полиуретановая композиция для покрытий

Формула изобретения

Полиуретановая композиция для покрытий, содержащая полиол, полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата и растворитель, отличающаяся тем, что в качестве полиола она содержит 2,2-бис-[4-(2-окситриэтокси)-фенил]-пропан при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

2,2-бис-[4-(2-окситриэтокси)-фенил] -пропан	100
полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата	57-79
растворитель	106-120

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к составам пленкообразующих композиций и может быть использовано в качестве защитного полиуретанового покрытия для дерева, бетона, стекла, металла.

Известна полиуретановая композиция для покрытий, содержащая полиоксипропилентриол с молекулярной массой 3000-5000, полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата, дибутилдилаурат олова, дифенилолпропан и растворитель, в качестве растворителя она содержит ацетон при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

полиоксипропилентриол с молекулярной массой 3000-5000	30-70
полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата	65-70
дибутилдилаурат олова	0,1-0,2
дифенилолпропан	70-30
ацетон	125

см. RU Патент № 2393189, МПК C09D 175/08(2006. 01), C08G 18/65(2006. 01), C08G 18/32(2006. 01), C08G 18/24(2006. 01), 2010.

Недостатком данной композиции является многокомпонентность, пониженная термостойкость покрытия.

Наиболее близкой по технической сущности является полиуретановая композиция для покрытий, содержащая полиол, полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата и этилацетат, в качестве полиола она содержит полиоксипропилентриол с молекулярной массой 3000-5000 при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

полиоксипропилентриол с молекулярной массой 3000-5000	100
полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата	100-200
этилацетат	100-200

см. RU Патент № 2073053, МПК 6 C09D 175/08, 1997.

Недостатком данной композиции является длительное время отверждения, высокое содержание в композиции токсичного полиизоцианата, низкая твердость, водо-, бензо-, нефте-, маслостойкость покрытия и недостаточная его термостойкость.

Задачей изобретения является получение композиции для покрытий с меньшим временем отверждения композиции, меньшим содержанием в композиции полиизоцианата, повышенной твердостью, водо-, бензо-, нефте-, маслостойкостью и термостойкостью покрытия.

Техническая задача решается тем, что полиуретановая композиция для покрытий, содержащая полиол, полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата и растворитель, в качестве полиола она содержит 2,2-бис-[4-(2-окситриэтокси)-фенил]-пропан, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

2,2-бис-[4-(2-окситриэтокси)-фенил]-пропан

100

полиизоцианат на основе

4,4'-дифенилметандиизоцианата	57-79
растворитель	106-120

Решение технической задачи позволяет уменьшить время отверждения композиции в 12 раз, улучшить экологичность композиции за счет снижения до 3,5 раз количества вводимого полиизоцианата, повысить твердость покрытия до 2 раз, водостойкость в 5-7 раз, бензостойкость до 200 раз, нефтестойкость до 190 раз, маслостойкость до 75 раз, повысить термостойкость покрытия: начальная температура разложения покрытия повышается на 8-10°C или 4%, температура потери 50% массы на 25-27°C или 8%.

Характеристика веществ, используемых в композиции:

-2,2-бис-[4-(2-окситриэтокси)-фенил]-пропан, бесцветная вязкая жидкость, гидроксильное число 220-235 мг КОН/г, Sigma-Aldrich, США, см. http://www.sigmaaldrich.com, Bisphenol A ethoxylate, MSDS;

- полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата торговой марки Суризон или Суризон П 85 по ТУ 113-03-29-22-84.

Растворитель:

- этилацетат по ГОСТ 8981-78;

- бутилацетат по ГОСТ 8981-78;

- циклогексанон по ТУ 2633-011-44493179-98;

- сольвент нефтяной по ГОСТ 10214-78.

Пример 1 (по прототипу), мас.ч.:

Полиоксипропилентриол молекулярной массы 3600 (выпускается под торговой маркой «Лапрол 3600-2-12», см. ТУ 2226-015-10488057-94) в количестве 100 загружают в емкость с мешалкой, добавляют этилацетат 100, перемешивают и вводят полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата марки Суризон в количестве 100, перемешивают в течение 3-х часов до содержания NCO-групп не менее 10%. Композицию наносят на стекло, металл, дерево, бетон.

Пример 2 (по заявляемому объекту)

Композицию для покрытий получают путем смешения компонентов при следующем соотношении, мас.ч.:

2,2-Бис-[4-(2-окситриэтокси)-фенил]-пропан 100 загружают в емкость с мешалкой, добавляют растворитель, в качестве которого используют этилацетат 120, перемешивают и вводят полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата марки Суризон в количестве 79, перемешивают в течение 20 минут до содержания NCO-групп не менее 10%. Композицию наносят на стекло, металл, дерево, бетон.

Соотношения компонентов по примерам конкретного выполнения приведены в таблице.

Пример 3

Композицию получают аналогично примеру 2, но используют другой растворитель.

Пример 4

Композицию получают аналогично примеру 2, но используют смесь растворителей циклогексанона и сольвента нефтяного в количестве 120 мас.ч.

Пример 5

Композицию получают аналогично примеру 2, но используют другое количество растворителя и полиизоцианата на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата.

Примеры 6,7

Композицию получают аналогично примеру 4, но используют другое количество смеси растворителей и полиизоцианата на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата.

Пример 8

Композицию получают аналогично примеру 2, но используют другое количество растворителя и полиизоцианата на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата.

Покрытия на основе полиуретановой композиции по заявляемому объекту и прототипу получают на стальной, стеклянной, жестяной пластинах. Пленку на основе полиуретановой композиции получают путем нанесения композиции на пластину из фторопласта, после отверждения пленки ее отделяют от пластины и проводят испытания.

Физико-механические испытания образцов покрытия на пластинах и в виде пленки на основе полиуретановой композиции:

Время отверждения композиции определяют по отсутствию прилипания листа бумаги к покрытию на стальной пластине согласно ГОСТ 19003-73.

Относительную твердость покрытия на стеклянной пластине определяют по отношению к твердости стекла на маятниковом приборе марки МЭ-3 по ГОСТ 5233-67.

Адгезию определяют методом решетчатых надрезов покрытия на стальной пластине согласно ГОСТ 15140-78.

Прочность при ударе покрытия на стальной пластине определяют на приборе У-1А согласно ГОСТ 4763-73.

Прочность пленки при изгибе определяют путем сгибания пластины из жести с нанесенным на нее покрытием вокруг цилиндрического стержня определенного диаметра согласно ГОСТ 52740-2007.

Испытания пленки на водо-, бензо-, нефте-, маслостойкость определяют по равновесной степени набухания (см. таблицу).

Равновесную степень набухания пленки определяют по массе жидкости (воды, бензина, нефти или трансформаторного масла), поглощенной пленкой, согласно ГОСТ 7516.

Термостойкость пленки оценивают по значениям начальной температуры разложения (Т _нач.,°C), и температуры потери 50% массы (Т_50%, °C), определяемых по данным термогравиметрического анализа при скорости нагревания 2°C/мин в соответствии с ГОСТ 29127-91.

Свойства покрытия по примерам 1-8 приведены в таблице.

Согласно приведенным в таблице данным физико-механических испытаний покрытия, заявленная полиуретановая композиция может быть использована в качестве защитного покрытия для дерева, бетона, стекла, металла.

Как видно из примеров конкретного выполнения, заявленная полиуретановая композиция позволяет уменьшить время отверждения композиции в 12 раз, улучшить экологичность композиции за счет снижения до 3,5 раз количества вводимого полиизоцианата, повысить твердость покрытия до 2 раз, водостойкость в 5-7 раз, бензостойкость до 200 раз, нефтестойкость до 190 раз, маслостойкость до 75 раз, повысить термостойкость покрытия: начальная температура разложения покрытия повышается на 8-10°C или 4%, температура потери 50% массы на 25-27°C или 8%.

Состав композиции, маc. ч., и свойства покрытия	1 (прототип)	Примеры по заявляемому объекту
		2	3	4	5	6	7	8
Полиоксипропилентриол (Лапрол 3600-2-12)	100	-	-	-	-	-	-	-
2,2-Бис-[4-(2-окситриэтокси)-фенил]-пропан	-	100	100	100	100	100	100	100
Полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата	100	79	79	79	74	74	69	57
Этилацетат	100	120	-	-	116	-	-	-
Бутилацетат	-	-	120	-	-	-	-	-
Циклогексанон	-	-	-	60	-	58	56	106
Сольвент нефтяной	-	-	-	60	-	58	56	-
Время отверждения, сут.	12	1	1	1	1	1	1	1
Твердость, усл. ед.	0,43	0,8	0,8	0,8	0,75	0,75	0,6	0,45
Адгезия, балл	1	1	1	1	1	1	1	1
Прочность при ударе, Н·м	5	5	5	5	5	5	5	5
Прочность при изгибе, мм	1	1	1	1	1	1	1	1
Равновесная степень набухания в различных средах, % мас.:
- вода	2,6	0,35	0,35	0,35	0,40	0,40	0,42	0,50
- бензин	20,2	0,10	0,10	0,10	0,40	0,40	0,70	1,00
- нефть	11,4	0,06	0,06	0,06	0,10,	0,10	0,23	0,31
- трансформатное масло	11,3	0,15	0,15	0,15	0,20	0,20	0,27	0,35
Температуры потери массы покрытий:
Тнач., °C	246	256	256	256	256	256	255	254
T50%, °C	323	350	350	350	350	350	349	348