Композиция для защиты конструкций
Изобретение относится к композиции для защиты конструкций из металла, стеклопластика и тому подобных конструкций, используемых в авиационной, автомобильной, железнодорожной и других отраслях промышленности. Композиция содержит в мас.%: разветвленный насыщенный сложный полиэфирополиол - 10-40, катализатор - 0,01-3, пигменты - 1-20, диспергатор - 0,1-5, алифатический полиизоцианат - 15-40, полиэфиракриловый полиол - 5-30, добавку для розлива - 0,005-2, органические растворители - остальное. Причем разветвленный насыщенный сложный полиэфирополиол получен полиэтерификацией многоатомных спиртов циклоалифатическими ангидридами и фталевым ангидридом, перед которой производят плавление многоатомных спиртов и этерификацию полученного расплава до кислотного числа 3-15 мг КОН/г, на стадии этерификации дополнительно вводят изофталевую кислоту, а после стадии этерификации вводят адипиновую кислоту. Результатом является повышение жизнеспособности композиции, прочности при растяжении и твердости покрытия, устойчивости покрытия к термоциклированию. 5 з.п. ф-лы, 2 табл., 6 пр.
Изобретение относится к композиции для защиты конструкций из металла, стеклопластика и тому подобных конструкций, используемых в авиационной, автомобильной, железнодорожной и других отраслях промышленности.
Наиболее близкой по составу к предлагаемой согласно настоящему изобретению композиции является композиция для защиты металлических конструкций, описанная в патенте РФ 2407756. Композиция содержит два компонента:
1. компонент А, включающий при следующем соотношении, мас.%:
| катализатор, выбранный из группы оловоорганических | |
| соединений | 0,1÷1,0 |
| молекулярные сита | 5,0÷10,0 |
| аминоэтиламинопропилтриметоксисилан | 0,1÷2,0 |
| глицидоксипропилтриметоксисилан | 0,1÷2,0 |
| пигменты | 1,0÷2,0 |
| деаэраторы | 0,01÷0,1 |
| аэросил | 1,0÷2,0 |
| диспергатор | 0,1÷0,2 |
| разветвленный насыщенный сложный полиэфирополиол | остальное |
и компонент Б, представляющий собой алифатический полиизоцианат, получаемый из гексаметилендиизоцианата, изоцианурат и/или изоцианбиурет. В качестве примера полиизоцианатов можно привести продукты Desmodur N 3200 и/или Desmodur N 3300 производства компании Bayer
Соотношение компонентов А:Б при смешении 1:1 по объему при возможном отклонении от указанного соотношения ±15%.
Используемые кремнийорганические соединения,, аминоэтиламинопропилтриметоксисилан [H2NC2H4NHC3H6-Si(OCH3)3] и глицидоксипропилтриметоксисилан [CH2(O)CHCH2C3H6-Si(OCH 3)3], отвечают торговой марке Z-6020 Silane и Z-6040 Silane соответственно, производства компании DOW CORNING®. Молекулярные сита представляют собой синтетические цеолиты с кристаллической решеткой типа А, с диаметром пор 3 Å, например Силипорит® SA 1720, производство СЕСА. В качестве деаэратора обычно используют Вук-066, диспергатор, как правило, представляет собой - Disperbyk-185 (производство Byk-Chemie), а в качестве тиксотропной добавки используется аэросил марки А-380. Пигменты, как правило, выбираются из группы железоокисных, например Bayferrox 318 М производства BAYER. В качестве катализатора предпочтительно использовать дибутилдилауратолово или дибутилдиацетатолово.
BYK-066 - фтормодифицированный полисилоксан с широким диапазоном использования, обладает свойствами деаэратора и пеногасителей,
DISPERBYK 185 - высокомолекулярный увлажнитель, дисперсант, смачивающая добавка, представляет собой раствор, высокомолекулярный блоксополимер.
Аэросил марки А-380 представляет собой пирогенный кремнезем (диоксид кремния).
Разветвленный насыщенный сложный полиэфирополиол получают этерификацией многоатомного спирта и двухосновных кислот.
Однако данная композиция для защиты металлических конструкций имеет недостаточную прочность при растяжении и твердость покрытия, малую жизнеспособность композиции, низкую устойчивость покрытия к термоциклированию.
Технической задачей данного изобретения является повышение жизнеспособности композиции, прочности при растяжении и твердости покрытия, устойчивости покрытия к термоциклированию.
Поставленная техническая задача решается тем, что композиция для защиты конструкций, содержащая разветвленный насыщенный сложный полиэфирополиол, катализатор, пигменты, диспергатор, алифатический полиизоцианат, дополнительно содержит полиэфиракриловый полиол, добавку для розлива, органические растворители, а в качестве насыщенного разветвленного сложного полиэфирполиола - разветвленный насыщенный сложный полиэфирополиол, полученный полиэтерификацией многоатомных спиртов циклоалифатическими ангидридами и фталевым ангидридом, перед которой производят плавление многоатомных спиртов и этерификацию полученного расплава до кислотного числа 3-15 мг КОН/г, на стадии этерификации дополнительно вводят изофталевую кислоту, а после стадии этерификации вводят адипиновую кислоту, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| насыщенный разветвленный сложный | |
| полиэфирополиол, полученный полиэтерификацией | |
| многоатомных спиртов циклоалифатическими | |
| ангидридами и фталевым ангидридом, перед | |
| которой производят плавление многоатомных | |
| спиртов и этерификацию полученного расплава до | |
| кислотного числа 3-15 мг КОН/г, на стадии | |
| этерификации дополнительно вводят изофталевую | |
| кислоту, а после стадии этерификации вводят | |
| адипиновую кислоту | 10,0-40,0 |
| катализатор | 0,01-3,0 |
| полиэфиракриловый полиол | 5,0-30,0 |
| алифатический полиизоцианат | 15,0-40,0 |
| пигменты | 1,0-20,0 |
| добавка для розлива | 0,005-2,0 |
| диспергатор | 0,1-5,0 |
| органические растворители | остальное |
Композиция может дополнительно содержать поликапролактон в количестве 0,1-10,0 мас.%, матирующую добавку в количестве 0,1-10,0 мас.%, загуститель, например ацетобутират целлюлозы, в количестве 0,1-10,0 мас.% и/или наполнитель в количестве 0,1-15,0 мас.%.
В качестве насыщенного разветвленного сложного полиэфирполиола используют специально разработанное полиэфирное связующее, полученное полиэтерификацией многоатомных спиртов циклоалифатическими ангидридами и фталевым ангидридом, перед которой производят плавление многоатомных спиртов и этерификацию полученного расплава до кислотного числа 3-15 мг КОН/г, на стадии этерификации дополнительно вводят изофталевую кислоту, а после стадии этерификации вводят адипиновую кислоту. Полиэфирное связующее имеет при этом следующие характеристики:
Внешний вид - однородная прозрачная жидкость без механических примесей.
Цвет по йодометрической шкале - 20 мг 1 г/100 г.
Содержание гидроксильных групп 5-10 мас.%
Содержание нелетучих веществ в связующем 63-67%.
Кислотное число 4-10 мг КОН/г.
В качестве полиэфиракрилового полиола с содержанием гидроксильных групп 3-5 мас.% применяют полиэфиракриловый полиол с содержанием гидроксильных групп 3-5 мас.% марки Setalux 1151XX-51 и/или полиэфиракриловый полиол с содержанием гидроксильных групп 3-5 мас.% марки Setalux 1152XX-51 фирмы Nuplex, Нидерланды и/или полиэфиракриловый полиол с содержанием гидроксильных групп 3-5 мас.% марки Syntalat A-TS 3594 фирмы Synthapol, Германия и другие.
В качестве пигментов используют двуокись титана, сажу, красный железоокисный пигмент, голубой фталоцианиновый пигмент и другие.
В качестве добавки для розлива используют BYK-331 и/или BYK-333, представляющие собой диметилполисилоксановый полимер, модифицированный сложным полиэфиром, и/или BYK-306, представляющий собой раствор диметилполисилоксанового сополимера, модифицированного сложным полиэфиром, и/или BYKETOL ОК, представляющий собой комбинацию высококипящих ароматических растворителей, кетонов и сложных эфиров, и/или BYKETOL-SPECIAL, представляющий собой комбинацию высококипящих ароматических растворителей, кетонов, сложных эфиров и полисилоксанов, и/или BYK-323, представляющий собой полиметилалкил-алкиларалкил-силоксан, фирмы Byk-Chemie, Германия.
В качестве диспергатора применяют Disperbyk-103, представляющий собой раствор сополимера на основе эфира фосфорной кислоты и/или Disperbyk-163, представляющий собой раствор высокомолекулярного полиуретана, и/или Disperbyk-166, представляющий собой раствор высокомолекулярного полиуретана, и/или Disperbyk-180, представляющий собой алкиламмониевую соль эфира фосфорной кислоты, и/или Disperbyk-2000, представляющий собой модифицированный акриловый блок-сополимер, фирмы Byk-Chemie, Германия, и/или EFKA 4010, представляющий собой модифицированный полиуретан, и/или EFKA 4055, представляющий собой высокомолекулярный модифицированный полиуретан, фирмы BASF, Германия.
В качестве катализатора используют дибутилдилаурат олова и/или дибутилдиацетат олова и/или триэтилендиамин и другие.
В качестве полиизоцианата применяют производные гексаметилендиизоцианата: тримеры - Desmodur N3300 и/или Desmodur N3390 и/или биурет - Desmodur N75MPA/X компании Bayer, Германия и/или Tolonate HDB 75MX - раствор алифатического полиизоцианата, биурета и/или Tolonate HDT LV - алифатический полиизоцианат, тример и/или Tolonate HDT 90 - раствор алифатического полиизоцианата, тримера, фирмы Perstorp, Франция и/или Basonat НВ 175 МР/Х - раствор алифатического полиизоцианата и/или Basonat HI 100, алифатический полиизоцианат, изоцианурат, фирмы Basf, Германия и/или Uronal NL - алифатический полиизоцианат, биурет и/или Uronal NL 100 - алифатический полиизоцианат, тример фирмы Galstaff Multiresine SpA., Италия и другие.
В качестве органических растворителей используют метоксипропилацетат и/или бутилацетат и/или метилэтилкетон и/или ксилол и другие.
В качестве поликапролактона используют поликапролактон марок САРА 3050 и/или САРА 2100Аи/или САРА 4101 фирмы Perstorp, Швеция и другие.
В качестве матирующей добавки применяют Ceraflour 913, фирмы Byk-Chemie, Германия, представляющий собой микронизированный полипропиленовый воск и/или Acematt TS-100, представляющий собой термические кремневые кислоты без обработки поверхности и/или Acematt OK-500, представляющий собой осажденные кремневые кислоты с обработанной поверхностью и/или Acematt 3300, представляющий собой термические кремневые кислоты с обработанной поверхностью, фирмы Evonik, Германия и другие.
В качестве загустителя применяют ацетобутират целлюлозы марок CAB 381 и/или CAB 551 и/или Бентон SD-2, представляющий собой органическую модификацию слоистого силиката бентонита и/или Thyxatrol ST, представляющий собой органическую присадку на основе производного касторового масла, фирмы Elementis, США.
В качестве наполнителя используют микротальк и/или сульфат бария и/или каолин и другие.
Композицию для защиты конструкций готовят следующим образом: в рабочей емкости производят смешение части насыщенного разветвленного сложного полиэфирполиола и/или полиэфиракрилового полиола с диспергаторами, пигментами и частью органических растворителей. Полученную смесь диспергируют на бисерной мельнице, затем проводят составление композиции, при котором к изготовленной на бисерной мельнице пигментной пасте добавляют при постоянном перемешивании остальной насыщенный разветвленный сложный полиэфирполиол и/или полиэфиракриловый полиол, добавку для розлива, остальные органические растворители и катализатор. Поликапролактон может вводиться на любой стадии изготовления композиции. Матирующая добавка, загуститель могут вводиться на заключительной стадии изготовления композиции. Наполнитель может вводиться на начальной стадии изготовления перед диспергированием на бисерной мельнице.
Перед использованием в композицию вводят алифатический полиизоцианат.
Композицию для защиты конструкций наносят предпочтительно по грунтовке пневмораспылением, безвоздушным распылением, кистью.
Примеры композиций по изобретению приведены в таблице 1. Свойства композиций по изобретению в сравнении с прототипом приведены в таблице 2.
Как видно из таблицы 2, предлагаемая композиция для защиты конструкций по сравнению с прототипом имеет более высокую жизнеспособность композиции, лучше прочность при растяжении и твердость покрытия, более чем в полтора раза выше устойчивость покрытия к термоциклированию. При нанесении по грунтовке она имеет в три раза бόльшую стойкость к статическому воздействию бензина, почти в два раза бόльшую стойкость к статическому воздействию масла, соляного тумана и повышенной влажности.
| Таблица 1 | ||||||
| Наименование компонентов | Пример 1 | Пример 2 | Пример 3 | Пример 4 | Пример 5 | Пример 6 |
| 1. Разветвленный насыщенный сложный полиэфирополиол | 10 | 20 | 40 | 17 | 15 | 35 |
| 2. Полиэфиракриловый полиол | ||||||
| Setalux 1152XX-51 | 27 | 18 | ||||
| Setalux 1151XX-51 | 30 | 23 | ||||
| SyntalatA-TS3594 | 5 | 5 | ||||
| 3. Пигменты | ||||||
| Двуокись титана | 19,48 | 1,5 | 19,48 | 1,5 | ||
| Красный железоокисный пигмент | 0,5 | 0,1 | ||||
| Сажа | 0,02 | 1 | 0,5 | 0,02 | 1 | 0,5 |
| 4. Добавка для розлива | ||||||
| BYKETOL-SPECIAL | 1,3 | 1,3 | ||||
| BYK-306 | 0,1 | 0,1 | ||||
| BYK-333 | 0,5 | 0,01 | 0,5 | 0,01 | ||
| BYK-331 | 0,1 | 0,005 | 0,1 | 0,005 | ||
| 5. Диспергатор | ||||||
| Disperbyk-180 | 4 | 0,05 | 5 | 0,05 | ||
| Disperbyk-163 | 1 | 0,05 | 1 | 0,05 | ||
| Disperbyk-163 | 1 | |||||
| 6. Катализатор | ||||||
| Дибутилдилаурат олова | 0,01 | 0,03 | 0,01 | 0,03 | ||
| Триэтилендиамин | 3 | 3 | ||||
| 7. Полиизоцианат | ||||||
| Desmodur N3390 | 20 | 22,99 | ||||
| Desmodur N75MPA/X | 40 | 40 | ||||
| Desmodur N3300 | 15 | 15 | ||||
| 8. Поликапролактон | ||||||
| САРА 3050 | 5 | |||||
| 9. Матирующая добавка | ||||||
| Ceraflour 913 | 5 | |||||
| 10. Загуститель | ||||||
| Ацетобутират целлюлозы CAB 381 | 6 | |||||
| 11. Наполнитель | ||||||
| Микротальк | 5 |
| 12. Органические растворители | ||||||
| Метоксипропилацетат | 0,5 | 1 | 8 | 2 | 1 | 7 |
| Бутилацетат | 1,5 | 2,8 | 17 | 5 | 3 | 16 |
| Ксилол | остальное |
| Таблица 2 | ||||||||||
| Наименование показателей | ГОСТ | Прототип | Прототип, нанесенный на предварительно загрунтованную грунтовкой ВГ-27 подложку | Пример 1 по изобретению | Пример 2 по изобретению | Пример 3 по изобретению | Пример 4 по изобретению | Пример 5 по изобретению | Пример 6 по изобретению | Пример 3, нанесенный на предварительно загрунтованную грунтовкой ВГ-27 подложку |
| Прочность покрытия при ударе при температуре минус (40±5)°С, Дж | 4765 | 22 | 22 | 22 | 23 | 23 | 23 | 23 | 22 | 23 |
| Устойчивость покрытия к термоциклированию от минус 60 до плюс 20°С, число циклов без растрескивания и отслаивания | 10 | 10 | 16 | 16 | 17 | 16 | 16 | 17 | 17 | |
| Устойчивость покрытия к термоциклированию от минус 60 до плюс 80°С, число циклов без растрескивания и отслаивания | 6 | 6 | 16 | 16 | 17 | 16 | 16 | 16 | 17 | |
| Твердость покрытия по прибору ТМЛ, маятник А, усл.ед. | 5233 | 0,2 | - | 0,55 | 0,57 | 0,58 | 0,55 | 0,55 | 0,59 | - |
| Время высыхания эмали при 20±2°С, ч | 19007 | 20 | 20 | 7 | 8 | 9 | 7 | 9 | 6 | 9 |
| Жизнеспособность композиции, ч | 27271 | 0,5 | 0,5 | 7 | 8 | 6 | 7 | 7 | 6 | 6 |
| Прочность при растяжении до испытания на термостарение от минус 20°С до плюс 20°С, см | 29309 | 5 | 5 | 9,5 | 10 | 10 | 9 | 9 | 9 | 8 |
| Прочность при растяжении после испытания на термостарение от минус 20°С до плюс 20°С, см | 29309 | 3 | 3 | 8 | 8 | 8,5 | 7,5 | 8 | 6 | 6 |
| Стойкость к статическому воздействию бензина, ч | 9.403 | - | 300 | - | - | - | - | - | - | 1000 |
| Стойкость к статическому воздействию масла, ч | 9.403 | - | 800 | - | - | - | - | - | - | 1500 |
| Стойкость к воздействию соляного тумана при (35±2)°С, ч | 9.401 | - | 400 | - | - | - | - | - | - | 1000 |
| Стойкость к воздействию повышенной влажности при (40±2), ч | ИСО 6270-1 | - | 400 | - | - | - | - | - | - | 1000 |
1. Композиция для защиты конструкций, содержащая разветвленный насыщенный сложный полиэфирополиол, катализатор, пигменты, диспергатор, алифатический полиизоцианат, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит полиэфиракриловый полиол с содержанием гидроксильных групп 3-5 мас.%, добавку для розлива, органические растворители, а в качестве насыщенного разветвленного сложного полиэфирполиола - разветвленный насыщенный сложный полиэфирополиол, полученный полиэтерификацией многоатомных спиртов циклоалифатическими ангидридами и фталевым ангидридом, перед которой производят плавление многоатомных спиртов и этерификацию полученного расплава до кислотного числа 3-15 мг КОН/г, на стадии этерификации дополнительно вводят изофталевую кислоту, а после стадии этерификации вводят адипиновую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| насыщенный разветвленный сложный | |
| полиэфирополиол, полученный полиэтерификацией | |
| многоатомных спиртов циклоалифатическими | |
| ангидридами и фталевым ангидридом, перед | |
| которой производят плавление многоатомных | |
| спиртов и этерификацию полученного расплава до | |
| кислотного числа 3-15 мг КОН/г, на стадии | |
| этерификации дополнительно вводят изофталевую | |
| кислоту, а после стадии этерификации вводят | |
| адипиновую кислоту | 10,0-40,0 |
| катализатор | 0,01-3,0 |
| полиэфиракриловый полиол | 5,0-30,0 |
| пигменты | 1,0-20,0 |
| добавка для розлива | 0,005-2,0 |
| алифатический полиизоцианат | 15,0-40,0 |
| диспергатор | 0,1-5,0 |
| органические растворители | остальное |
2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит поликапролактон в количестве 0,1-10,0 мас.%.
3. Композиция по одному из пп.1, 2, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит матирующую добавку в количестве 0,1-10,0 мас.%.
4. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит загуститель в количестве 0,1-10,0 мас.% и/или наполнитель в количестве 0,1-15,0 мас.%.
5. Композиция по п.2, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит загуститель в количестве 0,1-10,0 мас.% и/или наполнитель в количестве 0,1-15,0 мас.%.
6. Композиция по п.3, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит загуститель в количестве 0,1-10,0 мас.% и/или наполнитель в количестве 0,1-15,0 мас.%.
