Водорастворимая эпоксидная композиция

Изобретение относится к композициям для покрытия, в частности к эпоксидной композиции. Описываемая водорастворимая эпоксидная композиция содержит продукт взаимодействия смеси циклоалифатической или алифатической смолы с ароматической эпоксидной смолой, воду, а в качестве отвердителя - аддукт смеси аминов, взятых в 5÷20 кратном избытке от стехиометрического количества, со смесью циклоалифатической или алифатической смолы с ароматической эпоксидной смолой, а также наполнитель, пигмент, технологические добавки, предотвращающие вспенивание композиции, улучшающие ее розлив и смачиваемость пигментов и наполнителей. Эпоксидная композиция по данному изобретению обладает повышенной стабильностью при хранении. Данная композиция не содержит токсичных веществ и обеспечивает улучшенные прочностные показатели в отвержденном состоянии. 4 табл.

 

Изобретение относится к водорастворимым эпоксидным композициям и может быть использовано для нанесения защитных и декоративных покрытий, пропитки бетона, тканей, дерева, основы для лакокрасочных материалов и др. целей.

Ближайшим прототипом заявляемого решения является водорастворимая эпоксидная композиция, содержащая водную дисперсию предконденсата эпоксидной смолы, являющейся продуктом взаимодействия эпоксидной диановой смолы, бисфенола А, диглицидилового эфира полиоксиалкиленгликоля и фенолформальдегидной новолачной смолы и отвердителя аминного типа (патент США №4608406).

Недостатками известной водорастворимой эпоксидной композиции является низкая прочность получаемых материалов, недостаточная стабильность при хранении и транспортировке, а также токсичных веществ в ее составе.

Целью заявляемого технического решения является водорастворимая эпоксидная композиция с повышенной стабильностью при хранении, не содержащая токсичных веществ и обеспечивающая улучшенные прочностные показатели в отвержденном состоянии. Композиция может наноситься валиком, кистью или через распылитель и отверждается при температуре от +5°С. Поставленная цель достигается тем, что она содержит в качестве водной эпоксидной дисперсии продукт взаимодействия смеси циклоалифатической или алифатической смолы с ароматической эпоксидной смолой, содержащей ≥2 эпоксидных групп в молекуле в соотношении 3:97 до 97:3 (А) с дифункциональным органическим соединением, содержащим карбоксильные или гидроксильные группы-спирты, кислоты или окиси кислоты (Б) в соотношении А:Б от 95:5 до 30:20, полученный путем перемешивания реагентов в присутствии катализатора - третичного амина в количестве от 0,01 до 5% от реагирующей массы, при температуре 50÷90°С в течение 1+5 часов до снижения содержания эпоксидных групп в компоненте А от 5 до 70% от исходного количества и исходный компонент А в соотношении продукт взаимодействия: А от 5:95 до 95:5, перемешанные в течение 5÷25 минут и разбавленные четырьмя равными порциями дистиллированной воды с интервалами 5÷25 минут до концентрации сухого вещества 10÷70%, а в качестве отвердителя аддукт смеси аминов, взятых в 5÷20 кратном избытке от стехиометрического количества, со смесью циклоалифатической или алифатической смолы с ароматической эпоксидной смолой, содержащей ≥2 эпоксидных групп в молекуле, в соотношении от 3:97 до 97:3, полученный путем перемешивания смеси аминов со смесью смол при 40÷100°С в течение 20÷180 мин с последующим разбавлением алифатическими или ароматическими спиртами и гликолями или их эфирами до концентрации 35÷70%, а также наполнитель, пигмент, технологические добавки, предотвращающие вспенивание композиции, улучшающие ее розлив и смачиваемость пигментов и наполнителей, при этом композиция содержит (мас.ч.):

Смоляная часть	100
Отвердитель	20÷120
Дополнительное количество воды	50÷1000
Наполнитель	0,1÷200
Пигмент	0,1÷20
Технологические добавки	1÷10

Пример 1.

Получение смоляной части.

В реактор, снабженный мешалкой и обогревом, загружают 30 массовых частей циклоалифатической эпоксидной смолы марки УП-632, представляющей собой 3,4 эпоксициклогексил - 3',4' эпоксициклогексилкарбоксилат, 30 массовых частей эпоксидной ароматической смолы марки РЭС-3, представляющей собой диглицидиловый эфир резорцина. Температуру в реакторе поднимают до 60°С и смесь смол (компонент А) перемешивают в течение 10 минут. Далее в реактор загружают себациновую кислоту (компонент Б) в количестве 40 массовых частей, т.е. при соотношении А:Б=60:40 и 2 массовые части катализатора - триэтаноламина. Смесь перемешивают при температуре 70°С в течение 3-х часов, после чего содержание эпоксидных групп в компоненте А снижается до 50% от исходного, а карбоксильные группы у компонента Б практически исчерпываются, что подтверждает образование форконденсата. К полученному форконденсату добавляют еще 60 массовых частей компонента А и, после перемешивания в течение 10 минут, 4-мя равными порциями с интервалом 40 минут, загружают 250 массовых частей дистиллированной воды, до концентрации сухого вещества 64%. Полученную водную дисперсию затаривают в коррозионностойкую емкость.

Примеры 2÷11 осуществляют аналогично примеру 1, при изменении параметров в соответствии с табл.1.

Получение отвердителя.

В реактор, снабженный обогревом, охлаждением и мешалкой загружают 100 мас.ч. смеси 4,4 диаминодифенилметана и триэтилентетрамина в мас. соотношении 1:1 и при температуре 70°С вводят 60 мас.ч. смеси эпоксидной алифатической смолы ТЭГ-1 (диглицидилового эфира триэтиленгликоля) и эпоксидной диановой смолы Эд-20 в соотношении 1:1, т.е. количество амина по соотношению к смоле составляет 12 кратный избыток от стехиометрического.

После 50 минутной выдержки при постоянном перемешивании полученный аддукт охлаждают до комнатной температуры и добавляют 80 мас.ч. диэтиленгликоля и через 10 мин перемешивания аддукт с концентрацией сухого вещества 66% заливают в тару.

Получение композиции.

В реактор, снабженный мешалкой, заливают 100 мас.ч. водной дисперсии эпоксидной смолы (в пересчете на сухой продукт). Затем последовательно вводят 100 мас.ч. наполнителя сульфата бария, 10 мас.ч. пигмента - двуокиси титана, 1 мас.ч. антивспенивателя - полифенилметилсилоксана, 2 мас.ч. добавки, улучшающей розлив бутанолизированной мочевино-формальдегидной смолы, 2 мас.ч. добавки улучшающей смачиваемость наполнителя - оксиэтилированный этиленгликоль. После перемешивания компонентов в течение 10 минут при 20°С добавляют 70 мас.ч. отвердителя (в пересчете на аддукт без разбавителя); далее добавляют 600 мас.ч. воды и смесь перемешивают при комнатной температуре в течение 20 мин.

Условия получения водной эпоксидной дисперсии по примерам приведены в таблице 1.

Условия получения отвердителя по примерам 2÷11 приведены в таблице 2. Условия получения композиции по примерам 2÷11 приведены в таблице 3. Свойства заявляемой композиции в сравнении с прототипом представлены в таблице 4.

Приложение к таблице 3:

(1) ТУ ГОСТ-13032-77.

(2) ТУ 6-02-777-73.

(3) ТУ ГОСТ 11066-64.

(4) ТУ 2223-138-05744685-95.

(5) ТУ 6-10-788-68.

(6) ТУ 6-01-646-84.

(7) ТУ ГОСТ 19710-78.

(8) ТУ ГОСТ 8313-88.

Таблица 4 Свойства водорастворимой эпоксидной композиции по примерам 1÷11 в сравнении с прототипом
№	Наименование параметра	Патент США	Величина показателя
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	Устойчивость при хранении	6	Не менее 18 месяцев
2	Адгезия по бетону	2,5	Отрыв по бетону
3	Адгезия к стали 3, МПА	0,8	20	25	25	28	20	28	26	28	30	22	20
4	Прочность отвержденного материала (пленки) при разрыве, МПА через сутки	мягкая	26	22	20	23	26	22	23	25	20	21	22
5	Через 3 суток	0,5	29	27	28	29	28	30	29	29	28	26	27

Водорастворимая эпоксидная композиция для покрытия, включающая водную эпоксидную дисперсию, представляющую собой продукт взаимодействия смеси циклоалифатической или алифатической смолы с ароматической эпоксидной смолой, содержащей ≥2 эпоксидных групп в молекуле при их соотношении 3:97 до 97:3 (А) с дифункциональным органическим соединением, содержащим карбоксильные и/или гидроксильные группы, выбранным из группы, включающей спирт, кислоту, оксикислоту (Б) при соотношении А:Б от 95:5 до 30:20, полученный путем перемешивания реагентов в присутствии катализатора, выбранного из группы, включающей третичный амин, диметиламин, бензотриазол, в количестве от 0,01 до 5% от реагирующей массы, при температуре 50÷90°С в течение 1÷5 ч до снижения содержания эпоксидных групп в компоненте А от 5 до 70% от исходного количества, и добавления к полученному форконденсату исходного компонента А при следующем соотношении форконденсат: А от 5:95 до 95:5, дальнейшего перемешивания в течение 5÷25 мин, и разбавления смоляной части четырьмя равными порциями дистиллированной воды с интервалами 5÷25 мин до концентрации сухого вещества 10÷70%, отвердитель, представляющий собой аддукт, полученный взаимодействием смеси циклоалифатической или алифатической смолы с ароматической эпоксидной смолой, содержащей ≥2 эпоксидных групп в молекуле при их соотношении 3:97 до 97:3 со смесью аминов, взятых в 5÷20 кратном избытке от стехиометрического количества, путем перемешивания реагентов при 40÷100°С в течение 20÷180 мин и разбавления алифатическим или ароматическим спиртом, или гликолем, или их эфиром, до коцентрации 35÷70, воду, наполнитель, пигмент, технологические добавки, предотвращающие вспенивание композиции, улучшающие ее розлив и смачиваемость пигментов и наполнителя, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Вышеуказанная водная эпоксидная дисперсия	100
Вышеуказанный отвердитель	20÷120
Вода	50÷1000
Наполнитель	0,1÷200
Пигмент	0,1÷20
Технологические добавки	1÷10