Результат интеллектуальной деятельности: КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОКРЫТИЙ

Изобретение относится к композициям для покрытий на основе жидких каучуков, предназначенным для устройства покрытий спортивных площадок, полов, кровельных и изоляционных покрытий в строительстве.

Известна композиция для покрытий, включающая олигодиендиол - сополимер изопрена и бутадиена, пластификатор, наполнитель, трехфункциональный низкомолекулярный спирт, катализатор уретанообразования, 2,4,6-три-третбутилфенол, отвердитель полиизоцианат и дополнительно этилсиликат (патент РФ 2186812, C09D 109/00. Опубл. 10.08.2002).

Известна композиция для покрытий, включающая низкомолекулярный гидроксилсодержащий каучук - сополимер изопрена и бутадиена, полиизоцианат, катализатор уретанообразования, влагопоглотитель, наполнитель, пластификатор, низкомолекулярный спирт, пигмент, алкилфенольный противостаритель и реологическую добавку (патент РФ 2268279, C09D 175/14, C08L 15/00. Опубл. 27.11.2006, Бюлл. №2).

Недостатком этих композиций является низкая прочность отвержденных эластомерных покрытий.

Известна композиция для покрытий, включающая олигобутадиендиол, пластификатор, минеральный наполнитель, трехфункциональный низкомолекулярный спирт, катализатор уретанообразования, 2,4,6-три-третбутилфенол, полиизоцианат и этилсиликат (патент РФ 2190002, C09D 175/08. Опубл. 27.09.2002).

Недостатком данной композиции является низкая прочность эластомерного материала для покрытий.

Наиболее близким решением к предлагаемому изобретению (прототип) является композиция (патент РФ 2434916, C09D 175/14, C09D 109/00. Опубл. 27.11.2011), включающая изоцианатный отвердитель - полиизоцианат, катализатор уретанообразования, основу - гидроксилсодержащий полибутадиеновый каучук микроструктуры, %: 1,4-транс 10-15 и 1,2-звеньев 85-90, молекулярной массой 1250-3200 и содержанием гидроксильных групп 0,82-2,36%, пластификатор, наполнитель, противостаритель и трехфункциональный низкомолекулярный спирт при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Представленный в прототипе гидроксилсодержащий полибутадиеновый каучук является низкомолекулярным гидроксилсодержащим каучуком на основе бутадиена.

Покрытия из данной композиции характеризуются недостаточным уровнем твердости и прочности.

Задачей настоящего изобретения является разработка композиции для покрытий на основе низкомолекулярного гидроксилсодержащего каучука с улучшенными прочностными характеристиками.

Техническим результатом является повышение твердости и прочности эластомеров для покрытий.

Поставленный технический результат достигается тем, что композиция для покрытий, включающая низкомолекулярный гидроксилсодержащий каучук на основе бутадиена, пластификатор, наполнитель, изоцианатный отвердитель - полиизоцианат, трехфункциональный низкомолекулярный спирт и катализатор уретанообразования, в качестве каучука содержит гидроксилсодержащий полибутадиеновый каучук или каучук - сополимер изопрена и бутадиена и дополнительно содержит акрилатсодержащий агент сшивания, выбранный из ряда метилметакрилат, бутилметакрилат, диметакриловый эфир триэтиленгликоля и олигоэфиракрилат МГФ-9, пероксидный инициатор и N,N,4-триметиланилин при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Сущность изобретения заключается в том, что представленный гидроксилсодержащий каучук дополнительно сшивается по двойным связам с акрилатсодержащим агентом. Сшивание каучука по двойным связям инициируется и активируется пероксидом и N,N,4-триметиланилин. N,N,4-триметиланилин применяется для снижения температуры распада пероксида. Это обусловлено тем, что композиции отверждаются при комнатной температуре. Отверждение по двойным связям в присутствии агента сшивания протекает совместно с отверждением по механизму уретанообразования с участием концевых гидроксильных групп. Такая комбинированная отверждающая система при одновременном удлинении цепей по уретановым связям и образовании поперечных связей с акрилатсодержащим агентом повышает плотность сшивания эластомера, что увеличивает его прочностные свойства.

Применяемый низкомолекулярный гидроксилсодержащий полибутадиеновый каучук аналогичен каучуку, использованному в прототипе, NISSO РВ G-3000 с содержанием гидроксильных групп 0,9-1,2%, молекулярной массой 2600-3200. Также применяются гидроксилсодержащий полибутадиеновый каучук Krasol LBH 3000 с содержанием гидроксильных групп 0,9-1,2%, молекулярной массой 2800-3200, каучук - сополимер изопрена и бутадиена ПДИ-1К с соотношением мономеров, равным 20:80, со средней молекулярной массой 3000-3500 и содержанием гидроксильных групп 0,7-1,1% (ТУ 38.103342-88).

В качестве пластификатора композиция содержит продукты, используемые обычно в производстве эластомерных материалов на основе диеновых каучуков: масла нефтяного происхождения, например масло нетоксол или масло ПМ, хлорпарафины, алкил (ариловые) эфиры фталевой кислоты.

Наполнителями композиции служат минеральные порошки, такие как мел, оксид кальция, известь-отсев, маршалит, гранулированная резина.

В качестве низкомолекулярного трехфункционального спирта используется глицерин.

В качестве изоцианатного отвердителя используются полиизоцианаты, в частности полиметиленфенилизоцианаты на основе 4,4′-дифенилметандиизоцианата (ТУ-6-03-375-75, 113-03-38-106-90, 113-03-603-86, 2224-152-04691277-96) или их импортные аналоги: десмодур, супрасек 5005, милионат MR200 и другие с содержанием изоцианатных групп 29-32%.

В качестве агента сшивания применяют метилметакрилат (ГОСТ 20370-74), бутилметакрилат (ТУ 2435-025-55856863-2004), диметакриловый эфир триэтиленгликоля(ТУ 6-01-843-73) и олигоэфиракрилат МГФ-9 (ТУ 2226-002-99176106-2012).

В качестве пероксидного инициатора применяется пероксид бензоила (ТУ 2417-006-51764779-2007), дитретбутилпероксид (ТУ 6-05-2026-86) и пероксид лаурила (ТУ 6-05-1998-85).

Для изготовления композиции для покрытий используют смесительное оборудование, обеспечивающее равномерное распределение пластификатора, наполнителя, полиизоцианата, агента сшивания, пероксидного инициатора, активатора, низкомолекулярного спирта и катализатора уретанообразования в каучуке с дальнейшим получением гомогенной смеси.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. В смеситель с якорной мешалкой объемом 1 л загружают 100 г каучука, 190 г мела, 10 г оксида кальция, 90 г хлорпарафина ХП-470, 5 г агента сшивания. Смесь перемешивают 5-10 мин. Затем добавляют 12 г полиизоцианата, 0,05 г пероксидного инициатора, 0,01 г N,N,4-триметиланилин, глицерин 1 г и катализатор уретанообразования 0,01 г. После этого смесь перемешивают 1-2 минуты, наносят путем налива на плоские формы и выдерживают при 20-30°С в течение 3-5 суток.

Аналогичным образом готовятся композиции состава 2-13.

Состав и свойства всех исследуемых композиций приведены в таблице.

Образцы покрытия испытывали по ГОСТ 263-93, ГОСТ-270-75.

При увеличении содержания агента сшивания возрастают твердость и прочность продуктов отверждения. Начиная от 5 мас.ч. агента сшивания возрастает твердость, при больших количествах растет и твердость и прочность получаемых продуктов вплоть до 100 мас.ч. При дальнейшем увеличении агента сшивания не наблюдается роста прочностных показателей, что связано с избытком агента сшивания и соответствующим расслоением системы. При содержании акрилатсодержащего агента сшивания менее 5 мас.ч. повышения твердости и прочности не наблюдается.

При увеличении содержания пероксидного инициатора также наблюдается рост прочностных показателей, при этом оптимальное количество перекиси составляет 0,05-5 мас.ч. (1-5% от агента сшивания). Дальнейшее же увеличение пероксидного инициатора не приводит к увеличению прочностных показателей. Природа инициатора не оказывает влияние на свойства получаемых продуктов.

При содержании полиизоцианата менее 8 мас.ч. снижается уровнь комплекса прочностных свойств из-за значительного отклонения соотношения NCO:OH от стехиометрического и снижения плотности сшивания. При больших количествах полиизоцианата более 25 мас.ч. прочностные свойства также снижаются вследствие избытка изоцианатных групп, склонности к вспениванию и повышению жесткости отвержденного продукта.

Аналогичным образом влияет количество низкомолекулярного трехфункционального спирта, при больших количествах свыше 3 мас.ч. нарушается стехиометрическое равновесие в сторону недостатка отвердителя.

Увеличение количества наполнителя свыше 300 мас.ч. создает трудности при формировании монолитной однородной структуры образцов из-за высокой вязкости.

Высокое содержание пластификатора (свыше 130 мас.ч.) приводит к выпотеванию его из покрытия из-за превышения пределов совместимости с каучуком.

Таким образом, преимуществом эластомеров для покрытий на основе предлагаемой композиции являются более высокая твердость и прочность.