Результат интеллектуальной деятельности: Полиуретановая защитная композиция

Изобретение относится к составу полиуретановых защитных композиций для получения покрытий и может быть использовано для защиты металлических, бетонных, железобетонных, деревянных поверхностей строительных конструкций от коррозии и воздействия агрессивных сред.

Известна полиуретановая защитная композиция для покрытий, содержащая полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата марки Космонат 200, полиольную составляющую, амин, растворитель, в качестве полиольной составляющей она содержит блок-сополимер оксида этилена и оксида пропилена с молекулярной массой 2000-6000, 1-10% гидроксильных групп которого замещена на калий-алкоголятные, в качестве амина содержит γ-аминопропилтриэтоксисилан (АГМ-9), в качестве растворителя - смесь толуола, ацетона и этилацетата, композиция дополнительно содержит хлорид двухвалентного металла СuСl₂ или СоСl₂, или MgCl₂, или NiСl₂, или СаСl₂, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

см. RU Патент 2626358, МПК C09D 175/08 (2006.01), 2017.

Недостатками данной композиции являются высокая степень набухания в среде углеводородов, низкое содержание нелетучих веществ, большое количество растворителя приводит к ухудшению экологии окружающей среды.

Известна полиуретановая композиция для покрытий, включающая полиизоцианат на основе 4,4^'-дифенилметандиизоцианата, полиол, растворитель, в качестве полиола она содержит полиоксипропилентриол с молекулярной массой 3000-5000, в качестве растворителя - этилацетат, дополнительно содержит флотореагент - оксаль, представляющий собой продукт дополнительной переработки высококипящих побочных продуктов производства диметилдиоксана, при следующем соотношении между компонентами, мас. %:

см. RU Патент 2213113, МПК C09D 175/08 (2000.01), 2001.

Недостатком композиции является низкий предел прочности при растяжении.

Наиболее близкой по технической сущности является полиуретановая защитная композиция для получения покрытий, содержащая полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата, полиол, амин и органический растворитель, в качестве полиола она содержит полиоксипропилентриол с молекулярной массой 3000-5000 у.е., в качестве амина содержит N,N-тетрапропанолэтилендиамин, а в качестве растворителя - этилацетат и/или бутилацетат, этилацетат и/или толуол, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

см. RU Патент 2236425, C08L 75/08 (2000.01), C08G 18/65 (2000.01), C08G 18/32 (2000.01), C09D 175/08 (2000.01), C09D 175/04 (2000.01), 2001.

Недостатками данной композиции являются низкая адгезия покрытия на отрыв, низкий предел прочности при растяжении и модуль упругости пленочного материала.

Технической проблемой является низкая адгезия покрытия на отрыв, низкий передел прочности при растяжении и модуль упругости пленочного материала на основе полиуретановой защитной композиции.

Техническая проблема решается тем, что полиуретановая защитная композиция, содержащая полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата, полиол, амин и растворитель, согласно изобретению в качестве полиола она содержит полиоксипропиленгликоль с молекулярной массой 1000, в качестве амина содержит триэтаноламин, дополнительно содержит ортофосфорную кислоту, а в качестве растворителя - смесь толуола с ацетоном и этилацетатом, при следующем содержании компонентов, мас. ч.:

Решение технической задачи позволяет повысить адгезию покрытия на отрыв в 2,0-2,4 раза, а предел прочности пленочного материала при растяжении в 2,4-3,0 раза и модуль упругости до 3,5-4,5 раз.

Характеристика веществ, используемых в композиции:

- полиоксипропиленгликоль с молекулярной массой 1000 производство ОАО «Нижнекамскнефтехим», Россия;

- полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата марки Wannate РМ-200, производство Wanhua-Borsodchem, Китай;

- oрто-фосфорная кислота по ГОСТ 6552-80;

- триэтаноламин, производство ПАО «Казаньоргсинтез», Россия;

- толуол по ГОСТ 5789-78;

- ацетон по ГОСТ 2603-79;

- этилацетат по ГОСТ 8981-78.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами конкретного выполнения:

Пример 1, получение полиуретановой защитной композиции по прототипу.

В реактор с мешалкой и обратным холодильником загружают Лапрол-5003 с молекулярной массой 5000, вводят N,N-тетрапропанолэтилендиамин совместно с этилацетатом при перемешивании, затем вводят полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

После чего содержимое реактора нагревают до температуры 75-80°С и выдерживают в этом режиме до достижения NCO-групп на уровне 10-12%.

Пример 2 по заявляемому объекту.

На первой стадии готовят полиольную составляющую, содержащую амин, путем смешения исходных компонентов при температуре 85°С в течение 120 минут, в мас. ч.:

Затем в полиольную составляющую добавляют смесь растворителей на основе толуола, ацетона и этилацетата, в мас. ч.:

Тщательно перемешивают до образования однородной массы.

Перед нанесением на поверхность к полиольной составляющей

добавляют полиизоцианат на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата, в мас. ч.:

Перемешивают до образования однородной массы и наносят на рабочую поверхность.

Примеры 3-7 аналогичны примеру 2.

Состав заявленной композиции и по прототипу и свойства материала по примерам 1-7 приведены в таблице 1 и в таблице 2.

На основе заявленной полиуретановой защитной композиции получают пленочный материал путем заливки раствора полиуретановой композиции в чашку Петри, после улетучивания растворителя и отверждения пленочный материал отделяют от стеклянной поверхности и проводят испытания.

Физико-механические показатели пленочного материала: предел прочности при растяжении и модуль упругости определяют в соответствии с ГОСТ 11262-80 на образцах типа 1 на разрывной машине Inspekt mini, при температуре испытания 20±2°С.

Адгезия покрытия, полученного на основе полиуретановой композиции, определяют методом решетчатых надрезов в соответствии с ГОСТ 15140-78.

Значение адгезии на отрыв покрытия измеряют с использованием прибора ПСО-10МГ4С, предназначенного для контроля прочности сцепления керамической плитки, фактурных покрытий, штукатурки, защитных и лакокрасочных покрытий с основанием, методом нормального отрыва стальных дисков (пластин) по ГОСТ 28089, 28574, 31356.

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

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

Условную вязкость полиуретановой защитной композиции определяют по вискозиметру ВЗ-246 с диаметром сопла 4 мм по ГОСТ 8420.

Равновесную степень набухания пленочного материала в воде, бензине, трансформаторном масле рассчитывают по массе жидкости, поглощенной пленкой, согласно ГОСТ 7516.

Стойкость покрытия к статическому воздействию агрессивных жидких сред, в частности 25%-го раствора серной кислоты, оценивают по ГОСТ 9.403, метод А, по визуальному состоянию внешнего вида и изменению адгезии покрытия.

Как видно из примеров конкретного выполнения, предел прочности при растяжении пленочного материала, полученного на основе заявляемой полиуретановой защитной композиции, составляет 50-65 МПа против 20-24,8 МПа по прототипу, адгезия покрытия на отрыв составляет 4,8 МПа против 2МПа, а модуль упругости пленочного материала составляет 1200 МПа против 261 МПа, а прочность покрытия при изгибе и при ударе, стойкость покрытия к статическому воздействию 25%-ой серной кислоты, а также равновесная степень набухания в различных средах остаются на уровне прототипа.

Таким образом, заявленная полиуретановая защитная композиция позволяет повысить адгезию покрытия на отрыв в 2,0-2,4 раза, предел прочности пленочного материала при растяжении в 2,4-3,0 раза, модуль упругости до 3,5-4,5 раза.