КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ МОРОЗОСТОЙКИХ И ВЛАГОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ
FROST AND MOISTURE RESISTANT COATINGS COMPOSITION

Изобретение относится к относится к композициям из эластичных полиуретанов, используемых в качестве синтетических гидроизоляционных и спортивных покрытий [C09D175/00, C09D115/00, C09D109/00].
Создание эластичных полиуретановых материалов, сохраняющих свои эксплуатационные характеристики при отрицательных температурах и перерабатываемых по литьевой технологии «холодного» отверждения, относится к актуальным направлениям химии и технологии высокомолекулярных соединений. Данный эксплуатационный показатель важен при практическом применении эластичных полиуретанов, например, в качестве синтетических гидроизоляционных и спортивных покрытий.
Из уровня техники известна КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОКРЫТИЙ [RU2190002, опубл. 27.09.2002] включающая олигодиендиол, пластификатор, минеральный наполнитель, трехфункциональный низкомолекулярный спирт, полиизоцианат, катализатор уретанообразования и 2,4,6-три-третбутилфенол, отличающаяся тем, что она в качестве олигодиендиола содержит олигобутадиендиол мол. м. 2000-5000, содержанием концевых гидроксильных групп 0,7-1,7% и дополнительно содержит этилсиликат при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:
олигобутадиендиол
- 100,
пластификатор
- 5 - 30,
минеральный наполнитель
- 90 - 150,
трехфункциональный низкомолекулярный спирт
- 1 - 5,
полиизоцианат
- 12 - 24,
оловоорганический катализатор
- 0.01 - 1.10,
2,4,6-Три-третбутилфенол
- 0.5 - 1.5,
этилсиликат
- 0.8 - 1.6.
Также из уровня техники известна КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОКРЫТИЯ СПОРТИВНЫХ ПЛОЩАДОК [RU2024564, опубл. 15.12.2004] на основе бутадиенпипериленового каучука мол.м. 1200-3200, включающая глицерин, полиизоцианат, катализатор уретанообразования и эластичный наполнитель, отличающаяся тем, что, композиция в качестве эластичного наполнителя содержит гидроксилированную резиновую крошку с концентрацией гидроксильных групп 2,4 - 6,7 мас.% и дополнительно содержит оксид кальция и мел при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
бутадиенпипериленовый каучук мол.м. 1200 - 3200
- 100,
глицерин
- 1 - 3,
полиизоцианат
- 16 - 28,
катализатор уретанообразования
- 0.01 - 1.0,
оксид кальция
- 10 - 15,
мел
- 30 - 60,
гидроксилированная резиновая крошка с концентрацией гидроксильных групп 2,4
- 6.7 (20 - 60%).
Наиболее близкой по технической сущности является КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОКРЫТИЯ [RU2186812, опубл. 10.08.2002], включающая олигодиендиол, пластификатор, минеральный наполнитель, трехфункциональный низкомолекулярный спирт, полиизоцианат, катализатор уретанообразования и 2,4,6-три-третбутилфенол, отличающаяся тем, что она в качестве олигодиендиола содержит сополимер бутадиена и изопрена с соотношением мономеров 70:30, мол.м. 4000-5000, содержанием гидроксильных групп 0,75-0,89 мас.% (ПДИ-1К) и дополнительно содержит этилсиликат при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Сополимер бутадиена и изопрена ПДИ-1К
- 100,
Пластификатор
- 5-30,
Минеральный наполнитель
- 90-150,
Трехфункциональный низкомолекулярный спирт
- 1-5,
Полиизоцианат
- 12-24,
Катализатор уретанообразования
- 0.01-1.00,
2,4,6-три-третбутилфенол
- 0.5-1.5,
Этилсиликат
- 0.8-1.6.
Основной технической проблемой вышеуказанного прототипа и аналогов является низкая морозостойкость композиций, из-за того, что в их состав не входят компоненты, обеспечивающие эксплуатацию получаемых из композиций покрытий в условиях низких температур.
Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.
Техническим результатом изобретения является повышение морозостойкости покрытия, получаемого на основе заявленной композиции и улучшение его эксплуатационных свойств при отрицательных температурах,
Указанный технический результат достигается за счет того, композиция для морозостойких и влагостойких покрытий, включающая олигобутадиендиол ПДИ-1К, минеральный наполнитель, трехфункциональный низкомолекулярный спирт, полимерный метилендифенилдиизоцианат, оловоорганический катализатор, отличающаяся тем, что композиция включает в себя двухфункциональный низкомолекулярный спирт, пентаэритрил-тетракис-3-3',5'-ди-трет-бутил-4-гидрокси-фенил пропионат, пластификатор Skydrol LD-4 при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:
олигобутадиендиол ПДИ-1К -
100,
минеральный наполнитель -
58-98,
двухфункциональный низкомолекулярный спирт -
1.0-2.0,
трехфункциональный низкомолекулярный спирт -
0.5-1.0,
полимерный метилендифенилдиизоцианат -
16-30,
оловоорганический катализатор -
0.005-1.0
пентаэритрил-тетракис-3-3',5'-ди-трет-бутил-4-гидрокси-фенил пропионат -
0.5-1.5,
пластификатор Skydrol LD-4
1-5.
Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в состав входит олигобутадиендиол ПДИ-1К с молекулярной массой 3500 - 4500, с содержанием концевых гидроксильных групп 0.7-1.0%.
В частности, полимерный метилендифенилдиизоцианат представляет собой полиметиленполифенилполиизоцианат, получаемый фосгенированием продукта конденсации анилина с формальдегидом, с содержанием изоцианатных групп 30.0-32.0%.
В частности, в состав входит полимерный метилендифенилдиизоцианат марок Wannate PM-20, Lupranat M 20 S, MILLIONATE MR-200, VORANATE M 229, Desmodur 44V20L, Cosmonate M-200.
В частности, оловоорганический катализатор представляет собой октоат олова.
В частности, оловоорганический катализатор представляет собой дибутилдилауринат олова.
В частности, в состав входит оловоорганический катализатор марок Niax D-19 SO, KOSMOS 29, Dabco T9, Stannous octoate, МСТ Т9.
В частности, в состав входит оловоорганический катализатор марок TIB Kat 218, Dabco T-12, Kosmos 19, PC CAT T12, Jeffcat T-12, Fomrex SUL-4, Addocat 201
В частности, минеральный наполнитель представляет собой минеральный порошок.
В частности, в состав входит минеральный наполнитель в виде мела молотого.
В частности, в состав входит минеральный наполнитель в виде извести негашенной.
В частности, в состав входит трехфункциональный низкомолекулярный спирт в виде глицерина.
В частности, в состав входит двухфункциональный низкомолекулярный спирт в виде этандиола-1,2.
В частности, в состав входит двухфункциональный низкомолекулярный спирт в виде бутандиола-1,4.
В частности, в состав входит антиоксидант пентаэритрил-тетракис-3-3',5'-ди-трет-бутил-4-гидрокси-фенил пропионат марок Irganox 1010, Anox 20, IONOL 630, Ethanox 310
Осуществление изобретения.
Композиция для морозостойких и влагостойких покрытий, включающая олигобутадиендиол ПДИ-1К с молекулярной массой 3500 - 4500, с содержанием концевых гидроксильных групп 0.7-1.0%, минеральный наполнитель, двухфункциональный низкомолекулярный спирт, трехфункциональный низкомолекулярный спирт, полимерный метилендифенилдиизоцианат (смесь дифенилметан-4,4'-диизоцианата с его изомерами и гомологами, соотношение чистого метилендифенилдиизоцианата и полимерного метилендифенилдиизоцианата 40 на 60%), оловоорганический катализатор, антиоксидант пентаэритрил-тетракис-3-(3',5'-ди-трет-бутил-4-гидрокси-фенил) пропионат, пластификатор Skydrol LD-4 при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:
олигобутадиендиол ПДИ-1К -
100,
минеральный наполнитель -
58-98,
двухфункциональный низкомолекулярный спирт -
1.0-2.0,
трехфункциональный низкомолекулярный спирт -
0.5-1.0,
полимерный метилендифенилдиизоцианат -
16-30,
оловоорганический катализатор -
0.005-1.0
пентаэритрил-тетракис-3-(3',5'-ди-трет-бутил-4-гидрокси-фенил) пропионат -
0.5-1.5,
пластификатор Skydrol LD-4
1-5.
,
В качестве полиизоцианата в композиции используются полиметиленполифенилполиизоцианаты, получаемые фосгенированием продукта конденсации анилина с формальдегидом и содержанием изоцианатных групп 30.0-32.0%. В частности, могут использоваться следующие торговые марки: Wannate PM-20, Lupranat M 20 S, MILLIONATE MR-200VORANATE M 229, Desmodur 44V20L, Cosmonate M-200.
В качестве оловоорганического катализатора в композиции используются октоат олова или дибутилдилауринат олова, следующих торговых марок: TIB Kat 218, Dabco T-12, Kosmos 19, PC CAT T12, Jeffcat T-12, Fomrex SUL-4, Addocat 201, Niax D-19 SO, KOSMOS 29, Dabco T9, Stannous octoate, МСТ Т9.
В качестве пластификатора в композиции используются гидравлическая жидкость Skydrol LD-4 (производитель Solutia Europe SPRL/BVBA). Skydrol LD-4 был разработан в 1977 году и представляет из себя фиолетовую авиационную жидкость для гидравлических систем самолетов; обладает низкой плотностью и высокой температурной стабильностью.
Наполнителями композиции служат минеральные порошки средней степени дисперсности, например: мел молотый, известь негашенная.
В качестве низкомолекулярного трехфункционального спирта в композиции используется глицерин. Глицерин является органическим соединением, простейший представитель трехатомных спиртов, представляет собой вязкую нетоксичную прозрачную жидкость со сладким вкусом.
В качестве низкомолекулярного двухфункционального спирта в композиции используются этандиол-1,2 (этиленгликоль) и бутандиол-1,4. Этандиол-1,2 - кислородсодержащее органическое соединение, двухатомный спирт, один из представителей полиолов (многоатомных спиртов). В очищенном виде представляет собой прозрачную бесцветную жидкость слегка маслянистой консистенции. Не имеет запаха и обладает сладковатым вкусом. 1,4-Бутандиол - также является двухатомным спиртом и представляет из себя бесцветную вязкую жидкость.
В качестве антиоксиданта, компонента увеличивающего стойкость покрытия к термо-окислительному старению, в состав входит пентаэритрил-тетракис-3-(3',5'-ди-трет-бутил-4-гидрокси-фенил) пропионат (Irganox 1010, Anox 20, IONOL 630, Ethanox 310).
В состав композиции могут быть введены добавки, придающие материалу покрытия другие преимущества. Например, в качестве компонента, обеспечивающего снижение расхода композиции на изготовление единицы площади покрытия может использоваться резиновая крошка; а для улучшения внешнего вида в композицию могут быть введены различные пигменты.
Для изготовления композиции может быть использовано смесительное оборудование, обеспечивающее получение гомогенной суспензии наполнителя в углеводородной среде. Полиизоцианат поставляют в комплекте с композицией и добавляют в нее на месте укладки покрытия. Резиновую крошку, в случае ее использования, вмешивают в композицию перед введением отвердителя.
Технический результат изобретения - повышение морозостойкости покрытия, получаемого из композиции, достигается за счет того, что композиция для эластичных покрытий состоит из олигодиендиола, пластификатора и минерального наполнителя в качестве олигодиендиола содержит «Каучук низкомолекулярный ПДИ-1К», в качестве пластификатора содержит Skydrol LD-4, в качестве удлинителя цепи содержит двухфункциональные спирты этандиол -1,4 и бутандиол -1,4, в качестве агента разветвления цепи глицерин, в качестве отвердителя полимерный метилендифенилдиизоцианат. Использование в композиции в качестве пластификатора Skydrol LD-4 и удлинителя полимерной цепи двухосновного спирта при отверждении данной композиции гарантированно обеспечивает температуру стеклования не ниже минус 70°С. Таким образом, указанный состав композиции позволяет получать эластичные полиуретаны и обеспечить их использование в качестве гидроизоляционных и спортивных покрытий, в том числе - в морозостойком исполнении (снижение температуры стеклования эластичных полиуретанов до - 70°С).
Пример достижения технического результата.
Составы заявленной композиции и композиции прототипа, используемые в примере приведены в таблице 1. Покрытия готовятся согласно примера прототипа - аналогичным образом с учетом измененных мас. ч. и состава компонентов.
Таблица 1.
Наименование компонентов
Заявленное решение (мас. ч)
Прототип(мас. ч)
олигобутадиендиол ПДИ-1К
- 100
- 100
минеральный наполнитель
- 95
- 100
пластификатор диоктилфалат
- 15
пластификатор Skydrol LD-4
- 3
двухфункциональный низкомолекулярный спирт
- 1.8
трехфункциональный низкомолекулярный спирт
- 0,8
- 4
оловоорганический катализатор
- 0.01
- 0.01
полиизоцианат
- 20
- 24
2,4,6-три-третбутилфенол
- 1
этилсиликат
- 1
пигмент красный C
- 5
Антиоксидант пентаэритрил-тетракис-3-(3',5'-ди-трет-бутил-4-гидрокси-фенил) пропионат
- 1.5
Испытание образцов покрытия заявленного решения и прототипа приведены в таблице 2. Образцы испытывали по способу прототипа, а именно по ГОСТ 263-75, ГОСТ 270-75, ГОСТ 6950-73,ГОСТ 2678-88. Динамический модуль упругости и тангенс угла механических потерь определяли методом однократного ударного сжатия на маятниковом эластометре Испытания на отскок мяча выполняют по DIN 18035, часть 6 - путем определения отношения высоты отскока мяча от покрытия по сравнению с бетонным полом. Испытания проводили при температуре 14°С.
Таблица 2.
Показатели покрытия
Заявленное решение
Прототип
Твердость по Шору А, усл. ед.
- 53
- 63
Условная прочность, МПа
- 3.0
- 3.0
Относительное удлинение, %
- 220
- 140
Эластичность по отскоку, %
- 50
- 48
Динамический модуль упругости, МПа
- 4.5
- 5.0
Тангенс угла механических потерь
- 0.102
- 0.108
Отскок баскетбольного мяча, %
- 108
- 110
Отскок теннисного мяча, %
- 106
- 110
Водопоглащение за 72 часа при 40°С, %
- 0.5
- 1.6
Также были проведены испытания образцов покрытия заявленного решения и прототипа по морозостойкости (приведены в таблице 3). В качестве критерия морозостойкости использовалась способность покрытия сохранять свои физико-механические, динамические и упругогистерезисные характеристики при понижении температуры (приведенные в таблице 2). Измерение характеристик производилось при нахождении образцов покрытия при указанной температуре на протяжении 8 ч. Символом «+» отмечен результат испытания, при котором не происходит ухудшения ни одной из характеристик, приведенных в таблице 2. Символом «-» отмечен результат испытания, при котором происходит ухудшение хотя-бы одной характеристики, приведенных в таблице 2
Таблица 3.
Температура
14°С
0°С
-10°С
-20°С
-30°С
-40°С
-50°С
- 70°С
Заявленное решение
+
+
+
+
+
+
+
+
Прототип
+
+
+
+
+
+
-
-
Из данных таблицы 3 видно, что использование заявленной композиции, в которой в качестве пластификатора используется Skydrol LD-4, в качестве удлинителя полимерной цепи двухфункциональных спиртов - этандиол -1,4 и бутандиол -1,4, в качестве агента разветвления цепи - глицерин, а в качестве отвердителя - метилендифенилдиизоцианат, обеспечивает повышенную морозостойкость (по сравнению с прототипом) на 30°С, что подтверждает заявленный технический результат изобретения.