КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОКРЫТИЙ
COATING COMPOSITION

Изобретение относится к каучуковым покрытиям на основе жидких углеводородных каучуков, предназначенным для устройства покрытий преимущественно для спортивных площадок, полов, кровельных и изоляционных покрытий в строительстве.
Известна композиция для покрытий, включающая сополимеры бутадиена и пиперилена с молекулярной массой 1200-3200 и 500-1200, глицерин, полиизоцианат, катализатор уретанообразования и резиновую крошку (патент РФ 1229214, МКИ С09D 3/72, 1984). Недостатком покрытия из данной композиции являются низкие динамические и упругогистерезисные свойства.
Известна композиция для покрытий, включающая низкомолекулярный бутадиенпипериленовый каучук молекулярной массой 1200-3200, глицерин, полиизоцианат, катализатор уретанообразования, гидроксилированную резиновую крошку и оксид кальция (патент РФ 2024564, МПК С09D 109/00, 1994).
Недостатком такой композиции являются низкие динамические и упругогистерезисные свойства из-за широкого молекулярно-массового распределения и низкой функциональности бутадиенпипериленового каучука.
Известна композиция для покрытий, включающая бутадиенпипериленовый каучук, глицерин, полиизоцианат, катализатор уретанообразования, оксид кальция, мел, противостаритель - продукт полимеризации отхода производства изопрена - стадии разложения 4,4 диметилдиоксана-1,3 (патент РФ 1775447, МПК С09D 109/00, 1990).
Недостатком данной композиции являются низкие динамические и упругогистерезисные свойства.
Известна композиция для покрытий, включающая сополимер бутадиена с изопреном с соотношением мономеров 70:30, молекулярной массой 4000-5000, содержанием гидроксильных групп 0,75-0,89 мас.%, пластификатор, минеральный наполнитель, трехфункциональный низкомолекулярный спирт, полиизоцианат, катализатор уретанообразования, 2,4,6-три-третбутилфенол и этилсиликат (патент РФ 2186812, МПК С09D 109/00, 2000).
Покрытие из данной композиции имеет низкие динамические и упругогистерезисные свойства.
Наиболее близким решением к предлагаемому изобретению по технической сущности является композиция для покрытия (патент РФ 2266935, МПК С09D 109/00, С09D 175/14, 27.12.2005), включающая низкомолекулярный каучук, полиизоцианат, катализатор уретанообразования в качестве низкомолекулярного каучука содержит гидроксилсодержащий сополимер изопрена с бутадиеном с соотношением мономеров 20:80, средней молекулярной массой 3000-3500, содержанием гидроксильных групп 0,7-1,1 мас.% (ПДИ-1К), и композиция дополнительно содержит отходы производства поликапроамида при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Сополимер изопрена и бутадиена (ПДИ-1К)
100
Полиизоцианат
10-36
Отходы производства поликапроамида
0,5-40
Катализатор уретанообразования
0,001-3,0
Композиция дополнительно содержит компоненты влагопоглощения, наполнитель, пластификатор, растворитель, низкомолекулярный спирт, противостаритель, пигмент, поверхностно-активное вещество.
Покрытие из данной композиции имеет недостаточную прочность и деформацию вследствие низкого уровня динамических и упругогистерезисных свойств. Это вызвано дефектностью трехмерной структуры сетки, образующейся при отверждении. Поэтому сформированная при отверждении каучука полимерная сетка имеет значительное количество дефектов в виде свободных концов, не воспринимающих нагрузку при ударных воздействиях. Кроме того, слабое адгезионное взаимодействие на границе раздела полимер-минеральный наполнитель не позволяет получать покрытия с требуемой прочностью.
Технический результат - повышение динамических и физико-механических свойств покрытия.
Технический результат достигается тем, что композиция для покрытий, на основе низкомолекулярного гидроксилсодержащего бутадиен-изопренового каучука, включающая полиизоцианат, катализатор уретанообразования - дибутилдилаурат олова, глицерин, отличается тем, что в качестве каучука используют продукт сополимеризации низкомолекулярного гидроксилсодержащего бутадиен-изопренового каучука ПДИ-1К с жидкими продуктами пиролиза прямогонных бензинов с пределами выкипания от 130-190°С при их массовом соотношении 1:(0,3:1) полученные в растворе толуоле, в присутствии инициатора - α,α'-диоксибензилпероксида, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Указанный модифицированный каучук
100
Полиизоцианат
12-24
Дибутилдилаурат олова
0,001-0,1
Глицерин
1-5
Способ получения модифицированного низкомолекулярного гидроксилсодержащего бутадиен-изопренового каучука осуществляют следующим способом: гидроксилсодержащий низкомолекулярный бутадиеновый каучук ПДИ-1К (сополимер изопрена с бутадиеном с соотношением мономеров 20:80, молекулярная масса 3000-3500, содержанием гидроксильных групп 0,7-1,1 мас.%) растворяют в ароматическом углеводороде - толуоле в соотношении каучук:толуол 1:1 и смешивают с жидкими продуктами пиролиза (ЖПП) в соотношении: 1:(0,33:1) соответственно. После смесь ЖПП и раствора гидроксилсодержащего низкомолекулярного бутадиенового каучука в толуоле нагревают на глицериновой бане до 110-130°С в течение 1,5-2 часов. Для выделения модифицированного низкомолекулярного гидроксилсодержащего бутадиен-изопренового каучука непрореагировавшие углеводороды отгоняют под вакуумом 25-30 мм рт. ст. при температуре 130°С. Состав ЖПП прямогонных бензинов с пределами выкипания 130-190°С представлен в табл.1 (Бондалетов О.В. Сополимеризация жидких продуктов пиролиза и акриловых мономеров. /Бондалетов О.В., Л.И.Бондалетова, И.В.Тюменцева, В.Г.Бондалетов, В.М.Сутягин./ Ползуновский вестник 2009, №3, с.24-28].
В качестве полиизоционата в композиции используется полиметилен - полифенилизоционаты 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 дибутилдилаурат олова (ТУ 6-02-818-73).
Таблица 1
Состав ЖПП прямогонных бензинов с пределами выкипания 130-190°С
Компоненты
Состав ЖПП, %
Циклопентадиен
4,3
Бензол
3,0
Толуол
8,8
Этилбензол
5,7
Ксилол
23,7
Стирол
16,6
Метил-этил-бензол
6,8
α-Метил-стирол
3,0
Дициклопентадиен
20,1
Инден
3,2
Производные индена
2,3
Димер метил-циклопентадиена
1,7
Неидентифицированные углеводороды
0,8
В т.ч. непредельные углеводороды
51.2
Пример получения модифицированного низкомолекулярного гидроксилсодержащего бутадиен-изопренового каучука.
В реактор загружают 20 г гидроксилсодержащего низкомолекулярного бутадиен-изопренового каучука и растворяют его в 20 г толуола, получают однородную смесь, в которую дозируют 20 г ЖПП и 0,4 г α,α'-диоксибензилпероксида (0,67% мас.). Нагревают в глицериновой бане до 110-130°С в течение 2 часов. Проводят отгонку непрореагировавших углеводородов и растворителя толуола под вакуумом 25-30 мм рт. ст. Выход модифицированного низкомолекулярного гидроксилсодержащего бутадиен-изопренового каучука около 100%.
Для изготовления композиции используют смесительное оборудование, обеспечивающее гомогенизацию полиизоцианата и катализатора в каучуке. Степень перетира твердых частиц не должна превышать 100 мкм. При промышленном использовании композиции полиизоцианат поставляют в комплекте с композицией и вводят в нее непосредственно перед нанесением покрытия.
Изобретение иллюстрируется следующим примером. В смеситель с якорной мешалкой объемом 1 л загружают 300 г модифицированного низкомолекулярного гидроксилсодержащего бутадиен-изопренового каучука, 72 г полиизоцианата (4,4'-дифенилметандиизоцианат), 0,3 г катализатора уретанообразования (дибутилдилаурата олова), 15 г глицерина, смесь перемешивают 10 минут. Полученную массу наливают на формы и выдерживают при температуре не ниже 20°С в течение 3-5 суток. Состав композиции соответствует примеру 1 в таблице 2.
Аналогичным образом готовятся другие композиции по прототипу, составы которых приведены в таблице 2.
Испытания материала покрытия проводят по ГОСТ 263-93, ГОСТ 270-75.
Свойства полученных образцов покрытий приведены в таблице 3.
Из данных таблицы 3 видно, что применение модифицированного низкомолекулярного гидроксилсодержашего бутадиен-изопренового каучука в комплексе с полиизоцианатом, глицерином и катализатором уретанообразования (дибутилдилауратом олова) обеспечивает получение покрытия с более высокой прочностью и деформацией, чем у прототипа. Покрытия из составов 6-7 имеют худшие показатели свойств, что связано с отклонением содержания компонентов композиции от оптимальных.
Таблица 2
Наименование компонентов
Состав, мас.ч.
Прототип пат. РФ 2266935
1
2
3
4
5
6
7
1. Низкомолекулярный гидроксилсодержащий бутадиен-изопреновый каучук: ПДИ-1К
100
2. Модифицированный низкомолекулярный гидроксилсодержащий бутадиен-изопреновый каучук ПДИ-1К (с масс. соотношением каучук - жидкие продукты пиролиза)
100 (1:0.1)
100 (1:0.3)
100 (1:0,6)
100 (1:0.6)
100 (1:1)
100 (1:1.5)
100 (1:2)
-
3. Низкомолекулярный спирт: глицерин
5
4
3
1
4
0,8
7
1
4. Полиизоцианат: 4.4'-дифенилметандиизоцианат
24
22
19
12
20
8
25
20
5. Катализатор уретанообразования: дибутилдилаурат олова
0.1
0.01
0.1
0.01
0.01
0,2
0.0001
0.5
6. Отход производства поликапроамида
35
Применение низкомолекулярного гидроксилсодержащего бутадиен-изопренового каучука с масс. соотношением каучук - жидкие продукты пиролиза более 1:1 в композиции приводит к резкому снижению физико-механических свойств, менее 1:0,3 - не оказывает влияния на свойства композиции.
Введение катализатора уретанообразования менее 0,001 мас.ч. нецелесообразно ввиду продолжительного времени отверждения композиции для покрытий. Увеличение более 0,1 мас.ч. снижает время жизнеспособности композиции.
Уменьшение количества полиизоцианата менее 12 мас.ч. приводит к образованию слабосшитой структуры и образованию гелеобразного продукта. Увеличение свыше 24 мас.ч. нецелесообразно из-за склонности к вспениванию при отверждении.
Таблица 3
Наименование показателей
Свойства
Прототип пат. РФ 2266935
1
2
3
4
5
6
7
1. Твердость по Шору А, у.е.
58
70
72
70
72
56
53
56
2. Условная прочность, кг/см<sup>2</sup>
13
20
25
27
20
14
10
12
3. Относительное удлинение при разрыве, %
75
150
168
180
182
55
70
60
4. Эластичность по отскоку, %
40
42
55
53
45
42
33
42
Таким образом, заявленная композиция для покрытий обладает повышенными динамическими и физико-механическими свойствами.