RU2283333C2 - Эпоксидная композиция - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к получению эпоксидной композиции, используемой для защитных и декоративных покрытий металлических конструкций и стеновых панелей с повышенной устойчивостью к воздействию солнечного излучения, а также для изготовления наливных полов, заливочных компаундов и др. целей. Композиция включает следующее соотношение компонентов в мас.ч.: 100 смоляной части, 30-70 отвердителя, 1-8 пеногасителя - силоксановой смолы, 1-10 модифицированной мочевино-формальдегидной смолы, 1-30 красителя (пигмента), 3-20 модификатора, 10-200 наполнителя. Смоляная часть представляет собой смесь эпоксидных - диановой и алифатической смол, которые берут в соотношении от 60:40 до 95:5. В качестве отвердителя используют производное аминов - продукт взаимодействия аминов общей формулы: H₂N-(C_aH_2a-NH-)_n (А), где а от 2 до 10, n от 1 до 6, с эфирами акриловой или алкилакриловой кислоты общей формулы: CH₂=CR₁-COR₂=O (Б), где R₁ - водород или алкильный радикал, R₂ - алкильный радикал, в присутствии катализатора, при температуре от 30 до 80°С в течение от 10 до 60 минут. Катализатор представляет собой ароматическое, алифатическое или гетероциклическое соединение, содержащее третичный или одновременно третичный и вторичный атомы азота (В) в виде раствора от 10% до 90% концентрации в органическом растворителе. Соотношении компонентов А:Б:В составляет от 80:19,7:0,3 до 30:65:5. Полученный аминоэфир (Г) выдерживают в течение от 6 до 15 суток при температуре от +10 до +30°С. Затем добавляют акриловую или метакриловую кислоту (Д) в соотношении Г:Д от 99:1 до 92:8 и перемешивают в течение от 5 до 65 мин при температуре от 30 до 70°С. В качестве модификатора используют соединение общей формулы R₃-(СН₂)_m-ОН, где R - алкил или арил, m от 1 до 9, или этилцеллозольв, или фенилцеллозольв. Изобретение позволяет повысить устойчивость композиции к ультрафиолету и климатическим воздействиям в условиях значительных колебаний годовых температур и атмосферных осадков. 4 табл.

Description

Изобретение относится к эпоксидным композициям холодного отверждения и может быть использовано для защитных и декоративных покрытий металлических конструкций и стеновых панелей с повышенной устойчивостью к воздействию солнечного излучения, а также для изготовления наливных полов, заливочных компаундов и др. целей.

Известна эпоксидная композиция, содержащая в качестве отвердителя продукт взаимодействия аминов с акрилатами (см. патент США № 3247163 от 19.04.1966 г.). Недостатком такой композиции является резкий неприятный запах, плохая устойчивость к климатическим воздействиям, особенно в условиях Крайнего Севера, а также наличие дефектов (пор, кратеров и т.д.) в готовых покрытиях.

Ближайшим прототипом заявляемого технического решения является композиция (патент Российской Федерации № 2186801 от 05.01.2001 г.) на основе смеси эпоксидных смол и отвердителей, содержащая пеногаситель, мочевиноформальдегидную смолу, краситель и наполнитель.

Несмотря на многие достоинства, обеспечившие широкое применение на сотнях предприятий, указанная композиция имеет недостаточную устойчивость к климатическим воздействиям, особенно в условиях колебания годовых температур от -60°С до +35°С и изменяет оттенок под воздействием солнечных лучей.

Целью настоящего изобретения является композиция, обеспечивающая получение материалов с повышенной устойчивостью к ультрафиолету и климатическим воздействям в условиях значительных колебаний годовых температур и атмосферных осадков.

Поставленная цель достигается тем, что композиция, состоящая из смеси эпоксидных диановой и алифатической смол, отвердителя, пеногасителя - силоксановой смолы, модифицированной мочевиноформальдегидной смолы, красителя (пигмента) и наполнителя, в качестве отвердителя содержит продукт взаимодействия аминов общей формулы:

где а от 2 до 10, а n от 1 до 6, с эфирами акриловой или алкилакриловой кислоты общей формулы:

где R₁ - водород или алкильный радикал, a R₂ - алкильный радикал

в присутствии катализатора, представляющего собой ароматическое, алифатическое или гетероциклическое соединение, содержащее третичный или одновременно третичный и вторичный атомы азота (В) в виде раствора от 10% до 90% концентрации в органическом растворителе при соотношении компонентов А:Б:В от 80:19,7:0,3 до 30:65:5 при температуре от 30 до 80°С в течение от 10 до 60 мин с последующей выдержкой аминоэфира (Г) в течение от 6 до 15 суток при температуре от +10 до +30°С с последующим добавлением акриловой или метакриловой кислоты (Д) в соотношении Г:Д от 99:1 до 92:8 с перемешиванием в течение от 5 до 65 мин, при температуре от 30 до 70°С и, дополнительно, модификатор общей формулы R₃-(СН₂)_m-ОН, где R₃ - алкил или арил, a m от 1 до 9, или этилцеллозольв, или фенилцеллозольв, при этом композиция содержит в мас.ч.:

Смоляная часть	100
Отвердитель	30÷70
Пеногаситель - силоксановая смола	1÷8
Модифицированная мочевино-формальдегидная смола	1÷10
Краситель-пигмент	1÷30
Модификатор	3÷20
Наполнитель	10÷200

Получение композиции иллюстрируется примерами.

Получение отвердителя

Пример 1.

В реактор, снабженный обогревом, охлаждением и мешалкой, загружают 2,5 мас.ч. этилацетата и 2,5 мас.ч. катализатора - метилимидазола (В), затем перемешивают при 20°С до получения раствора (50% концентрации). После этого последовательно приливают 57,5 мас.ч. диэтилентриамина (А) и 40 мас.ч. бутилметакрилата (Б). Соотношение А:Б:В берут 57,5:40:2,5. Смесь перемешивают в течение 35 мин при 55°С. Полученный таким образом аминоэфир (Г) выдерживают 10 суток при 20°С в стеклянной емкости. После выдержки 95 мас.ч. аминоэфира сливают снова в реактор и добавляют к нему метакриловую кислоту (Д) в количестве 5 мас.ч., т.е. Г:Д=95:5, и перемешивают в течение 35 мин при 50°С. Готовый отвердитель затаривают в металлические бочки.

Пример 2÷6 осуществляют аналогичным образом, но применяют компоненты и параметры в соответствии с таблицей 1. Свойства отвердителей по примерам 1÷6 в сравнении с прототипом приведен в таблице 2. Данные таблицы свидетельствуют о существенных преимуществах отвердителей, получаемых по заявляемому способу.

Таблица 1. Условия осуществления способа получения отвердителя по примерам 2÷6
№	Наименование показателя	Величина показателя
		2	3	4	5	6
1.	Применяемый амин (А)	Этилендиамин	Тетраэтиленпентамин	Полиэтиленполиамин	Триэтилентетрамин	1,10-диаминодекан
2.	Применяемый эфир (Б)	Бутилметакрилат	Этилакрилат	Олигомерный сополимер бутилметакрилата с метилакрилатом	Бутилметакрилат	Бутилметакрилат
3.	Применяемый катализатор	Триэтаноламин	Трис-(диметиламинометил)фенол	Парааминобензолсульфамид	Триэтаноламинотитанат	диметиланилин
4.	Соотношение	80:19,7:0,3	57,5:40:2,5	57,5:40:2,5	57,5:40:2,5	30:40:2,5
5.	Применяемый растворитель и концентрация катализатора (В)	10% раствор в ксилоле	90% раствор в этилцеллозольве	50% раствор в этиловом спирте	50% раствор в бензиловом спирте	50% раствор в смеси толуола, этилацетата, пропилового спирта 1:1:1
6.	Температура и время получения аминоэфира (Г)	60 мин при 30°С	10 мин при 80°С	35 мин при 55°С
7.	Температура и время выдержки аминоэфира (Г)	15 суток при 10°С	6 суток при 30°С	10 суток при 20°С
8.	Соотношение амитноэфира (Г) и вид акриловой или метакриловой кислоты (Д) Г:Д	99:1 акриловая кислота	92:8 метакриловая кислота	95:5 метакриловая кислота
9.	Температура и время перемешивания Г:Д	65 мин при 30°С	5 мин при 70°С	35 мин при 50°С

Таблица 2. Свойства отвердителей, получаемых по примерам 1÷6,
№	Наименование показателя	Величина показателя по примерам
		1	2	3	4	5
1.	Внешний вид	Подвижная жидкость светло-коричневого цвета
2.	Вязкость при 25°С, по В3-4, с, не более	30	30	30	30	30
3.	Допустимое время хранения при 20°С, суток, не менее	365	365	365	365	365
4.	Время желатинизации при 25°С, мин	120	130	120	130	135
5.	Минимальная температура отверждения, °С	-3	0	-3	0	0

Получение композиции.

В реактор заливают 100 массовых частей смеси эпоксидной диановой смолы марки ЭД-20 и алифатической смолы ДЭГ-1 в соотношении 77:33, после чего вводят 4,5 мас.ч. пеногасителя - силоксановой смолы марки ДВК-1100 (полиметилсилоксановую смолу), 5,5 мас.частей бутанолизированной мочевиноформальдегидной смолы, 12,5 мас.частей модификатора-изопропилового спирта, 5,5 мас. частей смеси красителя фталоцианинового зеленого с двуокисью титана в соотношении 1:4 и 105 массовых частей наполнителя - маршалита. Смесь всех компонентов перемешивают в течение 10 минут, при 60°С, после чего разливают в емкости в количестве 220,5 мас.ч..

В другую емкость заливают 50 мас.ч отвердителя и в таком соотношении отправляют потребителю. Смешение смоляной части, содержащей указанные выше добавки, с отвердителем осуществляют непосредственно перед применением. Комплект смоляной части и отвердителя может храниться в складских помещениях не менее года.

Примеры 2÷9 осуществляют аналогично примеру 1. Условия приготовления отвердителя приведены в таблице 1. Соотношение компонентов заявляемой по примерам 2÷9 композиции приведено в табл.3. Свойства композиции приведены в табл.4.

Как видно из табл.4, заявляемая композиция практически не теряет своих свойств после воздействия экстремальных климатических условий (г.Уренгой, Западная Сибирь) в то время, как свойства композиции прототипа ухудшаются практически на 30-40%.

Таблица 4. Свойства заявляемой композиции по примерам 1-11.
№	Наименование показателя	Величина показателя по примерам.
		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	Прототип
1.	Время хранения композиции (смоляная часть и отвердитель по отдельности)	Не менее 1 года											Не менее года
2.	Токсичность и летучесть	Минимальные											Минимально
3.	Минимальная температура отверждения, °С	-10°С	-12°С	-10°С	-11°С	-10°С	-10°С	-10°С	-10°С	-10°С	-10°С	-10°С	-10°С
4.	Изменение цвета через 1 год экспозиции	Без изменений											На 1-2 тона темнее исходного
5.	Предел прочности при (исходном) сжатии, кг/см2	1360	1300	1350	1400	1300	1320	1340	1400	1390	1320	1340	1250÷1380
6.	То же после года экспозиции	1310	1320	1340	1380	1310	1300	1320	1380	1400	1380	1310	870÷900
7.	Предел прочности при статическом изгибе, кг(см2) (исходный)	1320	1370	1290	1280	1340	1350	1210	1310	1370	1340	1350	1115÷1340
8.	То же после года экспозиции	1300	1320	1260	1290	1310	1360	1220	1300	1360	1310	1360	800÷850
9.	Удельная ударная вязкость (исходная) кг·см см2	46	44	45	44	45	43	46	47	44	45	43	36÷42
10.	То же после года экспозиции	42	41	43	42	44	44	43	46	45	44	44	18÷22
Экспозиция осуществлялась на крыше здания в г.Уренгой (годовые колебания Т от -60°С до +35°С.

Claims (1)

1. Эпоксидная композиция для покрытия, включающая в качестве смоляной части смесь эпоксидных - диановой и алифатической смол в соотношении от 60:40 до 95:5, отвердитель - производное аминов, пеногаситель - силоксановую смолу, модифицированную мочевино-формальдегидную смолу, краситель (пигмент) и наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве отвердителя она содержит продукт взаимодействия аминов общей формулы

   

   где а от 2 до 10, а n от 1 до 6,

   с эфирами акриловой или алкилакриловой кислоты общей формулы

   

   где R₁ - водород или алкильный радикал, a R₂ - алкильный радикал в присутствии катализатора, представляющего собой ароматическое, алифатическое или гетероциклическое соединение, содержащее третичный или одновременно третичный и вторичный атомы азота (В) в виде раствора от 10 до 90% концентрации в органическом растворителе при соотношении компонентов А:Б:В от 80:19,7:0,3 до 30:65:5, при температуре от 30 до 80°С в течение от 10 до 60 мин, с последующей выдержкой полученного аминоэфира (Г) в течение от 6 до 15 суток при температуре от 10 до 30°С и последующим добавлением акриловой или метакриловой кислоты (Д) в соотношении Г:Д от 99:1 до 92:8, а также дополнительно модификатор общей формулы R₃-(СН₂)_m-ОН, где R₃ - алкил или арил, а m от 1 до 9, или этилцеллозольв, или фенилцеллозольв, при этом композиция содержит, мас.ч.

   Смоляная часть 100 Отвердитель 30÷70 Пеногаситель - силоксановая смола 1÷8 Модифицированная мочевино-формальдегидная смола 1÷10 Краситель (пигмент) 1÷30 Модификатор 3÷20 Наполнитель 10÷200