RU2434912C1

RU2434912C1 - Composition for sports coatings

Info

Publication number: RU2434912C1
Application number: RU2010125435/05A
Authority: RU
Inventors: Иван Александрович Новаков (RU); Иван Александрович Новаков; Юрий Васильевич Попов (RU); Юрий Васильевич Попов; Андриан Викторович Нистратов (RU); Андриан Викторович Нистратов; Евгений Вениаминович Шишкин (RU); Евгений Вениаминович Шишкин; Снежана Евгеньевна Латышова (RU); Снежана Евгеньевна Латышова; Дмитрий Валерьевич Пыльнов (RU); Дмитрий Валерьевич Пыльнов; Владислав Антонович Лукасик (RU); Владислав Антонович Лукасик; Екатерина Николаевна Титова (RU); Екатерина Николаевна Титова; Светлана Юрьевна Гугина (RU); Светлана Юрьевна Гугина
Priority date: 2010-06-21
Filing date: 2010-06-21
Publication date: 2011-11-27

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: composition contains oligobutadiene diol, a plasticiser, mineral filler, trifunctional low molecular weight alcohol, polybutadiene-polyphenylene polyisocyanate containing 29.5-31.0% isocyanate groups, an organotin catalyst, 2,4,6-tri-tertbutylphenol and a modifying additive which is a stillage residue with boiling point not lower than 200°C, obtained after distillation from stillage wastes from production of N-methyaniline fraction with boiling point of up to 200°C.

EFFECT: improved dynamic and physical-mechanical and adhesion properties of the coatings.

2 tbl

Description

Изобретение относится к композициям для спортивных покрытий на основе жидких углеводородных каучуков для изготовления покрытий беговых дорожек и спортивных площадок.The invention relates to compositions for sports coatings based on liquid hydrocarbon rubbers for the manufacture of coatings for treadmills and sports fields.

Известна композиция для изготовления эластичных покрытий, включающая низкомолекулярный бутадиенпипериленовый каучук, оксид кальция, мел, глицерин, катализатор уретанообразования, полиизоцианат и триэтилбензиламмонийхлорид [патент РФ 2211850 С1, кл.⁶ C09D 109/00, опубл. 1999].A known composition for the manufacture of elastic coatings, including low molecular weight butadiene-piperylene rubber, calcium oxide, chalk, glycerin, a urethane formation catalyst, polyisocyanate and triethylbenzylammonium chloride [RF patent 2211850 C1, cl. ⁶ C09D 109/00, publ. 1999].

Широкое распределение по типу функциональности бутадиенпипериленового олигомера обуславливает дефектность трехмерной сетки, образующейся при отверждении полиизоцианатом, что является следствием низкого уровня динамических и физико-механических показателей покрытия.A wide distribution according to the type of functionality of the butadiene-piperylene oligomer causes the defectiveness of the three-dimensional network formed during curing with polyisocyanate, which is a consequence of the low level of dynamic and physico-mechanical properties of the coating.

Известна композиция для покрытий спортивных площадок и гидроизоляционных покрытий, включающая гидроксилсодержащий олигодиендиол - сополимер изопрена и бутадиена, пластификатор, минеральный наполнитель, трехфункциональный низкомолекулярный спирт, катализатор уретанообразования, 2,4,6-три-трет-бутилфенол, отвердитель полиизоцианат и дополнительно этилсиликат [патент РФ 2186812, C09D 109/00, опубл. 10.08.2002].A known composition for coating sports fields and waterproofing coatings, including hydroxyl-containing oligodienediol - a copolymer of isoprene and butadiene, a plasticizer, a mineral filler, a trifunctional low molecular weight alcohol, a urethane formation catalyst, 2,4,6-tri-tert-butylphenol, a hardener polyisocyanate and additionally ethylsilyl RF 2186812, C09D 109/00, publ. 08/10/2002].

Недостатком этих композиций является низкий уровень динамических и физико-механических свойств отвержденных эластомерных покрытий.The disadvantage of these compositions is the low level of dynamic and physico-mechanical properties of cured elastomeric coatings.

Известна композиция для покрытий, включающая олигобутадиендиол, пластификатор, минеральный наполнитель, трехфункциональный низкомолекулярный спирт, оловоорганический катализатор уретанообразования, 2,4,6-три-трет-бутилфенол, полиизоцианат и этилсиликат [патент РФ 2190002, кл.⁷ C09D 109/00, опубл. 2002].A known coating composition comprising oligobutadiene diol, a plasticizer, a mineral filler, a trifunctional low molecular weight alcohol, an organotin urethane formation catalyst, 2,4,6-tri-tert-butylphenol, polyisocyanate and ethyl silicate [RF patent 2190002, cl. ⁷ C09D 109/00, publ. 2002].

Недостатком этих композиций является невысокий уровень динамических и физико-механических свойств.The disadvantage of these compositions is the low level of dynamic and physico-mechanical properties.

Наиболее близким решением к предлагаемому изобретению (прототип) является композиция, описанная в способе получения композиции для покрытия [патент РФ 2325418, C09D 175/08, опубл. 27.05.2008, Бюл. №15], включающая олигобутадиендиол, пластификатор, минеральный наполнитель, трехфункциональный низкомолекулярный спирт, оловоорганический катализатор уретанообразования, 2,4,6-три-трет-бутилфенол, полиметиленполифениленполиизоцианат с содержанием изоцианатных групп 29,5-31,0% и полисульфидный олигомер при соотношении компонентов, мас.ч.:The closest solution to the proposed invention (prototype) is the composition described in the method for producing the composition for coating [RF patent 2325418, C09D 175/08, publ. 05/27/2008, Bull. No. 15], including oligobutadiene diol, a plasticizer, a mineral filler, a trifunctional low molecular weight alcohol, an organotin urethane formation catalyst, 2,4,6-tri-tert-butylphenol, polymethylene polyphenylene polyisocyanate with an isocyanate group content of 29.5-31.0% and polysulfide components, parts by weight:

ОлигобутадиендиолOligobutadiene diol 100one hundred ПластификаторPlasticizer 5-305-30 Минеральный наполнительMineral filler 90-15090-150 Трехфункциональный низкомолекулярный спиртTrifunctional low molecular weight alcohol 1-51-5 Указанный полиизоцианатSpecified Polyisocyanate 14-2414-24 Оловоорганический катализаторOrganotin catalyst 0,01-1,100.01-1.10 2,4,6-Три-трет-бутилфенол2,4,6-Tri-tert-butylphenol 0,5-1,50.5-1.5 Полисульфидный олигомерPolysulfide oligomer 5-155-15

Покрытия из данной композиции характеризуются недостаточным уровнем динамических и физико-механических свойств.Coatings from this composition are characterized by an insufficient level of dynamic and physico-mechanical properties.

Техническим результатом является повышение уровня динамических и физико-механических свойств, стойкости к термоокислительному старению.The technical result is to increase the level of dynamic and physico-mechanical properties, resistance to thermo-oxidative aging.

Поставленный технический результат достигается тем, что композиция для спортивных покрытий, включающая олигобутадиендиол, пластификатор, минеральный наполнитель, трехфункциональный низкомолекулярный спирт, полиметиленполифениленполиизоцианат с содержанием изоцианатных групп 29,5-31,0%, оловоорганический катализатор, 2,4,6-три-трет-бутилфенол, дополнительно содержит модифицирующую добавку, представляющую собой кубовый остаток с температурой кипения не менее 200°C, полученный после отгонки из кубового отхода производства N-метиланилина фракции с температурой кипения до 200°C, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:The technical result is achieved in that the composition for sports coatings, including oligobutadiene diol, a plasticizer, a mineral filler, a trifunctional low molecular weight alcohol, polymethylene polyphenylene polyisocyanate with an isocyanate group content of 29.5-31.0%, an organotin catalyst, 2,4,6-three-tert -butylphenol, additionally contains a modifying additive, which is a bottom residue with a boiling point of at least 200 ° C, obtained after distillation from the bottom waste of the production of N-methylaniline fr stocks with a boiling point up to 200 ° C, in the following ratio of components, parts by weight:

ОлигобутадиендиолOligobutadiene diol 100 one hundred ПластификаторPlasticizer 5-305-30 Минеральный наполнительMineral filler 80-10080-100 Трехфункциональный низкомолекулярный спиртTrifunctional low molecular weight alcohol 1-51-5 Указанный полиизоцианатSpecified Polyisocyanate 14-2414-24 Оловоорганический катализаторOrganotin catalyst 0,01-1,100.01-1.10 2,4,6-Три-трет-бутилфенол2,4,6-Tri-tert-butylphenol 0,5-1,50.5-1.5 Модифицирующая добавкаModifying additive 2-52-5

Введение модифицирующей добавки, вследствие специфики строения входящих в ее состав соединений, имеющих реакционноспособные аминные группы, приводит к повышению уровня адгезионного взаимодействия с субстратами, термоокислительной стабильности полиуретанов.The introduction of a modifying additive, due to the specific structure of its constituent compounds having reactive amine groups, leads to an increase in the level of adhesive interaction with substrates and the thermo-oxidative stability of polyurethanes.

В качестве олигобутадиендиола в композиции используется сополимер бутадиена и изопрена ПДИ-1К (ТУ 38.103342-88) с соотношением мономеров 70:30; молекулярной массой 4000-5000; содержанием гидроксильных групп 0,75-0,89 мас.%, и олигодиендиолы с молекулярной массой 2000-5000; индексом полидисперсности 1,20-1,35; вязкостью по Брукфилду, Па·с (25°C) 8,5-22; содержанием концевых гидроксильных групп 0,7-1,7%; микроструктурой 1,4-цис 10-15%, 1,4-транс 20-25%, 1,2-(винил) 60-70%; распределением по OH-группам (РТФ), %: бесфункциональные 2, монофункциональные 6, бифункциональные 92; плотностью, кг/м³: 900-910 (олигодиендиолы Krasol LBH производства фирмы Sartomer).As the oligobutadiene diol, the composition uses a copolymer of butadiene and isoprene PDI-1K (TU 38.103342-88) with a monomer ratio of 70:30; molecular weight 4000-5000; the content of hydroxyl groups of 0.75-0.89 wt.%, and oligodienediols with a molecular weight of 2000-5000; a polydispersity index of 1.20-1.35; Brookfield viscosity, Pa · s (25 ° C) 8.5-22; the content of terminal hydroxyl groups of 0.7-1.7%; the microstructure of 1,4-cis 10-15%, 1,4-trans 20-25%, 1,2- (vinyl) 60-70%; distribution by OH groups (RTF),%: non-functional 2, monofunctional 6, bifunctional 92; density, kg / m ³ : 900-910 (oligodienediols Krasol LBH manufactured by Sartomer).

В качестве пластификатора композиция содержит соединения, используемые в производстве эластомерных материалов на основе диеновых каучуков: алкил(арил)овые эфиры фталевой или фосфорной кислоты, хлорпарафины.As a plasticizer, the composition contains compounds used in the manufacture of elastomeric materials based on diene rubbers: alkyl (aryl) esters of phthalic or phosphoric acid, chloroparaffins.

Наполнителями для каучуковой основы служат минеральные порошки средней дисперсности, такие как мел, известь-отсев, каолин, тальк.Fillers for the rubber base are mineral powders of medium fineness, such as chalk, lime-screenings, kaolin, talc.

2,4,6-Три-трет-метилфенол представляет собой кристаллический порошок с зелено-желтым оттенком, хорошо растворимый в углеводородах, и имеет следующие характеристики: температура плавления 129-131°C, массовая доля золы - не более 0,05%. Получают путем алкилирования фенола изобутиленом в присутствии катализатора. Торговое название - антиоксидант П-23 (ТУ 6-14-26-77).2,4,6-Tri-tert-methylphenol is a crystalline powder with a greenish-yellow tint, highly soluble in hydrocarbons, and has the following characteristics: melting point 129-131 ° C, mass fraction of ash - not more than 0.05%. Obtained by alkylation of phenol with isobutylene in the presence of a catalyst. Trade name - antioxidant P-23 (TU 6-14-26-77).

В качестве трехфункционального низкомолекулярного спирта в композиции используется глицерин, триэтаноламин или триметилолпропан.As a trifunctional low molecular weight alcohol, glycerin, triethanolamine or trimethylolpropane are used in the composition.

В качестве полиизоцианата в композиции используется полиметиленполифениленполиизоционаты, получаемые фосгенированием продукта конденсации анилина с формальдегидом (ТУ 2224-152-04691277-96). Содержание изоцианатных групп 29,5-31%.Polymethylene polyphenylene polyisocyanates obtained by phosgenation of the condensation product of aniline with formaldehyde (TU 2224-152-04691277-96) are used as a polyisocyanate in the composition. The content of isocyanate groups 29.5-31%.

В качестве оловоорганического катализатора применяют октоат олова, дибутилдилауринат олова (ТУ 6-02-818-78), могут использоваться и другие оловоорганические соединения, применяемые для синтеза полиуретанов.As the organotin catalyst, tin octoate and tin dibutyl dilauurinate (TU 6-02-818-78) are used, and other organotin compounds used for the synthesis of polyurethanes can be used.

Модифицирующая добавка представляет собой кубовый остаток, полученный после отгонки из кубового отхода производства N -метиланилина (стадия получения товарного N - метиланилина) фракции с температурой кипения до 200°C. Модифицирующая добавка представляет собой смесь, состоящую из более чем 100 веществ, в том числе, мас.%:The modifying additive is a bottom residue obtained after distillation of N-methylaniline production from the bottom waste (stage of production of commercial N-methylaniline) of a fraction with a boiling point up to 200 ° C. The modifying additive is a mixture consisting of more than 100 substances, including, wt.%:

N - МетиланилинN - Methylaniline 3-53-5 N - ЦиклогексиламинN - Cyclohexylamine 15-2015-20 м - Толуидинm - Toluidine 1-31-3 N - (3-Толил)бензамидN - (3-Tolyl) benzamide 10-1310-13 Смесь веществ с Т_кип до 240°C/4 мм рт.ст.A mixture of substances with T _bales up to 240 ° C / 4 mm Hg 51-2951-29 Высокомолекулярные смолистые веществаHigh molecular weight resinous substances 20-3020-30

Доля аминогрупп в модифицирующей добавке составляет 4-6 мас.ч. Модифицирующая добавка представляет собой подвижную жидкость от темно-коричневого до черного цвета с характерным запахом.The proportion of amino groups in the modifying additive is 4-6 parts by weight. The modifying additive is a dark brown to black mobile liquid with a characteristic odor.

В качестве компонента, обеспечивающего снижение расхода композиции на изготовление единицы площади, используется резиновая крошка. Для улучшения внешнего вида в композицию могут быть введены пигменты.As a component for reducing the consumption of the composition for the manufacture of a unit area, rubber crumb is used. To improve the appearance of the composition can be introduced pigments.

Для изготовления композиции для спортивных покрытий используют смесительное оборудование, обеспечивающее гомогенизацию со степенью перетира твердых частиц не более 100 мкм. Полиизоцианат и катализатор уретанообразования поставляют в комплекте с композицией и добавляют в нее на месте укладки покрытия. Резиновую крошку вмешивают в композицию перед введением отвердителя.For the manufacture of compositions for sports coatings, mixing equipment is used that provides homogenization with a degree of milling of solid particles of not more than 100 microns. The polyisocyanate and the urethane formation catalyst are supplied complete with the composition and added to it at the place of laying the coating. The crumb rubber is mixed into the composition before the introduction of the hardener.

Изобретение иллюстрируется следующим примером 1 (состав 1, табл.1).The invention is illustrated by the following example 1 (composition 1, table 1).

Пример 1. В смеситель с якорной мешалкой объемом 0,5 л загружают 100 г олигобутадиендиола ПДИ-1К, 70 г мела, 10 г извести-отсева, 5 г дибутилфенилфосфата, 5 г триметилолпропана, 0,1 г октоата олова, 0,5 г 2,4,6-три-трет-бутилфенола и 5 г модифицирующей добавки. Смешение компонентов проводят в течение 30 мин. В полученную смесь добавляют 10 г резиновой крошки, 24 г полиизоцианата и вновь перемешивают в течение 8 мин. Полученную смесь заливают в формы и выдерживают 20-25 суток при температуре 18-25°C.Example 1. In a mixer with an anchor mixer with a volume of 0.5 l load 100 g of oligobutadiene diol PDI-1K, 70 g of chalk, 10 g of lime screenings, 5 g of dibutyl phenyl phosphate, 5 g of trimethylol propane, 0.1 g of tin octoate, 0.5 g 2,4,6-tri-tert-butylphenol and 5 g of a modifying additive. The components are mixed for 30 minutes. To the resulting mixture was added 10 g of rubber crumb, 24 g of polyisocyanate and mixed again for 8 minutes. The resulting mixture is poured into molds and incubated for 20-25 days at a temperature of 18-25 ° C.

Аналогичным образом готовятся композиции состава 2-10 по примеру 1.Similarly prepare compositions of composition 2-10 according to example 1.

Состав всех исследуемых композиций приведен в таблице 1. Свойства образцов покрытий из композиций приведены в таблице 2.The composition of all studied compositions is shown in table 1. The properties of the coating samples from the compositions are shown in table 2.

Образцы покрытия испытывали по ГОСТ 263-75, ГОСТ-275-75, ГОСТ-6950-73, ГОСТ-2678-88 и методами (Кувшинский Е.В и др. // Журнал теор. физики, 1957, т.26, с.878-886. Сидорович Е.А. и др. // Физика твердого тела, 1961, т.3.11, с.3487-3494, и (Медведев В.П. Разработка эластомерных покрытий для спортивных сооружений на основые анализа взаимодействия элементов в системе «опорно-двигательный аппарат спортсмена - покрытие». Дисс. канд. техн. наук, Волгоград, 1989 г.).Coating samples were tested in accordance with GOST 263-75, GOST-275-75, GOST-6950-73, GOST-2678-88 and methods (Kuvshinsky E.V. et al. // Journal of Theoretical Physics, 1957, v. 26, p. .878-886. E. Sidorovich and others // Solid State Physics, 1961, v.3.11, p.3487-3494, and (Medvedev V.P. Development of elastomeric coatings for sports facilities based on the analysis of the interaction of elements in the system “athlete’s musculoskeletal system - covering.” Diss. Candidate of Technical Sciences, Volgograd, 1989).

При содержании модифицирующей добавки менее 2 мас.ч. снижается стойкость материалов к термоокислительному старению и прочность соединения покрытия с субстратами. Увеличение содержания модифицирующей добавки до свыше 5 мас.ч. приводит к снижению упруго-прочностных свойств полиуретанов.When the content of the modifying additive is less than 2 parts by weight decreases the resistance of materials to thermal oxidative aging and the strength of the connection of the coating with the substrates. The increase in the content of the modifying additive to over 5 wt.h. leads to a decrease in the elastic strength properties of polyurethanes.

Таким образом, заявленная композиция обеспечивает получение покрытий с более высоким комплексом динамических, физико-механических, адгезионных характеристик и повышенной стойкостью к термоокислительному старению. Повышение комплекса свойств покрытий достигается благодаря использованию модифицирующей добавки.Thus, the claimed composition provides coatings with a higher complex of dynamic, physico-mechanical, adhesive characteristics and increased resistance to thermo-oxidative aging. Improving the set of properties of coatings is achieved through the use of modifying additives.

Claims

Composition for sports coatings, including oligobutadiene diol, plasticizer, mineral filler, trifunctional low molecular weight alcohol, polymethylene polyphenylene polyisocyanate with an isocyanate content of 29.5-31.0%, an organotin catalyst, 2,4,6-tri-tert-butylphenol, characterized in that additionally contains a modifying additive, which is a bottom residue with a boiling point of at least 200 ° C, obtained after distillation from the bottom waste of the production of N-methylaniline fraction with a boiling point up to 200 ° C, in the following ratio of components, parts by weight:
Oligobutadiene diol one hundred Plasticizer 5-30 Mineral filler 80-100 Trifunctional low molecular weight alcohol 1-5 Specified Polyisocyanate 14-24 Organotin catalyst 0.01-1.10 2,4,6-tri-tert-butylphenol 0.5-1.5 Modifying additive 2-5