RU2663158C1

RU2663158C1 - Polyurethane composition

Info

Publication number: RU2663158C1
Application number: RU2017130106A
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Крестовский; Алексей Викторович Поспелов; Раиса Егоровна Албутова; Марат Николаевич Плотников; Энсар Халиуллович Афиатуллов; Нина Юрьевна Вилесова; Илья Геннадьевич Власов
Original assignee: Акционерное общество "Научно-исследовательский институт полимерных материалов"
Priority date: 2017-08-24
Filing date: 2017-08-24
Publication date: 2018-08-01

Abstract

FIELD: chemistry.SUBSTANCE: invention relates to a polyurethane composition and can be used as coatings of metal structures experiencing increased vibration loads, as well as coatings for the hulls of vehicles, ships, engines, etc. Polyurethane composition contains component A based on the prepolymer SCU-PFL-100 with 5.3–6.4 % isocyanate groups including dibutyl phthalate and filler and an amine-containing component B. As a filler, the composition comprises a mixture of carbon black P-803, aerosil and microspheres or without microspheres, taken in the ratio 1:2:1, respectively. Component A and component B before use are mixed with each other in a ratio, mass parts: 2.95–4.67:1, respectively.EFFECT: invention makes it possible to increase the level of deformation capacity over a wide range of temperatures.1 cl, 1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области химии, в частности к полиуретановым композициям, которая высокоэффективно снижает вибрационные нагрузки в широком интервале температур. Полиуретановая композиция может быть использована в качестве покрытий металлических конструкций, испытывающих повышенные вибрационные нагрузки, а также покрытий корпусов транспортных средств, судов, двигателей и т.п.The invention relates to the field of chemistry, in particular to polyurethane compositions, which highly efficiently reduces vibration loads in a wide temperature range. The polyurethane composition can be used as coatings for metal structures experiencing increased vibration loads, as well as coatings for hulls of vehicles, ships, engines, etc.

Создание высокопроизводительных машин и скоростных транспортных средств, форсированных по мощностям, нагрузкам и другим рабочим характеристикам неизбежно приводит к увеличению интенсивности и расширению спектра вибрационных и шумовых полей. Вредная вибрация нарушает планируемые конструктором законы движения машин, механизмов и систем управления, порождает неустойчивость процессов и может вызвать отказы и полное расстройство всей системы. Из-за вибрации увеличиваются динамические нагрузки в элементах конструкций, стыках и сопряжениях, снижается несущая способность деталей, инициируются трещины, возникают усталостные разрушения, что искажает уровень прочности граничных слоев испытываемых материалов. Действие вибраций может приводить к изменению внутренней структуры материалов и поверхностных слоев, изменению условий трения и износа на контактных поверхностях деталей машин, нагреву конструкций. Вибрация приводит к усилению шума, являющегося важным экологическим показателем среды обитания человека. Одним из средств защиты от вибрации является использование виброизоляции при помощи специальных составов, которые позволяют гасить колебания.The creation of high-performance machines and high-speed vehicles, boosted by capacity, loads and other performance characteristics, inevitably leads to an increase in the intensity and expansion of the spectrum of vibration and noise fields. Harmful vibration violates the laws of motion of machines, mechanisms and control systems planned by the designer, generates process instabilities and can cause failures and complete disruption of the entire system. Due to vibration, dynamic loads in structural elements, joints and joints increase, the bearing capacity of parts decreases, cracks are initiated, fatigue fractures occur, which distorts the strength level of the boundary layers of the tested materials. The effect of vibrations can lead to a change in the internal structure of materials and surface layers, a change in the conditions of friction and wear on the contact surfaces of machine parts, and heating of structures. Vibration leads to increased noise, which is an important environmental indicator of the human environment. One of the means of protection against vibration is the use of vibration isolation with the help of special compounds that allow damping vibrations.

Известна композиция (патент RU №2188214, С08L 95/00), включающая в качестве наполнителей графит, каолин и тальк, в качестве основы поливинилацетат, пластифицированный дибутилфталатом.A known composition (patent RU No. 2188214, С08L 95/00), comprising graphite, kaolin and talc as fillers, polyvinyl acetate plasticized with dibutyl phthalate as a base.

Также известна композиция (а. с. / №1451150 С09D 3/74.) на основе поливинилацетатной суспензии, пластифицированной дибутилфталатом, наполненной кристаллическим графитом. Недостатком данных композиций является узкая температурная область эффективного вибропоглощения.Also known composition (and.with./1451150 C09D 3/74.) Based on a polyvinyl acetate suspension, plasticized with dibutyl phthalate, filled with crystalline graphite. The disadvantage of these compositions is the narrow temperature range of effective vibration absorption.

Известна уретановая мастика (патент RU №2451703 от 24.12.2010 г., C09D 175/08), взятая авторами за прототип. Основным недостатком прототипа является недостаточная прочность и низкая эластичность при низких температурах.Known urethane mastic (patent RU No. 2451703 from 12.24.2010, C09D 175/08), taken by the authors as a prototype. The main disadvantage of the prototype is the lack of strength and low elasticity at low temperatures.

Технической задачей данного изобретения является разработка полиуретановой композиции с повышенным уровнем деформационной способности в широком диапазоне температур.The technical task of this invention is to develop a polyurethane composition with a high level of deformation ability in a wide temperature range.

Технический результат достигается за счет того, что предлагаемая композиция содержит компонент А на основе форполимера СКУ-ПФЛ-100, пластифицированного дибутилфталатом (ДБФ), в качестве наполнителя углерод технический марки П-803, аэросил и микросферу или без нее в соотношении 1:2:1 соответственно и компонент Б в качестве отвердителя, который получают путем растворения аминного отвердителя Диамета «X» (3,3'-дихлор-4,4'-диаминдифенилметана) в ацетоне (уайт-спирите или в этилацетате) в соотношении 1:1…4 соответственно, при этом компоненты А и Б перед применением смешивают друг с другом в соотношении мас. ч. 2,95…4,67:1.The technical result is achieved due to the fact that the proposed composition contains component A based on SKU-PFL-100 prepolymer, plasticized with dibutyl phthalate (DBP), carbon filler of technical grade P-803, aerosil and microsphere with or without it in a ratio of 1: 2 as a filler: 1, respectively, and component B as a hardener, which is obtained by dissolving the amine hardener of Diamet X (3,3'-dichloro-4,4'-diamine diphenylmethane) in acetone (white spirit or ethyl acetate) in a ratio of 1: 1 ... 4, respectively, with components A and B before use mixed with each other in a ratio of wt. h. 2.95 ... 4.67: 1.

В состав компонента А входит уретановый форполимер СКУ-ПФЛ-100 (ТУ 38.103137-78) с содержанием изоцианатных групп в пределах 5,3-6,4% - продукт взаимодействия политетраметиленгликоля (полифурита) (ТУ 6-02-646-81) с концевыми гидроксильными группами с толуилендиизоцианатом (продукт 102Т ТУ 113-38-95-90), что позволяет получить продукт, пригодный для использования в работе и позволяет расширить температурный диапазон использования. Улучшение технологических характеристик композиции (снижение вязкости, увеличение жизнеспособности) достигается введением пластификатора - дибутилфталата (ГОСТ 8728-77), совместимого с гидроксилсодержащей полиметиленгликолевой структурой. Требуемые физико-механические и технологические характеристики достигаются за счет использования в композиции углерода технического (ГОСТ 7885-86), аэросила (ГОСТ 14922-77) и микросферы (ТУ 6-48-108-94). Полиуретановая композиция представляет собой двухкомпонентную систему, состоящую из уретансодержащей основы - компонента А и аминсодержащего отверждающего компонента Б, которые перед применением смешиваются в соотношении 2,95…4,67:1 соответственно. Необходимые механические и адгезионные характеристики полиуретановой композиции регулируются в широком диапазоне требований. Предлагаемая композиция может использоваться в качестве антикоррозионного покрытия металлических поверхностей автотранспорта. Композиция без наполнителей может быть использована для ремонта ПВХ- изделий методом склеивания или методом наклейки тканевых элементов типа капрон, технической эластичной ткани (ТЭТ) и т.п. Предлагаемая композиция отверждается при температуре окружающей среды в результате реакции отвердителя диамета «X» (3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметан), м.м=267,16 (ТУ6-14-980-84) с диизоцианатсодержащим форполимером СКУ-ПФЛ-100, который существенно улучшает прочностные и деформационные характеристики композиции, полученной за счет удлинения цепи продукта взаимодействия гидроксилсодержащего полиметиленгликолевого полифурита толуилендиизоцианатом (ТУ 113-38-95-90).Component A contains SKU-PFL-100 urethane prepolymer (TU 38.103137-78) with the content of isocyanate groups in the range of 5.3-6.4% - the product of the interaction of polytetramethylene glycol (polyfurite) (TU 6-02-646-81) with end hydroxyl groups with toluene diisocyanate (product 102T TU 113-38-95-90), which allows to obtain a product suitable for use in work and allows to expand the temperature range of use. Improving the technological characteristics of the composition (lowering viscosity, increasing viability) is achieved by introducing a plasticizer - dibutyl phthalate (GOST 8728-77), compatible with a hydroxyl-containing polymethylene glycol structure. The required physical, mechanical and technological characteristics are achieved through the use of technical carbon (GOST 7885-86), aerosil (GOST 14922-77) and microspheres (TU 6-48-108-94) in the composition. The polyurethane composition is a two-component system consisting of a urethane-containing base component A and an amine-containing curing component B, which are mixed before use in a ratio of 2.95 ... 4.67: 1, respectively. The necessary mechanical and adhesive characteristics of the polyurethane composition are regulated in a wide range of requirements. The proposed composition can be used as an anti-corrosion coating of metal surfaces of vehicles. A composition without fillers can be used to repair PVC products by gluing or by sticking on fabric elements such as nylon, technical elastic fabric (TET), etc. The proposed composition is cured at ambient temperature as a result of the reaction of the hardener of diamete X (3,3'-dichloro-4,4'-diaminodiphenylmethane), m = 267.16 (TU6-14-980-84) with a diisocyanate-containing prepolymer SKU-PFL-100, which significantly improves the strength and deformation characteristics of the composition obtained by lengthening the product chain of the interaction of hydroxyl-containing polymethylene glycol polyfurite with toluene diisocyanate (TU 113-38-95-90).

Компонент А готовят следующим образом. В смеситель, снабженный мешалкой и обогревом, последовательно загружают форполимер СКУ-ПФЛ-100, дибутилфталат, сажу П-803, аэросил и микросферу или без нее, тщательно перемешивают шпателем вручную до полного смачивания порошкообразных компонентов, затем перемешивают мешалкой без вакуума в течение 10 минут при температуре 60±5°С, далее вакуумируют в течение 30 минут при температуре 60±5°С и давлении (минус 0,7 - минус 1) кгс/см². Смесь при непрерывном перемешивании и вакуумировании охлаждают до температуры 20±5°С. Готовый состав выгружают в емкость.Component A is prepared as follows. The SKU-PFL-100 prepolymer, dibutyl phthalate, P-803 carbon black, aerosil and the microsphere or without it are thoroughly mixed into a mixer equipped with a mixer and heating, carefully mixed with a spatula manually until the powder components are completely wetted, then mixed with a mixer without vacuum for 10 minutes at a temperature of 60 ± 5 ° C, then vacuum for 30 minutes at a temperature of 60 ± 5 ° C and pressure (minus 0.7 - minus 1) kgf / cm ² . The mixture with continuous stirring and evacuation is cooled to a temperature of 20 ± 5 ° C. The finished composition is unloaded into the tank.

Компонент Б готовят следующим образом.Component B is prepared as follows.

В смеситель или в любую емкость загружают определенную навеску Диамет «X» и навеску ацетона (этилацетат или уайт-спирит) в соотношении 1:1…4 при периодическом перемешивании в течение 10-15 минут при температуре 15-35°С до полного растворения.In the mixer or in any container load a certain portion of Diameter “X” and a portion of acetone (ethyl acetate or white spirit) in a ratio of 1: 1 ... 4 with periodic stirring for 10-15 minutes at a temperature of 15-35 ° C until completely dissolved.

Пример 1Example 1

В метатель, снабженный мешалкой, последовательно загружают смесь А в количестве 140 мас. ч. и смесь Б в количестве 30 мас. ч., выдерживая соотношении смеси А к смеси Б мас. ч. 4,67: 1. Смеси перемешивают при температуре 20°С в течение 10 минут до однородной консистенции. В зависимости от необходимости композицию наносят методом шпателирования или распыления на подготовленные поверхности или различные материалы, после чего отверждают при температуре 15-35°С в течение 24 часов.In a thrower equipped with a mixer, mix A in an amount of 140 wt. hours and a mixture of B in an amount of 30 wt. hours, maintaining the ratio of mixture A to mixture B wt. including 4.67: 1. The mixture is stirred at a temperature of 20 ° C for 10 minutes until a homogeneous consistency. Depending on the need, the composition is applied by spatula or spraying onto prepared surfaces or various materials, after which it is cured at a temperature of 15-35 ° С for 24 hours.

Примеры 2-4 осуществляют аналогично примеру 1, но при соотношении компонентов, указанном в таблице.Examples 2-4 are carried out analogously to example 1, but with the ratio of components shown in the table.

Свойства предлагаемой полиуретановой композиции по примерам приведены в таблице.The properties of the proposed polyurethane composition of the examples shown in the table.

Из представленных данных следует, что предложенная полиуретановая композиция обладает высокой прочностью и эластичностью в широком интервале температур, а именно:From the presented data it follows that the proposed polyurethane composition has high strength and elasticity in a wide temperature range, namely:

- наиболее важный прочностной показатель - прочность при растяжении для предлагаемой полиуретановой композиции при температуре 20°С достигает значения 104,1 кгс/см²;- the most important strength indicator - tensile strength for the proposed polyurethane composition at a temperature of 20 ° C reaches a value of 104.1 kgf / cm ² ;

- относительное удлинение при разрыве при температуре 20°С составляет 347,0-351,7%, при температуре плюс 50°С составляет 356-370%, при температуре минус 50°С составляет 189-250,7%, что свидетельствует о высоких эластических свойствах полиуретановой композиции.- elongation at break at a temperature of 20 ° C is 347.0-351.7%, at a temperature of plus 50 ° C it is 356-370%, at a temperature of minus 50 ° C it is 189-250.7%, which indicates high the elastic properties of the polyurethane composition.

Возможность промышленного применения предложенного технического решения подтверждается успешными результатами опытного применения предложенной полиуретановой композиции, которая может быть изготовлена промышленным способом с использованием известных компонентов и технических средств.The possibility of industrial application of the proposed technical solution is confirmed by the successful results of the experimental application of the proposed polyurethane composition, which can be manufactured industrially using known components and technical means.

Claims

1. A polyurethane composition comprising component A as the basis of the composition, containing polyester, dibutyl phthalate, filler and component B, characterized in that component A as the base contains an isocyanate-containing prepolymer SKU-PFL-100 with an isocyanate group content in the range of 5.3- 6.4%, as a filler - a mixture of carbon of technical grade P-803, aerosil and microspheres in the ratio of 1: 2: 1, respectively, as a hardener component B, consisting of diametr “X” and a solvent of acetone, or ethyl acetate or white sleep ita, taken in the ratio 1: 1-4 respectively.

2. The polyurethane composition according to claim 1, characterized in that the components A and B are taken in a ratio of 2.95 - 4.67: 1, respectively.