Результат интеллектуальной деятельности: КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОКРЫТИЙ

Изобретение относится к композициям на основе жидких углеводородных каучуков для изготовления покрытий спортивных площадок, полов, кровельных и гидроизоляционных покрытий.

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 (см. 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 (см. патент РФ 2268279, C09D 175/14, C08L 15/00. Опубл. 27.11.2006, Бюлл. №2).

Недостатком этих композиций является низкая твердость и 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 (см. патент РФ 2190002, C09D 175/08. Опубл. 27.09.2002).

Недостатком данной композиции является низкая твердость и прочность эластомерного материала для покрытий.

Наиболее близким решением к предлагаемому изобретению (прототип) является композиция (см. патент РФ 2434918, C09D 175/14, C09D 109/00. Опубл. 27.11.2011. Бюлл. №33), 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%, 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, 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, масс.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-триметиланилином. 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% (ТУЗ8.103342-88).

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 катализатора уретанообразования применяют металлоорганические соединения или третичные амины, например дибутилдилауринат олова (ТУ-6-02-818-73), октоат олова, диметилбензиламин (ТУ-6-09-2974-78) и другие оловоорганические и аминосоединения, применяемые в химии полиуретанов.

В качестве низкомолекулярного трехфункционального спирта используется глицерин.

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 (ТУ6-05-1998-85).

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

Изобретение иллюстрируется следующим примером.

Пример 1. В смеситель с якорной мешалкой объемом 1 л загружаю г 100 г каучука, 12 г полиизоцианата, 5 г агента сшивания, перемешивают 5 мин, затем добавляют пероксидный инициатор 0,05 г, N,N,4-триметиланилин 0,01 г, глицерин 1 г и катализатор уретанообразования 0,01 г и перемешивают еще 1 минуту.

Полученную смесь наносят на плоские формы и выдерживают при температуре не ниже 20°C в течение 3-5 суток.

Аналогичным образом готовятся композиции состава 2-14.

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 масс.ч. агента сшивания, возрастает твердость и прочность получаемых продуктов вплоть до 100 масс.ч. При дальнейшем увеличении агента сшивания не наблюдается рост прочностных показателей, что связано с избытком агента сшивания и соответствующим расслоением системы. При содержании акрилатсодержащего агента сшивания менее 5 масс.ч. повышение 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 влияния на свойства получаемых продуктов.

При содержании полиизоцианата менее 8 мас.ч. снижается уровень 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.

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