*

ПОЛИУРЕТАНОВАЯ ЭМАЛЬ

применение

Патент СССР

:

Номер патента:		1835420
Класс(ы) патента: C09D175/08
C09D5/08
Номер заявки: 4806965/05
Дата подачи заявки: 05.02.1990
Дата публикации: 23.08.1993

:


Заявитель(и):

Институт химии высокомолекулярных соединений АН УССР.

Автор(ы):

Т. И. Кадурина, Л. И. Лаевская, Р. Н. Скрынченко, С. И. Омельченко и С. И. Лобок

Патентообладатель(и):

Использование:

Защита металлических и бетонных конструкций в морской воде, в ледовых условиях, кислых и щелочных средах. Сущность изобретения в композиции состава, мас. %;
полиядерный продукт полимеризации диФенилметандиизоцианата... - 22,5-28,1
полиоксипропилентриол с мол м. 450-550... - 16,5-18,3
эпоксидная диановая смола... - 17,2-19,4
наполнитель-пигмент... - 16,0-22,4
растворитель - остальное.
включён наполнитель-пигмент состава, мас.%:
черный или красный железоокисленный пигмент... - 18,0-20,0
барит... - 41,0-52,0
микротальк... - 10,0-15,0
графит... - 6,0-7,0
углеродная сажа... - 13,0-16,5
алюминиевая пудра... - 0,5-1,0

Суть изобретения:

Изобретение относится к полимерным лакокрасочным материалам, а именно полиуретановым эмалям, предназначенным для защиты металлических, конструкционных, полимерных бетонных и др. поверхностей, эксплуатярующихся в условиях повышенной влажности, в морской воде, в ледовых условиях, а также в кислых и щелочных средах при нормальных и низких температурах.

Известны полиуретановые композиции на основе сложного полиэфира и полиизоцианата для получения покрытий (1), однако покрытия на основе данной композиции имеют низкую водостойкость, неустойчивы в других агрессивных средах.

Известна композиция для получения полиуретановой антикоррозионной эмали холодного отверждения (2). Покрытия на основе данного состава имеют хорошие физико-механические свойства и водостойкость, но не устойчивы к низким температурам.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является состав для полиуретановых покрытий, включающий сложный полиэфир, олигоэпоксид, полиизоцианат и органический растворитель (3). Покрытия на основе данного состава имеют хорошие физико-механические свойства, стойки к морской воде и другим агрессивным средам.

Недостатком известного состава является то, что он не обладает морозостойкостью и имеет более низкие адгезию и влагостойкость. Кроме того улучшенные свойства покрытий данного состава реализуются только при повышенных температурах сушки. Композиция имеет до 50% органических растворителей, что делает её экологически несовершенной.

Цель изобретения - придание полиуретановой морозостойкой эмали повышенной адгезии к металлу и влагостойкости.

Поставленная цель достигается тем, что полиуретановая эмаль, включающая полиэфир, олигоэпоксид, полиизоцианат и органический растворитель, в качестве полиэфира содержит простой трехфункциональный полиэфир полиоксипропилентриол (мол. м. 450-550), в качестве олигоэпоксида - эпоксидную диановую смолу (содержание эпоксидных групп 22,0%), в качестве полиизоцианата - полиядерный продукт полимериэации дифенилметандиизоцианата (содержание NСО-групп 29-30%), в качестве растворителя - этилацетат, бутилацетат, циклогексанон, ксилол, метилэтилкетон или их смеси: этилацетат, бутилацетат, ксилол и циклогексанон в соотношении 1 : 1 : 2 : 0,5, этилацетат, бутилацетат и ксипол в соотношении 1 : 1 : 2, и дополнительно - наполнитель-пигмент следующего состава, мас, %:
Черный или красный железоокисный пигмент... - 18,0-20,0
Барит... - 41,0-52,0
Микротальк... - 10,0-15,0
Графит... - 6,0-7,0
Углеродная сажа... - 13,0-16,5
Алюминиевая пудра... - 0,5-1,0
при следующем соотношении компонентов, мас.%
Полиядерный продукт полимеризации дифенилметандиизоцианата... - 22,5-28,1
Полиоксипропилентриол с мол. м.450-550... - 16,5-18,3
Укаэанная эпоксидная диановая смола... - 17,2-19,4
Наполнитель-пигмент... - 16,0-22,4
Указанный органический растворитель... - остальное.

Полиуретановая эмаль представляет собой двухупаковочную систему, включающую основу и полиизоцианатный отвердитель.

Эмаль готовят следующим образом.

Наполнитель-пигмент диспергируют в бисерной мельнице в 20%-ном растворе полиоксипропилентриола до степени перетира не менее 30 мкм по “клину” (ГОСТ 6589-74), соотношение пигмента к раствору полиоксипропилентриола 50 : 50, получают пигментный полуфабрикат. Основу получают путем смешения пигментного полуфабриката полиоксипропилентриола, эпоксидной диановой смолы и органического растворителя. Для приготовления эмали по рецептурам, указанным в табл. 1 (состав наполнителя-пигмента приведен в табл. 2), к основе прибавляют отвердитель и тщательно перемешивают.

Для исследования свойств покрытий эмаль с вязкостью 17-20 с (по В3-4) наносят беэвоздушным распылением, наливом, кистью, валиком на предварительно очищенные стальные поверхности и отверждают при температуре 15-30 град. С в течение 3-4 ч. Свойства предлагаемых покрытий, контрольных и прототипа приведены в табл. 3.

Испытания Физико-механических свойств покрытий проводились по ГОСТированным методикам.

Устойчивость к низким температурам проверяли, исследуя изменения некоторых физико-механических свойств покрытий при действии температур (минус 30+2)° С и (минус 60+2)° С, помещая образцы на (5, 0+0, 2) ч в криостат. Действие более низких температур вплоть до температуры жидкого азота на свойства пленок изучали при циклическом изменении температуры. Образцы выдерживали (15+1) мин, при (минус 180+5)° С, а затем 15 мин при (25+2)° С. Продолжительность испытаний равнялась 10 циклам.

Эффективность защитных свойств полиуретановых эмалей, используемых в качестве покрытий при совместном воздействии влаги и низких температур проворили по методике (4). Кинематические кривые сорбции влаги незащищенных полимерных образцов и защищенных полиуретановой эмалью демонстрируют явно выраженные защитные свойства полиуретанового покрытия (рисунок).

Как видно из табл. 3, использование в эмали простого трехфункционального полиэфира полиоксипропилентриола, эпоксидной диановой смолы, полиизоцианата полиядерного продукта полимеризации дифенилметандиизоцианата в сочетании с комплексным пигментом-наполнителем позволяет получить морозостойкое антикоррозионное покрытие с повышенной адгезией, значительно снизить содержание растворителя в эмали (до 20%).

Высокое содержание нелетучей части полиуретановой эмали обеспечивает пониженную взрыво- и пожароопасность при ее использовании, снижает загрязнение окружающей среды, экономит расход растворителей.

Положительный эффект может быть достигнут при использовании компонентов в указанных пределах. Отклонения от предлагаемого состава приводит либо к снижению морозостойкости покрытия - адгезия, например, после испытания на холоде падает в 1,5-3 раза (пример 7 и 8), либо к падению исходной адгезии в 3 раза (пример 10) и защитных свойств в 1,5 раза, а также ухудшает физико-механические свойства покрытий.

Повышение или понижение содержания любого из компонентов пигментанаполнителя снижает морозостойкость (примеры 13 и 14) и водостойкость в 1,5 раза (пример 14), либо ухудшает внешний вид покрытия и снижает физико-механические свойства покрытий.

Таблица 1. Состав полиуретановых эмалей
Компоненты Содержание компонентов, мас.%
Предлагаемый по примерам Контрольный
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Полиизоционат - полиядерный продукт полимеризации дифенилметандиизоционата (ТУ 113-03-603-86) 22,5 22,5 28,1 24,9 25,2 25,2 21,8 28,4 27,9 22,6 25,2 25,2 25,2 25,2
Полиоксипропилентриол (ТУ 6-05-1679-83) 17,9 18,0 18,3 15,5 18,0 18,0 18,0 18,3 19,4 15,5 18,2 18,2 18,2 18,2
Эпоксидная диановая смола (ГОСТ 10587-84) 17,2 17,6 17,6 19,4 17,6 17,6 21,0 14,1 17,5 18,3 17,4 17,4 17,4 17,4
Пигмент-наполнитель 22,4 19,2 16,0 19,2 19,2 19,2 19,2 19,2 15,2 23,6 19,2 19,2 19,2 19,2
Органический растворитель этилацетат - - 20,0 - - - - - - 20,0 - - - -
Органический растворитель бутилацетат - - - - 20,0 - - 20,0 - - - - - -
Органический растворитель ксилол - - - 20,0 - - - - - - - 20,0 - -
Органический растворитель циклогексанон - - - - - 20,0 - - - - - - 20,0 -
Органический растворитель метилэтилкетон - - - - - - - - - - 20,0 - - -
Смесь органических растворителей - этилацетат, бутилацетат, ксилол и циклогексан в соотношении 1 : 1 : 2 : 0,5 - 20,0 - - - - - - 20,0 - - - - 20,0
Смесь органических растворителей - этилацетат, бутилацетат и ксилол в соотношении 1 : 1 : 2 20,0 - - - - - 20,0 - - - - - - -


Таблица 2. Состав пигмента-наполнителя
Компоненты Содержание компонентов, мас.%
Предлагаемый по примерам Контрольный
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Черный или красный железоокисный пигмент (ТУ 6-10-944-75) 19,4 19,4 19,4 19,4 18,0 20,0 16,0 18,5 21,4 18,0 18,0 20,0 19,8 19,0
Барит (ТУ 6-10-944-75) 46,7 46,7 46,7 46,7 52,0 41,0 43,1 49,8 45,7 43,2 52,6 39,7 46,5 46,3
Микротальк (ГОСТ 19284-74) 10,4 10,4 10,4 10,4 10,0 15,0 15,0 9,5 10,0 15,4 10,0 15,0 10,8 10,5
Графит (ГОСТ 5420-74) 6,5 6,5 6,5 6,5 6,0 7,0 6,1 6,9 6,0 6,6 6,0 7,0 5,5 7,5
Сажа (ГОСТ 7885-86) 16,3 16,3 16,3 16,1 13,0 16,5 15,0 14,5 16,3 16,2 11,8 17,3 16,2 16,4
Алюминиевая пудра (ГОСТ 5494-71) 0,7 0,7 0,7 0,7 1,0 0,5 0,6 0,8 0,6 0,6 0,6 1,0 1,2 0,3


Таблица 3. Состава покрытий
Свойства Прототип Состав
Предлагаемый по примерам Контрольный
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Относительная твёрдость отн. ед. (ГОСТ 5233-67) 0,75 0,71 0,85 0,75 0,72 0,82 0,84 0,64 0,80 0,70 0,80 0,75 0,70 0,80 0,75
Прочность плёнки при ударе на У1-А, мПа (ГОСТ 4765-73), начальная 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 3,5 5,0 4,0 5,0 5,0 5,0 4,0
Прочность плёнки при ударе на У1-А, мПа (ГОСТ 4765-73), после циклических испытаний в азоте 3,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 3,0 3,0 3,5 3,0 4,0 5,0 3,5
Прочность плёнки при ударе на У1-А, мПа (ГОСТ 4765-73), после выдерживания при минус 30 град. С 4,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 3,0 4,0 3,5 4,0 4,5 5,0 3,5
Прочность плёнки при ударе на У1-А, мПа (ГОСТ 4765-73), после выдерживания при минус 60 град. С 3,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 4,0 3,0 3,0 3,0 3,5 4,5 4,5 3,5
Адгезия к стали методом отрыва, мПа (ГОСТ 15140-78), начальная 7,0 20,2 24,0 21,9 20,8 21,3 22,1 17,1 14,3 10,8 7,3 16,9 17,3 20,0 13,8
Адгезия к стали методом отрыва, мПа (ГОСТ 15140-78), после циклических испытаний в азоте 3,3 18,0 22,9 19,3 18,9 19,0 19,4 8,2 5,2 5,3 4,1 11,1 14,1 19,2 6,7
Адгезия к стали методом отрыва, мПа (ГОСТ 15140-78), после выдерживания при минус 30 град. С 4,7 19,8 23,2 20,9 19,7 20,6 21,2 7,3 10,1 13,0 5,7 11,8 15,0 18,5 5,1
Адгезия к стали методом отрыва, мПа (ГОСТ 15140-78), после выдерживания при минус 60 град. С 4,1 19,3 22,1 20,4 19,1 20,1 20,6 6,1 8,3 10,5 4,9 11,8 14,8 18,0 4,9
Эластичность по Эриксону, мм (ГОСТ 6806-73), начальная 6,0 8,5 6,0 8,1 7,5 6,2 6,5 9,2 4,1 7,1 6,5 7,2 7,0 6,5 8,0
Эластичность по Эриксону, мм (ГОСТ 6806-73), после циклических испытаний в азоте 3,5 7,5 6,0 7,0 6,2 6,1 6,4 7,0 3,0 4,0 4,5 4,5 5,3 6,0 6,2
Эластичность по Эриксону, мм (ГОСТ 6806-73), после выдерживания при минус 30 град. С 5,0 8,5 9,0 7,0 6,6 8,0 8,2 7,0 3,5 4,5 4,5 4,7 5,5 6,3 6,8
Эластичность по Эриксону, мм (ГОСТ 6806-73), после выдерживания при минус 60 град. С 4,1 8,0 6,0 6,5 6,3 6,1 6,1 6,2 3,5 4,1 3,5 4,6 5,4 6,1 6,5
Водопоглощаемость плёнок, % (ГОСТ 21513-76), начальная 3,5 1,6 1,0 1,3 1,5 1,2 1,1 3,0 1,8 1,9 2,5 1,8 3,5 1,8 2,0
Водопоглощаемость плёнок, % (ГОСТ 21513-76), после выдерживания при минус 30 град. С 5,4 1,8 1,1 1,4 1,6 1,8 1,2 4,5 3,2 3,4 4,6 3,1 3,8 2,3 3,2
Водопоглощаемость плёнок, % (ГОСТ 21513-76), солепоглощаемость, начальная 3,0 1,5 0,8 1,0 1,4 0,9 1,0 2,3 1,6 1,8 2,1 1,7 2,6 1,4 1,8
Стойкость к статическому воздействию жидкостей, сут. (ГОСТ 9.403-80), морской воды 260 1300 1300 1300 1300 1300 1300 1000 1000 900 1000 1000 1000 1000 1000
Стойкость к статическому воздействию жидкостей, сут. (ГОСТ 9.403-80), дистилированной воды 70 900 900 900 900 500 900 700 700 600 700 800 700 800 800


Формула изобретения

Полиуретановая эмаль, включающая полиэфир, олигоэпоксид, полиизоцианат и органический растворитель, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью придания морозостойкости, повышения адгезии к металлу и влагостойкости, она в качестве полиэфира содержит полиоксипропилентриол с мол. м. 450-550, в качестве олигоэпоксида эпоксидную диановую смолу с содержанием эпоксидных групп 22,0%, в качестве полиизоцианата полиядерный продукт полимеризации дифенилметандиизоцианата с содержанием изоцианатных групп 29-30%, в качестве растворителя этилацетат, бутилацетат, циклогексанон, ксилол и метилэтилкетон или смесь этилацетата бутилацетата ксилола и циклогексанона в массовом соотношении 1 : 1 : 2 : 0,5, соответственно или смесь этилацетатабутилацетата и ксилола в массовом соотношении 1 : 1 : 2 и соответственно дополнительно содержит пигмент состава, мас. %.
Черный или красный железоокисный пигмент... - 18,0-20,0
Барит... - 41,0-52,0
Микротальк... - 10,0-15,0
Графит... - 6,0-7,0
Углеродная сажа... - 13,0-16,5
Алюминиевая пудра... - 0,5-1,0
при следующем соотношении компонентов, мас.%
Полиядерный продукт полимеризации дифенилметандиизоцианата... - 22,5-28,1
Полиоксипропилентриол с мол. м.450-550... - 16,5-18,3
Укаэанная эпоксидная диановая смола... - 17,2-19,4
Наполнитель-пигмент... - 16,0-22,4
Указанный органический растворитель... - остальное.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:
1 Омельченко С. И. Сложные олигомеры и полимеры на их основе. Киев. “Наукова думка”, 1976, с, 67-68
2 Авторское свидетельство СССР № 525733, кл. С09D3/72, 1976
3 Авторское свидетельство СССР № 1161528, кл. С09D3/72, 1985.
4 Авторское свидетельство СССР № 1190246, кл, G01N25/56, 1971

*



к оглавлению