RU2188838C1

RU2188838C1 - Polyurethane composition for coatings

Info

Publication number: RU2188838C1
Application number: RU2001122209A
Authority: RU
Inventors: Л.И. Зрайченко; О.Н. Бережная; Л.М. Горшкова; В.М. Зиновьев; И.А. Сусоров; В.В. Асафов; Л.Э. Элькинд; В.С. Горностаев
Priority date: 2001-08-08
Filing date: 2001-08-08
Publication date: 2002-09-10

Abstract

FIELD: polymer materials. SUBSTANCE: cold-drying coating composition that can be used to protect wood, concrete, and metal pieces consisting of polyoxypropylenetriol (MW 4503-5000), poluisocyanate based on 4,4'-diphenylmetanediisocyanate, and ethyl acetate additionally contains perchloeovinyl resin, which by 1.1-1.3 times increases rupture strength and twice relative rupture deformation (measured at -50 C). EFFECT: improved strength and adhesion characteristics and increased resistance to weak acid and base solutions. 2 tbl, 10 ex

Description

Изобретение относится к получению пленкообразующих полиуретановых покрытий холодной сушки и может быть использовано в качестве защитного покрытия для изделий из дерева, бетона, металлических конструкций. The invention relates to the production of film-forming polyurethane coatings of cold drying and can be used as a protective coating for wood products, concrete, metal structures.

Известна полиуретановая композиция для покрытий холодной сушки, включающая полиизоцианатный компонент, простой олигоэфиргликоль, кремнийорганический полиол, неорганический пигмент и инертный растворитель, кислотный катализатор (Головко Л. И., Румянцев Л.Ю., Харченко В.И. А.с. СССР 789549, МПК С 09 D 3/72, заявл. 28.11.1978, опубл. 1980, БИ 47). Known polyurethane composition for cold-drying coatings, comprising a polyisocyanate component, a simple oligoester glycol, an organosilicon polyol, an inorganic pigment and an inert solvent, an acid catalyst (Golovko L.I., Rumyantsev L.Yu., Harchenko V.I.A. USSR USSR 789549 , IPC C 09 D 3/72, decl. 11/28/1978, publ. 1980, BI 47).

Композиция характеризуется повышенной эластичностью, многокомпонентна и требует обезвоживания исходных компонентов в процессе изготовления покрытия. The composition is characterized by increased elasticity, multicomponent and requires dehydration of the starting components during the coating process.

Известны также полиуретановые композиции аналогичного назначения на базе полиизоцианатного аддукта на основе толуилендиизоцианата, простого олигоэфиргликоля, триметилолпропана, пигмента и инертного растворителя (Головко Л. И. , Омельченко С. И., Сметанина Н.П. А.с. СССР 525733, МПК С 09 D 175/08, заявл. 22.02.74, опубл. 1975, БИ 31) и воды (Головко Л.И., Румянцев Л.Ю., Зайцева Л.Г. А.с. СССР 994526, МПК С 09 D 3/72, заявл. 8.06.81, опубл. 1983, БИ 5). Polyurethane compositions of a similar purpose based on a polyisocyanate adduct based on toluene diisocyanate, simple oligoester glycol, trimethylolpropane, pigment and an inert solvent are also known (L. Golovko, S. I. Omelchenko, N. P. Smetanina, A. S. USSR 525733, IPC С USSR 525733, IPC С 09 D 175/08, claimed 22.02.74, publ. 1975, BI 31) and water (Golovko L.I., Rumyantsev L.Yu., Zaitseva L.G. A.S. USSR 994526, IPC C 09 D 3/72, application 8.06.81, publ. 1983, BI 5).

Однако полученные на основе покрытия имеют недостаточные эластичность и кислотостойкость. However, the coatings obtained have insufficient elasticity and acid resistance.

Известна полиуретановая композиция для покрытий, включающая бифункциональный олигооксипропиленгликоль, триметилолпропан, неорганические пигменты, инертные растворители и полиизоцианатный аддукт в виде 70%-ного раствора в этилацетате форполимера на основе толуилендиизоцианата 65/35, глицерина и диэтиленгликоля (Головко Л. И. , Румянцев Л. Ю., Кроленко А.В. А.с. СССР 1818332 , МПК С 09 D 175/08, заявл. 11.11.90, опубл. 1993, БИ 20). Known polyurethane coating composition, including bifunctional oligooxypropylene glycol, trimethylolpropane, inorganic pigments, inert solvents and a polyisocyanate adduct in the form of a 70% solution in ethyl acetate of a prepolymer based on toluene diisocyanate 65/35, glycerol and L. gum glycerol Yu., Krolenko A.V. A.S. USSR 1818332, IPC С 09 D 175/08, decl. 11.11.90, publ. 1993, BI 20).

Недостатком композиции являются недостаточно высокие атмосферо- и водостойкость. The disadvantage of the composition are insufficiently high weather and water resistance.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является принятая за прототип полиуретановая композиция для покрытий холодной сушки, включающая полиоксипропилентриол с молекулярной массой 3000-5000, полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата, этилацетат, отверждаемая атмосферной влагой воздуха (Елчуева А.Д., Табачков А.А, Лаврова В.Г., Еганов В.Ф., Губайдуллин Л. Ю. Патент РФ 2073053, МПК С 09 D 175/08, заявл. 15.07.93, опубл. 10.02.1997, БИ 4). Closest to the invention in technical essence is a polyurethane composition for cold-drying coatings adopted as a prototype, including polyoxypropylene triol with a molecular weight of 3000-5000, a polyisocyanate based on 4,4'-diphenylmethanediisocyanate, ethyl acetate, cured by atmospheric moisture (Elchueva A.D., Tabachkov A.A., Lavrova V.G., Eganov V.F., Gubaidullin L.U. Patent of the Russian Federation 2073053, IPC С 09 D 175/08, filed July 15, 1993, publ. 02/10/1997, BI 4).

Однако эта композиция имеет недостаточно высокие прочностные и адгезионные свойства, низкую эластичность при отрицательных температурах. However, this composition has insufficiently high strength and adhesive properties, low elasticity at low temperatures.

Технической задачей данного изобретения является повышение физико-механических, адгезионных характеристик и химстойкости композиции. The technical task of this invention is to increase the physico-mechanical, adhesive characteristics and chemical resistance of the composition.

Поставленная техническая задача решается тем, что композиция для покрытия, состоящая из полиоксипропилентриола молекулярной массы (ММ) 4500-5000, полиизоцианата на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата, этилацетата, содержит дополнительно перхлорвиниловую смолу ПСХ-ЛС при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Полиоксипропилентриол ММ 4500-5000 - 100
Полиизоцианат - 80 - 90
Этилацетат - 115 - 145
Перхлорвиниловая смола ПСХ-ЛС - 18 - 22
Композиция наносится на поверхность кистью или распылением пленкой толщиной 30-50 микрометров и отверждается влагой воздуха в течение 12-24 ч при температуре окружающей среды. Для обеспечения надежной химзащиты наносится 3-5 слоев композиции суммарной толщиной 150-250 микрометров.The stated technical problem is solved in that the coating composition, consisting of polyoxypropylene triol of molecular weight (MM) 4500-5000, a polyisocyanate based on 4,4'-diphenylmethanediisocyanate, ethyl acetate, additionally contains perchlorovinyl resin PSX-LS in the following ratio, wt.h. .:
Polyoxypropylene triol MM 4500-5000 - 100
Polyisocyanate - 80 - 90
Ethyl acetate - 115 - 145
Perchlorvinyl resin PSX-LS - 18 - 22
The composition is applied to the surface with a brush or spray film of a thickness of 30-50 micrometers and is cured with air moisture for 12-24 hours at ambient temperature. To ensure reliable chemical protection, 3-5 layers of the composition with a total thickness of 150-250 micrometers are applied.

Техническим результатом изобретения является повышение прочности композиции при разрыве в 1,1-1,3 раза, относительной деформации при разрыве при минус 50^oС в 2 раза, адгезии к стали 3 до степени 1, повышение химстойкости (снижение набухания в агрессивных средах на 20-60%).The technical result of the invention is to increase the strength of the composition at break 1.1-1.3 times, the relative deformation at break at minus 50 ^o C 2 times, the adhesion to steel 3 to degree 1, the increase in chemical resistance (reduction of swelling in aggressive media by 20 -60%).

Композиция может дополнительно содержать наполнители, например, алюминиевый или цинковой порошки, каолин и использоваться для защиты от коррозии металлических конструкций из стали 3. The composition may further contain fillers, for example, aluminum or zinc powders, kaolin and be used to protect metal structures from steel 3 from corrosion.

Вещества, используемые в композиции, отражены в следующей документации:
Лапрол 4503 - ТУ 2226-016-1048857-94
Лапрол 5003 - ТУ 2226-023-10488057-94
Полиизоцианат - ТУ 113-03-38-106-90
Этилацетат марки А - ГОСТ 22300-76
Перхлорвиниловая смола ПСХ-ЛС - ОСТ 6-01-37-88
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.The substances used in the composition are reflected in the following documentation:
Laprol 4503 - TU 2226-016-1048857-94
Laprol 5003 - TU 2226-023-10488057-94
Polyisocyanate - TU 113-03-38-106-90
Grade A ethyl acetate - GOST 22300-76
PSH-LS perchlorvinyl resin - OST 6-01-37-88
The invention is illustrated by the following examples.

Пример 1 (по прототипу). Полиоксипропилентриол, этилацетат загружают в реактор с мешалкой, вводят при перемешивании полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата марки Суризон, перемешивают 3-4 ч до массовой доли NCO групп не менее 10%. Композицию наносят на рабочую поверхность. Example 1 (prototype). Polyoxypropylene triol, ethyl acetate are charged into a stirred reactor, polyisocyanate based on Surison brand 4,4'-diphenylmethanediisocyanate is added with stirring, it is stirred for 3-4 hours to a mass fraction of NCO groups of at least 10%. The composition is applied to a work surface.

Пример 2 (по изобретению). В реактор с мешалкой и обратным холодильником загружают в соответствии с рецептурным составом табл. 1 полиизоцианат на основе 4,4'-дифeнилмeтaндиизoциaнaтa и этилацетат перемешивают до получения однородного раствора, загружают полиоксипропилентриол, поднимают температуру до (70±5)^oС и выдерживают реакционную смесь не менее трех часов до массовой доли NCO-групп в смеси 9-11%. Затем снижают температуру до (40±5)^oС, добавляют перхлорвиниловую смолу и разбавляют этилацетатом до содержания сухого остатка 55-58%.Example 2 (according to the invention). In a reactor with a stirrer and reflux load in accordance with the recipe composition of the table. 1 4,4'-diphenylmethanediisocyanate-based polyisocyanate and ethyl acetate are stirred until a homogeneous solution is obtained, polyoxypropylene triol is charged, the temperature is raised to (70 ± 5) ^o С and the reaction mixture is kept for at least three hours to the mass fraction of NCO-groups in the mixture 9-11 % Then the temperature is lowered to (40 ± 5) ^o С, perchlorovinyl resin is added and diluted with ethyl acetate to a solids content of 55-58%.

Примеры 3-10 аналогичны примеру 2, но при других соотношениях компонентов. Examples 3-10 are similar to example 2, but with different ratios of components.

Для испытаний композиции с вязкостью 40-60 с по вискозиметру ВЗ-246 наносят кистью или пневматическим распылением на подложку, изготавливают пленку по ГОСТ 8232-76, сушат 24 ч при (20±2)^oС и проводят определение физико-механических показателей по ГОСТ 18299-72.For testing compositions with a viscosity of 40-60 s using a VZ-246 viscometer, they are applied by brush or pneumatic spraying to the substrate, a film is made in accordance with GOST 8232-76, dried for 24 hours at (20 ± 2) ^o С and physical and mechanical parameters are determined in accordance with GOST 18299-72.

Для определения химстойкости композицию наносят двумя слоями на предварительно очищенные и обезжиренные стальные поверхности и выдерживают их перед испытанием при (20±2)^oС 10-12 суток. Пластины взвешивают и помещают в агрессивную среду, где выдерживают в течение 300 ч при температуре (20±2)^oС. После выдержки пластины высушивают и взвешивают, а химстойкость оценивают по величине набухания (прирост или убыль в весе, %).To determine the chemical resistance, the composition is applied in two layers to previously cleaned and degreased steel surfaces and they are kept before testing at (20 ± 2) ^o C 10-12 days. The plates are weighed and placed in an aggressive environment, where they are kept for 300 hours at a temperature of (20 ± 2) ^o С. After exposure, the plates are dried and weighed, and the chemical resistance is evaluated by the amount of swelling (increase or decrease in weight,%).

Адгезию определяли по ГОСТ 15140-78 "Материалы лакокрасочные. Методы определения адгезии". Adhesion was determined according to GOST 15140-78 "Materials for paint and varnish. Methods for determining adhesion".

Состав и свойства композиций представлены в табл.1, 2. The composition and properties of the compositions are presented in tables 1, 2.

Положительный эффект достигается только при введении компонентов в указанных соотношениях. Отклонение от предлагаемого состава приводит к ухудшению физико-механических свойств (примеры 6, 7, 10), адгезии к металлу (пример 7) либо не приводит к улучшению свойств (примеры 2, 5). A positive effect is achieved only with the introduction of components in the indicated proportions. Deviation from the proposed composition leads to a deterioration in physical and mechanical properties (examples 6, 7, 10), adhesion to a metal (example 7) or does not lead to an improvement in properties (examples 2, 5).

Таким образом, реализация изобретения позволяет повысить прочность покрытий на основе заявляемой композиции по сравнению с прототипом в 1,1-1,3 раза, относительной деформации при разрыве при минус 50^oС в 2 раза, увеличить адгезию покрытия к Ст.3 до степени 1, повысить химстойкость в среде разбавленных кислот и щелочей.Thus, the implementation of the invention allows to increase the strength of coatings based on the claimed composition in comparison with the prototype 1.1-1.3 times, the relative deformation at break at minus 50 ^o With 2 times, to increase the adhesion of the coating to St.3 to degree 1 , increase chemical resistance in the environment of dilute acids and alkalis.

Claims

Polyurethane composition for cold-drying coatings, including polyoxypropylene triol of molecular weight 4500-5000, polyisocyanate based on 4,4'-diphenylmethanediisocyanate, ethyl acetate, characterized in that it additionally contains perchlorovinyl resin PSX-LS in the following ratio, wt. hours:
Polyoxypropylene triol of molecular weight 4500-5000 - 100
Polyisocyanate based on 4,4'-diphenylmethanediisocyanate - 80-90
Ethyl Acetate - 115-145
Resin perchlorovinyl PSX-LS - 18-28