Полиуретановые покрытия, характеризующиеся улучшенной межслоевой адгезией


 


Владельцы патента RU 2489451:

ПРК-ДЕСОТО ИНТЕРНЭШНЛ, ИНК. (US)

Настоящее изобретение относится к композиции полиуретанового покрытия, используемой в авиационных и аэрокосмических областях применения. Данная композиция содержит: (а) изоцианатный компонент, содержащий алифатический изоцианат и ароматический изоцианат, и (b) полиольный компонент, содержащий акриловый полиол и полиэфирполиол на основе сложного эфира, причем акриловый полиол включает смесь жесткого акрилового полиола с температурой стеклования (Tg) выше 20°С и мягкого акрилового полиола с Tg ниже 20°С. Кроме того, описан способ обработки полиуретановой поверхности, подвергшейся старению, с использованием указанной выше композиции, а также подложка, содержащая полиуретановую поверхность, подвергшуюся старению и полиуретановое покрытие из композиции по изобретению. Технический результат - получение композиции полиуретанового покрытия, которая обеспечивает получение воспроизводимой и надежной межслоевой адгезии для нового покрывного покрытия на поверхности, подвергшейся старению, без проведения механической пескоструйной обработки или смывания растворителем. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 3 табл.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к композиции полиуретанового покрытия, содержащей смесь ароматических и алифатических изоцианатов и смесь смол акрилового полиола и полиэфирполиола на основе сложного эфира, и к способам ее применения.

Уровень техники

Как правило на авиационные и аэрокосмические летательные аппараты сначала наносят грунтовочное покрытие на основе эпоксидной смолы или полиуретана и отверждающего агента, а после этого наносят отверждаемое двухкомпонентное полиуретановое покровное покрытие, которое характеризуется стойкостью к воде и органическим растворителям, таким как авиационное топливо и/или рабочие жидкости гидравлических систем. Грунтовочное покрытие наносят на металлические поверхности для получения улучшенной коррозионной стойкости или на полимерные поверхности для улучшения адгезии к слоям, наносимым впоследствии. Покровные покрытия выбирают для получения свойств, таких как стойкость к растворителям, атмосферостойкость, абразивная стойкость, твердость и/или эстетичность.

Во время использования поверхность покровного покрытия может подвергаться старению. Термин «поверхность, подвергшаяся старению» в соответствии с использованием в настоящем документе относится к поверхности, физические и/или химические свойства которой ухудшаются по сравнению со свойствами новой поверхности. Старение поверхностей может представлять собой результат эффектов, например, от воздействия механического истирания, удара, воды, растворителей, температуры, излучения, влаги, атмосферных факторов и/или других механизмов, которые вызывают ухудшение физических и/или химических свойств и/или эстетических качеств поверхности. «Поверхность, подвергшаяся старению» в соответствии с использованием в настоящем документе также включает поверхности, которые ухудшаются по сравнению с первоначальным состоянием при нанесении, где ухудшение представляет собой результат относительно кратковременного воздействия напряжения в сопоставлении со старением, которое обычно представляет собой результат долговременного воздействия одного или нескольких напряженных состояний. Например, поверхность может быть повреждена в результате воздействия механического напряжения, такого как истирание, удар и тому подобное, термического напряжения, такого как действие избыточных температур, воздействие растворителей и/или химическое напряжение, такого как действие облучения, и тому подобное. На практике подходящей для использования может оказаться повторная чистовая отделка поверхности, подвергшейся старению, обеспечивающая восстановление физических, химических и/или эстетических качеств поверхности.

Адгезия между новым покрытием или «покрытием повторной чистовой отделки» или покрытием, «полученным при повторной чистовой отделке», и поверхностью, подвергшейся старению, может вносить свой вклад в получение общих эксплуатационных характеристик покрытия. В случае нанесенного вначале на деталь покрытия покрытие может иметь идентичные или подобные физические и химические свойства по всей поверхности. Однако, например, в случае использованных, подвергшихся старению и/или поврежденных поверхностей и, в частности, больших поверхностей, таких как у самолета, поверхность, предназначенная для нанесения покрытия и/или проведения повторной чистовой отделки, может и не быть однородной.

В случае необходимости повторной чистовой отделки большой поверхности, такой как поверхность самолета, покровное покрытие перед повторным окрашиванием может быть удалено при использовании раствора для смывания покрытия. Во избежание необходимости предварительной обработки свежей металлической поверхности и повторного нанесения нового грунтовочного покрытия подходящим может оказаться удаление перед повторным окрашиванием только слоя покровного покрытия. Набухаемые, смываемые раствором покровные покрытия и способы удаления покровного покрытия при одновременном сохранении отвержденного грунтовочного покрытия на металлической поверхности описаны в патенте США №6217945, посредством ссылки включенном в настоящий документ. В способе смывания раствором можно использовать растворители, в результате чего образуются химические отходы, которые, однако, могут быть нежелательными.

В определенных областях применения подходящим может оказаться нанесение на подвергшуюся старению полиуретановую поверхность полиуретанового покровного покрытия без первоначального удаления покрытия, подвергшегося старению. Однако, адгезия полиуретановых покрытий к покрытиям, подвергшимся старению, может оказаться неудовлетворительной. Свой вклад в получение неудовлетворительной адгезии новых полиуретановых покровных покрытий к покрытию, подвергшемуся старению, могут вносить поверхностные явления на покрытии, подвергшемся старению, такие как меление, присутствие на поверхности микропор и/или захваченной воды.

Для облегчения и/или улучшения адгезии нового полиуретанового покровного покрытия к подвергшейся старению полиуретановой поверхности подвергшаяся старению поверхность перед нанесением нового полиуретанового покровного покрытия может быть подвергнута механическому истиранию. Механическое истирание поверхности, подвергшейся старению, может быть проведено, например, в результате пескоструйной обработки. Пескоструйная обработка больших поверхностей, таких как поверхности самолета, может быть дорогостоящей, отнимающей много времени и/или трудной для контроля в той степени, которая необходима для облегчения получения однородной адгезии вновь наносимого покровного покрытия. Кроме того, способ механического истирания может высвобождать частицы, содержащие потенциально вредные и/или токсичные химикаты.

В связи с этим необходимо создать способы, альтернативные смыванию растворителем или механической пескоструйной обработке, в частности, для авиационных и аэрокосмических областей применения.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение относится к композиции полиуретанового покрытия, содержащей изоцианатный отверждающий агент, содержащий ароматический изоцианат и алифатический изоцианат («изоцианатный компонент») и полиольную смолу, содержащую акриловый полиол и полиэфирполиол на основе сложного эфира, («полиольный компонент»).

Кроме того, настоящее изобретение относится к способу обработки поверхности, подвергшейся старению, включающему нанесение на поверхность описанной ранее композиции полиуретанового покрытия, высушивание композиции, нанесение на полиуретановое покрытие композиции второго покрытия и отверждение второго покрытия.

В общем настоящее изобретение относится к двухкомпонентной композиции полиуретанового покрытия, содержащей отверждающий агент в виде смеси ароматического и алифатического изоцианатов и смесь акрилового полиола и полиэфирполиола на основе сложного эфира. Как было обнаружено, настоящая композиция покрытия может обеспечить получение улучшенной межслоевой адгезии без проведения механической пескоструйной обработки или смывания растворителем расположенного ниже слоя покрытия, подвергшегося старению, перед проведением повторной чистовой отделки слоем нового покрытия, в частности, слоем полиуретанового покровного покрытия. Таким образом, настоящие покрытия исполняют функцию «связывающего покрытия».

В общем случае связывающее покрытие наносят на подвергшуюся старению поверхность, такую как слой подвергшегося старению покрытия или покровного покрытия, перед нанесением нового покрытия. Таким образом, в соответствии с использованием в настоящем документе «связывающее покрытие» обозначает промежуточное покрытие, предназначенное для облегчения или улучшения адгезии между лежащей ниже поверхностью, такой как покрытие, подвергшееся старению, и лежащим выше покрытием, таким как покровное покрытие. Использование связывающего покрытия может устранить необходимость проведения механической пескоструйной обработки и/или смывания растворителем.

В настоящих композициях изоцианатный компонент, который исполняет функцию отверждающего агента, содержит смесь ароматического и алифатического изоцианатов. В определенных вариантах осуществления изоцианатный компонент содержит от 1 до 50, в частности, от 1 до 30, массовых процентов ароматического изоцианата в расчете на совокупную массу изоцианатов, использующихся в изоцианатном компоненте. Полагают, что, реакция между ароматическим изоцианатом и мочевиновыми или уретановыми группами на подвергшемся старению полиуретановом покровном покрытии вносит свой вклад в получение прочной и долговременной межфазной адгезии, хотя изобретатели и не хотели бы связывать себя какой-либо теорией. В определенных вариантах осуществления изоцианатный компонент может дополнительно содержать от 70 до 99 массовых процентов алифатического изоцианата в расчете на совокупную массу изоцианатов, использующихся в изоцианатном компоненте. Полагают также, что алифатический изоцианат может вносить свой вклад в получение общих свойств покрытий, таких как время нанесения, вязкость, атмосферостойкость, стойкость к ультрафиолетовому излучению и/или гибкость, хотя изобретатели и не хотели бы связывать себя какой-либо теорией. Могут быть использованы любые ароматические и алифатические изоцианаты. В особенности подходящие ароматические и алифатические изоцианаты включают те, которые имеют две и более изоцианатные группы. Например, подходящие ароматические изоцианаты включают нижеследующие, но не ограничиваются только ими: толуол-2,4-диизоцианат (ТДИ), толуол-2,6-диизоцианат (ТДИ), 4,4'-метилендифенилдиизоцианат (МДИ), 2,4'-метилендифенилдиизоцианат (МДИ), полимерный метилендифенилдиизоцианат (ПМДИ), п-фенилендиизоцианат (ФДИ), м-фенилендиизоцианат (ФДИ), нафталин-1,5-диизоцианат (НДИ), нафталин-2,4-диизоцианат (НДИ), 1,5-нафталиндиизоцианат, п-ксилилендиизоцианат (КДИ) и тому подобное; подходящие алифатические изоцианаты включают нижеследующие, но не ограничиваются только ими: изофорондиизоцианат (ИФДИ), 1,4-циклогександиизоцианат (ЦГДИ), 4,4'-дициклогексилметандиизоцианат (ГМДИ), бис(изоцианатометил)циклогексан (ГКДИ), тетраметилксилилендиизоцианат (ТМКДИ), 1,6-гексаметилендиизоцианат (ГДИ) и тому подобное. Данные изоцианаты могут иметь любую форму, включающую нижеследующие, но не ограничивающуюся только этим: димер, тример, изоцианурат, аддукты, полимерный и форполимерный изоцианат, и коммерчески доступны в компаниях Bayer Corporation, BASF, ICI, Dow, Huntsman, Degussa и тому подобное.

Полиольный компонент композиции покрытия настоящего изобретения содержит смесь полиольной смолы, содержащей акриловый полиол и полиэфирполиол на основе сложного эфира. В определенных вариантах осуществления акриловый полиол включает жесткий акриловый полиол и мягкий акриловый полиол. «Жесткий акриловый полиол» и тому подобные термины обозначают акриловый полиол, имеющий температуру стеклования («Tg»), большую, чем 20°C; «мягкий акриловый полиол» и тому подобные термины обозначают акриловый полиол, характеризующийся значением Tg, меньшим, чем 20°C. В определенных вариантах осуществления полиольный компонент содержит (a) от 40 до 80 массовых процентов жесткого акрилового полиола, (b) от 10 до 40 массовых процентов мягкого акрилового полиола и (c) от 5 до 30 массовых процентов полиэфирполиола на основе сложного эфира в расчете на совокупную массу твердого вещества полиола, использующегося в полиольном компоненте.

Жесткий акриловый полиол может вносить свой вклад в получение ударной вязкости и/или прочности покрытия при отверждении с использованием изоцианатного отвердителя. Жесткий полиол может быть получен в результате проведения реакции сополимеризации между одним или несколькими гидроксилсодержащими мономерами, такими как гидроксиэтил(мет)акрилат, гидроксипропил(мет)акрилат, гидроксибутил(мет)акрилат и тому подобное, и другими мономерами, обычно использующимися при синтезе акриловых смол покрытий, таких как (мет)акриловые сложные эфиры C1-4 одноатомных спиртов, (мет)акриловые сложные эфиры циклоалифатических моноспиртов, (мет)акриловые сложные эфиры ароматических моноспиртов, винилароматика, нитрильные мономеры, силанфункциональные мономеры, глицидилфункциональные мономеры, фторсодержащие соединения и тому подобное. Подходящий жесткий акриловый полиол включает продукты MACRYNAL SM510N, 515, 565/70 BAC, VSM2872/70BAC, которые коммерчески доступны в компании Cytec Corporation, JONCRYAL 550, 551, 552, 558, 580, 581, 587, 910, которые коммерчески доступны в компании BASF, и XCG-7204, который коммерчески доступен в компании PPG Industries. В случае использования жесткого акрилового пол иола он может присутствовать в количестве в диапазоне от 40 до 80 массовых процентов, таком как от 50 до 70 массовых процентов, при расчете на совокупную массу твердого вещества полиола, использующегося в полиольном компоненте.

В определенных вариантах реализации смесь полиольных смол может дополнительно содержать мягкий акриловый полиол, который может вносить свой вклад в получение гибкости покрытия при отверждении с использованием изоцианатного отвердителя. Мягкий акриловый полиол может быть получен в результате проведения реакции сополимеризации между гидроксилсодержащими мономерами и другими мономерами, обычно использующимися при синтезе акриловых смол покрытий, обсуждавшимися ранее для (мет)акриловых сложных эфиров C4-18 одноатомных спиртов. Подходящие мягкие акриловые полиолы включают продукты MACRYNAL SM513, SM540/60BAC, SM600/60XBAC, которые коммерчески доступны в компании Cytec Corporation, и JONCRYAL 500, 507, 508, 920, 922, 942, которые коммерчески доступны в компании BASF. В случае использования смолы мягкого акрилового полиола он может присутствовать в количестве в диапазоне от 10 до 40 массовых процентов, таком как от 20 до 30 массовых процентов, при расчете на совокупную массу твердого вещества полиола, использующегося в полиольном компоненте.

Полиольный компонент дополнительно содержит полиэфирполиол на основе сложного эфира. Полиэфирполиол на основе сложного эфира может вносит свой вклад в получение адгезии покрытия к другим слоям покрытия. Подходящие усилители адгезии в виде смол сложных полиэфиров включают продукты ADHESION RESIN LTW, который коммерчески доступен в компании Degussa Corporation, DESMOPHEN 1652 и 1700, которые коммерчески доступны в компании Bayer, и тому подобное. Полиэфирполиол на основе сложного эфира может присутствовать в количестве в диапазоне от 5 до 30 массовых процентов, таком как от 10 до 20 массовых процентов, при расчете на совокупную массу твердого вещества полиола, использующегося в полиольном компоненте.

В дополнение к смеси ароматических и алифатических изоцианатных отверждающих агентов и смеси смол акрилового полиола и полиэфирполиола на основе сложного эфира композиция полиуретанового покрытия, исполняющего функцию связывающего покрытия, может дополнительно содержать растворители, катализаторы, пигменты, добавки и тому подобное, которые введены в состав рецептуры любого одного из двух или обоих компонентов.

Выбор органических растворителей может вносить свой вклад в улучшение адгезии и получение эксплуатационных характеристик конечного покрытия. В общем случае могут быть выбраны растворитель или растворители смачивающие поверхность покрытия, подвергшегося старению, уменьшающие поверхностное натяжение покрытия, растворяющие связующую смолу покрытия, облегчающие взаимопроникновение функциональных групп между слоями покрытия, контролирующие пленкообразование, обеспечивающие наличие среды для прохождения реакции отверждения и/или регулирующие время нанесения и/или жизнеспособность. В дополнение к этому, растворитель или растворители могут быть выбраны смешиваемыми и/или совместимыми с другими компонентами покрытия, такими как полиольные смолы, изоцианаты, пигмент (пигменты), катализатор (катализаторы) и добавка (добавки). Могут быть использованы любые органические растворитель или растворители, в частности, те, которые не будут ухудшать эксплуатационные характеристики слоя покровного покрытия. Подходящие органические растворители включают нижеследующие, но не ограничиваются только ими: алифатические углеводороды, такие как гексан, гептан, октан и тому подобное; ароматические углеводороды, такие как бензол, толуол, ксилол и тому подобное; кетоны, такие как метилизобутилкетон, диизобутилкетон, метилэтилкетон, метилгексилкетон, этилбутилкетон и тому подобное; и сложные эфиры, такие как этилацетат, изобутилацетат, амилацетат, 2-этилгексилацетат и тому подобное. В случае использования растворитель (растворители) могут присутствовать в количестве в диапазоне от 20 до 60 массовых процентов, таком как от 30 до 50 массовых процентов, при расчете на совокупную массу композиции покрытия.

В определенных вариантах осуществления для получения требуемой скорости отверждения композиции покрытий по изобретению могут дополнительно содержать катализатор в виде третичного амина, катализатор в виде соединения металла или комбинацию катализаторов. Как катализатор в виде третичного амина, так и металлсодержащий катализатор могут значительно увеличить реакционную способность ароматического изоцианата при температуре окружающей среды. В особенности подходящим для увеличения реакционной способности алифатического изоцианата при температуре окружающей среды является катализатор в виде соединения металла. В дополнение к скорости реакции тип и количество катализатора (катализаторов) могут оказать влияние на эксплуатационные характеристики покрытия, такие как межслоевая адгезия, время нанесения, жизнеспособность и/или сухость до образования ленты. Подходящие катализаторы в виде третичных аминов включают нижеследующие, но не ограничиваются только ими: триэтиламин, N-метилморфолин, триэтилендиамин, пиридин, пиколин и тому подобное. Подходящие катализаторы в виде соединений металлов включают нижеследующие, но не ограничиваются только ими: соединения на основе свинца, цинка, кобальта, титаната, железа, меди и олова, такие как 2-этилгексаноат свинца, 2-этилгексаноат цинка, нафтенат кобальта, тетраизопропилтитанат, нафтенат железа, нафтенат меди, диацетат дибутилолова, диоктаноат дибутилолова, дилауринат дибутилолова и тому подобное. Данные катализаторы могут быть использованы индивидуально или в комбинации. В случае использования катализаторов их совокупное количество может находиться в диапазоне от 0,001 до 0,5 массового процента, таком как от 0,005 до 0,25 массового процента, при расчете на совокупную массу твердого вещества смолы композиции покрытия.

Подходящие пигменты и наполнители, которые также могут быть использованы в рецептуре полиуретановых покрытий, включают сажу, диоксид титана, силикат магния, карбонат кальция, оксид трехвалентного железа, силикат алюминия, сульфат бария, цветные пигменты и тому подобное. В случае использования пигментов и/или наполнителей они могут присутствовать в количестве в диапазоне от 20 до 60 массовых процентов, таком как от 30 до 50 массовых процентов, при расчете на совокупную массу твердого вещества композиции покрытий.

Как указывалось ранее, настоящие композиции являются двухкомпонентными композициями или композициями «2К». Два компонента полиуретанового покрытия хранят отдельно друг от друга вплоть до момента, непосредственно предшествующего нанесению. После нанесения изоцианатный компонент и полиольный компонент при комнатной температуре вступают в реакцию с образованием отвержденного покрытия. Ароматические изоцианаты в настоящих композициях покрытий могут вступать в реакцию с мочевиновыми и/или уретановыми группами на поверхности подвергшегося старению полиуретанового покровного покрытия с образованием прочной и долговечной химической связи с поверхностью, подвергшейся старению. В случае нанесения на покрытия настоящего изобретения второго покрытия, такого как полиуретановое покровное покрытие, которое содержит полиолы и/или изоцианаты, функциональные группы второго покрытия могут вступать в реакцию с функциональными группами связывающего покрытия с образованием химической связи и переплетения полимерных цепей между слоями покрытия. Результатом является многослойный композит покрытия, характеризующийся хорошей адгезией. В определенных вариантах осуществления композиции полиуретановых покрытий, описанные в настоящем документе, могут быть нанесены на подвергшуюся старению поверхность, такую как подвергшееся старению полиуретановое покровное покрытие, без проведения механического истирания или смывания растворителем поверхности, подвергшейся старению. Перед нанесением покрытия поверхность, подвергаемая повторной чистовой отделке, может быть подвергнута обработке, удаляющей частицы и поверхностные пленки. После проведения обработки композиции покрытий, описанные в настоящем документе, могут быть нанесены до получения любой подходящей толщины сухой пленки. В определенных вариантах осуществления толщина сухой пленки покрытия может находиться в диапазоне от 0,05 мила до 1 мила, от 0,2 мила до 2 милов, таком как от 0,2 мила до 1 мила.

В определенных вариантах осуществления полиуретановая композиция, соответствующая настоящему изобретению, может быть использована в качестве связывающего покрытия для получения улучшенной адгезии между расположенной ниже поверхностью и покрытием, наносимым впоследствии. Поверхность может являться поверхностью, подвергшейся старению, и может иметь предварительно существующее покрытие, такое как предварительно существующее полиуретановое покрытие. В соответствии с этим, настоящее изобретение дополнительно относится к способу обработки поверхности, подвергшейся старению путем нанесения композиции покрытия, по меньшей мере, на часть поверхности, подвергшейся старению, нанесения нового покрытия, иногда называемого в настоящем документе вторым покрытием, по меньшей мере, на часть поверхности, подвергшейся старению, с нанесенным покрытием настоящего изобретения и отверждения покрытия. Исходя из состава использующегося покрытия специалисты в соответствующей области техники смогут использовать надлежащие условия отверждения. Связывающее покрытие настоящего изобретения перед нанесением наносимого впоследствии покрытия (покрытий) может быть высушено. Может быть нанесено любое количество слоев связывающих покрытий и/или слоев покрытий. В определенных вариантах осуществления поверхность, подвергшаяся старению, будет включать подвергшуюся старению полиуретановую поверхность, в определенных вариантах осуществления второе покрытие будет включать полиуретановое покрытие, и в определенных вариантах осуществления как подвергшаяся старению поверхность, так и второе покрытие будут содержать полиуретан.

Композиции полиуретановых покрытий настоящего изобретения могут быть нанесены на поверхность кистью, путем распыления, окунания, нанесения валиком, обливания и тому подобного. Сразу после нанесения настоящей композиции на поверхность возможно образование пленки с использованием или без использования высушивания или нагревания. Время, необходимое для отверждения покрытия, может зависеть, по меньшей мере, отчасти от использующегося растворителя, толщины покрытия, давления паров растворителя, температуры и влажности и/или расхода обдувающего воздуха на поверхности. В определенных вариантах осуществления время отверждения связывающего покрытия может находиться в диапазоне от 20 минут до 24 часов.

Второе покрытие может быть нанесено на настоящее покрытие при использовании любого подходящего способа нанесения покрытия, известного на современном уровне техники. Более чем одно покровное покрытие может быть нанесено с любой подходящей толщиной сухой пленки. Например, в определенных вариантах осуществления толщина сухой пленки покровного покрытия может находиться в диапазоне от 1 мила до 6 милов, таком как от 2 милов до 4 милов. Покровное покрытие может быть отверждено в соответствии с рекомендованными методиками, известными специалистам в соответствующей области техники.

После нанесения композиции полиуретанового покрытия на подвергшуюся старению поверхность как связывающее покрытие, так и второе покрытие (или любые дополнительные покрытия) могут демонстрировать превосходные характеристики адгезии после полного отверждения при температуре окружающей среды в течение, по меньшей мере, одной недели или в течение 24 часов при 60°C.

Адгезия может быть определена по любым подходящим методам, например, при испытании на адгезию ленты в сухом/влажном состоянии в соответствии с документом BSS 7225 или в описанном далее испытании с вращающейся фермой.

Примеры

Следующие далее примеры представляют собой иллюстрации настоящего изобретения и не предполагают выполнения функции ограничивающих примеров.

Испытание с вращающейся фермой

Адгезию промежуточного слоя (слоев) и покровного покрытия (покрытий) оценивали при использовании испытания с вращающейся фермой, метода 1. Аэродинамические профили, плакированные алюминием, 2024-Т3, имеющие размер 3 дюйма×6 дюймов×0,063 дюйма подвергали обработке хроматным конверсионным покрытием в соответствии с документом MIL-C-5541, Class 1А. В распылительной камере наносили грунтовочное покрытие и в течение 2 часов высушивали до получения толщины сухой пленки в диапазоне от 0,5 до 1,0 мила. Наносили первое покровное покрытие и высушивали его в указанных условиях отверждения, таких как 90°F (32,2°C)/34% относительной влажности (ОВ) или 75°F (23,9°C)/17% ОВ в течение 72 часов до получения толщины сухой пленки в диапазоне от 2,0 до 4,0 мила. Аэродинамические профили вынимали из печи и вершину передней кромки в точке касания между радиусом и плоскими поверхностями маскировали. Наносили связывающее покрытие при толщине сухой пленки в диапазоне от 0,2 до 1,0 мила и высушивали его в течение периода времени продолжительностью от 20 минут до 2 часов. Наносили новое полиуретановое покровное покрытие при толщине сухой пленки в диапазоне от 2,0 до 4,0 мила и перед проведением какого-либо испытания на адгезию высушивали его в течение, по меньшей мере, одной недели при температуре окружающей среды или в течение 24 часов при 60°C.

После нанесения и высушивания всех покрытий маскировочную ленту, которую наносили на вершину передней кромки, удаляли и непосредственно перед испытанием аэродинамические профили для испытаний погружали в воду при 25°C на период времени продолжительностью от 16 до 24 часов. В течение одного часа после извлечения из воды аэродинамические профили для испытаний фиксировали в фиксаторе вращающейся фермы. После этого образцы при 385 миль в час (в серединной точке образца) в течение 30 минут подвергали воздействию водной струи (размер капель в диапазоне от 1 до 4 мм) в диапазоне от 3 до 4 дюймов в час. На отрицательный результат испытания указывало отслаивание какого-либо покрытия более чем на 0,25 дюйма, от передней кромки панели для испытания.

Композицию полиуретанового покрытия, соответствующую настоящему изобретению, получали при использовании смолы жесткого акрилового полиола, смолы мягкого акрилового полиола и смолы усилителя адгезии в виде полиэфирполиола на основе сложного эфира, пигментов, добавок и растворителей в качестве компонента основы и при использовании смеси ароматического и алифатического изоцианатов в качестве отверждющего агента, как указано далее. Композицию полиуретанового покрытия наносили на подложку с нанесенным покрытием, подвергшимся старению, и высушивали в результате отверждения при температуре окружающей среды в течение периода времени продолжительностью от 1 до 24 часов. На композицию высушенного покрытия настоящего изобретения наносили новое полиуретановое покровное покрытие. Поверхность, подвергнутая повторной чистовой отделке, успешно проходит испытание с вращающейся фермой.

Композиции компонента основы и компонента активатора приводятся далее.

Таблица 1
Рецептура компонента основы
Материал исходного сырья Масса (кг) Описание и производитель
Смола XCG-7204 28,00 Раствор акриловой смолы от компании PPG Industries
MACRYNAL SM 600/60XBAC 8,00 Раствор акриловой смолы от компании Cytec Surface Specialties
Синтетическая смола LTW 4,00 Раствор акриловой смолы от компании Degussa Corporation
Ксилол 10,00 Растворитель от компании Aldrich
Бутилацетат 12,00 Растворитель от компании Aldrich
DABCO Т-12 0,10 Катализатор от компании Air Products Inc.
NICRON 604 23,00 Пигмент от компании Luzena America Inc.
Материал исходного сырья Масса (кг) Описание и производитель
TI PURE R-900 14,00 Пигмент от компании DuPont
Bentone 38 0,90 Добавка от компании Elementies Specialties, Inc.
Итого 100,00
Таблица 2
Рецептура компонента активатора
Материал исходного сырья Масса (кг) Описание и производитель
DESMODUR N3390BA/SN 21,00 Алифатический полиизоцианат от компании Bayer Material Science LLC
RUBINATE M 5,00 Ароматический полимерный МДИ от компании Huntsman Polyurethane
Ксилол 31,00 Растворитель от компании Aldrich
Бутилацетат 43,00 Растворитель от компании Aldrich
Итого 100,00

Компонент основы и компонент активатора полиуретанового покрытия настоящего изобретения перемешивали при объемном соотношении 1: 1 или массовом соотношении 58%: 42% и распыляли на подвергшееся старению полиуретановое покровное покрытие при толщине сухой пленки в диапазоне от 0,2 до 1,0 мила; после этого поверх покрытия настоящего изобретения распыляли новое полиуретановое покровное покрытие.

Так, как это описывалось ранее, проводили испытание с вращающейся фермой. Связывающее покрытие настоящего изобретения, полученное так, как это описывалось ранее, наносили при толщине сухой пленки в диапазоне от 0,2 до 1,0 мила. После этого наносили полиуретановое аэрокосмическое покровное покрытие, характеризующееся высоким уровнем содержания твердого вещества, и перед любым испытанием на адгезию высушивали его, по меньшей мере, в течение одной недели при температуре окружающей среды или в течение 24 часов при 60°C до получения толщины сухой пленки в диапазоне от 2,0 до 4,0 мила.

Таблица 3
Результаты испытания на адгезию с вращающейся фермой
Испытание 1 Испытание 2 Испытание 3
Материал покровного покрытия, подвергшегося старению Полиуретановое покровное покрытие Полиуретановое покровное покрытие Полиуретановое покровное покрытие
Обработка поверхности Только механическая пескоструйная обработка Без обработки Только покрытие изобретения
Материал нового покровного покрытия Полиуретановое покровное покрытие Полиуретановое покровное покрытие Полиуретановое покровное покрытие
Испытание с вращающейся фермой Положительный результат испытания Отрицательный результат испытания Положительный результат испытания

Результаты испытания с вращающейся фермой иллюстрируют получение превосходной адгезии в случае обработки полиуретанового покровного покрытия, подвергшегося старению, по способу пескоструйной обработки и в случае обработки полиуретанового покровного покрытия, подвергшегося старению, настоящей композицией покрытия, исполняющего функцию связывающего покрытия, в то время как испытание на адгезию приводило к отрицательному результату в случае отсутствия, пескоструйной обработки, либо обработки настоящим связывающим покрытием покровного покрытия, подвергшегося старению. Результаты были подтверждены и доказаны для нескольких различных типов коммерческих аэрокосмических полиуретановых покровных покрытий. Соответственно настоящее изобретение предлагает композицию полиуретанового покрытия, которая может обеспечить получение воспроизводимой и надежной межслоевой адгезии для нового покровного покрытия на поверхности, подвергшейся старению, без проведения механической пескоструйной обработки или смывания растворителем.

1. Композиция полиуретанового покрытия, содержащая
a) изоцианатный компонент, содержащий алифатический изоцианат и ароматический изоцианат, и
b) полиольный компонент, содержащий акриловый полиол и полиэфирполиол на основе сложного эфира, причем акриловый полиол включает смесь жесткого акрилового полиола с температурой стеклования (Tg) выше 20°С и мягкого акрилового полиола с Tg ниже 20°С.

2. Композиция покрытия по п.1, в которой ароматический изоцианат включает полимерный метилендифенилдиизоцианат, а алифатический изоцианат включает полимерный гексаметилендиизоцианат.

3. Композиция покрытия по п.1, в которой ароматический изоцианат составляет от 1 до 30 мас.% от совокупной массы твердого вещества изоцианатного компонента.

4. Композиция покрытия по п.1, в которой алифатический изоцианат составляет от 70 до 99 мас.% от совокупной массы твердого вещества изоцианатного компонента.

5. Композиция покрытия по п.1, в которой жесткий акриловый полиол составляет от 40 до 80 мас.% от совокупной массы твердого вещества полиола, использующегося в полиольном компоненте.

6. Композиция покрытия по п.1, в которой мягкий акриловый полиол составляет от 10 до 40 мас.% от совокупной массы твердого вещества полиола, использующегося в полиольном компоненте.

7. Композиция покрытия по п.1, в которой полиэфирполиол на основе сложного эфира составляет от 10 до 20 мас.% от совокупной массы твердого вещества полиола, использующегося в полиольном компоненте.

8. Композиция покрытия по п.1, которая дополнительно содержит аминовый катализатор и/или катализатор в виде соединения металла.

9. Композиция покрытия по п.8, в которой катализатор составляет от 0,005 до 0,25 мас.% от совокупной массы твердого вещества композиции покрытия.

10. Композиция покрытия по п.1, которая дополнительно содержит растворитель.

11. Композиция покрытия по п.10, в которой растворитель составляет от 20 до 60 мас.% от совокупной массы композиции покрытия.

12. Способ обработки полиуретановой поверхности, подвергшейся старению, включающий нанесение, по меньшей мере, на часть полиуретановой поверхности, подвергшейся старению, композиции полиуретанового покрытия по п.1; нанесение, по меньшей мере, на часть полиуретанового покрытия из композиции по п.1 второго полиуретанового покрытия; отверждение второго полиуретанового покрытия.

13. Способ по п.12, в котором полиуретановая поверхность, подвергшаяся старению, включает подвергшееся старению полиуретановое покрытие.

14. Способ по п.12, в котором нанесение композиции полиуретанового покрытия на полиуретановую поверхность, подвергшуюся старению, осуществляют без предварительной обработки полиуретановой поверхности, подвергшейся старению, механической пескоструйной обработкой или смыванием растворителем.

15. Способ по п.12, в котором толщина сухой пленки композиции полиуретанового покрытия по п.1 находится в диапазоне от 0,05 мила до 1 мила.

16. Способ по п.12, в котором полученная способом поверхность, подвергнутая повторной чистовой отделке, представляет собой поверхность, удовлетворяющую испытаниям с вращающейся фермой в соответствии с техническими условиями BMS 10-11.

17. Способ по п.12, в котором перед нанесением второго полиуретанового покрытия композицию полиуретанового покрытия по п.1 высушивают.

18. Способ по п.12, в котором второе полиуретановое покрытие содержит полиолы, полиизоцианаты или их комбинации.

19. Подложка, содержащая полиуретановую поверхность, подвергшуюся старению, полиуретановое покрытие из композиции по п.1, нанесенное, по меньшей мере, на часть полиуретановой поверхности, подвергшейся старению, и второе полиуретановое покрытие, нанесенное на, по меньшей мере, часть полиуретанового покрытия из композиции по п.1.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к композиции для покрытий, которая может использоваться в условиях высоких поверхностных нагрузок и интенсивного воздействия различных агрессивных сред, в частности при изготовлении модельно-литьевой оснастки и формовании изделий в литьевой промышленности, для защиты печатных плат от воздействия окружающей среды и напольных покрытий.
Изобретение относится к области ракетной техники, в частности к разработке защитно-адгезионного лака, применяемого в качестве подслоя для скрепления бронепокрытия с поверхностью заряда при бронировании заряда твердого ракетного топлива.
Изобретение относится к ткани для покрытия воздушных летательных аппаратов, к способу ее изготовления и нанесения на указанные аппараты. .
Изобретение относится к составам одноупаковочных полиуретановых пленкообразующих, отверждающихся влагой воздуха, используемых в качестве лаков или пленкообразующих в составе полимерных композиций.

Изобретение относится к области получения быстроотверждающихся полиуретановых композиций, используемых в качестве различных защитных покрытий, клеев, герметиков, напольных покрытий и т.д.
Изобретение относится к полимерным композициям на основе литьевых полиуретановых эластомеров и может быть использовано для получения шумозащитных покрытий для использования как в судостроительной промышленности, так и в различных областях техники.
Изобретение относится к полимерной антикоррозионной композиции. .
Изобретение относится к полиуретановым композициям для покрытия на водной основе. .
Изобретение относится к композициям на основе изоцианатов, используемым для нанесения на металлические или бетонные поверхности, особенно для получения полимерных покрытий на деградированных поверхностях подземных трубопроводов при их санации, а также в качестве ингибирующего грунта при окраске металлов и в качестве герметика.
Изобретение относится к композиции для покрытия, включающей а) полиакрилатный полиол, получаемый полимеризацией ненасыщенных олефиновых мономеров, где, по меньшей мере, 40 мас.% мономеров включают линейные или разветвленные алк(ен)ильные или алк(ен)иленовые группы, имеющие, по меньшей мере, 4 атома углерода; b) полиэфирный полиол, получаемый этерификацией составляющих звеньев, имеющих функциональные группы, образующие сложный эфир, где, по меньшей мере, 30 мас.% составляющих звеньев включают линейные или разветвленные алк(ен)ильные или алк(ен)иленовые группы с, по меньшей мере, 4 атомами углерода на функциональную группу, образующую сложный эфир, где полиэфирный полиол имеет гидроксильное число выше 280 мг КОН/г и гидроксильную функциональность, по меньшей мере, 2, и с) изоцианат-функционализированный сшивающий агент.
Изобретение относится к покрывной композиции, применяемой, например, в качестве прозрачных покрытий, покрытий основы, пигментированных покрывных слоев используемых грунтовок и т.п.

Изобретение относится к применению однокомпонентной водной полиуретановой дисперсионной композиции в качестве грунтовочного покрытия для склеивания полимерных пленок посредством водного однокомпонентного полиуретанового дисперсионного клея.
Наверх