Результат интеллектуальной деятельности: Полимерная защитная композиция

Изобретение относится к области химии, а именно: к композиции для получения покрытия, защищающего изделия и конструкции из разных материалов, в том числе, из резины, и обладающего хорошими физико-механическими свойствами (в частности, прочностью при растяжении, адгезией, стойкостью в широком диапазоне температур от минус 50°С до плюс 200°С), а также атмосферостойкостью и стойкостью к воздействию химических агентов - минеральных кислот, щелочей и углеводородных сред.

Для оценки новизны заявленного решения рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения, характеризуемых совокупностью сходных с заявленным покрытием признаков.

Известна композиция по патенту РФ №2440374 для покрытия на основе полимочевины, полученной из реакционной смеси, которая содержит изоцианат, (мет)акрилированный амин и, дополнительно, амин как продукт реакции между полиамином и полиэпоксидом. Введение эпоксигрупп увеличивает адгезию покрытия и его стойкость в химических средах. Однако из-за высокого уровня реакционной способности между компонентами время жизнеспособности композиции ограничено. Полимочевинная композиция по патенту РФ №2571136 включает, кроме полиизоцианата, изоцианатсилан или метакрилосилан. Композиция имеет низкую вязкость, что позволяет улучшить ее текучесть, а покрытия получают повышенную адгезию. Но отмечено снижение эффективности в обеспечении надежности защиты, низкая прочность при длительном воздействии ультрафиолетового облучения и влаги.

Известно покрытие по патенту РФ №2448986 на основе полимочевины, полученной из реакционной смеси, содержащей изоцианат, амин(мет)акрилатный олигомерный продукт реакции между полиамином, поли(мет)акрилатом и моно(мет)акрилатом, которое обладает коррозионной стойкостью, ударопрочностью и структурной целостностью.

Все полимочевинные системы являются двухкомпонентными. Скорость реакции между компонентами может составлять 2-1000 секунд в зависимости от состава, условий синтеза и других обстоятельств. Этим временем ограничена жизнеспособность композиции. Поэтому способ получения полимочевины и ее нанесения базируется на использовании специальных установок высокого давления с двухкомпонентным дозатором, позволяющих одновременное, равномерное, но раздельное распыление обоих компонентов.

В последнее время разработаны полимочевинные композиции «ручного нанесения», состоящие из фторполимера на основе изоцианата и отвердителя полиаспартического типа, отличающиеся тем, что, являясь достаточно реакционноспособными, обеспечивают более длительную жизнеспособность реакционной смеси, иногда до 1 часа. Это позволяет производить нанесение композиции с помощью валиков, кистей или распылителями, не требующими раздельного распыления обоих компонентов мочевинной композиции. Так, в патенте РФ №2411256 рассмотрен способ получения (мет)акрилат/аспартатного аминового отвердителя, описаны полимочевинная композиция «ручного нанесения», содержащая продукт реакции между полученным отвердителем и изоцианатом, а также покрытия на основе этой композиции. Эти покрытия характеризуются стойкостью к коррозии, воздействию химических веществ, ультрафиолетового излучения, нагревания и других факторов окружающей среды.

Эта полимочевинная композиция принята в качестве прототипа заявленного изобретения.

Задача изобретения заключается в создании композитного покрытия, обладающего хорошей адгезией к различным материалам, в том числе, к резине, повышенной эластичностью, атмосферостойкостью и стойкостью к действию химических агентов - минеральных кислот, щелочей, углеводородных сред.

Согласно изобретению полимерная защитная композиция, состоящая из полимочевинной двухкомпонентной композиции «ручного нанесения», характеризуется тем, что в нее дополнительно введена модифицирующая добавка, в качестве которой использован полидиметилфенилсилоксан (ПДМФС) в количестве 15-30 масс. %.

Заявленная совокупность существенных признаков обеспечивает достижения технического результата, заключающегося в том, что покрытия из заявленной композиции на основе полимочевины с дополнительным содержанием ПДМФС имеют улучшенную адгезию, повышенную эластичность, твердость и термостойкость по сравнению с покрытиями из чистой полимочевины. Образующиеся в цепи полимера полимочевинные связи обеспечивают покрытиям высокие показатели, выгодно отличающие их от покрытий на основе пленкообразующих других классов - эпоксидных, полиэфирных, акриловых и пр. Исследование взаимосвязи между реакционными составами, условиями синтеза, строением и свойствами получаемого мочевинно-силоксанового композита показали возможность образования гибридных полимочевинных систем, содержащих дополнительно элементы кремнийорганических полимеров. Синтез композитных полимочевинно-силоксановых гибридов позволяет направленно улучшать механические и физико-химические свойства покрытий.

Заявленную полимерную защитную композицию получают путем введения в полимочевинную композицию «ручного нанесения» при интенсивном механическом перемешивании полидиметилфенилсилоксана (ПДМФС) в количестве 15-30% от массы полимочевинной композиции, после чего результирующую полимерную композицию выдерживают под вакуумом в течение 2-5 мин. для удаления пузырей.

Композиция на защищаемые покрытия наносится методами лакокрасочной технологии - валиком, кистью, пульверизатором. Отверждение покрытий проводится по одному из двух режимов: 1- холодное отверждение (х/о) при температуре окружающего воздуха; до начала испытаний или эксплуатации покрытий рекомендуется их выдержка не менее 3-х суток; 2 - горячее отверждение (г/о) при температуре 120°С в течение 4 часов.

В табл.1 приведены составы композиций, подтверждающие указанные пределы содержания ПДМФС результатами испытаний. Испытания проведены по утвержденным методикам: адгезия (балл) - ГОСТ15140, метод решетчатых надрезов; жизнеспособность (мин) - ГОСТ 27890; прочность при изгибе (мм) - ГОСТ 6806; твердость по маятниковому прибору типа ТМЛ (отн. ед) - ГОСТ 5233; термостойкость - ГОСТ 9406; относительное удлинение(%), предел прочности при разрыве (МПа) - ГОСТ18299; маслостойкость (%) - ГОСТ IEC60811-2-1.

Данные табл. 2 характеризуют свойства резины В-14-1-НТА без покрытия и с покрытием из предлагаемой полимерной защитной композиции состава №3 (см. табл. 1) при испытаниях в разных условиях старения. Старение образцов резины при испытании механических свойств проведено при температуре 100°С в течение 72 часов. При определении маслостойкости использованы минеральные масла IRM 901 и IRM 903. Степень набухания и объемный износ оценены после выдержки образцов в минеральных средах в течение 72 часов.

Результаты испытаний свидетельствуют, что покрытия из полимерной защитной композиции по предлагаемому изобретению на основе полимочевинной композиции «ручного нанесения» с дополнительным содержанием ПДМФС имеют улучшенную адгезию, повышенную эластичность, твердость и термостойкость по сравнению с покрытиями из чистой полимочевинной. Отмеченное влияние отразилось на свойствах образцов резины В-14-1-НТА, покрытых заявляемой полимерной защитной композицией: повысилась прочность при растяжении после термостарения, уменьшилась степень набухания в углеводородных средах.