композиция для покрытий

Формула изобретения

Композиция для покрытий, включающая олигобутадиендиол - сополимер бутадиена и изопрена с соотношением мономеров 70:30 молекулярной массой 4000-5000, содержанием гидроксильных групп 0,7-0,89 мас.%, пластификатор, минеральный наполнитель, трехфункциональный низкомолекулярный спирт, полиизоцианат, катализатор уретанообразования и 2,4,6-три-третбутилфенол, отличающаяся тем, что минеральный наполнитель дополнительно содержит многофункциональный наполнитель, представляющий собой смесь химически соосажденных карбоната кальция и гидроксида магния, содержащий:

массовая доля карбоната кальция, %	не менее 65,0
массовая доля гидроксида магния, %	не менее 15,0
массовая доля железа в пересчете на триоксид железа
(Fe 2O3), %	не более 0,020
массовая доля хлорида натрия, %	не более 0,150
массовая доля летучих веществ при 105°С, %	не более 0,3

при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

олигобутадиендиол	100
пластификатор	5-30
трехфункциональный низкомолекулярный спирт	1-5
полиизоцианат	14-24
катализатор уретанообразования	0,01-1,00
2,4,6-три-третбутилфенол	0,5-1,5
минеральный наполнитель	60-90
многофункциональный наполнитель	100-200

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к полимерным композициям и может быть использовано для изготовления покрытий беговых дорожек, игровых площадок, спортивных залов, эластомерных герметизирующих и гидроизоляционных материалов, кровельных и антикоррозионных покрытий.

Известна композиция для покрытия, включающая олигобутадиендиол, минеральный наполнитель, трехфункциональный низкомолекулярный спирт, полиизоцианат, оловоорганический катализатор и 2,4,6-три-третбутилфенол, этилсиликат, диатомит, поверхностно-активное вещество и пластификатор [патент РФ 2332435 С1, С09В 175/08 опубл. 2008].

Недостатком композиции является невысокий уровень динамических и физико-механических свойств.

Известна композиция для покрытий, включающая олигобутадиендиол, пластификатор, минеральный наполнитель, трехфункциональный низкомолекулярный спирт, полиизоцианат, оловоорганический катализатор, 2,4,6-три-третбутилфенол и этилсиликат [патент РФ 2190002 С2, кл. 7 C 09 D 109/100, опубл. 2002].

Недостатком композиции является невысокий уровень динамических и физико-механических свойств.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности к достигаемому результату является композиция для покрытий, включающая олигодиендиол, пластификатор, минеральный наполнитель, трехфункциональный низкомолекулярный спирт, полиизоцианат, катализатор уретанообразования и 2,4,6-трибутилфенол, при этом она в качестве олигодиендиола содержит сополимер бутадиена и изопрена с соотношением мономеров 70:30 мол.м. 4000-5000, содержанием гидроксильных групп 0,75-0,89 мас.% (ПДИ-1К) и дополнительно содержит этилсиликат, при следующем соотношении компонентов:

пластификатор	5-30
минеральный наполнитель	90-150
трехфункциональный низкомолекулярный спирт	1-5
полиизоцианат	12-24
катализатор уретанообразования	0,01-1,00
2,4,6-три-третбутилфенол	0,5-1,5
этилсиликат	0,8-1,6

[патент РФ 2186812 С2, кл. 7 C 09 D 109/00 опубл. 2002].

Покрытие из данной композиции имеет недостаточный комплекс физико-механических свойств, несмотря на дополнительное введение в состав композиции этилсиликата.

Задачей предлагаемого изобретения является получение покрытия с повышенными динамическими и физико-механическими свойствами.

Технический результат - повышение динамических и физико-механических свойств - достигается путем использования композиции, включающей олигобутадиендиол - сополимер бутадиена и изопрена с соотношением мономеров 70:30 мол.м. 4000-5000, содержанием гидроксильных групп 0,7-0,89 мас.%, пластификатор, трехфункциональный низкомолекулярный спирт, полиизоцианат, катализатор уретанообразования, 2,4,6-три-третбутилфенол и минеральный наполнитель, который дополнительно содержит многофункциональный наполнитель, представляющий собой смесь химически соосажденных карбоната кальция и гидроксида магния, содержащий:

- массовая доля карбоната кальция, %, не менее	65,0
- массовая доля гидроксида магния, %, не менее	15,0
- массовая доля железа в пересчете на триоксид железа
(Fe 2O3), %, не более	0,020
- массовая доля хлорида натрия, %, не более	0,150
- массовая доля летучих веществ при 105°С, %, не более	0,3

при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

олигобутадиендиол	100
пластификатор	5-30
трехфункциональный низкомолекулярный спирт	1-5
полиизоцианат	14-24
катализатор уретанообразования	0,01-1,00
2,4,6-три-третбутилфенол	0,5-1,5
минеральный наполнитель	60-90
многофункциональный наполнитель	100-200

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем.

Введение в композицию МФН позволяет получать дополнительное сшивание эластомерной матрицы за счет образования солевых связей, увеличение хемоадсорбционного взаимодействия между олигомером и частицами МФН.

В качестве олигобутадиендиола в композиции используют 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.

Минеральными наполнителями служат порошки средней дисперсности, например мел, известь-отсев, каолин, тальк.

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

2,4,6-три-третбутилфенол представляет собой кристаллический порошок, хорошо растворимый в углеводородах и имеющий температуру плавления 129-131°С, массовую долю золы не более 0,05%. Этот продукт производится с помощью реакции алкилирования фенола изобутиленом в присутствии катализатора под торговым названием антиоксидант П-23 (ТУ 6-14-26-77).

В качестве полиизоцианата в композиции используются 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 качестве пластификатора композиция содержит соединения, используемые в производстве эластомерных материалов на основе диеновых каучуков алкил-(арил)овые эфиры фталевой или фосфорной кислоты, хлорпарафины.

В состав композиции дополнительно включен многофункциональный наполнитель (СТО 00203275-225-2008) следующего состава:

- массовая доля карбоната кальция, %, не менее	65,0
- массовая доля гидроксида магния, %, не менее	15,0
- массовая доля железа в пересчете на триоксид железа
(Fe 2O3), %, не более	0,020
- массовая доля хлорида натрия, %, не более	0,150
- массовая доля летучих веществ при 105°С, %, не более	0,3
- насыпная плотность, г/см3	0,4-0,9
- маслоемкость, г/100 г продукта, не более	40,

способный сообщить композиту повышение динамических и физико-механических свойств из-за образования дополнительных солевых связей.

В состав композиции могут быть введены добавки, придающие материалу покрытий 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 наполнителей в объеме композиции со степенью перетира твердых частиц не более 100 мкм. Полиизоцианат, оловоорганический катализатор поставляют в комплекте с композицией и добавляют в нее на месте укладки покрытия. Резиновую крошку вмешивают в композицию перед введением отвердителя.

Состав и свойства композиции приведены в таблицах 1 и 2.

Пример 1

В смеситель с якорной мешалкой объемом 1 л загружают 50 г ПДИ-1К, 50 г мела, 10 г извести-отсева, 1 г глицерина, 0,1 г катализатора, 0,5 г 2,4,6-три-третбутилфенола и 100 г МФН.

Смешение компонентов проводят в течение 20 минут, после чего в суспензию добавляют еще 50 г сополимера, 5 г пластификатора и продолжают смешивать в течение 10 минут. Затем в смесь добавляют 10 г резиновой крошки, 24 г полиизоцианата и вновь перемешивают в течение 8 минут. Полученную массу заливают в формы и выдерживают 20-25 суток при температуре 20-25°С.

Пример по прототипу готовится аналогичным образом.

Образцы покрытия испытывают по ГОСТ 263-75, ГОСТ 270-75, ГОСТ 6950-73, ГОСТ 2678-88. Динамический модуль упругости и тангенс угла механических 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.

Аналогичным образом готовятся композиции по примерам 1-10.

Состав и свойства композиций для покрытий приведены в таблицах 1 и 2.

На основании данных таблиц 1 и 2 можно сделать следующие выводы: при введении пластификатора менее 5 мас.ч. ухудшаются технологические свойства композиции, т.е. ее перерабатываемость, снижаются динамические и физико-механические свойства покрытия. Использование большего, чем 30 мас.ч., количества пластификатора приводит к снижению прочностных свойств покрытия.

Содержание трехфункционального низкомолекулярного спирта ниже 1 мас.ч. приводит к снижению динамических свойств покрытия, а при концентрации спирта свыше 5 мас.ч. наблюдается утрата прочностных качеств материала, снижается твердость и утрачивается способность к отверждению.

Использование полиизоцианата в количестве, меньшем, чем 14 мас.ч., приводит к потере прочности композита из-за образования слабосшитой структуры и образованию гелеобразного продукта, а превышение его содержания свыше 24 мас.ч. влечет за собой вспенивание материала при отверждении.

Ввод в композицию катализатора уретанообразования меньше, чем 0,01 мас.ч. приводит к снижению скорости отверждения материала. В свою очередь превышение дозировки катализатора свыше 1,0 мас.ч. влечет сокращение жизнеспособности.

Применение менее 0,5 мас.ч. 2,4,6-три-третбутилфенола снижает стойкость покрытия к атмосферному воздействию, концентрация данного вида фенола свыше 1,5 мас.ч. также интенсифицирует процессы старения.

Таблица 1
Наименование ингредиентов	Состав, мас.ч.	Прототип пат. 2186812
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Олигобутадиендиол ПДИ-1К	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100
Минеральный наполнитель
- мел	50	-	-	75	80	100	-	-	-	75	-
- известь-отсев	10	-	-	15	-	-	-	-	-	15	-
- каолин	-	90	-	-	-	-	100	-	90	-	100
- тальк	-	-	90	-	-	-	-	50	-	-	-
- МФН	100	125	150	175	200	225	80	150	150	150	-
Пластификатор	5	10	15	20	30	40	2,5	10	10	15	15
Трехфункциональный низкомолекулярный спирт	1	5	3	4	3	4	0,05	5	6	5	4
Дибутилдилауринат олова	-	0,01	0,1	1,0	-	0,005	-	-	0,5	1,2	0,01
Октоат олова	0,1	-	-	-	0,05	-	0,10	0,15	-	-	-
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	1,0
Полиизоцианат	24	20	16	16	14	16	10	28	20	16	20
Этилсиликат	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	1,0
Резиновая крошка	10	-	-	-	10	-	-	-	-	-	-
Пигмент красный С	-	5	-	5	-	-	-	-	5	5	5

Оптимальная концентрация минерального наполнителя лежит в пределах 60-90 мас.ч. Как увеличение, так и снижение дозировок в сравнении с оптимальными приводит к падению эксплуатационных характеристик композиции.

Увеличение количества МФН свыше 200 мас.ч. создает трудности при формировании монолитной однородной структуры образца из-за высокой вязкости.

Выход дозировок МФН в композиции за пределы оптимальных (100-200 мас.ч.) в ту или другую стороны снижает эксплуатационные качества покрытия.

Таким образом, предлагаемая композиция позволяет получать эластичные покрытия с улучшенными динамическими и физико-механическими характеристиками по сравнению с прототипом.