СОСТАВ ДЛЯ БАРЬЕРНОГО ПОКРЫТИЯ
BARRIER COATING COMPOSITION

Изобретение относится к области полимерных составов на основе полиамидных олигомеров для получения барьерных покрытий при окраске внешней поверхности изделий, облегчающих селективное удаление верхних лакокрасочных слоев в системах лакокрасочных покрытий (ЛКП), и может быть использовано для защитно-декоративной окраски внешней поверхности изделий машиностроения, судостроения, авиационной, космической техники.
Известна композиция промежуточного (барьерного) слоя, которая представляет собой 6-14% мас. раствор полиамидной смолы и 4-12% масс пигментов, верхнее покрытие - полиуретановый лак для окраски корпуса самолета в системе ЛКП (патент DE №2519559).
Недостатками известной композиции являются низкая адгезия к эпоксидным грунтовкам горячей сушки, длительность отверждения покрытия при комнатной температуре (более 24 ч), кроме того, покрытие не обладает стойкостью к гидрожидкостям.
Известно многослойное лакокрасочное покрытие с барьерным слоем, применяемое для окраски авиационной техники. Барьерный слой представляет собой двухкомпонентное прозрачное полиуретановое покрытие с полиизоцианатным отвердителем (патент DE №2528943).
Недостатками известной композиции являются низкая грибостойкость, длительность отверждения покрытия при комнатной температуре, низкая стойкость к смывкам, применяемым для снятия верхнего слоя лакокрасочного покрытия.
Известен состав для полимерного покрытия, который содержит фтор-полимер, эпоксидиановую смолу, отвердитель полиизоцианат биурет, аминопропилтриэтоксисилан, дополнительно пигменты и светостабилизаторы. (патент РФ №2378307).
Недостатком известной композиции является высокая проницаемость компонентов барьерного покрытия в грунтовочный слой лакокрасочного покрытия.
Наиболее близким из аналогов, принятым за прототип, является двухкомпонентная композиция для селективно удаляемого промежуточного (барьерного) покрытия, в которой первый компонент включает полиамид с концевой аминогруппой с молекулярной массой от 500 до 100000, а второй компонент включает эпоксидный отверждающий агент (эпоксидный олигомер), органический растворитель (пропанол, 1-пропанол и/или этанол), дополнительно может содержать растворители толуол, ксилол, спирты и/или их смеси, мас.%:
Полиамид с концевой аминогруппой 1-50
Эпоксидный олигомер 1-10
Органический растворитель 50-90
Композиция может также содержать пигменты, наполнители, добавки до 40 мас.% (патент РФ №2385338).
Недостатками композиции-прототипа являются невысокая эластичность при растяжении (3-5 мм), длительность отверждения при комнатной температуре (не менее 18 ч), низкая грибостойкость (балл 3-4), невысокая стойкость к гидрожидкости и водостойкость (не более 400 ч).
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание состава для быстроотверждаемого барьерного полимерного покрытия, наносимого на предварительно загрунтованные поверхности из алюминиевого сплава, который позволяет при ремонте смывать верхнее эмалевое покрытие без нарушения нижних грунтовочных слоев и обладающего высокими адгезионными свойствами, повышенной стойкостью к агрессивным жидкостям, повышенной эластичностью при растяжении, грибостойкостью и водостойкостью.
Для решения поставленной задачи предлагается состав для барьерного покрытия, включающий полиамид разветвленного строения со свободными первичными и вторичными аминогруппами с молекулярной массой от 2000 до 3500, эпоксидный олигомер, органический растворитель, отличающийся тем, что состав дополнительно содержит фторполимер с содержанием гидроксильных групп 1,3-2,5, пластификатор и катализатор в виде соли этилгексановой кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Указанный полиамид 0,1-0,28
Эпоксидный олигомер 0,025-0,07
Фторполимер 0,02-0,05
Пластификатор 0,01-0,02
Катализатор 0,01-0,02
Органический растворитель 0,560-0,835
В качестве пластификатора используют хлорированные углеводороды ароматического ряда или синтетические фторсодержащие эластомеры.
В качестве органического растворителя используют ароматические углеводороды или их смесь со сложными или простыми эфирами гликолей.
Дополнительно состав может включать пигменты и наполнители (диоксид титана, тальк, титанат магния, фосфат хрома и др.) или их смеси.
Совместное применение в качестве первого компонента полиамида разветвленного строения со свободными первичными и вторичными аминогруппами и фторполимера с содержанием гидроксильных групп 1,3-2,5, обеспечивает повышение водостойкости, стойкости к агрессивным средам и грибостойкости. Адгезия покрытия обеспечивается за счет введения в состав второго отверждающего компонента - эпоксидного олигомера, повышение эластичности и сокращение времени отверждения достигается введением указанных пластификатора и катализатора.
Экспериментально удалось установить, что только предложенный количественный и качественный состав для барьерного покрытия, позволяет значительно повысить стойкость полимерного покрытия к агрессивным жидкостям, водостойкость, грибостойкость, обеспечивает высокие физико-механические и адгезионные свойства покрытия.
При изменении соотношения компонентов композиции изменяются теплофизические, химические, барьерные характеристики покрытия, что не позволяет достичь заявляемого результата.
Для достижения технического результата в предлагаемом изобретении используется полиамид разветвленного строения со свободными первичными и вторичными аминогруппами со средним молекулярным весом от 2000 до 3500, например ПО-200, ПО-300 (ТУ 2224-092-05034239-96), в качестве эпоксидного олигомера могут быть использованы соединения, которые относятся к полиэфирам с боковыми гидроксильными группами и двумя концевыми эпоксидными группами, например ЭД-20 по ГОСТ 10587, Э-40 по ГОСТ 51408, Э-41 по ТУ 6-10-607-78.
Дополнительно состав содержит фторполимер с содержанием гидроксильных групп 1,3-2,5%, например ФПР-1, ФПР-2 по ТУ 2313-052-00203521-99 и(или) фторполимер по ТУ 2313-001-71450114-2005.
В качестве пластификатора состав содержит хлорированные углеводороды ароматического ряда, например хлордифенил, ПСХ-С по ГОСТ 10004, ПСХ-Н по ОСТ 6-01-37-88 или синтетические фторсодержащие эластомеры, например СКФ-26 (ГОСТ 18376).
В качестве катализатора используется соль этилгексановой кислоты, например октоат меди по ТУ У 24.3-32926424-007-2005, октоат кобальта по ТУ 2494-02-53904859-01, октоат цинка по ТУ У 24.3-32926424-003-2005.
В качестве органического растворителя могут быть использованы различные ароматические углеводороды, например толуол (ГОСТ 14710), ксилол (ГОСТ 9410) или их смесь со сложными или простыми эфирами гликолей, например этилцеллозольв (ГОСТ 8313), бутилцеллозольв (ТУ 6-01-646).
В качестве пигментов и наполнителей могут быть использованы (диоксид титана, тальк, титанат магния, фосфат хрома и др.) или их смеси.
Примеры осуществления
Пример 1
Состав для барьерного покрытия получали путем смешения 0,1 мас.ч. полиамида с молекулярной массой 2200, 0,02 мас.ч. фторполимера с содержанием гидроксильных групп 2,5%, 0,01 мас.ч. пластификатора - фторсодержащий эластомер СКФ-26 со смесью толуола и этилцеллозольва в количестве 0,835 мас.ч. После перемешивания добавляли 0,01 мас.ч. катализатора - октоат цинка и 0,025 мас.ч. эпоксидного олигомера Э-40.
Пример 2 отличается тем, что состав содержал полиамид с молекулярной массой 2800, фторполимер с содержанием гидроксильных групп 1,3%, эпоксидный олигомер ЭД-20, катализатор - октоат меди, а в качестве пластификатора использовали хлордифенил в массовых частях согласно таблицы 1.
Пример 3 отличается тем, что состав дополнительно содержал пигменты и наполнители. После перемешивания состав диспергировали в бисерной мельнице до достижения степени перетира по прибору Клин не более 30 мкм, после чего добавляли катализатор и эпоксидный олигомер.
Пример 4 отличается тем, что состав содержал полиамид с молекулярной массой 2800, фторполимер с содержанием гидроксильных групп 1,3%, эпоксидный олигомер ЭД-20, катализатор - октоат меди, пластификатор хлордифенил, а в качестве органического растворителя использовали ароматический углеводород - толуол в массовых частях согласно таблице 1.
В таблице 1 приведены составы барьерного покрытия по изобретению и прототипу.
Из составов, приведенных в таблице 1, были получены покрытия на подложке из алюминиевого сплава Д16АТ, предварительно загрунтованного эпоксидной грунтовкой ЭП-0215 методом пневматического распыления с толщиной 10-50 мкм.
Покрытия подвергались сушке при температуре 18-35°С. Время высыхания покрытия определяли по ГОСТ 19007, адгезию по ГОСТ 15140, эластичность при растяжении по ОСТ 6-10-411, водостойкость по ГОСТ 21513, грибостойкость по ГОСТ 9.048, стойкость к воздействию гидрожидкости НГЖ-5у, топлива и масел при температуре 70°С по ГОСТ 9.403. Для изучения смываемости покрытия и межслойной адгезии в системе ЛКП на барьерное покрытие наносили полиуретановую эмаль УР-1161 (ТУ 6-10-1758-80), исследовали исходную адгезию ЛКП и после удаления верхнего покрытия смывкой до грунтовочного слоя горячей сушки, адгезия и физико-механические свойства покрытия не снижались. Свойства полученных покрытий приведены в таблице 2.
Как видно из таблицы 2, заявляемый состав барьерного покрытия позволяет снизить в 3-5 раз время его отверждения (высыхания), в 1,5-2 раза повысить стойкость к агрессивным жидкостям - до 45 суток при температуре 70°С, повысить водостойкость до 600 ч, грибостойкость до 1-2 баллов, обеспечивает высокие физико-механические и адгезионные свойства покрытия. Сокращение времени отверждения состава для барьерного покрытия позволит значительно ускорить технологический процесс окраски изделия. Повышение стойкости к воздействию гидрожидкости, масел, водостойкости, грибостойкости приводит к повышению эксплуатационных свойств системы лакокрасочных покрытий, а следовательно, и надежности работы изделий машиностроения, судостроения, авиационной, космической техники.
Таблица 1
Компоненты
Состав по примерам, мас.ч.
Прототип
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Пример 4
Полиамид:
ПО-300
0,1
0,18
ПО-200
0,28
0,20
Полиамид PRK-DESOTO
0,15
Фторполимер:
ФПР-1
0,05
0,05
Фторсодержащий лак
0,02
0,036
Эпоксидный олигомер:
ЭД-20
0,07
0,06
Э-40
0,025
0,045
EPON 828
0,123
Пигменты, наполнители
-
-
-
-
Двуокись титана
0,1
Тальк
0,05
Фосфат хрома
0,15
Пластификатор:
-
Хлордифенил
0,02
0,015
СКФ-26
0,01
0,018
Катализатор
-
Октоат цинка
0,01
Октоат меди
0,02
0,018
0,015
Изопропанол
-
-
-
-
0,85
Органический растворитель:
Толуол
0,75
0,50
0,50
0,56
0,877
Этилцеллозольв
0,085
0,06
-
-
-
Бутилцеллозольв
-
<sup>-</sup>
0,06
"
Таблица 2
№ п/п
Свойства
Предлагаемый состав
Прототип
1
2
3
4
1
Адгезия к эпоксидной грунтовке ЭП-0215 горячей сушки, баллы- исходная
1
1-2
1
1-2
3
- после выдержки в воде 14 суток
1
1-2
1
1-2
3
2
Эластичность при растяжении, мм
6
5,5
5,0
5,4
3-4
3
Водостойкость, ч
600
600
600
600
400
4
Стойкость к воздействию топлива и масел, при 70°С, ч
500
500
500
500
300
5
Стойкость к воздействию гидрожидкости НГЖ-5у при 70°С, сут
45
45
45
45
30
6
Время высыхания покрытия при температуре 18-35°С, не более, ч
3
2
3
2
18
7
Грибостойкость, балл
1-2
1-2
2
1-2
3