Полимерная композиция для покрытий
Владельцы патента RU 2333925:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") (RU)
Изобретение относится к полимерным композициям, применяемым в качестве радиопрозрачных атмосферостойких покрытий холодного отверждения по лакокрасочным покрытиям и полимерным композиционным материалам. Композиция включает следующее соотношение компонентов, в мас.ч.: 9,8-23,5 сополимера трифторхлорэтилена с винилиденфторидом, 1,0-2,58 эпоксидной диановой смолы, 0,8-2,0 аминоэтоксисилана, 0,6-10,0 пигментов, 40,0-45,0 бутилацетата, 12,0-13,5 этилацетата, 16,0-18,0 ацетона, 12,0-13,5 толуола в качестве органических растворителей. Дополнительно композиция может содержать наполнитель тальк, молотый в количестве 0,10-0,12 мас.ч. Изобретение позволяет повысить адгезию к лакокрасочным покрытиям и полимерным композиционным материалам, водостойкость, обеспечить требуемую радиопрозрачность в диапазоне длин волн 2-70 см. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к полимерным композициям, применяемым в качестве радиопрозрачных атмосферостойких покрытий холодного отверждения по лакокрасочным покрытиям (ЛКП), и полимерным композиционным материалам (ПКМ).
Известна композиция для антикоррозионных покрытий, содержащая сополимер трифторхлорэтилена с винилиденфторидом, алюминиевую пудру, цветные пигменты и растворители (патент РФ №2215763).
Недостатками известной композиции является необходимость горячей сушки и низкие показатели радиопрозрачности покрытия.
Известен состав для покрытий, содержащий фторкаучук СКФ-32, сополимер метилметакрилата и метакриловой кислоты (Витан-2М), γ-аминопропилтриэтоксисилан и растворители (ав. св. СССР №1502591).
Недостатком известного состава является то, что он не рекомендован для нанесения на ЛКП и ПКМ, обладает недостаточной атмосферостойкостью и не предназначен для использования в качестве радиопрозрачного покрытия.
Известна композиция для антикоррозионного покрытия, включающая растворимый сополимер трифторхлорэтилена с винилиденфторидом Ф-32Л мол.м. 5.104-1,6.105, фторкаучук СКФ-32 мол.м. (1,5-2,5).105, аминоалкоксисилан, 2,2,4-триметил-6-этокси-1,2-дигидрохинолин, циклогексанон и смесь ацетона с бутилацетатом в соотношении 1:1 (патент РФ №2009153).
Недостатком известной композиции является то, что она не рекомендована для использования по ПКМ, и, кроме того, получаемый лаковый раствор имеет небольшую жизнеспособность из-за введения в него аминоалкоксисилана и указанного дигидрохинолина, что ограничивает срок его применения.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является композиция для антикоррозионного покрытия следующего состава, мас.ч:
| Пленкообразующее - сополимер трифторхлорэтилена | |
| с винилиденфторидом Ф-32Л | 8-15 |
Органический растворитель:
| ацетон | 10-20 |
| бутилацетат | 16-35 |
| толуол | 15-30 |
| этилацетат | 14-33 |
Пигменты:
| алюминиевая пудра, или диоксид | |
| титана, и/или пигмент голубой фталоцианиновый, | |
| и/или пигмент желтый железоокисный, и/или | |
| пигмент красный железоокисный, и/или углерод | |
| технический | 6-12 |
(патент РФ №2215763).
Недостатком композиции-прототипа является низкая адгезия к ЛКП и ПКМ, низкая водостойкость, а также невозможность обеспечения требуемой радиопрозрачности в заданном диапазоне длин волн.
Технической задачей заявляемого изобретения является создание полимерной композиции холодного отверждения для покрытий с высокой адгезией к ЛКП и ПКМ, с повышенной водостойкостью, а также обеспечивающей требуемую радиопрозрачность в диапазоне длин волн 2-70 см.
Решение поставленной технической задачи достигается тем, что предложена полимерная композиция для покрытий, включающая сополимер трифторхлорэтилена с винилиденфторидом, пигменты и органические растворители - бутилацетат, этилацетат, ацетон и толуол, которая дополнительно содержит эпоксидную диановую смолу и аминоэтоксисилан при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| сополимер трифторхлорэтилена с винилиденфторидом | 9,8-23,5 |
| эпоксидная диановая смола | 1,0-2,58 |
| аминоэтоксисилан | 0,8-2,0 |
| пигменты | 0,6-10,0 |
| бутилацетат | 40,0-45,0 |
| этилацетат | 12,0-13,5 |
| ацетон | 16,0-18,0 |
| толуол | 12,0-13,5 |
В качестве аминоэтоксисилана композиция содержит γ-аминопропилтриэтоксисилан, или 1-аминогексаметилен-6-аминометилентриэтоксиаминосилан или диэтиламинометилентриэтоксисилан.
В качестве пигментов композиция содержит диоксид титана, или пигмент голубой фталоцианиновый, или пигмент красный 5С, или оксид цинка или их смеси или цветные смесевые синтетические неорганические пигменты.
Композиция дополнительно может содержать наполнитель - тальк молотый в количестве 0,10-0,12 мас.ч.
Авторами установлено, что дополнительное введение эпоксидной диановой смолы и аминоэтоксисилана позволяет создать полимерную композицию холодного отверждения для покрытий с высокой адгезией к ЛКП и ПКМ, с повышенной атмосферостойкостью и водостойкостью, а также обеспечить требуемую радиопрозрачность покрытий в диапазоне длин волн 2-70 см.
В качестве сополимера трифторхлорэтилена с винилиденфторидом заявляемая композиция может содержать различные сополимеры, но наилучший технический результат достигается при использовании сополимера Ф-32Л марок В и Н по ОСТ 6-05-432-78 с относительной вязкостью 1%-ного раствора в метилэтилкетоне, равной 1,25-1,65.
В качестве эпоксидной диановой смолы могут быть использованы различные диановые смолы с содержанием эпоксидных групп 10-23,5%, но наилучший технический результат достигается при использовании смол марок ЭД-16 и ЭД-20 (ГОСТ 10587-84).
В качестве аминоэтоксисилана композиция может содержать γ-аминопропилтриэтоксисилан (ТУ 6-10-724-77), 1-аминогексаметилен-6-аминометилентриэтоксиаминосилан (ТУ 6-02-586-86) и диэтиламинометилентриэтоксисилан (ТУ 6-02-573-86).
В качестве пигментов в заявляемой композиции могут быть использованы различные пигменты, такие как диоксид титана (ГОСТ 9808-84), оксид хрома (ГОСТ 2912-72), оксид цинка (ГОСТ 202-84), пигмент фталоцианиновый голубой (ТУ 6-14-195-74), пигмент красный 5С (ТУ 6-14-3-74), крон свинцовый оранжевый (ГОСТ 748-82) и другие или их смеси, а также цветные смесовые синтетические неорганические пигменты по ТУ 6-10-100-194-84.
В качестве органического растворителя наиболее предпочтительно использовать бутилацетат, этилацетат (оба по ГОСТ 8981-78), ацетон (ГОСТ 2768-84) и толуол (ГОСТ 14710-78).
В качестве наполнителя композиция может содержать тальк молотый по ГОСТ 879-82.
Примеры осуществления
Пример 1.
В дисольвер загружали 40,0 мас.ч. бутилацетата, 12,0 мас.ч. этилацетата, 16,0 мас.ч. ацетона и 12,0 мас.ч. толуола и при работающей мешалке загружали 20, 25 мас.ч. сополимера Ф-32ЛН, затем добавляли 2,25 мас.ч. эпоксидной диановой смолы ЭД-20. Смесь перемешивали в течение 1 часа с получением лакового раствора. После этого добавляли 5 мас.ч. смесового пигмента серо-зеленого. Полученную суспензию насосом через дозатор подавали в бисерную мельницу непрерывного действия. Диспергирование продолжали до степени перетира 30 мкм (определение производили по ГОСТ 6589-74). Полученный полуфабрикат композиции отфильтровывали и сливали в тару.
Перед использованием для нанесения на поверхность ПКМ или ЛКП к 100 мас.ч. полуфабриката композиции добавляли 1,6 мас.ч. γ-аминопропилтриэтоксисилана.
Композиции по примерам 2-5 готовят аналогично примеру 1. В примере 2 композиция дополнительно содержит наполнитель - тальк молотый.
Композицию можно наносить на предварительно обезжиренную поверхность ПКМ (угле-, стеклопластики), на загрунтованную поверхность или на загрунтованную и окрашенную эмалью поверхность. Атмосферостойкость покрытия определяли после экспозиции окрашенных образцов в течение 24 мес в зонах умеренно теплого и теплого влажного климата. Адгезию определяли методом решетчатых надрезов в исходном состоянии и после испытания в дистиллированной воде в течение 1-10 суток (ГОСТ 15140-78). Радиопрозрачность оценивали по величине коэффициента пропускания электромагнитного излучения свободных пленок из композиции в диапазоне длин волн 2-70 см (РТМ 1.2.178-2004).
В таблице 1 приведены составы заявляемой композиции и прототипа, в таблице 2 - свойства.
Из данных таблицы 2 следует, что покрытия на основе заявляемой композиции обладают повышенной в 4-5 раз по сравнению с прототипом адгезией к ПКМ и ЛКП, увеличенной примерно в 10 раз радиопрозрачностью и повышенными влагозащитными свойствами и атмосферостойкостью, что позволит не менее чем в 5 раз увеличить ресурс работы элементов конструкций из ПКМ. Применение покрытий на основе заявляемой композиции позволит обеспечить требуемые радиотехнические характеристики обтекателей из стеклопластиков, а в случае использования синтетических неорганических пигментов - требуемые характеристики отражения покрытий в УФ, видимом и ИК-диапазонах.
| Таблица 1 | ||||||
| Наименование компонентов | Состав по примерам, мас.ч. | Прототип | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
| сополимер трифторхлорэтилена | ||||||
| с винилиденфторидом: | ||||||
| Ф-32ЛН с относит. вязк. 1,25 | - | 23,5 | - | - | - | |
| с относит. вязк. 1,4 | 20,25 | - | - | - | - | 15 |
| Ф-32ЛВ с относит. вязк. 1,48 | - | - | 10,1 | 10,1 | - | |
| с относит. вязк. 1,65 | - | - | - | - | 9,8 | |
| Эпоксидная диановая смола: | ||||||
| ЭД-20 | 2,25 | - | 1,1 | - | 1,0 | - |
| ЭД-16 | - | 2,58 | - | 1,3 | - | |
| Аминоэтоксисилан: | ||||||
| γ-аминопропилтриэтоксисилан | 1,6 | - | 0,9 | - | - | - |
| 1-аминогексаметилен-6- | ||||||
| аминометилентриэтоксиамино- | ||||||
| силан | - | 2,0 | - | - | 0,8 | |
| диэтиламинометилентриэтокси- | ||||||
| силан | - | - | - | 0,9 | - | |
| Пигменты: | ||||||
| смесовой серо-зеленый | 5,0 | - | - | - | - | - |
| смесовой темно-зеленый | - | 5,6 | - | - | - | - |
| диоксид титана | - | - | 2,1 | - | - | - |
| голубой фталоцианиновый | - | - | - | - | 0,6 | - |
| красный 5С | - | - | - | 2,3 | - | - |
| оксид цинка | - | - | 7,9 | - | - | - |
| алюминиевая пудра | - | - | - | - | - | 12 |
| Тальк молотый | - | 0,12 | - | - | - | - |
| Бутилацетат | 40,0 | 40,0 | 45,0 | 44,0 | 45,0 | 35 |
| Этилацетат | 12,0 | 12,0 | 13,5 | 12,5 | 13,5 | 33 |
| Ацетон | 16,0 | 16,0 | 17,0 | 18,0 | 18,0 | 20 |
| Толуол | 12,0 | 12,0 | 13,5 | 13,0 | 13,5 | 30 |
| Таблица 2 | ||||||
| Свойства | Примеры по изобретению | Прототип | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
| Адгезия, балл, | ||||||
| к стеклотекстолиту: | ||||||
| в исходном состоянии | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 4-5 |
| после 10 сут в диет. воде | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 4-5 |
| к эпоксидной эмали: | ||||||
| в исходном состоянии | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 4-5 |
| после 10 сут в диет. воде | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 4-5 |
| Атмосферостойкость | ||||||
| в условиях умеренно- | ||||||
| теплого климата: | ||||||
| адгезия, балл | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 5 |
| потеря блеска, % | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| в условиях теплого | ||||||
| влажного климата: | ||||||
| адгезия, балл | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 5 |
| потеря блеска, % | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Коэффициент пропускания | ||||||
| электромагнитного | ||||||
| излучения в диапазоне | ≥98 | ≥98 | ≥98 | ≥98 | ≥98 | ≥10 |
| длин волн 2-70 см, % | ||||||
| Водопоглощение стеклотекстолита с | Образование | |||||
| покрытием на основе | пузырей | |||||
| заявляемой композиции толщиной 50 мкм, | и отслаивание | |||||
| г/м2·мес: | ||||||
| с покрытием | 25 | 25 | 35 | 28 | 25 | |
| без покрытия | 280 | 280 | 280 | 280 | 280 |
1. Полимерная композиция для покрытий, включающая сополимер трифторхлорэтилена с винилиденфторидом, пигменты и органические растворители - бутилацетат, этилацетат, ацетон и толуол, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит эпоксидную диановую смолу и аминоэтоксисилан при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| сополимер трифторхлорэтилена с винилиденфторидом | 9,8-23,5 |
| эпоксидная диановая смола | 1,0-2,58 |
| аминоэтоксисилан | 0,8-2,0 |
| пигменты | 0,6-10,0 |
| бутилацетат | 40,0-45,0 |
| этилацетат | 12,0-13,5 |
| ацетон | 16,0-18,0 |
| толуол | 12,0-13,5 |
2. Полимерная композиция для покрытий по п.1, отличающаяся тем, что в качестве аминоэтоксисилана она содержит γ-аминопропилтриэтоксисилан, или 1-аминогексаметилен-6-аминометилентриэтоксиаминосилан, или диэтиламинометилентриэтоксисилан.
3. Полимерная композиция для покрытий по п.1, отличающаяся тем, что в качестве пигментов она содержит диоксид титана, или пигмент фталоцианиновый голубой, или пигмент красный 5С, или оксид цинка, или их смеси, или цветные смесовые синтетические неорганические пигменты.
4. Полимерная композиция для покрытий по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит наполнитель - тальк молотый в количестве 0,10-0,12 мас.ч.
