11.2006, бюл. №2) при следующих соотношениях компонентов, масс.ч.:
Указанный гидроксилсодержащий низкомолекулярный каучук
100
Полиизоцианат
10-36
Катализатор уретанообразования
0,001-3,0
Недостатком покрытия, сформированного по указанному способу получения композиции, является невысокий уровень прочностных свойств. Это обусловлено несовершенным распределением по типу распределения функциональности каучука и низкой средней функциональностью, которая не превышает 1,7.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение уровня прочностных свойств, прежде всего прочности покрытия.
Технический результат достигается тем, что композиция для покрытий, включающая основу композиции - низкомолекулярный гидроксилсодержащий бутадиеновый каучук ПДИ-1К, полиизоцианат на основе 4,4′-дифенилметандиизоцианата, глицерин, катализатор уретанообразования - дибутилдилауринат олова, отличающаяся тем, что в качестве основы композиции используют продукт сополимеризации 100 масс.ч. низкомолекулярного гидроксилсодержащего бутадиенового каучука ПДИ-1К с 20-40 масс.ч. стирола, предварительно полученный в среде лампадного масла в присутствии перекисного инициатора, при следующем соотношении компонентов, масс.ч.: указанный продукт сополимеризации низкомолекулярного гидроксилсодержащего бутадиенового каучука ПДИ-1К со стиролом 190-220; полиизоцианат на основе 4,4′-дифенилметандиизоцианата 17-30; глицерин 2-4; катализатор уретанообразования 0,01-0,1.
Для получения продукта сополимеризации низкомолекулярного гидроксилсодержащего бутадиенового каучука ПДИ-1К со стиролом проводили реакцию с различными соотношениями стирола и каучука в среде лампадного масла, в диапазоне температур 110-130°C в течение 1,5-2 часов. Соотношения реагентов приведены в таблице. Сополимеризацию стирола с низкомолекулярным гидроксилсодержащим каучуком инициировали перекисным инициатором (дитретбутилпероксидом) концентрацией 0,2-0,4 масс.% от массы смеси. После сополимеризации сополимер, находящийся в лампадном масле, которое является пластификатором уретановой композиции, загружали в реактор с якорной мешалкой. 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. Далее в реактор добавляли полиизоцианат, глицерин и катализатор уретанообразования - дибутилдилауринат олова. Полученную смесь перемешивают 10 минут и выдерживают в формах 3-5 суток при температуре не ниже 20°C.
Применение продукта сополимеризации каучука с более 40 масс.ч. стирола в композиции приводит к резкому снижению физико-механических свойств, менее 20 масс.ч. не оказывает влияния на свойства композиции.
В качестве каучука в композиции используется низкомолекулярный гидроксилсодержащий бутадиеновый каучук ПДИ-1К, молекулярная масса 3000-3500, содержание гидроксильных групп 0,7-1,1 % масс [ТУ 38-103342-88].
В качестве модифицирующего и пластифицирующего компонента было использовано лампадное масло [ТУ 0253-001-48123628-98], представляющее собой смесь жидких парафинов.
В качестве полиизоцианата в композиции используется полиметилен-полифенилизоцианаты на основе 4,4′-дифенилметандиизоцианата (ТУ - 6-03-375-75, 113-03-38-106-90, 113-03-603-86, 2224-152-04691277-96).
В качестве катализатора уретанообразования применяется дибутилдилауринат олова (ТУ 6-02-818-73).
2
-1
Процесс радикальной сополимеризации каучука и стиролом контролировали методами ИК-спектроскопии. Установлено, что наибольшие изменения интенсивности полос поглощения в процессе радикальной сополимеризации наблюдаются для 1,2-конфигурации бутадиеновых звеньев. Процесс вели до уменьшения интенсивности полосы валентных колебаний связи C-H в CH=CH группе 1,2-конфигурации (частота 3100 см) на 39-49%.
Для изготовления композиции используют смесительное оборудование, обеспечивающее гомогенизацию полиизоцианата и катализатора в каучуке. При промышленном использовании композиции полиизоцианат поставляют в комплекте с композицией и вводят в нее непосредственно перед нанесением покрытия.
Изобретение иллюстрируется следующим примером. В колбу объемом 1 л загружают 100 г низкомолекулярного гидроксилсодержащего каучука ПДИ-1К, 80 г лампадного масла и перемешивают до получения однородной смеси. После добавляют 20 г стирола, 0,6 г инициатора -дитретбутилперексида и нагревают до 110-130°C в течение 1,5-2 часов. Затем к продукту сополимеризации каучука со стиролом в среде лампадного масла, загружают 21 г полиизоцианата, 0,01 г катализатора уретанообразования (дибутилдилауринат олова), 3 г глицерина, смесь перемешивают 10 минут. Полученную массу наливают на формы и выдерживают при температуре не ниже 20°C в течение 3-5 суток. Состав композиции соответствует примеру 1 в таблице.
Аналогичным образом готовят другие композиции и по прототипу, составы которых приведены в таблице.
Испытания материала покрытия проводят по ГОСТ 263-93, ГОСТ 270-75.
Свойства полученных образцов покрытий приведены в таблице.
Из данных таблицы видно, что применение продукта сополимеризации каучука со стиролом в комплексе с полиизоцианатом, глицерином и катализатором уретанообразования (дибутилдилауринатом олова) обеспечивает получение покрытий с более высокими прочностными показателями, чем у прототипа.
Таблица
Состав и свойства композиций
Наименование компонентов и показателей
Состав, масс.ч и свойства
Прототип, патент РФ №2268279
1
2
3
4
5
6
7
Низкомолекулярный гидроксилсодержащий бутадиеновый каучук ПДИ-1К
100
Продукт сополимеризации каучука ПДИ-1К со стиролом состава:
200
210
220
210
190
250
160
1)ПДИ-1К
100
100
100
100
100
100
100
2)стирол
20
30
40
30
30
50
10
3) масло лампадное
80
80
80
80
60
100
50
Полиизоцианат
21
21
21
17
30
32
12
21
Глицерин
3
3
3
2
4
5
1
3
Катализатор уретанообразования - дибутилдилауринат олова
0,01
0,01
0,01
0,1
0,01
0,005
0,15
0,01
Условная прочность при разрыве, кгс/см<sup>2</sup>
7
18
11
7
8
4
3
1,5
Относительное удлинение, %
150
170
160
100
120
90
100
100
Твердость по Шору А, усл.ед.
42
57
48
40
49
26
22
28
Покрытия из составов 6-7 имеют худшие показатели свойств, что связано с отклонением содержания компонентов композиции от оптимальных.
Количество катализатора уретанообразования практически не оказывает влияния на физико-механические характеристики и регулирует лишь скорость отверждения композиции. Введение катализатора уретанообразования менее 0,01 масс.ч. нецелесообразно ввиду продолжительного времени отверждения композиции для покрытий. Увеличение более 0,1 масс.ч. снижает время жизнеспособности композиции.
Уменьшение количества полиизоцианата менее 17 масс.ч. приводит к образованию слабосшитой структуры и образованию гелеобразного продукта. Увеличение свыше 30 масс.ч. нецелесообразно из-за склонности к вспениванию при отверждении.
Превышение дозировок низкомолекулярного спирта снижает уровень твердости и прочности образцов и может привести к утрате способности к отверждению.
Таким образом, заявленная композиция для покрытий обладает повышенными прочностными свойствами.