Состав для покрытий

 

Использование: для получения покрытий, устойчивых к воздействию атмосферных условий, агрессивных сред, в том числе при высоких температурах. Сущность изобретения: состав для покрытия включает дегидрофторированный сополимер винилиденфторида с тетрафторэтиленом с молекулярной массой 7000 - 9000, являющийся продуктом обработки сополимера винилиденфторида с тетрафторэтиленом раствором перекиси водорода в ацетоне и раствором гидроксида калия или натрия в спирте при их массовом соотношении 1 : 0,15 - 0,25 : 0,5 - 0,8, полиэтиленполиамин 2 - 5%, смесь органических растворителей на основе ацетона - остальное. Характеристика состава: концентрация 40 - 50%, вязкость 30 - 60 с по ВЗ - 4, позволяет получать однослойное свето-, термо-, химстойкое покрытие толщиной 45 - 5 мкм с адгезией 1 балл, прочностью на удар 50 кгс. см. 3 табл.

Изобретение относится к составам для получения лакокрасочных покрытий, в частности к составам для получения покрытий на основе сополимеров винилиденфторида (ВДФ), устойчивых к воздействию как атмосферных условий, так и различных агрессивных сред, в том числе при высоких температурах.

Известен лак для получения покрытий, включающий 8-12 мас. сополимера ВДФ с тетрафторэтиленом (ТФЭ), например фторопласта Ф-42Л, и смесь органических растворителей (остальное), состоящую из ацетона, этилацетата, амилацетата, циклогексанона и этилцеллозольва в количестве 15, 30, 30, 10 и 15 мас.ч. соответственно [1] Лак наносят кистью, пульвеpизатором или другими способами. Покрытие сушат при 50-100^оС и термообрабатывают при 150-270^оС. Лак имеет условную вязкость 60с по воронке В3-4. Покрытия из описанного лака характеризуются, в частности, хорошей стойкостью к коррозии и условиям тропического климата.

Недостатками указанного лака являются необходимость его термообработки при 150-270^оС для получения покрытий с удовлетворительной адгезией; низкая концентрация лака (8-12% ), что вызывает необходимость многократного его нанесения. Так, для получения химически стойких покрытий толщиной 100-125 мкм требуется нанесение 5-10 слоев с сушкой каждого слоя при 50-100^оС. Использование лаков с концентрацией более 15% технологически невозможно из-за резкого возрастания вязкости лака.

Наиболее близким к составу по изобретению является состав для получения покрытий, включающий 7-20 мас. сополимера ВДФ с ТФЭ, например марки Ф-42Л (имеет соотношение мономеров от 2: 1 до 3:1 и молекулярную массу 90000-150000), и смесь, органических растворителей, состоящую из ацетона (18-37 мас.), бутилацетата (20-38 мас.) и формилдиметиламина (ДМФА, 5-55 мас.) [2] Поверхности, покрытые данным составом, сушат при комнатной температуре. Полученные покрытия имеют хорошую адгезию к подложке и хорошие физико-механические свойства, они являются стойкими к воздействию агрессивных сред, в частности к минеральным кислотам (см. контрольный пример 8).

Недостатком этого состава является его низкая концентрация (7-20 мас.) и, следовательно, недостаточная толщина однослойного покрытия (≈15 мкм, см. контрольный пример 8).

Целью изобретения является повышение толщины однослойного покрытия.

Цель достигается тем, что состав для покрытий, включающий сополимер винилиденфторида и смесь органических растворителей, включающей ацетон, содержит в качестве сополимера винилиденфторида дегидрофторированный сополимер винилиденфторида с тетрафторэтиленом с молекулярной массой 7000-9000, являющийся продуктом обработки сополимера винилиденфторида с тетрафторэтиленом раствором перекиси водорода в ацетоне и раствором гидроксида калия или натрия в спирте при их массовом соотношении 1:0,15-0,25:0,5-0,8, и дополнительно полиэтиленполиамин при следующем соотношении компонентов, мас.

Дегидрофторированный сополимер винилиден- фторида 40-50 с тетрафторэтиленом 2-5 Смесь органических растворителей Остальное Указанный дегидрофторированный сополимер может быть получен путем обработки сополимера ВДФ с ТФЭ (содержание ТФЭ 15-25 мол.) в виде 10%-ного раствора в ацетоне последовательно 16-30% -ной перекисью водорода и раствором гидроксида калия или натрия в метиловом или этиловом спирте при мольном соотношении сополимер Н₂О₂ гидроксид от 1:0,15:0,50 до 1:0,25:0,80 (при комнатной температуре). Время обработки перекисью водорода 5-15 мин, спиртовой щелочью 30-90 мин. В качестве смеси растворителей в составе может быть использована смесь ацетона, этилацетата и амилацетата в массовом соотношении 1:1:1 или смесь ацетона, этилацетата, бутилацетата и циклогексанона в массовом соотношении 3:3:3:1.

Возможны и другие сочетания растворителей, обычно используемых для приготовления лаков на основе сополимеров ВДФ, обязательным является использование только ацетона.

Составы, которые содержат более 50 мас. дегидрофторированного сополимера, имеют высокую вязкость и поэтому нетехнологичны. Использование составов с содержанием сополимера менее 40 мас. нецелесообразно, так как при этом состав имеет слишком низкую вязкость (менее 30 с) и дает однослойные покрытия недостаточной толщины (менее 40 мкм).

Введение ПЭПА в количестве 2-5 мас. обеспечивает оптимальную степень отверждения полимерных покрытий, вследствие чего они приобретают физико-механические свойства.

Состав может отверждаться при комнатной температуре или при повышенной (80-100^оС). ПЭПА вводится непосредственно перед использованием. Состав имеет вязкость 30-60 с по воронке ВЗ-4. Он может быть нанесен кистью, валиком, краскораспылителем и другими способами на деревянные, железные и бетонные поверхности. Толщина однослойного покрытия составляет 45 ± 5 мкм. Для получения антикоррозионного покрытия достаточно нанесения 2-3 слоев. Отверждение покрытия достигается при комнатной температуре в течение 40-50 ч при температуре 80-100^оС в течение 0,5-1 ч. В состав могут быть введены пигменты, наполнители и другие целевые добавки.

Свойства составов и свойства покрытий определялись следующим образом.

Вязкость составов определяли по вискозиметру ВЗ-4. Адгезию покрытия определяли методом решетчатого надреза по ГОСТ 15140-78. Прочность на удар по ГОСТ 4765-73. Твердость ГОСТ 5233-89. Кислотостойкость по ГОСТ 12020-72 (по набуханию после выдержки свободных пленок в концентрированных HNO₃ и H₂SO₄). Прочность на изгиб по ГОСТ 6806-73. Светостойкость по отсутствию растрескивания и изменения цвета и блеска покрытия после 200-часового облучения лампой ДРТ-375.

Атмосферостойкость определялась по отсутствию растрескивания и сохранению декоративных свойств покрытия после 25 циклов климатических испытаний по программе "Тропики-1", причем каждый цикл включал испытания, представленные в табл.1.

П р и м е р 1. В стеклянный цилиндрический сосуд емкостью 1 л, снабженный мешалкой Герцберга, помещают 60 г порошка сополимера ВДФ с ТФЭ (20 мол. ТФЭ) со среднечисленной молекулярной массой 13000 и 600 г ацетона. Полимер растворяют при перемешивании при комнатной температуре, после чего к полученному раствору добавляют 7,5 г 16%-ного водного раствора Н₂О₂. Смесь перемешивают 10 мин, затем по каплям добавляют раствор 6 г КОН в 40 г СН₃ОН. Перемешивают раствор еще 30 мин, после чего высаждают полученный дегидрофторированный сополимер дистиллированной водой, промывают его и сушат в течение 8 ч при 80^оС. Выход сополимера 57 г (95% от теоретического). Полученный сополимер, согласно данным ЯМР, имеет структурную формулу: -[(CF₂-CH₂)₄ CF₂ CF₂]₂₀ [(CF₂ CH₂)₃ CF₂ CH CF CF₂]₁ и среднечисленную молекулярную массу (ММ) 8000 (по данным гель-хpоматографии). Сополимер растворяют при перемешивании в 65,3 г смеси растворителей, содержащей равные массовые количества ацетона, этилацетата и амилацетата, и добавляют 4,3 г ПЭПА. Вязкость полученного состава 50 с по ВЗ-4 при содержании сухого остатка 45 мас.

Из полученного состава методом полива наносят двухслойное покрытие на подложку из предварительно обезжиренной алюминиевой фольги. Первый слой высушивают при комнатной температуре в течение 20 мин, а второй слой в течение суток.

Рецептуры составов, полученных по примеру 1 и нижеследующим примерам, их свойства и свойства покрытий на их основе, приведены в табл.2 и 3 соответственно.

П р и м е р 2. В качестве исходного сополимера используют сополимер ВДФ, содержащий 25 мол. ТФЭ, с молекулярной массой 14000. Дегидрофторированный сополимер получают, как описано в примере 1, но добавляют 3,9 г 22%-ного водного раствора Н₂О₂. Смесь перемешивают при комнатной температуре 15 мин, а затем по каплям добавляют раствор 3,4 г NaOH в 30 г С₂Н₅ОН. Раствор перемешивают еще 60 мин, далее обрабатывают так, как описано в примере 1. выход дегидрофторированного сополимера 58,2 г (97% от теоретического). Полученный сополимер, согласно данным ЯМР, имеет структурную формулу: -[(CF₂ CH₂)₃ CF₂ CF₂]₁₀ [(CF₂ CH₂)₂ CF₂ CH CF CF и ММ 9000 (по данным гель-хроматографии).

Сополимер растворяют в 84,4 г смеси растворителей, содержащей ацетон, этилацетат, бутилацетат и циклогексанон в массовом соотношении 3:3:3:1 и добавляют 2,9 г ПЭПА.

Покрытие из полученного состава наносят аналогично примеру 1, но второй слой сушат при 100^оС в течение 1 ч.

П р и м е р 3. В качестве исходного сополимера используют сополимер ВДФ, содержащий 33 мол. ТФЭ. Дегидрофторирование проводят так, как описано в примере 1, но добавляют 4,8 г 30%-ного водного раствора Н₂О₂, перемешивают 5 мин, после чего добавляют раствор 7,6 г КОН в 35 г СН₃ОН, перемешивают 90 мин и выделяют сополимер так, как описано в примере 1. Выход дегидрофторированного сополимера 52,8 г (88% от теоретического). Полученный сополимер имеет, по данным ЯМР, структурную формулу: -[(CF₂ CH₂)₂ CF₂ CF₂]₁₅ [CF₂ CН₂ CF₂ CH CF CF₂ и ММ 7000 (по данным гель-хроматографии).

Сополимер растворяют в 47,5 г смеси растворителей, описанной в примере 1, и добавляют 5,3 г ПЭПА. Покрытие из состава получают аналогично примеру 1.

П р и м е р 4. Дегидрофторирование и получение состава проводят аналогично примеру 1, но дополнительно вводят в состав путем диспергирования на лабораторной бисерной мельнице 10% двуокиси титана рутильной модификации. Покрытие наносят кистью в два слоя. Первый слой сушат при комнатной температуре в течение часа, второй в течение суток.

П р и м е р 5 (контрольный). Дегидрофторирование, обработку полимера, получение состава и покрытие проводят так, как описано в примере 1, но сополимер растворяют в 45,2 г смеси растворителей и добавляют 5,4 г ПЭПА.

П р и м е р 6 (контрольный). Дегидрофторирование, обработку полимера, получение состава и покрытий проводят так, как описано в примере 1, но сополимер растворяют в 37,6 г смеси растворителей и добавляют 2,1 г ПЭПА.

П р и м е р 8 (контрольный). Состав получают так, как описано в примере 1, но добавляют 6,8 г ПЭПА.

П р и м е р 9 (контрольный по прототипу).

Состав получают растворением при перемешивании аналогично примеру 1 порошка сополимера ВДФ, содержащего 25 мол. ТФЭ в смеси растворителей, состоящей из 34,5 мас. ацетона, 37 мас. бутилацетата и 18,5 мас. формилметиламина (диметилформамида). Из полученного состава концентрацией 10 мас. наносят методом полива 6 слоев покрытия общей толщиной 120 мкм. Каждый слой сушат при комнатной температуре в течение 1 сут, последний слой 2 сут.

П р и м е р 10 (известный). Состав получают, как описано в примере 9, но с содержанием сополимера ВДФ с ТФЭ в количестве 20; мас. Состав позволяет получать однослойные покрытия толщиной 45-50 мкм, в то время как известные составы дают однослойные покрытия толщиной не более 15-20 мкм. Состав имеет концентрацию 40-50 мас. при этом его вязкость составляет 30-60 с по ВЗ-4, что позволяет наносить его всеми известными методами (полив, распыление, окунание и т.д.), при этом толщина покрытия 80-100 мкм достигается при нанесении двух слоев состава. Чтобы получить покрытие такой же толщины из известных составов концентрацией 7-20% требуется нанесение 5-6 слоев.

Покрытия, получаемые из состава, обладают хорошими физико-механическими свойствами, высокими свето- и атмосферостойкостью, хорошей химической стойкостью.

Формула изобретения

СОСТАВ ДЛЯ ПОКРЫТИЙ, включающий сополимер винилденфторида и смесь органических растворителей, включающий ацетон, отличающийся тем, что он содержит в качестве сополимера винилиденфторида дегидрофторированный сополимер винилиденфторида с тетрафторэтиленом с мол.м. 7000 9000, являющийся продуктом обработки сополимера винилиденфторида с тетрафторэтиленом раствором перекиси водорода в ацетоне и раствором гидроксида калия или натрия в спирте при их массовом соотношении 1 0,15 0,25 0,5 0,8, и дополнительно полиэтиленполиамин при следующем соотношении компонентов, мас.

Дегидрофторированный сополимер винилиденфторида с тетрафторэтиленом 40 50
Полиэтиленполиамин 2 5
Смесь органических растворителей Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3