Защитное покрытие из полиуретана

Настоящее изобретение относится к защитному покрытию на основе полиуретана, а именно к защитным покрытиям, наносимым с целью увеличения срока службы стальных изделий и изделий из углепластика при работе в экстремальных условиях. Защитное покрытие представляет собой двухкомпонентную полиуретановую систему, включающую компоненты А и Б. Компонент А полиуретановой системы состоит из преполимера на основе простого полиэфира и толуилендиизоцианата и технического углерода, представляющего собой мелкодисперсный порошок, содержание влаги в котором составляет не более 3% от массы. Компонент Б состоит из аминного отвердителя уретановых полимеров, жидкого низкомолекулярного полиэтиленгликоля и диэтилтолуолдиамина. Компоненты А и Б смешивают путем количественного переноса компонента Б к компоненту А в соотношении 1:5. Защитное покрытие наносится на поверхность методом распыления. Полученные защитные покрытия позволяют увеличить срок службы стальных изделий и изделий из углепластика, а также повысить удобства нанесения для получения равномерного по толщине покрытия. Защитные покрытия обладают твердостью по Шор А равной 80, прочностью при разрыве - 30 МПа, и удлинением при разрыве составляющем 500%, кроме того при разбавлении растворителем состав не теряет свойств и может наноситься пульверизатором. 1 табл.

 

Изобретение относится к защитному покрытию на основе полиуретана, а именно к защитным покрытиям, наносимым с целью увеличения срока службы стальных изделий и изделий из углепластика при работе в экстремальных условиях.

Уровень техники

Настоящее изобретение относится к защитным составам, наносимым для повышения эксплуатационных свойств изделий из углепластика и стальных изделий.

Из уровня техники известно техническое решение по патенту №RU 2435813 «Полимерная композиция для получения защитно-декоративных покрытий», правообладатель - ООО «Новые технологии». Изобретение относится к составам влагоотверждаемых 1К-полиуретановых композиций, предназначенных для получения защитно-декоративных (антикоррозионных или гидроизоляционных) покрытий на изделиях, конструкциях и сооружениях из металла, бетона, железобетона, эксплуатирующихся в водных средах, воздушных средах с высокой концентрацией агрессивных паров, а также в среде нефтесодержащих эмульсий и растворов. Полимерная композиция для получения защитно-декоративных покрытий содержит полиуретановый лак, полученный на основе полиоксипропилентриола с молекулярной массой 4500-5000 у.е. и полиизоцианата на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата, содержащего 45-65 мас.% нелетучего остатка и 7,0-11,0 мас.% изоцианатных групп, и цветообразующий компонент, в качестве которого используют атмосферостойкие меламино-формальдегидные эмали МЛ с пониженной температурой сушки (группа 1 по ГОСТ 9825-73). Технический результат - создание отверждаемой влагой воздуха одноупаковочной полиуретановой композиции, обеспечивающей получение защитно-декоративных полимерных покрытий, обладающих повышенной атмосферостойкостью и более высоким уровнем физико-механических показателей, а также расширение ассортимента доступных цветообразующих компонентов для полиуретановых композиций.

ФГБОУ ВО «ВолГТУ» предложено техническое решение, раскрытое в патенте №RU 2649645 «Композиция для формирования поверхностного слоя полиуретановых покрытий». Изобретение относится к композиции для формирования защитно-декоративного слоя на поверхности оснований, получаемых из резиновой крошки и связующего уретанового типа, которые могут быть использованы в строительстве при формировании эластичных спортивных площадок и кровельных покрытий. Композиция содержит 100-240 мас.ч. растворителя этилацетата, 4-16 мас.ч. полиизоцианата Desmodur 44V20L, 3-7 мас.ч. глицерина, 0.5 мас.ч. дибутилдилаурата олова и 2 мас.ч. ирганокса, а в качестве основы композиция содержит 100 мас.ч. уретанового каучука СКУ-8Тб и/или СКУ-8А. Использование данной композиции позволяет повысить физико-механические показатели материала поверхностного слоя, его озоностойкость и стойкость к термоокислительной деструкции.

Похожим техническим изобретением является патент №RU 2737743 «Полиуретановая композиция для защитных покрытий», правообладатель - ФГБОУ ВО «КНИТУ». Изобретение относится к полиуретановой композиции для получения защитных покрытий и может быть использовано для защиты металлических, бетонных, железобетонных, деревянных поверхностей строительных конструкций от коррозии и интенсивного воздействия различных агрессивных сред. Полиуретановая композиция для защитных покрытий содержит 100 мас.ч. полиоксипропиленгликоля с молекулярной массой 1000, 90-140 мас.ч. полиизоцианата на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата, 1,2-5 мас.ч. триэтаноламина, 5-15 мас.ч. ортофосфорной кислоты, растворитель смесь толуола с ацетоном и этилацетатом и дополнительно содержит 2,5-15 мас.ч. фталевого ангидрида или 3,6-11 мас.ч. пиромеллитового диангидрида. Изобретение позволяет повысить твердость полиуретанового защитного покрытия на 30% и термостойкость на 22%.

Компания Dow Global Technologies LLC (ДАУ ГЛОБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ ЭлЭлСи) является обладателем нескольких патентов в данной области как на территории Российской Федерации, так и за рубежом. За аналог заявленного изобретения примем патент данной компании №RU 2664546 «Напыляемое защитное покрытие на основе полиуретана», в котором представлено техническое решение, относящееся к напыляемой реакционной системе на основе полиуретана для формирования защитного покрытия в промышленных контейнерах. Реакционная система содержит первый компонент и второй компонент, причем продукт реакции первого компонента и второго компонента имеет предел прочности при растяжении по меньшей мере 1500 фунт/кв. дюйм (10,34 МПа) и относительное удлинение при разрыве в процентах по меньшей мере 400. Первый компонент представляет собой продукт реакции полиольного компонента и изоцианатного компонента, где полиольный компонент включает первый бутиленоксид-пропиленоксидный сополимер-полиол, имеющий содержание полиоксибутилена по меньшей мере 50 мас.%, из расчета на общую массу первого бутиленоксид-пропиленоксидного сополимер-полиола, а изоцианатный компонент включает по меньшей мере один полиизоцианат, причем вязкость первого компонента составляет меньше чем 1500 сП при 25°С. Второй компонент содержит второй бутиленоксид-пропиленоксидный сополимер-полиол, имеющий содержание полиоксибутилена по меньшей мере 50 мас.%, из расчета на общую массу второго бутиленоксид-пропиленоксидного сополимер-полиола, причем вязкость второго компонента составляет меньше чем 1500 сП при 25°С. При этом разница между вязкостями первого компонента и второго компонента в пределах температурного интервала от 60 до 80°С составляет от -150 до 150 сП, и по меньшей мере один компонент, выбранный из группы полиольного компонента и второго компонента, включает содержащий первичный гидроксил полиол. Также предложено защитное покрытие, сформированное из указанной реакционной системы. Технический результат - получение напыляемой рецептуры, проявляющей высокую реакционную способность при напылении на поверхность большого промышленного контейнера с формированием защитного покрытия, имеющего предел прочности при растяжении по меньшей мере 1500 фунт/кв. дюйм (10,34 МПа) и относительное удлинение при разрыве в процентах по меньшей мере 400, что придает контейнеру устойчивость к химическим воздействиям, например, стойкость к действию кислот.

Раскрытие изобретения

Изобретение представляет собой защитное покрытие, представляющее собой двухкомпонентную полиуретановую систему типа А+Б, разбавляемую органическим растворителем перед напылением с помощью пульверизатора.

Характеристики защитного напыляемого состава:

Защитное покрытие состоит из двух компонентов А и Б. Компонент А состоит из преполимера, представляющего собой твердую белую массу и переходящий в прозрачную жидкость при температуре выше +30°С, вязкость которой составляет 6,5±2 Па⋅с, и содержание NCO - 6.0±0.3% от массы, и технического углерода, представляющего собой мелкодисперсный порошок черного цвета и содержание влаги в котором не более 3% от массы. Компонент Б состоит из отвердителя уретановых преполимеров, представляющего собой порошок от желтого до желто-серого цвета и имеющего температуру плавления +103°С, жидкого низкомолекулярного полиэтиленгликоля, массовая доля воды которого не более 0,5% от массы, потеря массы при сушке которого составляет не более 3% от массы, и жидкого отвердителя эпоксидных смол, представляющего собой прозрачную жидкость желтоватого цвета и температурой плавления -15°С. В готовом составе компоненты А и Б имеют соотношение 5:1, и в целях нанесения методом напыления с помощью пульверизатора разбавляются растворителем.

Технический результат заключается в увеличении срока эксплуатации стальных изделий и изделий из углепластика при нанесении защитного состава, а также в повышении удобства нанесения для получения равномерного по толщине покрытия.

Технический результат достигается тем, что заявленное напыляемое защитное покрытие представляет собой отвержденный резиноподобный материал с повышенной прочностью, твердость которого по Шор А составляет 80, прочность которого при разрыве - 30 МПа и удлинение при разрыве - 500%, а также тем, что при разбавлении растворителем состав не теряет свойств и может наноситься пульверизатором.

Осуществление изобретения

Двухкомпонентный защитный состав может быть получен и использован следующим образом. В качестве реактивов могут использоваться любые, известные специалистам данной области вещества, имеющие указанные характеристики.

Компонент А получают перемешиванием в течение 15 минут 831,3 г преполимера на основе простого полиэфира и толуилендиизоцианата (ТДИ), представляющий собой твердую белую массу и переходящий в прозрачную жидкость при температуре выше +30°С, вязкость которой составляет 6,5±2 Па⋅с, и содержание NCO - 6.0±0.3% от массы, заранее разогретого в течение 7 часов при температуре 50-60°С, и 1,7 г технического углерода, представляющего собой мелкодисперсный порошок черного цвета с содержанием влаги не более 3 мас.%, при этом придерживаясь частоты перемешивания - 60 об/мин. После чего полученный продукт плотно закрывают крышкой и держат в термошкафу или термокамере при 50-60°С до начала смешивания с компонентом Б.

Компонент Б получают перемешиванием с помощью стеклянной или металлической палочки 116,9 г аминного отвердителя преполимера, представляющего собой гранулы от желтого до желто-серого цвета с температурой плавления 103°С и массовой долей воды не более 0,35 мас.%, 48,4 г жидкого низкомолекулярный полиэтиленгликоль с массовой долей воды не более 0,5 мас.%, и потерей массы при сушке не более 3 мас.%, и 1,7 г жидкого отвердителя эпоксидных смол (диэтилтолуолдиамин), представляющего собой прозрачную жидкость желтоватого цвета с температурой плавления -15°С, до однородной массы. После чего помещают в термошкаф с температурой 155°С на 25-30 минут. После прогрева массы до 145-155°С нижний слой аминного отвердителя преполимера плавится, и образуется двухслойная жидкая система. Содержимое емкости тщательно перемешивают в течение 15 мин (частоты перемешивания - 60об/мин) до получения однородного раствора желто-коричневого цвета, плотно закрывают крышку и переносят в термошкаф или термокамеру с температурой 50-60°С.

Смешивают компоненты А и Б при температуре 50-60°С путем количественного переноса компонента Б в емкость с компонентом А. Смесь компонентов А и Б тщательно перемешивают 20 мин до получения теплого однородного раствора. Придерживаться частоты перемешивания 60 об/мин.

Для снижения вязкости защитного состава под распыление пневматическим распылителем смеси А+Б добавляют растворитель, например Р4, в требуемом соотношении. Для изделий из углепластика, например, соотношение 1:1, для стальных изделий - 3:1. В результате получают готовый к распылению раствор реакционной смеси. Время жизни такого раствора составляет не менее 1,5 часов в зависимости от температуры окружающей среды, при большем времени выдержки раствор желируется и уже не подлежит распылению.

Защитное покрытие, представляющее собой двухкомпонентную полиуретановую систему типа А+Б, отличающееся тем, что компонент А состоит из преполимера на основе простого полиэфира и толуилендиизоцианата, представляющего собой твердую белую массу, превращающуюся в прозрачную жидкость при температуре выше +30°С, вязкость которой составляет 6,5±2 Па⋅с и содержание NCO - 6.0±0.3% от массы, и технического углерода, представляющего собой мелкодисперсный порошок черного цвета и содержание влаги в котором не более 3% от массы, а компонент Б состоит из отвердителя уретановых преполимеров, представляющего собой аминный отвердитель уретановых полимеров, а именно порошок от желтого до желто-серого цвета, и имеющего температуру плавления +103°С, жидкого низкомолекулярного полиэтиленгликоля, массовая доля воды которого не более 0,5% от массы, потеря массы при сушке которого составляет не более 3% от массы, и жидкого отвердителя эпоксидных смол, представляющего собой диэтилтолуолдиамин и являющегося прозрачной жидкостью желтоватого цвета и температурой плавления -15°С, смешиваемые путем количественного переноса компонента Б к компоненту А в соотношении 1:5 и с дальнейшим разбавлением растворителем, наносящееся на поверхность методом распыления.