Водоразбавляемая композиция для защитных покрытий

Изобретение относится к способу получения водоразбавляемой композиции, используемой, в частности, для защиты внутренней поверхности алюминиевых банок для пива, газированных и негазированных слабоалкогольных и безалкогольных напитков. Композиция включает следующее соотношение компонентов в мас.%: 5,7-9,0 эпоксидного олигомера с молекулярной массой 2000-10000, 10,0-22,0 ненасыщенных мономеров, 1,2-3,2 пероксида бензоила, 9,0-14,5 органических растворителей, 1,4-5,0 нейтрализующих агентов, 46,5-69,9 дистиллированной воды, 1,0-1,2 эпоксидного олигомера с молекулярной массой 200-500, 0,5-1,2 водоразбавляемого меламиноформальдегидного олигомера в качестве отверждающего агента. В качестве ненасыщенных мономеров используют метакриловую кислоту или метилметакрилат, или стирол, или этилакрилат. Изобретение позволяет повысить сплошность покрытия и стойкость к гидролизу при хранении композиции, обеспечивающую сохранение седиментационной стабильности и неизменность дисперсионного состава на протяжении не менее двух лет. 1 табл.

 

Изобретение относится к водоразбавляемым лакокрасочным материалам на основе модифицированных эпоксидных олигомеров и может быть использовано, в частности, для защиты внутренней поверхности алюминиевых банок для напитков.

Известны устойчивые к гидролизу водные защитные лаки для нанесения покрытий на металлические банки, причем рекомендуемый полимер для этих составов содержит продукт сополимеризации высокомолекулярного эпоксиэфира и ненасыщенных мономеров в присутствии перекисного инициатора [патент США №5792804, 1998]. Композиция содержит в своем со ставе следующие компоненты (в мас.%):

терефталевая кислота4,15
тримеллитовый ангидрид0,69
адипиновая кислота5,2
пентаэритрит0,12
диэтиленгликоль7,48
эпоксидный олигомер (М=2000)13,3
бутиленгликоль4,38
N,N-диметилбензиламин0,035
акриловая кислота2,8
стирол2,85
бутилакрилат5,65
дибензоилпероксид0,3
метилэтилкетон2,16
диметилэтаноламин0,9
вода дистиллированная49,985

Основным недостатком такого материала являются многостадийность процесса синтеза основы и сложность контроля показателей полупродуктов на различных стадиях.

Наиболее близкой к изобретению является водоразбавляемая композиция для покрытий (патент США №5508325, 1996], содержащая в качестве пленкообразующего карбоксилсодержащий модифицированный эпоксиакриловый сополимер как продукт последовательного взаимодействия эпоксидного олигомера, содержащего более чем одну эпоксигруппу на молекулу с молекулярной массой 2000-10000, с ненасыщенными мономерами, часть которых является карбоксилфункциональными. Данный продукт взят нами за прототип. Эта композиция приготовлена при следующем соотношении

компонентов пленкообразующего (в мас.%):

эпоксидный олигомер (2000-10000)6,0-7,5
ненасыщенные мономеры9,0-10,5
пероксид бензоила0,6-1,2
органические растворители7,5-10,0
нейтрализующие агенты2,0-3,0
вода70,0-73,0
эпоксидный олигомер (200-500)0,8-2,5

Недостатком данного изобретения является недостаточно высокая сплошность получаемых покрытий, что особенно важно при нанесении данной лаковой композиции на внутреннюю поверхность пищевой тары.

Техническим результатом изобретения является получение лака, способного образовывать покрытия с более высокой сплошностью при сохранении прочих, не менее важных характеристик как композиции, так и покрытий.

Технический результат изобретения достигается тем, что водоразбавляемая композиция для защитных покрытий включает эпоксидные олигомеры, ненасыщенные мономеры: метакриловую кислоту, метилметакрилат, стирол, этилакрилат, нейтрализующие агенты, органические растворители, пероксид бензоила и дистиллированную воду, дополнительно композиция содержит отверждающий агент - водоразбавляемый меламиноформальдегидный олигомер при следующем соотношении компонентов (мас.%):

эпоксидный олигомер (М=2000-10000)5,7-9,0
ненасыщенные мономеры10,0-22,0
пероксид бензоила1,2-3,2
органические растворители9,0-14,5
нейтрализующие агенты1,4-5,0
дистиллированная вода46,5-69,9
эпоксидный олигомер (М=200-500)1,0-1,2
меламиноформальдегидный олигомер (водоразб.)0,5-1,2

В качестве высокомолекулярного эпоксидного олигомера предлагается использовать олигомеры марок DER 669 и EPON 1009, представляющие собой диановые эпоксидные олигомеры, полученные методом сплавления низкомолекулярного эпоксидного олигомера и дифенилолпропана, и имеющие молекулярную массу 4200-4300. Низкомолекулярный эпоксидный олигомер предлагается использовать марок DER 330 и ЭД-20 (молекулярные массы 340-350 и 380-430 соответственно). Водоразбавляемый меламиноформальдегидный олигомер представляет собой продукт конденсации формальдегида и меламина с высокой степенью бутанолизации (марка К-421-02).

В качестве основы композиции применяют продукт сополимеризации эпоксидного олигомера (М=2000-10000) с ненасыщенными мономерами, такими как метакриловая кислота, стирол, метилметакрилат, этилакрилат. В качестве органических растворителей используются н-бутанол, бутилцеллозольв, гексилцеллозольв. В качестве нейтрализующих агентов применяют триэтиламин, диэтаноламин, аммиак, диметилэтаноламин.

Сведения о компонентах композиции: н-бутанол (ГОСТ 5208-81 с изм.1-3), бутилцеллозольв (ТУ 6-01-646-84), ЭД-20 (ГОСТ 10587-84), метилметакрилат (ГОСТ 20370-74), метакриловая кислота (ТУ 6-02-59-89), стирол (ГОСТ 10003-90 с изм.1), пероксид бензоила (ГОСТ 14888-95), диэтаноламин (ТУ 6-09-2652-91), триэтиламин (ГОСТ 9966-88), диметилэтаноламин (ТУ 6-02-1086-91), аммиак 25%-ный водный раствор (ГОСТ 3760-64), вода дистиллированная (ГОСТ 6709-72), меламиноформальдегидный олигомер К-421-02 (ТУ 6-10-1022-78).

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1 (по прототипу).

Водную дисперсию привитого эпоксиакрилового сополимера получают из следующих исходных компонентов:

ГруппаСодержание, масс.%Наименование компонента
А6,0Epon 1009, высокомолекулярный эпоксидный олигомер
2,1Гексилцеллозольв
2,1Бутилцеллозольв
4,7н-Бутанол
Б4,1Метакриловая кислота
3,1Стирол
3,1Этилакрилат
0,8Пероксид бензоила, 78%-ный водный раствор
В1,9Диметилэтаноламин
0,8Аммиак (25%-ный водный раствор)
20,6Вода дистиллированная
Г30,9Вода дистиллированная
Д0,9DER 330, низкомолекулярный эпоксидный олигомер (эпоксиэквивалентная масса 187)
18,9Вода дистиллированная

Компоненты группы (А) нагревают до 117°С в присутствие инертного газа, например азота, и выдерживают при этой температуре во время добавления компонентов группы (Б) на протяжении 2,5 часов. После добавления компонентов группы (Б) реакционную смесь выдерживают 30 минут и охлаждают до 100°С. Компоненты группы (В) затем добавляют в систему в течение 10 минут для диспергирования сополимера в воде. Затем компонент группы (Г) добавляют в реакционную массу. Далее в систему добавляют компоненты группы (Д) и выдерживают при температуре 90°С в течение двух часов.

Пример 2.

В четырехгорлую колбу объемом 500 см3, оснащенную мешалкой, термометром, обратным холодильником, капельной воронкой, при подаче инертного газа помещают 60 г эпоксидного олигомера марки DER 669, 50 г н-бутанола, 50 г бутилцеллозольва и нагревают смесь до температуры 116-117°С. В течение 30 мин проводят растворение эпоксидного олигомера в смеси органических растворителей. Далее через капельную воронку в течение 1,5-2,0 часов прикапывают предварительно полученную смесь ненасыщенных мономеров, содержащую 30 г стирола, 30 г метилметакрилата, 40 г метакриловой кислоты и 8 г пероксида бензоила, температуру при этом поддерживают равной 115-120°С. После добавления всей смеси реакционную массу выдерживают при той же температуре в течение 30 мин. Полученный на этой стадии продукт представляет собой твердый при комнатной температуре полимер светло-желтого цвета. Далее полимер охлаждают до 100°С и при интенсивном перемешивании (300 об/мин) и токе инертного газа через капельную воронку прикапывают нейтрализующую смесь, состоящую из 200 г воды, 20 г диэтаноламина и 7,5 г аммиака. Полученный продукт при интенсивном перемешивании выдерживают в течение 1-1,5 часа при температуре 80-90°С. После этого при работающей мешалке добавляют смесь, содержащую 8 г низкомолекулярного эпоксидного олигомера марки DER, 330,5 г водоразбавляемого меламиноформальдегидного олигомера К-421-02 и 150 г воды. При температуре 90°С продукт выдерживают в течение 1,5-2 часов. Далее смесь охлаждают при перемешивании до комнатной температуры.

Примеры 3-5.

По методике, приведенной в примере 2, получают водоразбавляемые эпоксиакриловые композиции с использованием других соотношений реагирющих веществ, а в качестве нейтрализующих агентов могут быть использованы также триэтиламин, диметилэтаноламин и др.

Соотношения исходных реагентов и свойства покрытий для примеров 1-5 приведены в таблице 1.

Таблица 1
Наименование компонентаСодержание компонентов
№ композиции
12345
% масс% масс% масс% масс%масс
эпоксидный олигомер (DER 669)-5,76,88,29,0
эпоксидный олигомер (EPON 1009)6,0----
бутилцеллозольв2,17,06,06,07,5
н-бутанол4,72,04,26,87,0
гексилцеллозольв2,1----
метакриловая кислота4,14,14,05,06,0
метилметакрилат-3,68,08,47,8
стирол3,12,33,64,78,2
этилакрилат3,1----
пероксид бензоила0,81,21,82,53,2
вода дистиллированная70,469,962,151,146,5
диэтаноламин-1,1--0,5
триэтиламин--1,0--
аммиак (25%-ный водный раствор)0,81,1-2,40,7
диметилэтаноламин1,90,50,42,61,7
эпоксидный олигомер (DER 330)0,91,00,3-0,9
эпоксидный олигомер ЭД-20--0,91,10,2
меламиноформальдегидный олигомер К-421-02-0,50,91,20,8
Свойства покрытий*
Блеск34344
Прозрачность44554
Кислотостойкость (лимонная кислота: 2%-ный раствор: 70°С, 20 мин)45554
Спиртостойкость (спирт этиловый: 3%-ный раствор: 70°С, 20 мин)34434
Стойкость к пастеризации (вода: 80°С, 30 мин.)55554
Сплошность, мА**19,82,01,50,88,2

* - свойства покрытий измерялись в баллах:1 - неудовлетворительно
** - измерялась по ГОСТ Р 51756-20015 - отлично

Полученные композиции представляют собой лаки молочно-белого цвета с плотностью 1,02±0,018 г/см3 и вязкостью 19-20 с (ВЗ-246 с соплом диаметром 4 мм при 25°С). Лаки способны наноситься методом безвоздушного распыления под высоким давлением, наливом, окунанием. Режим сушки покрытий до полного отверждения: 200°С в течение 4 мин.

Покрытия на основе всех полученных лаков обладают отличной гибкостью (по прибору ШГ, ГОСТ 6806-73) и адгезией к алюминиевой подложке (метод решетчатых надрезов, ГОСТ 15140-78). Покрытия имеют стойкость в моющих растворах и при пастеризации (71°С в течение 100 с), выдерживают длительное (не менее 1 года) пребывание в среде слабоалкогольных и безалкогольных газированных напитков при внутреннем давлении до 6 атм и перепаде температур +5 - +30°С.

Все рассмотренные рецептуры синтеза позволяют получить готовый к применению лакокрасочный материал. Как видно из приведенных примеров, дополнительное введение в состав композиции меламиноформальдегидного олигомера обеспечивает не только высокую сплошность получаемых покрытий, но и более высокую стойкость к гидролизу при хранении лакокрасочной композиции, обеспечивающую сохранение седиментационной стабильности и неизменность дисперсионного состава лака на протяжении не менее двух лет.

Покрытия, полученные на основе предлагаемой композиции, обладают высокими физико-механическими показателями, не уступающими свойствам покрытий, полученных по прототипу.

Водоразбавляемая композиция для защитных покрытий, включающая эпоксидные олигомеры с молекулярной массой 2000-10000 и 200-500, ненасыщенные мономеры: метакриловую кислоту, метилметакрилат, стирол, этилакрилат, нейтрализующие агенты, органические растворители, пероксид бензоила и дистиллированную воду, отличающаяся тем, что дополнительно композиция содержит отверждающий агент - водоразбавляемый меламиноформальдегидный олигомер при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Эпоксидный олигомер
с молекулярной массой 2000-100005,7-9,0
Ненасыщенные мономеры10,0-22,0
Пероксид бензоила1,2-3,2
Органические растворители9,0-14,5
Нейтрализующие агенты1,4-5,0
Дистиллированная вода46,5-69,9
Эпоксидный олигомер
с молекулярной массой 200-5001,0-1,2
Меламиноформальдегидный олигомер0,5-1,2



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к производству средств индивидуальной защиты человека от влияния агрессивных сред, в частности защитного покрытия рукавиц и перчаток, эксплуатируемых в условиях возникновения статического электричества.

Изобретение относится к составу для производства средств индивидуальной защиты человека от влияния агрессивных сред, в частности защитного покрытия рукавиц и перчаток для работы в нефтяной, нефтеперерабатывающей и химической отраслях промышленности.
Изобретение относится к лакокрасочным материалам, в частности к водно-дисперсионным краскам на основе акриловых латексов. .
Изобретение относится к способу получения водной эпоксидной коррозионно-стойкой грунтовки, не содержащей соединений шестивалентного хрома, используемой для защиты от коррозии.
Изобретение относится к отделочным материалам, в том числе водно-дисперсионным краскам, и используется для обеспечения защитно-декоративного покрытия пористых поверхностей, например кирпичной, бетонной, оштукатуренной и т.п., при внешней и внутренней отделке различных по назначению зданий и сооружений.

Изобретение относится к лакокрасочным материалам, предназначенным для грунтовочного покрытия, а также в качестве самостоятельного покрытия. .

Изобретение относится к сшиваемой связующей композиции на водной основе, содержащей (А) водную дисперсию гибридной смолы на основе сложного полиэфира-полиакрилата, который на 50-90% (масс.) состоит из сложного полиэфира и на 10-50% (масс.) состоит из полиакрилата, причем гибридная смола получается в результате прививки композиции полимеризуемых по радикальному механизму ненасыщенных мономеров на частично ненасыщенный гидрокси-функциональный сложный полиэфир, и (В) органический полиизоцианат, где частично ненасыщенный гидрокси-функциональный сложный полиэфир, получаемый в результате реакции смеси поликарбоновой кислоты и, необязательно, монокарбоновых кислот с одним или несколькими (цикло)алифатическими спиртами, где 0,5-6% (моль) кислот и/или спиртов имеют ненасыщенность этиленового типа, а композиция полимеризуемых по радикальному механизму ненасыщенных мономеров содержит смесь гидрофобных и гидрофильных мономеров, композиция для покрытия, содержащая такую связующую композицию, способ получения композиций для покрытий, содержащих упомянутую водную связующую композицию, и субстрат с нанесенным сшитым покрытием, полученный в результате нанесения такой композиции для покрытия.
Изобретение относится к составам на основе латекса для получения защитных покрытий на полимерных материалах, металле, дереве, древесно-стружечных и древесно-волокнистых плитах, бетоне, керамике, картоне, бумаге и других материалах.
Изобретение относится к области производства лакокрасочных композиций, а именно водно-дисперсионной композиции холодной и горячей сушки для защиты от атмосферных воздействий различных элементов конструкций

Изобретение относится к получению водной двухкомпонентной сшивающейся композиции в качестве покрытия или адгезива для различных подложкек, таких как алюминий, сталь, гальваническая сталь, медь, цинк, магний и их сплавы, а также используется в автомобильной промышленности для внешней отделки крупных транспортных средств
Изобретение относится к области производства лакокрасочных композиций, а именно водно-дисперсионных красок, предназначенных для наружной и внутренней окраски
Грунтовка // 2288245
Изобретение относится к водно-дисперсным грунтовкам, используемым для нанесения на внутренние и наружные каменные, бетонные и железобетонные поверхности, эксплуатируемые в неагрессивных, слабоагрессивных кислотных промышленных газовоздушных средах или среднеагрессивных солевых природных грунтовых средах, под последующее нанесение мастичного гидроизоляционного покрытия, а также для грунтования деревянных поверхностей под последующее нанесение мастичного гидроизоляционного покрытия или любых водно-дисперсионных красок
Грунтовка // 2288246
Изобретение относится к водно-дисперсным грунтовкам, используемым для нанесения на внутренние и наружные каменные, бетонные и железобетонные поверхности, эксплуатируемые в неагрессивных, слабоагрессивных кислотных промышленных газовоздушных средах или среднеагрессивных солевых природных грунтовых средах, под последующее нанесение мастичного гидроизоляционного покрытия, а также для грунтования деревянных поверхностей под последующее нанесение мастичного гидроизоляционного покрытия или любых водно-дисперсионных красок, предназначенных для окрашивания деревянных поверхностей
Грунтовка // 2288247
Изобретение относится к водно-дисперсным грунтовкам, используемым для нанесения на внутренние и наружные поверхности конструкций из ячеистого бетона и оштукатуренных поверхностей, предназначенных под последующее нанесение мастичного гидроизоляционного покрытия или любых водно-дисперсионных красок, предназначенных для окрашивания
Изобретение относится к композициям, используемым для нанесения покрывных слоев при выполнении внутренних и наружных поверхностей строительных конструкций и сооружений
Изобретение относится к композициям, используемым для нанесения покрывных слоев при выполнении гидроизоляции кровель, внутренних и наружных поверхностей строительных конструкций и сооружений
Изобретение относится к композиции для покрытия поверхности бумаги, содержащей и не содержащей целлюлозу, бумаги с термоактивируемым покрытием и/или пластиковыми основами, причем композиция для покрытия поверхности образована на основе дисперсий акриловых полимеров, или дисперсий акрилостирольных сополимеров, или полиуретановых дисперсий, или полиэфиракрилата, причем дисперсии акриловых полимеров или дисперсии акрилостирольных сополимеров имеют T g в диапазоне от -20 до+100°С и MFT в диапазоне 0-100°С, причем дополнительно композиция содержит полиимин, и композицию для покрытия поверхности наносят по меньшей мере двумя слоями, причем вязкость композиции составляет от 25 до 500 мПа·сек и в отдельных слоях может быть различной, причем содержание растворителя в композиции для покрытия составляет от 5 до 50 мас.% от массы композиции, а также относится к изделию, представляющему собой ценные бумаги, бумагу для денежных знаков, бумагу с термореактивным покрытием, пластиковые основы или металлические основы, снабженные двумя или более слоями указанной выше композиции для покрытия
Изобретение относится к технологии строительных материалов, предназначенных для использования в качестве защитно-декоративного покрытия по металлу, бетону, древесине, древесным плитам, асбоцементу

Изобретение относится к способу получения водоразбавляемой композиции, используемой, в частности, для защиты внутренней поверхности алюминиевых банок для пива, газированных и негазированных слабоалкогольных и безалкогольных напитков

Наверх