Фотополимеризующаяся композиция для формирования негорючих покрытий

Изобретение относится к промышленности полимеризационных пластмасс, в частности к разработке реакционноспособных фотополимеризующихся композиций, содержащих предварительно растворенный полимер и может быть использовано для ускоренного формирования из них покрытий с пониженной горючестью.

Известно использование в составе композиций компонентов, содержащих атомы азота и атомы фосфора, которое приводит к проявлению синергизма и эффективно понижает горючесть материалов (Богданова В.В. Механизм синергического действия азот-фосфорсодержащих замедлителей горения в синтетических и природных полимерах. / Богданова В.В., Кобец О.И. // Олигомеры-2015: Сборник трудов V Международной конференции-школы по химии и физикохимии олигомеров. - Волгоград, 2015. - С. 47-59).

Известна реакционноспособная полимерная композиция с использованием азотсодержащих полимеров, предназначенных для получения материалов пониженной горючести, содержащая бутадиен-нитрильный каучук в сочетании с эпоксидными смолами аминами и солью аммония (патент RU 2471830, МПК C08L 63/02, C08K 13/02, C08K 7/20, C09K 3/10, опубл. 10.01.2013).

Недостатком предлагаемого решения является длительность формирования отвержденного слоя (6 часов).

Известен состав для покрытия, содержащий в качестве компонентов растворной реакционноспособной смеси уретановый термоэластопласт - продукт на основе полиэфира и диизоцианата, растворитель 1,3-диоксалан, аминный отвердитель, полиэтилсилоксановую жидкость и эпоксидную диановую смолу ЭД-20 (патент RU 2082737, МПК C09D 163/02, C09D 175/04, C09D 183/04, опубл. 19.11.1968).

Недостатком предлагаемого решения является использование большого количества испаряющегося в процессе формирования покрытия растворителя, длительность сушки слоя (3-5 часов) и горючесть получаемого покрытия.

Известна фотополимеризующаяся композиция, включающая полисульфон на основе 2,2-бис(4-оксифенил)пропана и 4,4'-дихлордифенилсульфона с молекулярной массой 40000-56000, стирол, полимеризационноспособное соединение - продукт взаимодействия дихлорангидрида метилфосфоновой кислоты с глицидилметакрилатом, и фотоинициатор - 2,4,6-триметилбензоилдифенилфосфиноксид (патент RU 2401845, МПК C08G 75/20, C08L 81/06, С08К 11/00, С08К 5/5397, С08К 5/01, опубл. 20.10.2010).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата, относятся следующие: использование в качестве растворителя стирола, образующего при сополимеризации с продуктом взаимодействия дихлорангидрида метилфосфоновой кислоты с глицидилметакрилатом хрупкое покрытие, кроме того, образующийся при гомополимеризации полистирол горюч и ограничивает возможность повышения стойкости к воздействию пламени; использование ароматического полиэфира полисульфона положительно влияет* на стойкость к воздействию пламени, однако не препятствует хрупкому разрушению покрытия и не может эластифицировать продукт полимеризации.

Наиболее близкой является фотополимеризующаяся композиция, включающая полисульфон, глицидиловый эфир в качестве полимеризационноспособного растворителя, эпоксидную диановую смолу на основе дифенилолпропана и эпихлоргидрина в качестве полимеризационноспособного соединения и гексафторфосфат дифенилйодония в качестве фотоинициатора (патент RU 2592597, МПК C08L 81/06, C08F 291/18, C08F 2/48, опубл. 27.07.2016).

Недостатком композиции является горючесть полученных из нее покрытий, обусловленная горючестью продуктов полимеризации глицидилового эфира крезола и эпоксидной диановой смолы на основе дифенилолпропана и эпихлоргидрина.

Задачей изобретения является разработка фотополимеризующейся композиции для получения защитных покрытий с пониженной горючестью.

Техническим результатом изобретения является получение негорючих покрытий с улучшенными эластическими свойствами.

Технический результат достигается при использовании фотополимеризующейся композиции для формирования негорючих покрытий, включающей полиуретановый каучук марки СКУ-8ТБ, реакционноспособный растворитель - диглицидиловый эфир гомоолигомера эпихлоргидрина, в качестве полимеризационноспособного соединения диметакрилат ФОМ-2 - продукт взаимодействия дихлорангидрида метилфосфоновой кислоты с глицидилметакрилатом, молекулярной массы 417,2 г/моль, в качестве фотоинициаторов гексафторфосфат дифенилйодония и 2,4,6-триметилбензоилдифенилфосфиноксид, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Сущность изобретения заключается в использовании растворной композиции, которую можно наносить, используя традиционные методы лакокрасочных технологий, и состав которой обеспечивает ускоренное получение нехрупких покрытий с пониженной горючестью без использования летучих компонентов.

Применение полиуретанового каучука СКУ-8ТБ (ТУ 38.103468-80) обусловлено его способностью к эластификации получаемого покрытия, растворимостью в диглицидиловом эфире гомоолигомера эпихлоргидрина, наличием атомов азота в структуре, способствующих получению покрытия с пониженной горючестью, и совместимостью получаемых растворов с продуктом взаимодействия дихлорангидрида метилфосфоновой кислоты с глицидилметакрилатом.

Применение диглицидилового эфира гомооолигомера эпихлоргидрина Э-181 (ТУ 2225-058-10488057-2010) обусловлено возможностью получения на его основе совместного раствора с каучуком СКУ-8ТБ, совместимого с диметакрилатом ФОМ-2, а также содержащимися в составе указанного диглицидилового эфира атомами хлора, снижающими горючесть покрытия.

Диглицидиловый эфир способен к образованию высокомолекулярных продуктов полимеризации за счет имеющихся двух эпоксидных групп.

Диметакрилат ФОМ-2, являющийся продуктом взаимодействия дихлорангидрида метилфосфоновой кислоты с глицидилметакрилатом, получаемый по ТУ-2435-349-05763458-2003 (молекулярная масса 417,2 г/моль, содержание фосфора 7,43%, хлора 17,03%), способствует ускорению процесса фотополимеризации ввиду наличия двух двойных связей в метакрилатных фрагментах. Наличие фосфора и хлора, в сочетании с имеющимся в составе азотсодержащим полиуретановым каучуком СКУ-8ТБ и хлорсодержащим диглицидиловым.эфиром гомоолигомера эпихлоргидрина обеспечивает технический результат в части создания покрытий с пониженной горючестью.

Использование в заявляемой композиции двух фотоинициаторов обусловлено необходимостью создания условий, при которых в фотополимеризации задействованы как глицидиловые группы диглицидилового эфира гомоолигомера эпихлоргидрина, так и метакриловые группы диметакрилата ФОМ-2.

Заявляемая композиция представляет собой одноупаковочный, стабильный при условии хранения в темноте, состав, способный при УФ-облучении к формированию адгезионно связанного с субстратом полимерного покрытия за 15 мин. Заявляемая композиция не содержит летучих компонентов, покрытие на ее основе превосходит аналоги по скорости формирования, а по сравнению с прототипом является более эластичным и негорючим.

Заявляемые интервалы по содержанию полиуретанового каучука СКУ-8ТБ обусловлены тем, что при содержании каучука менее 22,5 мас.ч. композиция низковязкая и склонна к стеканию с наклонных поверхностей. При содержании каучука СКУ-8ТБ более 27,5 мас.ч. получение однородного раствора за приемлемое время невозможно, то есть заграничные концентрации снижают технологичность композиции и препятствуют ее практическому применению.

Содержание диметакрилата ФОМ-2 менее 40 мас.ч. не позволяет достичь требуемого уровня сопротивления воздействию пламени, а превышение этого значения приводит к резкому падению совместимости компонентов, выражающемуся в росте вязкости, приводящему к утере композицией технологичности.

Количественное содержание фотоинициаторов обеспечивает получение бездефектного покрытия за время, не превышающее 15 мин. Снижение количества инициаторов замедляет процесс полимеризации, а получаемое покрытие характеризуется поверхностной липкостью. Увеличение количества фотоинициаторов ведет к получению покрытий с поверхностными дефектами вследствие слишком быстрой полимеризации в поверхностных слоях и неравномерно развивающихся усадочных процессах.

Рецептуры предлагаемых композиций, а также композиция по прототипу приведены в таблице 1.

Свойства исходных композиций и продуктов фотополимеризации приведены в таблице 2.

Из данных, приведенных в таблице 2, видно, что при условии применения композиций в соответствии с предлагаемыми рецептурами, обеспечивается получение покрытий, превосходящих прототип по характеристике сопротивления горению (кислородный индекс), эластичности, измеряемой по относительному удлинению, без применения летучих компонентов.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

К 22,5 г каучука СКУ-8ТБ и добавляют 77,5 г диглицидилового эфира гомоолигомера эпихлоргидрина. При нагревании до 60°С и периодическом перемешивании получают однородный раствор, в который добавляют 40 г диметакрилата ФОМ-2, 2 г фотоинициатора 2,4,6-триметилбензоилдифенилфосфиноксида и 3 г фотоинициатора гексафторфосфата дифенилйодония. Композицию дополнительно перемешивают. Наличие или отсутствие фазового расслоения определяют визуально.

Смесь свободнолитьевым методом наносят в толщине 0,4-0,6 мм на взвешенную силиконовую или фторопластовую подложку и подвергают облучению под действием полного спектра источника УФ-света типа ДРТ-400 с расстояния 25 см (энергетическая освещенность поверхности составляет 40 Вт/м²) в течение 8 мин. Затем подложку вместе с составом вновь взвешивают на аналитических весах и по разности масс определяют количество (долю) улетучившейся компоненты.

Далее, с целью наращивания толщины до 1-1,2 мм, наносят еще один слой (для получения и тестирования образцов в соответствии с ГОСТ 28157-89 (Пластмассы. Методы определения стойкости к горению)).

Аналогичным образом получают образцы с толщиной 2 мм для испытаний по ГОСТ 11262-80 и образцы толщиной 3 мм для определения кислородного индекса по ГОСТ 21793-76 (Пластмассы. Метод определения кислородного индекса).

Композиции по примерам 2 и 3 готовят аналогично, используя соотношения из таблицы 1.

Таким образом, фотополимеризующаяся композиция для ускоренного формирования покрытий защитного назначения, включающая полиуретановый каучук марки СКУ-8ТБ, реакционноспособный растворитель - диглицидиловый эфир гомоолигомера эпихлоргидрина Э-181, полимеризационноспособное соединение - диметакрилат ФОМ-2 и фотоинициаторы гексафторфосфат дифенилйодония и 2,4,6-триметилбензоилдифенилфосфиноксид, при заявленном соотношении компонентов, позволяет получать негорючие покрытия с улучшенными эластическими свойствами.