ЭПОКСИДНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОКРЫТИЯ
EPOXY COMPOSITION FOR COATING

Изобретение относится к получению пленкообразующих эпоксиуретановых покрытий холодной сушки и может быть использовано в качестве защитного антикоррозионного покрытия для изделий из бетона, железобетона, металлических конструкций.
Наиболее важными показателями полимерной композиции, определяющими для каждых конкретных условий эксплуатационные параметры покрытия и срок его службы (долговечность) в соответствии с ГОСТ Р 51164-98 "Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии", являются высокие физико-механические характеристики, прежде всего прочность при разрыве, адгезия, стойкость к агрессивным средам, водостойкость и низкое водопоглощение пленки.
Известна полимерная композиция для покрытия, включающая полипропиленуретандиэпоксид, эпоксидную диановую смолу и аминный отвердитель по а.с. 899599, МПК C09L 63/00, C09D 3/58. Недостатком известной композиции является то, что покрытие на ее основе обладает недостаточно высокой водостойкостью и химической стойкостью к воздействию растворов кислот и оснований.
Известна композиция описанная в SU 920059 А1, 15.04.1982 г., для покрытия печатных плат на основе алкидно-эпоксидной смолы и отвердителя - полиизоцианата марки Б на основе 4,4′-дифенилметандиизоцианата. Недостатком композиции является низкое содержание гель-фракции (до 92%), что указывает на недостаточную полноту отверждения и, как следствие, сравнительно невысокая адгезия к подложке (2 балла).
Наиболее близкой по технической сущности, взятой авторами за прототип, является композиция из патента РФ №2219211, МПК C09D 163/02, опубл. 20.12.2003 г., для покрытия, содержащая эпоксидиановую смолу, эпоксиуретановый олигомер, растворитель, полиэтилсилоксановую жидкость и аминный отвердитель - продукт взаимодействия γ-аминопропилтриэтоксисилана и дифенилсиландиола.
Недостатком композиции являются сравнительно низкие показатели водостойкости, стойкости в среде нефтепродуктов и более концентрированных растворах кислот и щелочей.
Технической задачей настоящего изобретения является создание полимерной композиции, обеспечивающей длительный ресурс работы защищаемых конструкций в агрессивных средах: в растворах кислот (серной концентрацией до 50%, азотной концентрацией до 30%, соляной), щелочей, нефтепродуктах.
Техническая задача решается за счет того, что полимерная композиция для антикоррозионного покрытия, включающая эпоксидную диановую смолу ЭД-20, модификатор, аминный отвердитель и растворитель Р-4, в качестве модификатора содержит полиизоцианат на основе 4,4′-дифенилметандиизоцианата, а в качестве отвердителя ароматический полиамин под торговой маркой "Арамин" при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Эпоксидная диановая смола ЭД-20
47,4-54,4
Полиизоцианат
2,8-4,3
Растворитель Р-4
19,6-27,0
Ароматический полиамин "Арамин"
21,7-22,8
Модификация эпоксидной композиции происходит при взаимодействии изоцианатных групп полиизоцианата с гидроксильными группами эпоксидной смолы с образованием уретановых групп. При модификации за счет возникновения мостиковых связей происходит преобразование бифункциональной эпоксидной смолы в тетрафункциональную, отверждаемую затем ароматическим полиамином "Арамин". Это приводит к повышению прочностных, адгезионных, теплостойкостных и антикоррозионных характеристик покрытия.
Покрытия получают в две стадии. На первой стадии проводят модификацию эпоксидной смолы ЭД-20, смешивая ее с полиизоцианатом. После выдержки при 80-90°С в течение трех часов ее охлаждают до 40-50°С, разбавляют до требуемой консистенции растворителем Р-4 и упаковывают в емкости. Композицию характеризуют и укомплектовывают необходимым количеством отвердителя "Арамин".
На второй стадии непосредственно перед употреблением в композицию вводят отвердитель.
Модифицированная композиция отверждается в течение 24 часов при комнатной температуре, 4 часов при 80°С, 2,5 часов при 100°С. "Живучесть" смеси с отвердителем при комнатной температуре составляет 2,5-3,0 часа. Для обеспечения надежности химзащиты наносится 3-5 слоев композиции.
Композиция может дополнительно содержать наполнители, например алюминиевые или цинковые порошки, тальк.
В заявляемой композиции используются следующие компоненты:
Эпоксидная диановая смола ЭД-20
ГОСТ 10587-84
Полиизоцианат (ПИЦ)
ТУ 113-03-38-106-90
Растворитель Р-4
(смесь ацетона, толуола, бутилацетата)
ГОСТ 7827-74
Ароматический полиамин "Арамин"
ТУ 2415-164-05786904-02
Используемый для отверждения композиции отвердитель эпоксидных смол "Арамин" ТУ 2415-164-0578904-02 представляет собой модифицированный ароматический полиамин. Технические условия ТУ 2415-164-0578904-02 "Отвердитель эпоксидных смол "Арамин" являются общедоступным источником, поскольку внесены в реестр 12.02.02 г. за №200 /036879 ВНИИстандарт ГОССТАНДАРТА России (штамп на титульном листе ТУ). Каталожный лист с информацией о продукте может быть затребован и получен любым заинтересованным лицом.
Согласно ссылке на перечень стандартов и технических условий, использованных в ТУ 2415-164-0578904-02, в качестве объекта модификации выступает ароматический полиамин (смесь изомеров) ТУ 6-14-836-86, представляющий собой смесь изомеров диаминодифенилметана, среди которых преобладает 4,4′-диаминодифенилметан (60-95%) [В.А.Лапицкий, А.А.Крипук "Физико-механические свойства эпоксидных полимеров и стеклопластиков". Киев, Наукова Думка, 1986, с.22-23].
Содержание отвердителя "Арамин" рассчитывалось исходя из стехиометрического соотношения реакционноспособных групп смолы ЭД-20 и "Арамина".
Изобретение иллюстрируется следующими примерами конкретного выполнения.
-1
Пример 1. В реактор, снабженный механической мешалкой, обогревом, последовательно загружают 50 г эпоксидной диановой смолы ЭД-20 и 2,0 г модификатора - полиизоцианата. Температуру в реакторе поддерживают 80-90°С. Смесь перемешивают в течение 3,0-3,5 часов до исчезновения в ИК-спектре смеси полосы 2220 см (NCO-группа). Затем модифицированную смолу охлаждают до 40-50°С, смешивают с 28 г растворителя Р-4 в течение 10-15 мин. В полученный лаковый раствор перед использованием вводят 20 г ароматического полиамина "Арамин", перемешивают при 20-25°С в течение 5 минут и наносят с помощью кисти на подложку. Композицию отверждают при температуре окружающей среды 18-22°С в течение 24 часов.
Примеры 2-4. Композиции гртовят аналогично примеру 1 при соотношениях, указанных в табл.1.
Свойства композиций исследованы в лабораторных условиях ФГУП НИИПМ.
Адгезионная прочность к металлической и бетонной подложке определена по ГОСТ 15140-78 "Материалы лакокрасочные. Методы определения адгезии".
Относительная твердость пленки определена по ГОСТ 5233-89 "Материалы лакокрасочные. Метод определения твердости по маятниковому прибору".
Химическая стойкость покрытия определена по ГОСТ 9.030-74 "Резины. Методы испытания на стойкость в ненапряженном состоянии к воздействию жидких агрессивных сред".
Водопоглощение покрытия определено по ГОСТ 4650-80 "Пластмассы. Методы определения водопоглощения".
Компонентный состав и свойства композиций представлены в таблицах 1 и 2.
Таблица 1
Состав композиций
Наименование компонентов
Содержание компонентов по примерам, мас.%
Прототип
1
2
3
4
Эпоксидная диановая смола ЭД-20
28-35
50,0
47,4
54,4
49,5
Эпоксиуретановый олигомер
10-15
-
-
-
-
Полиизоцианат
-
2,0
2,8
4,3
5,0
Растворитель
24,5-30,6
-
-
-
-
Растворитель Р-4
-
28,0
27,0
19,6
25,7
Полиэтилсилоксановая жидкость
0,1-0,5
-
-
-
-
Кремнийорганический диамин
24,3-33,0
-
-
-
-
Ароматический полиамин "Арамин"
-
20,0
22,8
21,7
19,8
Таблица 2
Свойства композиции
Наименование показателей
Примеры
Прототип
<sup>1</sup>
2
3
4
Относительная твердость, усл.ед.
0,41-0,63
0,57
0,61
0,64
образец вспенился при полимеризации
Адгезия, балл
1
1
1
1
-
Водопоглощение, %
0,62-0,67*
0,14
0,12
0,13
-
Стойкость покрытия к действию агрессивных сред, сутки без изменения:
- вода дистиллированная
50
50
60
60
-
- H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>
10%
-50
60
60
60
-
50%
-
50
60
60
-
-NaOH
10%
50
60
60
60
-
50%
-
50
60
60
-
-NaCl
10%
50
50
60
60
-
-HCl
36%
-
50
60
60
-
-HNO<sub>3</sub>
30%
-
50
60
60
-
- нефрас
-
60
60
60
-
*) Воспроизведено авторами.
Из данных, представленных в таблице 2, видно, что при модификации эпоксидной диановой смолы ЭД-20 полиизоцианатом на основе 4,4′-дифенилметандиизоцианата отвержденные ароматическим полиамином "Арамин" полимерные композиции (пример 2 и 3) имеют более низкие значения водопоглощения, более высокую стойкость к агрессивным средам, более высокую относительную твердость, в сравнении с известной, что указывает на повышение эффективности защитных свойств и срока службы покрытия.