RU2558890C1 - Композиция для покрытий - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к каучуковым покрытиям на основе жидких углеводородных каучуков, предназначенным для устройства покрытий преимущественно для полов, кровельных и изоляционных покрытий в строительстве. Композиции для покрытий включает низкомолекулярный каучук-сополимер бутадиена с изопреном при соотношении мономеров 20:80 молекулярной массой 3000-3500 с содержанием гидроксильных групп 0,7-1,1 мас.%, наполнитель, глицерин, полиизоцианатный отвердитель полиметиленполифенилполиизоциа-нат, катализатор уретанообразования дибутилдилауринат олова и поверхностно-активное вещество, при этом в качестве наполнителя используют шунгит, а в качестве поверхностно-активного вещества соединение, выбранное из ряда: 1H,1H,7H-перфторгептоксиметилоксиран, стеарат 1H,1H,11H-тригидроперфторундеканола. Техническим результатом изобретения является получение покрытия с повышенными прочностными свойствами. 2 табл.

Description

Изобретение относится к каучуковым покрытиям на основе жидких углеводородных каучуков, предназначенным для устройства покрытий преимущественно для полов, кровельных и изоляционных покрытий в строительстве.

Известна композиция для покрытий, включающая продукт сополимеризации стирола с гидроксилсодержащим олигодиеновым каучуком, предварительно полученным в среде пластификатора в присутствии перекисного инициатора; полиизоцианат, глицерин, катализатор уретанообразования - дибутилдилауринат олова, отличающаяся тем, что в качестве каучука используют продукт сополимеризации стирола с гидроксилсодержащим олигодиеновым каучуком, предварительно полученный в среде пластификатора в присутствии перекисного инициатора [патент РФ 2494130, C09D 109/00, C09D 175/14, опубл. 27.09.2013]. Недостатком композиции является трудоемкость синтеза связующего композиции.

Известна композиция для покрытий, включающая низкомолекулярный гидроксилсодержащий каучук, полиизоцианат, катализатор уретанообразования - дибутилдилаурат олова, глицерин, нефтеполимерную смолу, полученную путем полимеризации фракции жидких продуктов пиролиза прямогонных бензинов с пределами выкипания от 130-140°C при нагревании в присутствии инициатора α,α′-диоксибензилпероксида [патент РФ 2470972, C09D 175/14, C09D 109/00, опубл. 27.12.2012], а также композиция для покрытий на основе низкомолекулярного гидроксилсодержащего каучука, включающая продукт сополимеризации низкомолекулярного гидроксилсодержащего бутадиен-изопренового каучука ПДИ-1К с жидкими продуктами пиролиза прямогонных бензинов с пределами выкипания от 130-190°C при их массовом соотношении 1:(0,3:1), полученный в растворе толуола в присутствии инициатора - α,α′-диоксибензилпероксида, полиизоцианат, катализатор уретанообразования - дибутилдилаурат олова, глицерин [патент РФ 2470970, C09D 175/14, C09D 109/00, опубл. 27.12.2012]. Недостатками данного состава являются высокая трудоемкость процесса синтеза нефтеполимерной смолы и непостоянство ее состава.

Известна композиция для покрытий, содержащая низкомолекулярный каучук, оксид кальция, мел, глицерин, полиизоцианат, катализатор уретанообразования, триэтиламмонийхлорид [патент РФ 221.1850, C09D 109/00, опубл. 10.03.2003]. Недостатками отвержденного материала является невысокий уровень физико-механических свойств покрытий.

Известна композиция, включающая низкомолекулярный бутадиенпипереленовый каучук, оксид кальция, мел, глицерин, полиизоцианат, катализатор уретанообразования, стеариновую кислоту [Патент РФ 2169749, C09D 109/00, опубл. 27.06.2001]. Недостатком материала на основе этой композиции является невысокий уровень прочностных характеристик.

Известна композиция, включающая низкомолекулярный каучук-сополимер изопрена с бутадиеном при соотношении мономеров 20:80, молекулярной массы 3000-3500, с содержанием гидроксильных групп 0,7-1,1 мас.%, полиизоцианат, отход производства поликапроамида, катализатор уретанообразования. Композиция дополнительно может содержать компонент для влагопоглощения, наполнитель, пластификатор, растворитель, низкомолекулярный спирт, противостаритель пигмент, поверхностно-активное вещество [патент РФ 2268279, C09D 175/14, C08L 15/00, опубл. 20.01.2006]. Недостатком материала, полученного из этой композиции, является невысокий уровень физико-механических свойств.

Известны композиции для защитно-декоративных покрытий на основе синтетического латекса с использованием фосфатного связующего и шунгита в качестве наполнителя [патент РФ 2035481, C09D 1/00, C09D 109/00, C04B 28/34, опубл. 20.05.1995; патент РФ 2035480, C09D 1/00, C09D 109/00, C04B 28/34, опубл. 20.05.1995]. Однако прочностные свойства данных композиций не позволяют использовать их для устройства покрытий преимущественно для полов, кровельных и изоляционных покрытий в строительстве.

Наиболее близкой к предлагаемой, по технической сущности и достигаемому результату является композиция, включающая низкомолекулярный каучук-сополимер изопрена с бутадиеном при соотношении мономеров 20:80, молекулярной массы 3000-3500, с содержанием гидроксильных групп 0,7-1,1 мас.%, полиизоцианат, катализатор уретанообразования. Композиция дополнительно может содержать компонент для влагопоглощения, наполнитель, пластификатор и/или растворитель, низкомолекулярный спирт или аминофенольный компонент, алкинфенольный противостаритель, пигмент, компоненты, улучшающие реологические свойства или органосилоксановые модификаторы [патент РФ 2268279, C09D 175/14, C08L 15/00, опубл. 20.01.2006].

Полимерный материал на основе этой композиции характеризуется высокой истираемостью, однако покрытие обладает низким сопротивлением при раздире. Это обусловлено тем, что применяемые в составе композиции наполнители являются инертными, между ними и связующим возникают слабые адсорбционные взаимодействия, уровень которых недостаточен для создания материалов с высоким сопротивлением при раздире. Кроме этого, применяемые в основе композиции-прототипа органополисилоксановые модификаторы в концентрации более 0,10% от общей массы способствуют пенообразованию, что негативно сказывается на структуре отвержденного материала, и соответственно, на прочности.

Задачей изобретения является создание композиции для покрытий с улучшенными прочностными характеристиками.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является получение покрытия с повышенными прочностными свойствами.

Технический результат достигается путем использования композиции для покрытий, включающей низкомолекулярный каучук-сополимер бутадиена с изопреном при соотношении мономеров 20:80, молекулярной массой 3000-3500, с содержанием гидрокеильных групп 0,7-1,1 мас. %, наполнитель, глицерин, полиизоцианатный отвердитель полиметиленполифенилполиизоцианат, катализатор уретанообразования дибутилдилауринат олова и поверхностно-активное вещество, при этом в качестве наполнителя используют шунгит, а в качестве поверхностно-активного вещества применяют соединение, выбранное из ряда: 1Н,1Н,7Н-перфторгептоксиметилоксиран, стеарат 1Н,1Н,11Н-тригидроперфторундеканола, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Низкомолекулярный каучук	100
Шунгит	60-80
Полиметиленполифенилполиизоцианат	12-30
Дибутилдилауринат олова	0,01-1,10
Глицерин	2-4
Поверхностно-активное вещество	0,7-1,2

Сущность изобретения заключается в использовании фторорганических поверхностно-активных веществ, имеющих ряд преимуществ перед углеводородными поверхностно-активными веществами, обусловленных сверхнизким поверхностным натяжение их водных и неводных растворов, высокой поверхностной активностью при минимальных концентрациях и стойкостью в агрессивных средах. Снижение поверхностного натяжения низкомолекулярного каучука способствует снижению эффекта агломерации ввиду обеспечения высокого уровня смачиваемости частиц наполнителя низкомолекулярным каучуком, что приводит к увеличению адсорбционного взаимодействия между низкомолекулярным каучуком и частицами дисперсного наполнителя - шунгита.

Введение шунгита в заявляемой композиции обеспечивает технический результат по увеличению прочностных характеристик материалов покрытия благодаря увеличению толщины адсорбционного слоя на границе раздела низкомолекулярный каучук - шунгит, а также химическому взаимодействию гидроксильных групп наполнителя с изоцианатными группами полиизоцианатного отвердителя.

Низкомолекулярный каучук в составе заявляемой композиции представляет собой сополимер бутадиена с изопреном с содержанием бутадиена 80% (ТУ 38.103342-88). Имеет следующие характеристики: молекулярная масса 3000-3500, содержание гидроксильных групп 0,7-1,1 мас.%, вязкость при 25°C 2,9-3,4 Па*с. Могут быть использованы и другие марки гидроксилсодержащих каучуков с молекулярной массой 2500-3500 и содержанием гидроксильных групп 0,7-1,1%

В качестве полиизоцианатного отвердителя в композиции используют полиметиленполифенилполиизоцианат, получаемый фосгенированием продукта конденсации анилина с формальдегидом (ТУ 2224-152-04691277-96). Содержание изоцианатных групп 29,5-31 мас.%.

В качестве катализатора уретанообразования применяют дибутилдилауринат олова (ТУ 6-02-818-78) или другие оловоорганические соединения, применяемые для синтеза полиуретанов.

Глицерин (ГОСТ 6259-75) - низкомолекулярный трифункциональный спирт, который выполняет функцию агента разветвления цепи.

Используют шунгит, имеющий следующий химический состав (мас.%): SiO₂ (57), TiO₂ (0,2), Ai₂O₃ (4,0), FeO (2,5), MgO (1,2), CaO (0,3), Na₂O (0,2), K₂O (1,5), S (1,2), C (30,0), H₂O крис.(1,7) [http://shungitnpk.ru/].

В качестве фторорганических поверхностно-активных веществ используют:

- стеарат 1H,1H,11H-тригидроперфторундеканола [А.с. СССР №729173, опубл. 08.04.1980].

- 1H,1H,7H-перфторгептоксиметилоксиран [Brey M.L., Tarrant P. The preparation and properties of some vinyl and glycidyl fluoroetliers // J. Am. Chem. Soc. - 1957. - V.79. - N.24, p.6533-6536]:

Для изготовления композиции используют смесительное оборудование, обеспечивающее получение гомогенной суспензии порошкообразных компонентов в каучуке со степенью перетира твердых частиц не более 60 мкм. Смесь наносят равномерным слоем на форму и выдерживают до полного отверждения при 23±2°C в течение 5-10 суток.

Испытания отвержденных образцов проводят по известным методикам: условную прочность и относительное удлинение в момент разрыва по ГОСТ 270-75, твердость по ГОСТ 363-93, эластичность по отскоку ГОСТ 27110-86.

Состав композиции для покрытий и ее свойства приведены в табл.1 и 2 соответственно.

Пример 1. В шаровую мельницу с фарфоровыми мелящими телами объемом 500 см³ загружают 100 г олигомера, 1,2 г фторорганических поверхностно-активных веществ, 60 г шунгита, 2 г глицерина и 0,01 г дибутилдилаурината олова. Мельницу включают и проводят диспергирование в течение 3-5 часов до достижения степени перетира по клину 60 мкм. Полученную массу выгружают в стакан, добавляют 14 г полиизоцианата, перемешивают вручную в течение 3 минут, затем заливают в форму. Композицию выдерживают до полного отвердения в течение 5-10 суток при 23±2°C.

Примеры 2-8 готовят аналогично примеру 1 с использованием загрузок согласно таблице 1.

Таблица 1
Состав композиции для покрытий
Наименование компонентов	Состав, мас.ч								Пример №11 прототипа
	1	2	3	4	5	6	7	8
Сополимер изопрена и бутадиена с соотношением мономеров 20:80, мол. массой 3000-3500	100	100	100	100	100	100	100	100	100
Наполнитель:
- мел	-	-	-	-	-	-	-	-	120
- шунгит	60	80	70	70	80	60	90	50	-
Резиновая крошка	-	-	-	-	-	-	-	-	60
Хлорпарафин ХП-470	-	-	-	-	-	-	-	-	60
Глицерин	2	4	3	2	3	3	5	1	4
Полиизоцианатный отвердитель	14	30	21	12	25	18	33	8	24
Оксид кальция	-	-	-	-	-	-	-	-	10
Катализатор уретанообразвания	0,01	0,01	0,6	0,7	0,3	1,1	0,005	1,2	3
Оксид кальция	-	-	-	-	-	-	-	-	10
2,4,6-тритрет-бутилфенол	-	-	-	-	-	-	-	-	1
Пигмент	-	-	-	-	-	-	-	-	0,5
Поверхностно-активное вещество	1,2	1	1	0,7	1,2	0,9	0,3	1,4	0,5
Примечание:
В качестве указанных поверхностно-активных веществ, применяемых в примерах:
3,5,8-стеарат 1H,1H,11H-тригидроперфторундеканол;
1,2,4,6,7-1H,1H,7H-перфторгептоксиметилоксиран.

Таблица 2
Свойства композиции для покрытий
Показатели покрытия	Значения показателей								Пример №11 прототипа
	1	2	3	4	5	6	7	8
Условная прочность при разрыве, МПа	2,2	2,4	2,0	2,7	1,9	2,1	1,6	1,4	2,7
Прочность при раздире, кН/м	11,0	11,5	11,1	13,5	10,0	11,8	7,0	8,7	4,0
Относительное удлинение, %	77	74	75	68	85	70	90	94	100
Твердость по Шору А, усл.ед.	64	65	64	70	62	67	58	56	63
Эластичность по отскоку, %	44	43	44	36	40	46	50	48	42

Из данных таблицы 2 видно, что композиции 7 и 8 характеризуются пониженными упруго-прочностными показателями, это связано с неравномерностью распределения шунгита в полимерной матрице (пример 7), а также с низкой жизнеспособностью композиции (пример 8), что обусловлено высокой концентрацией катализатора уретанообразования.

Уменьшение количества полиизоцианатного отвердителя менее 12 мас.ч. приводит к образованию слабосшитой структуры и образованию гелеобразного продукта. Увеличение выше 30 мас.ч. нецелесообразно из-за склонности к вспениванию при отверждении.

Увеличение содержания шунгита свыше 80 мас.ч. создает трудности при формировании монолитной однородной структуры образцов из-за высокой вязкости.

Использование меньше чем 0,01 мас.ч. дибутидилаурината олова приводит к снижению скорости отверждения композиции. При содержании катализатора уретанообразования более 1,10 мас.ч. снижается жизнеспособность композиции.

Уменьшение или увеличение дозировок глицерина снижает твердость и прочность полимеров и может привести к утрате способности к отверждению.

Использование в составе композиции менее 0,7 мас.ч. и более 1,2 мас.ч. фторорганических поверхностно-активных веществ приводит к снижению прочностных характеристик отвержденных материалов.

Таким образом, преимуществом покрытий из предлагаемой композиции является более высокая прочность при раздире, что служит повышению срока службы.

Claims (1)

1. Композиция для покрытий, включающая низкомолекулярный каучук-сополимер бутадиена с изопреном при соотношении мономеров 20:80 молекулярной массой 3000-3500 с содержанием гидроксильных групп 0,7-1,1 мас.%, наполнитель, глицерин, полиизоцианатный отвердитель полиметиленполифенилполиизоцианат, катализатор уретанообразования дибутилдилауринат олова и поверхностно-активное вещество, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя используют шунгит, а в качестве поверхностно-активного вещества применяют соединение, выбранное из ряда: 1Н,1Н,7Н-перфторгептоксиметилоксиран, стеарат 1Н,1Н,11Н-тригидроперфторундеканола, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
   Низкомолекулярный каучук 100 Шунгит 60-80 Полиметиленполифенилполиизоцианат 12-30 Дибутилдилауринат олова 0,01-1,10 Глицерин 2-4 Поверхностно-активное вещество 0,7-1,2