ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ
НОВЫЕ ПАТЕНТЫ, ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ
БИБЛИОТЕКА ПАТЕНТОВ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ

полиуретановая композиция для покрытий

Классы МПК:C09D175/06 из сложных полиэфиров
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2013-04-23
публикация патента:

Изобретение относится к составам пленкообразующих композиций и может быть использовано в качестве защитного полиуретанового покрытия для дерева, бетона, стекла, металла. Полиуретановая композиция для покрытий содержит олигоэфир, полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата и растворитель. В качестве олигоэфира она содержит сложный олигоэфир формулы

полиуретановая композиция для покрытий, патент № 2534775

где R представляет соединение формулы

полиуретановая композиция для покрытий, патент № 2534775 ,

n представляет целое число от 1 до 3, m представляет целое число 1 или 3, k представляет целое число 4 или 8. Сложный олигоэфир имеет молекулярную массу 1096-1760 и кислотное число менее 1 мг КОН/г. Техническим результатом изобретения является повышение термостойкости покрытий, начальная температура разложения покрытий повышается на 24-64°, температура потери 50% массы на 52-102°C, а также повышение твердости, прочности при растяжении покрытий. Изобретение позволяет улучшить экологичность композиции за счет снижения количества вводимого полиизоцианата и сократить время высыхания композиции. 2 табл., 9 пр.

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 и растворитель, композиция дополнительно содержит дифенилолпропан, а в качестве растворителя - ацетон, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

полиоксипропилентриол с молекулярной массой 3000-500030-70
полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата 65-70
дибутилдилаурат олова0.1-0.2
дифенилол пропан70-30
ацетон125,

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

Недостатком данной композиции является низкая термостойкость.

Наиболее близкой по технической сущности является полиуретановая композиция для покрытий, содержащая полиоксипропилентриол, полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата и этилацетат при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

полиоксипропилентриол с молекулярной массой 3000-5000100
полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата 100-200
этилацетат 100-200,

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

Недостатком данной композиции является недостаточные прочностные свойства покрытий, низкая их термостойкость, длительное время отверждения композиции и высокое содержание в композиции токсичного полиизоцианата.

Задачей изобретения является получение полиуретановой композиции для покрытий с повышенными прочностью и термостойкостью при меньшем содержании в композиции полиизоцианата.

Техническая задача решается тем, что полиуретановая композиция для покрытий, содержащая олигоэфир, полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата и растворитель, в которой в качестве олигоэфира она содержит сложный олигоэфир формулы

полиуретановая композиция для покрытий, патент № 2534775

где R представляет соединение формулы

полиуретановая композиция для покрытий, патент № 2534775 ,

где R представляет целое число от 1 до 3,

m представляет целое число 1 или 3,

k представляет целое число 4 или 8, с молекулярной массой 1096-1760 и кислотным числом менее 1 мг KOH/г, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

сложный олигоэфирполиуретановая композиция для покрытий, патент № 2534775
с молекулярной массой 1096-1760 100
полиизоцианат на основеполиуретановая композиция для покрытий, патент № 2534775
4,4'-дифенилметандиизоцианата 16-26
растворитель 116-126

Решение технической задачи позволяет повысить термостойкость покрытий, начальная температура разложения покрытий повышается на 24-64°C или 9,8-26%, температура потери 50% массы на 52-102°C или 16,1-31,6%, повысить твердость покрытий в 1,2-1,9 раза, прочность покрытий при растяжении в 1,5-3,1 раза, улучшить экологичность композиции за счет снижения в 4-5 раз количества вводимого полиизоцианата, сократить время высыхания композиции в 36 раз.

Характеристика веществ, используемых в композиции:

- сложный олигоэфир общей формулы

полиуретановая композиция для покрытий, патент № 2534775

где R представляет соединение формулы

полиуретановая композиция для покрытий, патент № 2534775 ,

n представляет целое число от 1 до 3,

m представляет целое число 1 или 3,

k представляет целое число 4 или 8,

в качестве компонента композиции для покрытий.

Указанный олигоэфир получают путем поликонденсации 2,2-бис-[4-(2-оксиэтокси)-фенил]-пропана или 2,2-бис-[4-(2-окситриэтокси)-фенил]-пропана, и адипиновой или себациновой кислоты при молярном соотношении 2,2-бис-[4-(2-окснэтокси)-фенил]-пропана или 2,2-бис-[4-(2-окситриэтокси)-фенил]-пропана и адипиновой или себациновой кислоты (1,33-2):1, соответственно, и проводят поликонденсацию при температуре 150-200°C с удалением образующейся воды до значения кислотного числа менее 1 мг KOH/г.

Выход целевого продукта составляет 99%; олигоэфир янтарного цвета с вязкостью при 60°C 1,0-1,5 Па·с и молекулярной массой 1096-1760.

В ИК-спектрах олигоэфира присутствуют полосы поглощения при 1600 см-1, соответствующие валентным колебаниям углерод-углеродных связей бензольного кольца; полоса при 1180 см-1, соответствующая изопропильной группе; полосы поглощения при 2970 см-1, характеризующие наличие метиленовых групп; полоса поглощения при 3380 см-1 , соответствующая валентным колебаниям гидроксильных групп; присутствует полоса при 1735 см-1, соответствующая сложноэфирному карбонилу; присутствует группа полос в области 1170-1225 см -1, соответствующая валентным колебаниям углерод-кислородной связи.

Таблица 1
Исходные компоненты и свойства олигоэфира
Исходные компоненты, г, и свойства олигоэфира 1 Лапрол 3603-2-12Примеры по заявляемому объекту
2 34 567
2,2-Бис-[4-(2-оксиэток-си)-фенил]-пропан -99,4 74,2-- 67,570,1
2,2-Бис-[4-(2-окситри-этокси)-фенил]-пропан --- 113,6108,5- -
Себациновая кислота --- --32,5 29,9
Адипиновая кислота -30,625,8 16,421,5- -
n- 23 123 2
m- 11 331 1
k- 44 448 8
Температура синтеза, °C 100-150180 200160200 220180
Время синтеза, ч2021,5 2853 362431
КЧ, мг KOH/г- 0,60,90,9 0,90,80,9
ГЧ, мг KOH/г46,9 95,869,6 101,565,163 87,1
Молекулярная масса вычисленная 36001168 159410941696 17621280
Молекулярная масса найденная 359011641591 10961699 17601275
Вязкость при 60°C, Па·спри 25°C (500-650)-1061,21,4 1,01,5 1,51,3

На основе данных химического анализа, включающего определение значений кислотного и гидроксильного чисел, а также данных ИК-спектроскопии, заявляемый олигоэфир представляет собой олигомер с концевыми гидроксильными и карбоксильными группами, содержащий внутри цепи сложноэфирные, изопропильные группы и бензольные кольца.

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

- этилацетат по ГОСТ 8981-78;

- ацетон по ГОСТ 2768-84/2;

- бутилацетат по ГОСТ 8981-78.

Пример 1 (по прототипу), мас.ч.:

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

Пример 2 (по заявляемому объекту).

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

Олигоэфир молекулярной массы 1164 100 загружают в емкость с мешалкой, добавляют растворитель, в качестве которого используют этилацетат 123, перемешивают и вводят полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата марки Суризон 23, перемешивают в течение 20 минут до содержания NCO-групп не менее 10%. Композицию наносят на подложки из стекла, металла, фторопласта.

Пример 3.

Композицию получают аналогично примеру 2, но используют смесь растворителей.

Пример 4.

Композицию получают аналогично примеру 2, но используют олигоэфир молекулярной массы 1591.

Пример 5.

Композицию получают аналогично примеру 2, но используют олигоэфир молекулярной массы 1096.

Пример 6.

Композицию получают аналогично примеру 2, но используют олигоэфир молекулярной массы 1275.

Пример 7.

Композицию получают аналогично примеру 2, но используют олигоэфир молекулярной массы 1760.

Пример 8.

Композицию получают аналогично примеру 2, но используют другой растворитель.

Пример 9.

Композицию получают аналогично примеру 4, но используют другой растворитель.

Время высыхания композиции определяют по отсутствию прилипания листа бумаги к пленке, образовавшейся после нанесения композиции на стальную пластинку, ГОСТ 19003-73.

Относительную твердость покрытия на пластинке из стекла (в условных единицах) определяют по отношению к твердости стекла на маятниковом приборе марки МЭ-3 по ГОСТ 5233-67.

Адгезию (в баллах) определяют методом решетчатых надрезов покрытия на металлической пластинке согласно ГОСТ 15140-78.

Прочность при ударе покрытия на металлической пластинке (Н·м) определяют на приборе У-1А согласно ГОСТ 4763-73.

Прочность пленки при растяжении определяют на разрывной машине по ГОСТ 18299-72.

Термостойкость покрытий оценивают по значениям начальной температуры разложения (Тнач), и температуры потери 50% массы (Т50%), определяемых по данным термогравиметрического анализа при скорости нагревания 2°C/мин в соответствии с ГОСТ 29127-91.

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

Таблица 2
Данные по примерам 1-9
Состав композиции, мас.ч., и свойства покрытия 1 (прототип)Примеры по заявляемому объекту
2 345 678 9
Полиоксипропилентриол (Лапрол 3600-2-12)100- -- --- --
Сложный полиэфир-100 100100 100100100 100100
Полиизоцианат 10023 231826 221623 18
Этилацетат 100123- 118126122 116--
Ацетон- -50- --- --
Бутилацетат -- 73-- --123 118
Время высыхания, ч 3611 111 111
Твердость, усл.ед.0,43 0.80,8 0.60,30,8 0,50,80.6
Адгезия, балл1 11 111 111
Прочность при ударе, Н·м 555 555 555
Прочность при растяжении, МПа 19,761.661,6 59,129,8 42,140,461,6 59,1
Температуры потери массы покрытий:полиуретановая композиция для покрытий, патент № 2534775 полиуретановая композиция для покрытий, патент № 2534775 полиуретановая композиция для покрытий, патент № 2534775 полиуретановая композиция для покрытий, патент № 2534775 полиуретановая композиция для покрытий, патент № 2534775 полиуретановая композиция для покрытий, патент № 2534775 полиуретановая композиция для покрытий, патент № 2534775 полиуретановая композиция для покрытий, патент № 2534775 полиуретановая композиция для покрытий, патент № 2534775
Тнач., °C 246310 310300270 300270310 300
Т50%, °C 323380 380375405 425420380 375

Как видно из примерев конкретного выполнения, заявленная полиуретановая композиция позволяет повысить термостойкость покрытий, начальная температура разложения покрытия повышается на 24-64°C или 9,8-26%, температура потери 50% массы на 52-102°C или 16,1-31,6%, повысить твердость покрытий в 1,2-1,9 раза, прочность покрытий при растяжении в 1,5-3,1 раза, улучшить экологичность композиции за счет снижения в 4-5 раз количества вводимого полиизоцианата, сократить время высыхания композиции в 36 раз.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Полиуретановая композиция для покрытий, содержащая олигоэфир, полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата, растворитель, отличающаяся тем, что в качестве олигоэфира она содержит сложный олигоэфир формулы

полиуретановая композиция для покрытий, патент № 2534775 ,

где R представляет соединение формулы

полиуретановая композиция для покрытий, патент № 2534775

n представляет целое число от 1 до 3,

m представляет целое число 1 или 3,

k представляет целое число 4 или 8,

с молекулярной массой 1096-1760 и кислотным числом менее 1 мг KOH/г, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

сложный олигоэфирполиуретановая композиция для покрытий, патент № 2534775
с молекулярной массой 1096-1760 100
полиизоцианат на основеполиуретановая композиция для покрытий, патент № 2534775
4,4'-дифенилметандиизоцианата 16-26
растворитель 116-126


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2534775

patent-2534775.pdf


Наверх