Композиция для спортивных покрытий
Владельцы патента RU 2434912:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) (RU)
Изобретение относится к композициям для спортивных покрытий на основе жидких углеводородных каучуков для изготовления покрытий беговых дорожек и спортивных площадок. Композиция включает олигобутадиендиол, пластификатор, минеральный наполнитель, трехфункциональный низкомолекулярный спирт, полиметилен-полифениленполиизоцианат с содержанием изоцианатных групп 29,5-31,0%, оловоорганический катализатор, 2,4,6-три-трет-бутилфенол и модифицирующую добавку, представляющую собой кубовый остаток с температурой кипения не менее 200°С, полученный после отгонки из кубового отхода производства N-метиланилина фракции с температурой кипения до 200°С. Технический результат - повышение динамических, физико-механических и адгезионных показателей покрытий. 2 табл.
Изобретение относится к композициям для спортивных покрытий на основе жидких углеводородных каучуков для изготовления покрытий беговых дорожек и спортивных площадок.
Известна композиция для изготовления эластичных покрытий, включающая низкомолекулярный бутадиенпипериленовый каучук, оксид кальция, мел, глицерин, катализатор уретанообразования, полиизоцианат и триэтилбензиламмонийхлорид [патент РФ 2211850 С1, кл.6 C09D 109/00, опубл. 1999].
Широкое распределение по типу функциональности бутадиенпипериленового олигомера обуславливает дефектность трехмерной сетки, образующейся при отверждении полиизоцианатом, что является следствием низкого уровня динамических и физико-механических показателей покрытия.
Известна композиция для покрытий спортивных площадок и гидроизоляционных покрытий, включающая гидроксилсодержащий олигодиендиол - сополимер изопрена и бутадиена, пластификатор, минеральный наполнитель, трехфункциональный низкомолекулярный спирт, катализатор уретанообразования, 2,4,6-три-трет-бутилфенол, отвердитель полиизоцианат и дополнительно этилсиликат [патент РФ 2186812, C09D 109/00, опубл. 10.08.2002].
Недостатком этих композиций является низкий уровень динамических и физико-механических свойств отвержденных эластомерных покрытий.
Известна композиция для покрытий, включающая олигобутадиендиол, пластификатор, минеральный наполнитель, трехфункциональный низкомолекулярный спирт, оловоорганический катализатор уретанообразования, 2,4,6-три-трет-бутилфенол, полиизоцианат и этилсиликат [патент РФ 2190002, кл.7 C09D 109/00, опубл. 2002].
Недостатком этих композиций является невысокий уровень динамических и физико-механических свойств.
Наиболее близким решением к предлагаемому изобретению (прототип) является композиция, описанная в способе получения композиции для покрытия [патент РФ 2325418, C09D 175/08, опубл. 27.05.2008, Бюл. №15], включающая олигобутадиендиол, пластификатор, минеральный наполнитель, трехфункциональный низкомолекулярный спирт, оловоорганический катализатор уретанообразования, 2,4,6-три-трет-бутилфенол, полиметиленполифениленполиизоцианат с содержанием изоцианатных групп 29,5-31,0% и полисульфидный олигомер при соотношении компонентов, мас.ч.:
| Олигобутадиендиол | 100 |
| Пластификатор | 5-30 |
| Минеральный наполнитель | 90-150 |
| Трехфункциональный низкомолекулярный спирт | 1-5 |
| Указанный полиизоцианат | 14-24 |
| Оловоорганический катализатор | 0,01-1,10 |
| 2,4,6-Три-трет-бутилфенол | 0,5-1,5 |
| Полисульфидный олигомер | 5-15 |
Покрытия из данной композиции характеризуются недостаточным уровнем динамических и физико-механических свойств.
Техническим результатом является повышение уровня динамических и физико-механических свойств, стойкости к термоокислительному старению.
Поставленный технический результат достигается тем, что композиция для спортивных покрытий, включающая олигобутадиендиол, пластификатор, минеральный наполнитель, трехфункциональный низкомолекулярный спирт, полиметиленполифениленполиизоцианат с содержанием изоцианатных групп 29,5-31,0%, оловоорганический катализатор, 2,4,6-три-трет-бутилфенол, дополнительно содержит модифицирующую добавку, представляющую собой кубовый остаток с температурой кипения не менее 200°C, полученный после отгонки из кубового отхода производства N-метиланилина фракции с температурой кипения до 200°C, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| Олигобутадиендиол | 100 |
| Пластификатор | 5-30 |
| Минеральный наполнитель | 80-100 |
| Трехфункциональный низкомолекулярный спирт | 1-5 |
| Указанный полиизоцианат | 14-24 |
| Оловоорганический катализатор | 0,01-1,10 |
| 2,4,6-Три-трет-бутилфенол | 0,5-1,5 |
| Модифицирующая добавка | 2-5 |
Введение модифицирующей добавки, вследствие специфики строения входящих в ее состав соединений, имеющих реакционноспособные аминные группы, приводит к повышению уровня адгезионного взаимодействия с субстратами, термоокислительной стабильности полиуретанов.
В качестве олигобутадиендиола в композиции используется сополимер бутадиена и изопрена ПДИ-1К (ТУ 38.103342-88) с соотношением мономеров 70:30; молекулярной массой 4000-5000; содержанием гидроксильных групп 0,75-0,89 мас.%, и олигодиендиолы с молекулярной массой 2000-5000; индексом полидисперсности 1,20-1,35; вязкостью по Брукфилду, Па·с (25°C) 8,5-22; содержанием концевых гидроксильных групп 0,7-1,7%; микроструктурой 1,4-цис 10-15%, 1,4-транс 20-25%, 1,2-(винил) 60-70%; распределением по OH-группам (РТФ), %: бесфункциональные 2, монофункциональные 6, бифункциональные 92; плотностью, кг/м3: 900-910 (олигодиендиолы Krasol LBH производства фирмы Sartomer).
В качестве пластификатора композиция содержит соединения, используемые в производстве эластомерных материалов на основе диеновых каучуков: алкил(арил)овые эфиры фталевой или фосфорной кислоты, хлорпарафины.
Наполнителями для каучуковой основы служат минеральные порошки средней дисперсности, такие как мел, известь-отсев, каолин, тальк.
2,4,6-Три-трет-метилфенол представляет собой кристаллический порошок с зелено-желтым оттенком, хорошо растворимый в углеводородах, и имеет следующие характеристики: температура плавления 129-131°C, массовая доля золы - не более 0,05%. Получают путем алкилирования фенола изобутиленом в присутствии катализатора. Торговое название - антиоксидант П-23 (ТУ 6-14-26-77).
В качестве трехфункционального низкомолекулярного спирта в композиции используется глицерин, триэтаноламин или триметилолпропан.
В качестве полиизоцианата в композиции используется полиметиленполифениленполиизоционаты, получаемые фосгенированием продукта конденсации анилина с формальдегидом (ТУ 2224-152-04691277-96). Содержание изоцианатных групп 29,5-31%.
В качестве оловоорганического катализатора применяют октоат олова, дибутилдилауринат олова (ТУ 6-02-818-78), могут использоваться и другие оловоорганические соединения, применяемые для синтеза полиуретанов.
Модифицирующая добавка представляет собой кубовый остаток, полученный после отгонки из кубового отхода производства N -метиланилина (стадия получения товарного N - метиланилина) фракции с температурой кипения до 200°C. Модифицирующая добавка представляет собой смесь, состоящую из более чем 100 веществ, в том числе, мас.%:
| N - Метиланилин | 3-5 |
| N - Циклогексиламин | 15-20 |
| м - Толуидин | 1-3 |
| N - (3-Толил)бензамид | 10-13 |
| Смесь веществ с Ткип до 240°C/4 мм рт.ст. | 51-29 |
| Высокомолекулярные смолистые вещества | 20-30 |
Доля аминогрупп в модифицирующей добавке составляет 4-6 мас.ч. Модифицирующая добавка представляет собой подвижную жидкость от темно-коричневого до черного цвета с характерным запахом.
В качестве компонента, обеспечивающего снижение расхода композиции на изготовление единицы площади, используется резиновая крошка. Для улучшения внешнего вида в композицию могут быть введены пигменты.
Для изготовления композиции для спортивных покрытий используют смесительное оборудование, обеспечивающее гомогенизацию со степенью перетира твердых частиц не более 100 мкм. Полиизоцианат и катализатор уретанообразования поставляют в комплекте с композицией и добавляют в нее на месте укладки покрытия. Резиновую крошку вмешивают в композицию перед введением отвердителя.
Изобретение иллюстрируется следующим примером 1 (состав 1, табл.1).
Пример 1. В смеситель с якорной мешалкой объемом 0,5 л загружают 100 г олигобутадиендиола ПДИ-1К, 70 г мела, 10 г извести-отсева, 5 г дибутилфенилфосфата, 5 г триметилолпропана, 0,1 г октоата олова, 0,5 г 2,4,6-три-трет-бутилфенола и 5 г модифицирующей добавки. Смешение компонентов проводят в течение 30 мин. В полученную смесь добавляют 10 г резиновой крошки, 24 г полиизоцианата и вновь перемешивают в течение 8 мин. Полученную смесь заливают в формы и выдерживают 20-25 суток при температуре 18-25°C.
Аналогичным образом готовятся композиции состава 2-10 по примеру 1.
Состав всех исследуемых композиций приведен в таблице 1. Свойства образцов покрытий из композиций приведены в таблице 2.
Образцы покрытия испытывали по ГОСТ 263-75, ГОСТ-275-75, ГОСТ-6950-73, ГОСТ-2678-88 и методами (Кувшинский Е.В и др. // Журнал теор. физики, 1957, т.26, с.878-886. Сидорович Е.А. и др. // Физика твердого тела, 1961, т.3.11, с.3487-3494, и (Медведев В.П. Разработка эластомерных покрытий для спортивных сооружений на основые анализа взаимодействия элементов в системе «опорно-двигательный аппарат спортсмена - покрытие». Дисс. канд. техн. наук, Волгоград, 1989 г.).
При содержании модифицирующей добавки менее 2 мас.ч. снижается стойкость материалов к термоокислительному старению и прочность соединения покрытия с субстратами. Увеличение содержания модифицирующей добавки до свыше 5 мас.ч. приводит к снижению упруго-прочностных свойств полиуретанов.
Таким образом, заявленная композиция обеспечивает получение покрытий с более высоким комплексом динамических, физико-механических, адгезионных характеристик и повышенной стойкостью к термоокислительному старению. Повышение комплекса свойств покрытий достигается благодаря использованию модифицирующей добавки.
Композиция для спортивных покрытий, включающая олигобутадиендиол, пластификатор, минеральный наполнитель, трехфункциональный низкомолекулярный спирт, полиметиленполифениленполиизоцианат с содержанием изоцианатных групп 29,5-31,0%, оловоорганический катализатор, 2,4,6-три-трет-бутилфенол, отличающаяся тем, что дополнительно содержит модифицирующую добавку, представляющую собой кубовый остаток с температурой кипения не менее 200°С, полученный после отгонки из кубового отхода производства N-метиланилина фракции с температурой кипения до 200°С, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| Олигобутадиендиол | 100 |
| Пластификатор | 5-30 |
| Минеральный наполнитель | 80-100 |
| Трехфункциональный низкомолекулярный спирт | 1-5 |
| Указанный полиизоцианат | 14-24 |
| Оловоорганический катализатор | 0,01-1,10 |
| 2,4,6-три-трет-бутилфенол | 0,5-1,5 |
| Модифицирующая добавка | 2-5 |
