Аминный отвердитель для эпоксидных лакокрасочных композиций



Владельцы патента RU 2652797:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева" (РХТУ им. Д. И. Менделеева) (RU)

Изобретение относится к получению аминных отвердителей для эпоксидных лакокрасочных композиций для создания покрытий с высокими физико-механическими и противокоррозионными свойствами, отверждающимися в неблагоприятных условиях. Предложен аминный отвердитель для эпоксидных лакокрасочных композиций, представляющий собой продукт взаимодействия 4,4’дифенилолпропана, формальдегида и алифатических аминов (диэтилентриамин или триэтилентетрамин) при температуре 80+0,5°С и мольном соотношении компонентов, равном 1:4,5:(3,2-4,1) соответственно. Технический результат - предложенный отвердитель позволяет снизить время высыхания эпоксидных композиций при низких температурах и высокой влажности. 1 табл., 9 пр.

 

Данное изобретение относится к области химии, а именно к получению аминных отвердителей для эпоксидных лакокрасочных композиций для создания покрытий с высокими физико-механическими и противокоррозионными свойствами, отверждающимися в неблагоприятных условиях, и может быть использовано для нанесения этих покрытий на металлическую поверхность в условиях высокой влажности и низких температур.

Известны аминные отвердители для эпоксидных лакокрасочных композиций, позволяющие варьировать в широких пределах технологические свойства этих композиций (вязкость, жизнеспособность, время отверждения и др.), а также осуществлять целенаправленное регулирование свойств отвержденных покрытий.

Например, аминные отвердители эпоксидных смол Mg-м-фенилендиамин (Герм. Заявка С 9373 (15.5.54), CWA) для получения покрытий, устойчивых к действию щелочей, и аминный отвердитель эпоксидных смол (RU 2443724), представляющий собой раствор полианилина в форме эмеральдинового основания в 2-метилпентаметилен-1,5-диамине, обладающий высокими антикоррозионными свойствами, не оказывают отверждающее действие при низких температурах и высокой влажности.

Известен аминный отвердитель эпоксидных смол диаминодициклогексилметан (Герм. Заявка В 32594 (14.9.54) (DAS 1006991), BASF), обладающий низкой летучестью и оказывающий отверждающее действие при низких температурах, но он не способен формировать покрытия в условиях высокой влажности.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является аминный отвердитель с заблокированными аминогруппами (RU 2065436, прототип), способный оказывать отверждающее действие при высокой влажности умеренных температурах. Однако для его использования при низких температурах необходимо введение специальных добавок-ускорителей.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание аминного отвердителя нового поколения для эпоксидных лакокрасочных композиций с целью снижения времени высыхания эпоксидных композиций при низких температурах и высокой влажности. Для достижения этой цели предлагается повысить реакционную способность отвердителя (массовая доля молекулярного азота должна составлять 25,4-29,5%) и увеличить его гидрофобность.

Поставленная задача решается путем получения аминного отвердителя на основе 4,4’дифенилолпропана, формальдегида и ряда алифатических аминов при температуре 80±5°С, при мольном соотношении 4,4’дифенилолпропан: формальдегид: алифатические амины, равном 1: 4,5: (3,2-4,1) соответственно. В качестве алифатических аминов предлагается использовать диэтилентриамин или триэтилентетрамин.

Для синтеза отвердителя раствор 4,4’дифенилолпропана в изобутаноле эмульгируют водным раствором формальдегида (формалин) в присутствии 5% водного раствора поливинилового спирта при температуре 25±5°С при интенсивном перемешивании. После получения стабильной эмульсии к реакционной смеси медленно прикапывают алифатический амин и нагревают до 80±5°С при интенсивном перемешивании. После окончания прикапывания всего количества алифатического амина реакционная смесь выдерживается в течение 18-20 часов при температуре 80±5°С и постоянном перемешивании до полного завершения реакции, о чем судят по убыли свободного формальдегида. Способ получения отвердителя иллюстрируется примерами 1-4.

Пример 1. К раствору 4,4’дифенилолпропана в изобутаноле (с концентрацией 50% масс.) в количестве 45,72 г добавляют формалин в количестве 38,5 г и 5% водный раствор поливинилового спирта в количестве 12,4 г, перемешивают в течение 1,5 часов при температуре 25±5°С. Затем прикапывают при интенсивном перемешивании диэтилентриамин в количестве 32,9 г в течение 10-15 минут, затем производят нагрев реакционной массы при температуре 80±5°С и выдерживают при непрерывном перемешивании в течение 18-20 часов до полной убыли свободного формальдегида. После чего реакционную массу охлаждают до температуры 25±5°С, после чего она расслаивается на два слоя, нижний слой – водный маточник сливают, верхний слой – отвердитель фильтруют и сливают в емкость. Получают 55,4 г отвердителя (выход 60%). Полученный продукт имеет внешний вид вязкой смолообразной жидкости от светло-желтого до желтого цвета, без механических включений. Содержание массовой доли молекулярного азота составляет 25,4–26,3 %.

Пример 2. К раствору 4,4’дифенилолпропана в изобутаноле (с концентрацией 50% масс.) в количестве 45,72 г добавляют формалин в количестве 38,5 г и 5% водный раствор поливинилового спирта в количестве 12,4 г, перемешивают в течение 1,5 часов при температуре 25±5°С. Затем прикапывают при интенсивном перемешивании диэтилентриамин в количестве 42,2 г в течение 10-15 минут, затем производят нагрев реакционной массы при температуре 80±5°С и выдерживают при непрерывном перемешивании в течение 18-20 часов до полной убыли свободного формальдегида. После чего реакционную массу охлаждают до температуры 25±5°С, после чего она расслаивается на два слоя, нижний слой – водный маточник сливают, верхний слой – отвердитель фильтруют и сливают в емкость. Получают 78,8 г отвердителя (выход 57%). Полученный продукт имеет внешний вид вязкой смолообразной жидкости от светло-желтого до желтого цвета, без механических включений. Содержание массовой доли молекулярного азота составляет 27,5–28,6 %.

Пример 3. К раствору 4,4’дифенилолпропана в изобутаноле (с концентрацией 50% масс.) в количестве 45,72 г добавляют формалин в количестве 38,5 г и 5% водный раствор поливинилового спирта в количестве 12,4 г, перемешивают в течение 1,5 часов при температуре 25±5°С. Затем прикапывают при интенсивном перемешивании триэтилентетрамин в количестве 46,7 г в течение 10-15 минут, затем производят нагрев реакционной массы при температуре 80±5°С и выдерживают при непрерывном перемешивании в течение 18-20 часов до полной убыли свободного формальдегида. После чего реакционную массу охлаждают до температуры 25±5°С, после чего она расслаивается на два слоя, нижний слой – водный маточник сливают, верхний слой – отвердитель фильтруют и сливают в емкость. Получают 83,0 г отвердителя (выход 58%). Полученный продукт имеет внешний вид вязкой смолообразной жидкости от желтого до желто-коричневого цвета, без механических включений. Содержание массовой доли молекулярного азота составляет 25,7–26,8 %.

Пример 4. К раствору 4,4’дифенилолпропана в изобутаноле (с концентрацией 50% масс.) в количестве 45,72 г добавляют формалин в количестве 38,5 г и 5% водный раствор поливинилового спирта в количестве 12,4 г, перемешивают в течение 1,5 часов при температуре 25±5°С. Затем прикапывают при интенсивном перемешивании триэтилентетрамин в количестве 58,4 г в течение 10-15 минут, затем производят нагрев реакционной массы при температуре 80±5°С и выдерживают при непрерывном перемешивании в течение 18-20 часов до полной убыли свободного формальдегида. После чего реакционную массу охлаждают до температуры 25±5°С, после чего она расслаивается на два слоя, нижний слой – водный маточник сливают, верхний слой – отвердитель фильтруют и сливают в емкость. Получают 94,5 г отвердителя (выход 61%). Полученный продукт имеет внешний вид вязкой смолообразной жидкости от желтого до желто-коричневого цвета, без механических включений. Содержание массовой доли молекулярного азота составляет 28,8–29,5 %.

Для отверждения эпоксидных лакокрасочных композиций отвердитель вводят в количестве от 0,95 до 1,05 по эквиваленту на 1 эквивалент эпоксидной смолы, в качестве которой могут использоваться низкомолекулярные эпоксидные смолы ЭД-20 (мол. масса 400, содержание эпоксидных групп 22% ГОСТ 105972-76); Э-40 (мол. масса 700-800, содержание эпоксидных групп 13-15% ОСТ 6-10-416-77) и др. Способы нанесения лакокрасочных покрытий на основе эпоксидных смол и предлагаемого отвердителя иллюстрируются примерами 5-9.

Пример 5. В эпоксидную смолу ЭД-20, взятую в количестве 100 масс. ч., вводят отвердитель, получаемый по примеру 1, взятый в количестве 7,4 масс. ч. и предварительно смешанный с 6,8 масс. ч. смеси растворителей ксилол:этилцеллозольв в соотношении 60:40 соответственно. Смесь тщательно перемешивают и наносят на подложку аппликатором для получения сухой пленки толщиной 180-200 мкм.

Пример 6. Эпоксидная смола ЭД-20 – 100,0 масс. ч. Отвердитель по примеру 2 – 7,1 масс. ч. Смесь ксилол:этилцеллозольв (в соотношении 60:40) – 6,5 масс. ч.

Приготовление и нанесение аналогичны примеру 1.

Пример 7. Эпоксидная смола ЭД-20 – 100,0 масс. ч. Отвердитель по примеру 3 – 5,6 масс. ч. Смесь ксилол:этилцеллозольв (в соотношении 60:40) – 6,0 масс.ч.

Приготовление и нанесение аналогичны примеру 1.

Пример 8. Эпоксидная смола ЭД-20 – 100,0 масс. ч. Отвердитель по примеру 4 – 5,2 масс. ч. Смесь ксилол:этилцеллозольв (в соотношении 60:40) – 6,0 масс. ч.

Приготовление и нанесение аналогичны примеру 1.

Пример 9. Эпоксидная смола Э-40 – 100,0 масс. ч. Отвердитель по примеру 4 – 4,1 масс. ч. Смесь ксилол:этилцеллозольв (в соотношении 60:40) – 6,0 масс. ч.

Приготовление и нанесение аналогичны примеру 1.

Условия отверждения покрытий: температура от -15 до 00С; влажность 96%; время отверждения 5 суток.

Свойства покрытий на основе разработанного отвердителя представлены в таблице 1.

Таблица 1

Показатели Покрытия по примерам
Прототип Пример 5 Пример 6 Пример 7 Пример 8 Пример 9
1. Время отверждения до степени «3», час
при температуре
20,0+0,5°С,
-5,0+0,5°С,
-15,00+0,5°С



2,5
24,0
72,0



2,0
6,0
24,0



2,0
6,0
24,0



2,0
6,0
24,0



2,0
6,0
24,0



1,5
4,5
24,0
2. Испытание на истирание с МЭК, число ходов
30

80

80

90

95

более 100
3. Содержание гель-фракции в композиции при 20,0+0,5°С, %
- при -5,0+0,5°С, %
- при -15,00+0,5°С,%



87,0
85,0
37,0



88,0
83,0
73,0



85,0
84,0
75,0



88,0
85,0
73,0



88,0
85,0
74,0



87,0
82,0
79,0
4. Адгезионная прочность по стали, МПа
- исходная
- после выдержки



5,5
4,0



9,1
5,6



9,2
5,5



9,7
6,3



9,5
6,1



9,6
6,6
5. Стойкость к 10% раствору серной кислоты, сут. 60 60 60 60 60 60
6. Стойкость к 20% раствору едкого натра, сут. 20 20 20 20 20 20

Время отверждения до степени «3» определяют при влажности 96%.

Испытание на истирание проводят через 5 суток после отверждения при температуре -15,00+0,5°С. Для этого пропитанный метилэтилкетоном (МЭК) ватный тампон перемещают с постоянным нажимом на лаковую пленку 100 раз туда и обратно (100 двойных ходов). Если уже при менее чем 100 двойных ходах можно наблюдать сильные повреждения или отслоение пленки, тест прерывают. Затем пластинки оценивают визуально на потускнение и/или отслаивание пленки.

Содержание гель-фракции в композиции оценивают после 5 суток отверждения.

Адгезионную прочность по стали оценивают как исходную, так и после выдержки в дистиллированной воде в течение 72 часов при 20,0+0,5°С.

С аминными отвердителями из примеров 1 – 4 и эпоксидными смолами при влажности 96% и температуре воздуха до -15°С, получают покрытия с высокой адгезией и стойкостью к действию растворов кислот и щелочей. При этом содержание массовой доли молекулярного азота в отвердителе составляет 25,4–29,5 %.

Аминный отвердитель для эпоксидных лакокрасочных композиций, представляющий собой продукт взаимодействия 4,4’-дифенилолпропана, формальдегида и диэтилентриамина или триэтилентетрамина при температуре 80+0,5°С и мольном соотношении компонентов, равном 1:4,5:(3,2-4,1) соответственно.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к многослойному лакокрасочному покрытию, используемому в гидротехническом строительстве, для гидроизоляции и защиты от обрастания морскими организмами бетонных и железобетонных поверхностей, эксплуатируемых в морской воде.

Изобретение предназначено для использования в таких отраслях, как строительство, в качестве наливных бесшовных полов, в машиностроении, ракетно-космической технике, для обеспечения пожарной безопасности, защитных покрытий, имеющих повышенную деформационную стойкость.

Изобретение относится к области разработки лакокрасочных материалов на основе эпоксидной смолы, используемых для нанесения маркировочных обозначений в узлах и блоках радиоэлектронной аппаратуры, варианты.

Изобретение относится к противообрастающим покрытиям, предназначенным для защиты бетонных и железобетонных поверхностей, эксплуатируемых в водной среде, и может быть использовано для защиты водоводов технического водоснабжения ТЭЦ, а также портовых и гидротехнических сооружений.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к получению химически стойких, слабогорючих (Г1) эпоксидно-каучуковых композиций, которые могут быть использованы для восстановления, ремонта и усиления бетонных и железобетонных конструкций.

Изобретение относится к антифрикционным материалам на эпоксидной основе, предназначенным для формования покрытий узлов трения, в том числе сложной конфигурации, и может быть использовано в машиностроении, в частности в станкостроении.

Заявляемый состав относится к строительным материалам и может применяться для огне- и антикоррозионной защиты бетонных, металлических поверхностей, эксплуатируемых в неблагоприятных условиях воздействия агрессивных сред различной природы, а также для улучшения физико-механических свойств и эксплуатационных показателей обрабатываемой поверхности.

Изобретение относится к области наполненных полимерных композиций на основе эпоксидных олигомеров для выравнивания внешней поверхности вертолетов и самолетов. Металлополимерная композиция включает эпоксикремнийорганическую смолу с молекулярной массой от 350 до 420 (90,0-110,0 мас.ч.), алюминиевый порошок (80,0-300,0 мас.ч.) и низкомолекулярный полиамид, являющийся отвердителем и пластификатором (55,0-80,0 мас.ч).
Изобретение относится к области разработки лакокрасочных материалов на основе эпоксидной смолы для покрытия паяных соединений узлов и блоков радиоэлектронной аппаратуры.

Изобретение относится к определению напряженно-деформированного состояния металлических конструкций высокорисковых объектов нефтяной, газовой и химической отраслей промышленности, систем транспорта и переработки нефти и газа с помощью тензочувствительных хрупких покрытий, что позволяет получить наглядную картину наибольшей концентрации напряжений, получить данные для оценки и прочности потенциально опасных объектов.

Изобретение относится к области технологии покрытий. Предложен способ нанесения покрытий, включающий стадии a) нанесения по меньшей мере на часть объекта соединения, содержащего по меньшей мере две тиольные группы; соединения, содержащего по меньшей мере две углерод-углеродные двойные связи, и соединения, содержащего по меньшей мере 2 эпоксидные группы; b) инициирования взаимодействия по меньшей мере части нанесенного соединения, содержащего по меньшей мере две тиольные группы, с одним из: по меньшей мере с частью нанесенного соединения, содержащего по меньшей мере две углерод-углеродные двойные связи, по меньшей мере с частью нанесенного соединения, содержащего по меньшей мере две эпоксидные группы, по меньшей мере с частью нанесенного соединения, содержащего по меньшей мере одну углерод-углеродную двойную связь, и по меньшей мере одну эпоксидную группу, с получением промежуточного покрытия, которое содержит по меньшей мере одно соединение, содержащее непрореагировавшую группу, выбранную из тиольной и эпоксидной групп, и c) инициирования взаимодействия по меньшей мере части указанного соединения, содержащего непрореагировавшую группу, с получением готового изделия с покрытием, причем по меньшей мере одно дополнительное покрытие наносят после стадии b) и до стадии c).

Изобретение относится к отверждаемой композиции для покрытия, отвержденной эпоксидной смоле и способу ее получения. Отверждаемая композиция включает смоляной компонент и отверждающий компонент.
Изобретение относится к композиции, образующей изоляционный слой. Описана образующая изоляционный слой композиция, включающая в себя компонент А, который содержит по меньшей мере одну эпоксидную смолу на основе бисфенола А или бисфенола F или их смеси, компонент В, который в качестве отверждающего средства содержит по меньшей мере одно тиоловое соединение, и компонент С, который содержит образующую изоляционный слой добавку, причем композиция также содержит производное фенола или третичный амин в качестве катализатора для реакции эпоксидной смолы с тиоловым соединением.
Изобретение относится к лакокрасочному супергидрофобному покрытию, которое предназначено для защиты от повышенной влажности, загрязнения, развития плесени и коррозии различных поверхностей, например металла, пластика, камня и других.

Изобретение относится к многослойному лакокрасочному покрытию, используемому в гидротехническом строительстве, для гидроизоляции и защиты от обрастания морскими организмами бетонных и железобетонных поверхностей, эксплуатируемых в морской воде.

Изобретение предназначено для использования в таких отраслях, как строительство, в качестве наливных бесшовных полов, в машиностроении, ракетно-космической технике, для обеспечения пожарной безопасности, защитных покрытий, имеющих повышенную деформационную стойкость.

Изобретение относится к промышленности полимеризационных пластмасс. Описана фотополимеризующаяся композиция для ускоренного формирования покрытий защитного назначения.

Изобретение относится к области разработки лакокрасочных материалов на основе эпоксидной смолы, используемых для нанесения маркировочных обозначений в узлах и блоках радиоэлектронной аппаратуры, варианты.

Изобретение относится к гидразидфункциональному материалу и к отверждаемой композиции на его основе, которая может быть использована для получения порошковых покрытий или клеев.

Изобретение относится к листу или заготовке с предварительным покрытием, содержащим стальную подложку для термической обработки, перекрываемую поверх по меньшей мере одного участка по меньшей мере одной из ее основных поверхностей предварительным покрытием.

Изобретение относится к области технологии покрытий. Предложен способ нанесения покрытий, включающий стадии a) нанесения по меньшей мере на часть объекта соединения, содержащего по меньшей мере две тиольные группы; соединения, содержащего по меньшей мере две углерод-углеродные двойные связи, и соединения, содержащего по меньшей мере 2 эпоксидные группы; b) инициирования взаимодействия по меньшей мере части нанесенного соединения, содержащего по меньшей мере две тиольные группы, с одним из: по меньшей мере с частью нанесенного соединения, содержащего по меньшей мере две углерод-углеродные двойные связи, по меньшей мере с частью нанесенного соединения, содержащего по меньшей мере две эпоксидные группы, по меньшей мере с частью нанесенного соединения, содержащего по меньшей мере одну углерод-углеродную двойную связь, и по меньшей мере одну эпоксидную группу, с получением промежуточного покрытия, которое содержит по меньшей мере одно соединение, содержащее непрореагировавшую группу, выбранную из тиольной и эпоксидной групп, и c) инициирования взаимодействия по меньшей мере части указанного соединения, содержащего непрореагировавшую группу, с получением готового изделия с покрытием, причем по меньшей мере одно дополнительное покрытие наносят после стадии b) и до стадии c).

Изобретение относится к получению аминных отвердителей для эпоксидных лакокрасочных композиций для создания покрытий с высокими физико-механическими и противокоррозионными свойствами, отверждающимися в неблагоприятных условиях. Предложен аминный отвердитель для эпоксидных лакокрасочных композиций, представляющий собой продукт взаимодействия 4,4’дифенилолпропана, формальдегида и алифатических аминов при температуре 80+0,5°С и мольном соотношении компонентов, равном 1:4,5: соответственно. Технический результат - предложенный отвердитель позволяет снизить время высыхания эпоксидных композиций при низких температурах и высокой влажности. 1 табл., 9 пр.

Наверх