способ получения композиции для покрытия

Формула изобретения

Способ получения композиции для покрытия путем смешения олигобутадиендиола с минеральным наполнителем, пластификатором, катализатором уретанообразования - оловоорганическим катализатором, 2,4,6-три-третбутилфенолом, трехфункциональным низкомолекулярным спиртом и полидиметиленполифениленполиизоцианатом с содержанием изоцианатных групп 29,5-31,0%, отличающийся тем, что в смесь олигобутадиендиола, минерального наполнителя, пластификатора, катализатора уретанообразования - оловоорганического катализатора и 2,4,6-три-третбутилфенола вводят предварительно полученную смесь трехфункционального низкомолекулярного спирта и полисульфидного олигомера, с последующим введением после перемешивания указанного полиизоцианата при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Олигобутадиендиол	100
Пластификатор	5-30
Минеральный наполнитель	90-150
Трехфункциональный низкомолекулярный спирт	1-5
Указанный полиизоцианат	14-24
Оловоорганический катализатор	0,01-1,10
2,4,6-три-третбутилфенол	0,5-1,5
Полисульфидный олигомер	5-15

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам получения композиций, предназначенных для изготовления покрытий легкоатлетических беговых дорожек, спортивных залов, игровых площадок, а также кровельных и гидроизоляционных покрытий.

Известен способ получения композиции для изготовления эластичных покрытий путем смешения низкомолекулярного бутадиенпипериленового каучука с оксидом кальция, мелом, глицерином, катализатором уретанообразования, полиизоцианатом и триэтилбензиламмонийхлоридом [Патент РФ 2211850 С1, Кл. 6 С09D 109/00, опубл. 1999].

Широкое распределение по типу функциональности бутадиенпипериленового олигомера обусловливает дефектность трехмерной сетки, образующейся при его отверждении полиизоцианатом, что является следствием низкого уровня динамических и физико-механических показателей покрытия.

Известен способ получения композиций для покрытий спортивных площадок и гидроизоляционных покрытий путем смешения гидроксилсодержащего сополимера полибутадиена и изопрена с пластификатором, минеральным наполнителем, трехфункциональным низкомолекулярным спиртом, полиизоцианатом, катализатором уретанообразования и 2,4,6-три-третбутилфенолом [Патент РФ 2186812 С2, Кл. 7 С09D 109/00, опубл. 2002].

Недостатком способа является низкий уровень динамических и физико-механических показателей.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения композиции путем смешения олигобутадиендиола с пластификатором, минеральным наполнителем, трехфункциоиальным низкомолекулярным спиртом, полиизоцианатом, оловоорганическим катализатором, 2,4,6-три-третбутилфенолом и этилсиликатом при следующем соотношении компонентов:

Олигобутадиендиол	100
Пластификатор	5-30
Минеральный наполнитель	90-150
Трехфункциональный низкомолекулярный спирт	1-5,
Полиизоцианат	12-24
Оловоорганический катализатор	0,01-1,10
2,4,6-три-третбутилфенол	0,5-1,5
Этилсиликат	0,8-1,6

[Патент РФ 2190002, Кл. 7 С09D 109/00, опубл. 2002].

Недостатком покрытия, сформированного по указанному способу получения композиции, является невысокий уровень динамических и физико-механических свойств. Это обусловлено тем, что трехфункциональный низкомолекулярный спирт, являясь сильнополярным соединением, ограниченно совместим с олигодиеновым связующим. При смешении компонентов композиции триол распределяется в виде микрокапель, образуя коллоидную систему. Поэтому плотность поперечного сшивания эластомерного материала (триол выполняет функцию агента разветвления цепи) низка, что не позволяет обеспечить необходимый уровень спортивно-технических и физико-механических свойств упругих покрытий.

Техническим результатом, реализуемым с помощью предлагаемого способа, является получение композиции для покрытия с высокими динамическими и физико-механическими свойствами.

Поставленный технический результат решается путем смешения олигобутадиендиола с миниральным наполнительным, пластификатором, катализатором уретанообразования - оловоорганическим катализатором, 2,4,6-три-третбутилфенолом, трехфункциональным низкомолекулярным спиртом и полиметиленполифениленполиизоцианатом с содержанием изоцианатных групп 29,5-31,0%, способ отличается тем, что в смесь олигобутадиендиола, минерального наполнителя, пластификатора, катализатора уретанообразования - оловоорганического катализатора и 2,4,6-три-третбутилфенола вводят предварительно полученную смесь трехфункционального низкомолекулярного спирта и полисульфидного олигомера, с последующим введением после перемешивания указанного полиизоцианата при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Олигобутадиендиол - 100

Пластификатор - 5-30

Минеральный наполнитель - 90-150

Трехфункциональный низкомолекулярный спирт - 1-5

Указанный полиизоцианат - 14-24

Оловоорганический катализатор - 0,01-1,10

2,4,6-три-третбутилфенол - 0,5-1,5

Полисульфидный олигомер - 5 -15

Сущность предлагаемого способа получения композиции заключается в следующем.

По параметру растворимости полисульфидные олигомеры занимают промежуточное положение между олигодиендиолами и триолами, например глицерином, триметилолпропаном, триэтаноламином. Предварительное смешение полисульфидного олигомера с трехфункциональным низкомолекулярным спиртом позволяет получать гомогенную смесь, хорошо совместимую с олигодиендиоловым связующим. При отверждении композиции образуется регулярная сетчатая структура с узким молекулярно-массовым распределением межузловых цепей. Кроме того, сульфгидрильные группы полисульфидного олигомера взаимодействуют с изоцианатным отвердителем, что приводит к дополнительному сшиванию эластомерной матрицы.

В качестве олигобутадиендиола в композиции используются сополимер бутадиена и изопрена ПДИ-1К (ТУ 38.103342-88) с соотношением мономеров 70:30; молекулярной массой 4000-5000; содержанием гидроксильных групп, мас.% 0,75-0,89 и олигодиендиолы с молекулярной массой 2000-5000; индексом полидисперсности 1,20-1,35; вязкостью по Брукфилду, Па·с (25°С) 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 ОН-группам (РТФ), % бесфункциональные 2, монофункциональные 6, бифункциональные 92; плотностью, кг/м³ 900-910 (олигодиендиолы Krasol LBH производства фирмы 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.

Наполнителями композиции служат минеральные порошки средней дисперсности, например, мел, известь-отсев, каолин, тальк.

2,4,6-Три-третбутилфенол представляет собой кристаллический порошок с зелено-желтым оттенком, хорошо растворим в углеводородах и имеет следующие характеристики: температура плавления 129-131°С, 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).

В качестве полисульфидного олигомера используются жидкие тиоколы марок I, II и НВБ-2 характеризуемые среднечисленной молекулярной массой 1700-5500; среднечисленной функциональностью 2,22-2,68; содержанием SH-групп 1,6-4,3; вязкостью, Па·с (25°С) 7,5-50 (ГОСТ 12812-80, ТУ 38.50309-93).

В качестве низкомолекулярного трехфункционального спирта в композиции используется глицерин, триэтаноламин или триметилолпропан.

В качестве полиизоцианата в композиции используется полиметиленполифениленполиизоцианаты, получаемые фосгенированием продукта конденсации анилина с формальдегидом (ТУ 2224-152-04691277-96). Содержание изоцианатных групп 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.

В состав композиции могут быть введены добавки, придающие материалу покрытия другие преимущества. В качестве компонента, обеспечивающего снижение расхода композиции на изготовление единицы площади покрытия, используется резиновая крошка. Для улучшения внешнего вида в композицию могут быть введены пигменты.

Для изготовления композиции используется смесительное оборудование, обеспечивающее получение гомогенной суспензии наполнителя в объеме композиции со степенью перетира твердых частиц не более 100 мкм. Полиизоцианат и катализатор уретаноообразования поставляют в комплекте с композицией и добавляют в нее на месте укладки покрытия. Резиновую крошку вмешивают в композицию перед введением отвердителя.

Изобретение иллюстрируется примерами 1-8 (состав 1, табл.1).

Пример 1. В смеситель с якорной мешалкой объемом 0,05 л загружают 15 г полисульфидного олигомера, 5 г трехфункционального низкомолекулярного спирта и перемешивают в течение 10 мин. Полученную смесь выгружают в стакан и выдерживают в течение 30 мин. Одновременно в смеситель с якорной мешалкой объемом 1 л загружают 100 г олигобутадиендиола Krasol с молекулярной массой 3000 и содержанием гидроксильных групп 1,7%, 80 г мела, 10 г извести-отсева, 5 г дибутилфенилфосфата, 0,1 г октоата олова, 2,4,6-три-третбутилфенола. Смешение компонентов проводят в течение 30 мин, а затем добавляют выдержанную смесь полисульфидного олигомера и трехфункционального низкомолекулярного спирта и перемешивают еще в течение 10 мин. В полученную смесь добавляют 10 г резиновой крошки, 24 г полиизоцианата и вновь перемешивают в течение 8 мин. Полученную массу заливают в формы и выдерживают 20-25 суток при температуре 18-25°С.

Аналогичным образом готовятся композиции по примерам 1-8.

Пример 9. В смеситель с якорной мешалкой объемом 1 л загружают 100 г олигобутадиендиола ПДИ-1, 100 г каолина, 15 г диоктилфталата, 4 г трехфункционального низкомолекулярного спирта, 0,01 г дибутилдилаурината олова, 1,0 г 2.4,6-три-третбутилфенола, 5 г пигмента красного С и 15 г полисульфидного олигомера. В полученную смесь добавляют 20 г полиизоцианата и вновь перемешивают в течение 8 мин. Полученную массу заливают в формы и выдерживают 20-25 суток при температуре 18-25°С.

Пример 10. В смеситель с якорной мешалкой объемом 1 л загружают 100 г олигобутадиендиола Krasol с молекулярной массой 4000 и содержанием гидроксильных групп 0,85%, 120 г мела, 20 г извести-отсева, 4 г трехфункционального низкомолекулярного спирта, 1,0 г 2,4,6-три-третбутилфенола, 5 г пигмента красного С, 0,06 г дибутилдилаурината олова и 10 г полисульфидного олигомера. В полученную смесь добавляют 20 г полиизоцианата и вновь перемешивают в течение 8 мин. Полученную массу заливают в формы и выдерживают 20-25 суток при температуре 18-25°С.

Пример по прототипу. В смеситель с якорной мешалкой объемом 1 л загружают 50 г олигобутадиендиола с молекулярной массой 3000 и содержанием гидроксильных групп 1,3, 120 г талька, 3 г триэтаноламина, 0,03 г дибутилдилаурината олова и 1,5 г 2,4,6-три-третбутилфенола. Смешение компонентов проводят в течение 20 минут, после чего в суспензию добавляют еще 50 г олигобутадиендиола, 20 г хлорпарафина ХП-470 и продолжают смешивать компоненты в течение 10 мин. Затем в смесь добавляют 16 г полиизоцианата и вновь перемешивают в течение 8 мин. Полученную массу заливают в формы и выдерживают 20-25 суток при температуре 18-25°С.

Образцы покрытия испытывают по ГОСТ 263-75, ГОСТ 275-75, ГОСТ 6950-73, ГОСТ 2678-88. Динамический модуль упругости и тангенс угла диэлектрических потерь определяют методом однократного ударного сжатия на маятниковом эластометре (см. Кувшинский Е.В., Сидорович Е.А. Маятниковый эластометр КС // Журнал теоретической физики, 1957, Т. 26 4, с.878-886. Сидорович Е.А., Кувшинский Е.В. Изучение ударного сжатия резин // Физика твердого тела. 1961, Т.3. 11, с.3487-3494). Испытания на отскок мяча выполняют по DIN 18035, часть 6 путем определения отношения высоты отскока мяча от покрытия по сравнению с бетонным полом.

Состав композиции и свойства покрытия, полученного по предлагаемому способу, приведены в табл.1 и 2.

Как видно из таблиц 1 и 2, при содержании полисульфидного олигомера менее 5 мас.ч. не достигается эффект повышения динамических и физико-механических свойств. При концентрации полисульфидного олигомера свыше 15 мас.ч. покрытие имеет пониженный уровень комплекса свойств из-за конкурирующей реакции сульфгидрильных групп полисульфидного олигомера и гидроксильных групп олигодиендиола с полиизоцианатом. При содержании полиизоцианата менее 14 мас.ч. снижаются прочностные свойства покрытия. Превышение содержания полииизоцианата свыше 24 мас.ч. приводит к вспениванию композиции.

Таким образом, применение предлагаемого способа получения композиции позволяет получать эластичные покрытия с улучшенными динамическими и физико-механическими характеристиками, по сравнению с прототипом.

Таблица 1
Наименование компонентов	Состав, мас.ч										Прототип пат. 2190002
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
ПДИ-1		100							100
Krasol LBH	100		100	100	100	100	100	100		100	100
Минеральный наполнитель:
- мел	80	-	-	120	150	170	-	-	-	120	-
- известь-отсев	10	-	-	20	-	-	-	-	-	20	-
- каолин	-	100	-	-	-	-	120	-	100	-	-
- тальк	-	-	120	-	-	-	-	60	-	-	120
Пластификатор	5	15	20	20	30	40	15	2,5	15	20	20
Трехфункциональный низкомолекулярный спирт	5	4	3	2	1	0,5	3	6	4	2	3
Октоат олова	0,1	-	-	-	0,05	-	0,10	0,15	-	-	-
Дибутилдилауринат олова	-	0,01	0,03	0,06	-	0,005	-	-	0,01	0,06	0,03
2,4,6-три-третбутилфенол	0,5	1,0	1,5	1,0	0,5	1,0	0,25	2,0	1,0	1,0	1,5
Резиновая крошка	10	-	-	-	10	-	-	-	-	-
Пигмент красный С	-	5	-	5	-	-	-	-	5	5	-
Полиизоцианат	24	20	16	16	14	16	10	28	20	16	16
Полисульфидный олигомер	15	15	10	10	5	2,5	20	5	15	10	-
Примечание:
1. В качестве пластификатора в примерах 1 и 6 используется дибутилфенилфосфат, в примерах 2,8 используется диоктилфталат, в остальных примерах и прототипе - хлорпарафин ХП-470.
2. В качестве низкомолекулярного спирта в примерах 3,5 и прототипе используется триэтаноламин, в примере 1 - триметилолпропан, в остальных глицерин.
3. Молекулярная масса / содержание гидроксильных групп (%) олигобутадиендиола Krasol LBH по примерам составляет: 1, 3 и прототипе - 3000/1,3; 4, 6, 10 - 4000/0,85; 5 - 5000/0,70; 7 - 5000/0,56; 8 - 1500/2,30.
4. В качестве ПСО в примере 1, 7, 8 используется тиокол марки I, в примере 2, 3, 5 - тиокол марки II, в примере 4, 6 - тиокол марки НВБ-2.
5. В примерах 9, 10 полисульфидный олигомер вводится отдельно от трехфункционального низкомолекулярного спирта, в остальных случаях в смеси с трехфункциональным низкомолекулярным спиртом.

Таблица 2
Показатели покрытия	Значения показателей										Прототип пат. 2190002
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Твердость по Шору А, усл.ед.	68	62	56	60	58	45	30	Образец при отверждении вспенился	58	56	56
Условная прочность, МПа	3,4	3,6	3,3	3,4	3,2	1,1	0,5		3,0	2,9	1,9
Относительное удлинение, %	210	200	220	230	190	90	400		190	210	180
Эластичность по отскоку, %	56	46	49	42	38	32	12		44	40	44
Динамический модуль упругости, МПа	6,0	5,8	5,9	5,7	5,5	3,6	2,6		5,5	5,3	4,8
Тангенс угла механических потерь	0,096	0,112	0,108	0,112	0,134	0,183	0,304		0,116	0,110	0,112
Отскок баскетбольного мяча, %	120	116	110	116	112	96	80		114	112	110
Отскок теннисного мяча, %	118	114	118	114	110	84	60		112	110	110