Алкідно-уретанова емаль

Алкідно-уретанова емаль, що включає гідроксилвмісний поліефір, поліізоціанатний отверджувач, вуглець технічний (сажу), розчинник і каталізатор, яка відрізняється тим, що як гідроксилвмісний поліефір вона містить модифікований олією (або її жирними кислотами) складний олігоефір, як поліізоціанатний отверджувач - преполімер з кінцевими ізоціанатними групами на основі складного 36198 стосування для фарбування поверхонь, наприклад, резервуарів з нафтопродуктами, а також необхідність застосування розчинників невуглеводневого складу, які є більш токсичними і дорогими, а також неможливість її нанесення та висихання при мінусових температурах. Наявність у складі гідроксилвмісного поліефіру великої кількості відносно полярних складноефірних груп додає покриттю на основі композиції підвищену гідрофільність, що в процесі експлуатації збільшує вологовбирання покриття та знижує його бар'єрний ефект, що, в свою чергу, негативно впливає на захисні властивості покриття. В основу винаходу поставлена задача удосконалення алкідно-уретанової емалі, в якій, за рахунок якісного та кількісного вмісту компонентів емалі, забезпечується в двокомпонентній системі розчинність алкідної та уретанових частин у вуглеводневих розчинниках (суміш уайт-спіриту із сольвентом або ксилолом) і здатність тверднути при природному сушінні в широкому інтервалі температур від -10°С до +35°С і вище, що розширює строки і умови фарбування, а також досягається підвищення захисних властивостей, стійкості покриття, його еластичності і адгезії до поверхні, на яку наносять покриття, у широкому інтервалі температур (від -40°С до +75°С), зменшення вибухо-, пожежонебезпечності емалі як при її виробництві, так і при фарбувальних роботах, і зниження забруднення атмосфери за рахунок використання речовин з меншими леткістю та граничнодопустимою концентрацією. Поставлена задача досягається тим, що в алкідно-уретанової емалі, яка включає гідроксилвмісний поліефір, поліізоціанатний отверджувач, вуглець технічний (сажу), розчинник і каталізатор, згідно з винаходом, як гідроксилвмісний поліефір вона містить модифікований олією (або її жирними кислотами) складний олігоефір, як поліізоціанатний отверджувач - преполімер з кінцевими ізоціанатними групами на основі складного олігоефіру, модифікованого олією (або її жирними кислотами), і толуїлендіізоціанату, а як розчинник - суміш уайтспіриту з ароматичними вуглеводнями в співвідношенні від 4:1 до 1:4 при таких співвідношеннях компонентів, мас.%: модифікований олією (або її жирними кислотами) складний олігоефір 5-15 пре полімер з кінцевими ізоціанатними групами на основі складного олігоефіру, модифікованого олією (або її жирними кислотами), і толуїлендіізоціанату 25-45 вуглець технічний (сажа) 5-15 суміш уайт-спіриту з ароматичними вуглеводнями 35-55 каталізатор 0,1-2. Внаслідок використання винаходу забезпечується одержання технічного результату, що полягає в досягненні розчинності у вуглеводневих розчинниках (суміш уайт-спіриту з ароматичними вуглеводнями, наприклад, сольвентом або ксилолом) і здатності тверднути при природному сушінні в широкому інтервалі температур від -10°С до +35°С і вище. Між суттєвими ознаками винаходу та те хнічним результатом, який досягається, існує такий причинно-наслідковий зв'язок. Застосування для модифікації алкідноуретанової емалі як гідроксилвмісного поліефіру модифікованого олією (або її жирними кислотами) складного олігоефіру, за рахунок якого гідрофільно-гідрофобний баланс зміщується в бік різкого зниження полярності складу емалі, що додає складовим частинам одержаної емалі здатність розчинятися в неполярних вуглеводневих розчинниках, різко знижує вологовбирання покриття і збільшує його бар'єрний ефект, що надає покриттю підвищені захисні властивості, еластичність, морозостійкість, міцність при ударі. Преполімер з кінцевими ізоціанатними групами (ізоціанатвмісний преполімер) на основі складного гідроксилвмісного олігоефіру, модифікованого олією (або її жирними кислотами), і толуїлендіізоціанату є отверджувачем сажовмісного поліефіру в присутності каталізаторів уретаноутворення, що, в свою чергу, забезпечує одержання покриття з високими мастило-, бензо- і водостійкістю, адгезією, захисними властивостями. Присутність в емалі 5-15% сажі додає покриттю необхідну електропровідність. Алкідно-уретанова емаль, що пропонується, як розчинник містить суміш уайт-спіриту з ароматичними вуглеводнями, наприклад, сольвентом або ксилолом у співвідношенні від 4:1 до 1:4. Розчинники, що застосовуються, відрізняються зниженою температурою спалаху (на 40-50°С порівняно з ацетоном), зниженими токсичністю (ПДК в 10-30 разів нижче, ніж у циклогексанону) і леткістю (від 15 до 60 разів нижче порівняно з ацетоном), а також доступністю і низькою вартістю. Тверднення емалі відбувається при природному сушінні в інтервалі температур від -10°С до +35°С і вище, що розширює строки проведення фарбувальних робіт від ранньої весни до пізньої осені. Сукупність суттєви х відрізнювальних ознак додає алкідно-уретановій емалі здатність розчинності у вуглеводневих розчинниках і тверднення при природному сушінні в широкому інтервалі температур від -10°С до +35°С і вище, а також дозволяє одержати водо-, мастило-, бензостійкі захисні покриття при нанесенні в атмосферних умовах на різні об'єкти (нафто- і бензосховища, транспортні засоби та інші об'єкти). Алкідно-уретанова емаль являє собою двокомпонентну систему природного сушіння і містить, мас.%: модифікований олією (або її жирними кислотами) складний олігоефір 5-15 пре полімер з кінцевими ізоціанатними групами на основі складного олігоефіру, модифікованого олією (або її жирними кислотами), і толуїлендіізоціанату 25-45 вуглець технічний (сажа) 5-15 суміш уайт-спіриту з ароматичними вуглеводнями 35-55 каталізатор 0,1-2. У табл. 1 наведено склад алкідно-уретанової емалі, що пропонується, з різним вмістом компонентів в межах формули винаходу. Алкідно-уретанову емаль одержують відомим шляхом, змішуючи та диспергуючи компоненти в 2 36198 порядку, прийнятому в лакофарбовій промисловості. При цьому використовують типове обладнання лакофарбового виробництва. Приклад. Алкідно-уретанова емаль, що пропонується, складається із суспензії сажі в розчині складного олігоефіру, що містить гідроксильні групи, з додатком каталізатора уретаноутворення третинних амінів, сполучень олова, свинцю, марганцю, кобальту або їх суміші, а також інших компонентів: поліізоціанатного преполімеру, що містить ізоціанатні групи, і розчинника. Полізоціанатний преполімер готується із складного модифікованого олігоефіру. Перед застосуванням обидва компоненти змішують, доводять до робочої в'язкості та наносять на поверхню, що фарбується за допомогою пензля, валика, пневматичним або безповітряним розпиленням. Складний модифікований олігоефір готується відомим способом. При використанні олії на першій стадії проводиться алкоголіз олії багатоатомним спиртом при (250±10)°С до досягнення розчинності відібраної проби в етанолі, завершення алкоголізу - при (190±10)°С після добавлення гліколю, і подальша поліетерифікація при (190±10)°С - після добавлення дикарбонових кислот або їх ангідридів з азеотропною відгонкою реакційної води до досягання кислотного числа основи 4 мг КОН/1 гр. Преполімер готується шляхом змішування розчину гідроксилвмісного поліефіру з толуїлендіізоціанатом з подальшим видержуванням суміші при температурі (40-80)°С до повного вступ у ізоціанату в реакцію уретаноутворення. При цьому на 1 гідроксильну гр упу алкідного олігомеру доводиться 2 ізоціанатних групи, з яких одна вступає в реакцію, а друга залишається у вільному стані, забезпечуючи реакційну здатність до тверднення одержаного преполімеру. Суспензію сажі в розчині модифікованого складного олігоефіру готують диспергуванням у бісерному або кульовому млині до ступеня перетирання не більше, ніж 40 мкм по "клину". Співвідношення сажа: основа поліефіру: розчинник знаходиться в межі від 1:0,75:1,5 до 1:2:5 у залежності від конкретної рецептури. У готову суспензію сажі вводяться каталізатори уретаноутворення: третинні аміни, сполучення олова, цинку, свинцю, кобальту, марганцю або їх суміші. Одержану алкідно-уретанову емаль наносять на підготовлену завчасно робочу поверхню (наприклад, металеву або склопластик) у природних умовах будь-яким способом: пневматичним або безповітряним розпиленням, пензлем або валиком. Товщина і кількість шарів покриття визначається технічними вимогами та умовами експлуатації. Тверднення (висихання) алкідно-уретанової емалі за даним винаходом здійснюється протягом 16-24 годин у природних умовах. Покриття здатне тверднути при товщині від 20 до 500 мкм протягом вказаного вище часу залежно від температури навколишнього середовища. Характеристика одержаного покриття: зовнішній вигляд - чорне, еластичне, міцне на розрив. У табл. 2 наведені властивості покриттів алкідно-уретанової емалі за даним винаходом. Як видно з таблиці, зразки покриттів складів алкідно уретанової емалі за даним винаходом перевершують прототип по всіх показниках. Переваги даного складу алкідно-уретанової емалі реалізуються тільки при заявлених співвідношеннях компонентів. В противному разі погіршуються технічні властивості емалі та покриттів на її основі. Так, наприклад, якщо кількість складного олігоефіру менше заявленого, то тоді суспензія сажі в розчині поліефіру втрачає стабільність, оскільки утворюються надто тонкі адсорбційні шари плівкотвірного на поверхні часток сажі, що призводить до коагуляції суспензії та злипання часток сажі. Надто велика кількість складного олігоефіру призводить до недостатнього зшивання композиції, до зниження мастило- та бензостійкості, твердості і захисних властивостей покриттів. Вміст преполімеру впливає на міру зшивання, мастило- і бензостійкість покриття, його твердість і захисні властивості. Було встановлено, що коли співвідношення преполімер:олігоефір менше, ніж 3:1, то в цьому випадку не досягається потрібна мастилой бензостійкість та інші показники. При зменшенні вмісту вуглецю те хнічного нижче 5% (10 в основі складу) різко погіршується електропровідність. а при збільшенні - різко зростає в'язкість системи та погіршується її текучість, покриття виходить з поганим розлиттям, низької якості. Дана межа вмісту розчинника забезпечує необхідну в'язкість і вміст нелетких речовин у складі емалі (40-80 з по віскозиметру ВЗ-246 і 65-47% нелетких речовини). Вміст каталізатора забезпечує поєднання оптимальної швидкості тверднення емалі та її життєздатність у межах робочої зміни. Алкідно-уретанова емаль за даним винаходом здатна тверднути як при кімнатній температурі, так і при мінусових температурах до -10°С, що дозволяє в атмосферних умовах здійснювати процес її нанесення на різні поверхні у весняно-літньоосінній періоди. Застосування відносно малотоксичних розчинників (уайт-спіриту, сольвенту) з високою температурою спалаху зменшує небезпеку роботи з таким матеріалом всередині закритих резервуарів. Покриття емаллю мають відносно низький електричний опір, що дозволяє відводити статичну електрику, що накопичується на внутрішніх стінках резервуарів. Висока еластичність, адгезія, міцність на розрив, міцність при ударі мастило-, бензо-, водостійкого покриття забезпечує надійний захист резервуара від дії різних рідин. Таким чином, дана алкідно-уретанова емаль, як значно менш токсична та вибухо- та пожежонебезпечна порівняно з відомими при використанні дозволяє одержати покриття, яке має підвищену електропровідність (питомий об'ємний електричний опір покриття не менше 1×106 Ом×м; адгезію - 1 бал; еластичність при згинанні - 1 мм; міцність при ударі - 50 см; стійкість до перепаду температур від -40° С до +60°С; стійкість до дії води, бензину, мінеральних мастил, нафти та інших нафтопродуктів. Корисний ефект від впровадження даного винаходу утвориться також від використання дешевих і доступних розчинників. По даному винаходу виготовлені дослідні зразки, які пройшли випробування, що підтвердили одержання очікуваного позитивного ефекту. Алкідно-уретанова емаль за даним винаходом може знайти широке застосування для покриття 3 36198 внутрішніх поверхонь резервуарів з нафтопродуктами, внутрішніх поверхонь нафтопроводів тощо. Вона рекомендується також до використання в електронній промисловості для відведення стати чної електрики, для протипилового захисту електричних установок і приладів, а також для захисту від вологи та інши х рідких середовищ. Таблиця 1 Склад алкідно-уретанових емалей Зміст компонентів, мас.%, по прикладах Компоненти 1 4 5 6 7 8 10,0 15,0 5,0 10,0 10,0 8,0 10,0 25,0 10,0 39,0 44,5 15,0 5,0 35,0 45,0 5,0 9,8 40,0 32,0 40,0 12,0 8,0 12,5 Суміш уайт-спіриту з ароматичними вугле воднями 55,0 35,0 35,0 54,9 35,0 37,5 51,2 37,1 Каталізатор Разом: 2,0 100 1,0 100 0,1 100 0,5 100 Модифікований олією (або її жирними кислотами) складний олігоефір Преполімер з кінцевими ізоціанатними групами на основі складного олігоефіру, модифікованого олією (або її жирними кислотами), і толуїлендіізоціанату Вуглець те хнічний (сажа) 8,0 2 3 0,5 100 0,2 100 0,8 100 0,4 100 Таблиця 2 Властивості покриттів алкідно-уретанових емалей Показники 1 16 Склад по прикладах таблиці 1 3 4 5 6 16 16 16 16 2 16 7 +20°С 16 Тривалість тверднення до ступеня 3, години, при тем10°С 24 24 24 24 24 24 24 пературі: Відносна твердість по маятниковому прибору МА-3 ум. од. 0,28 0,26 0,20 0,38 0,34 0,30 0,29 Адгезія за методом гратчастих надрізів, бали 1 1 1 1 1 1 1 Еластичність при згинанні по ШГ-1, мм 1 1 1 1 1 1 1 Міцність при ударі по У-1, см 50 50 50 50 50 50 50 Питомий об'ємний електричний опір, 3,1×103 7,6×103 2,8×108 3,4×106 8,3×105 8,3×104 8,2×105 Ом×м Стійкість до статичної дії рідини не менш, доби: дистильованої води при 20°С 300 300 300 300 300 300 300 бензину при 20°С 300 300 300 300 300 300 300 мінерального мастила при 20°С 300 300 300 300 300 300 300 мазуту при 90°С 100 100 100 100 100 100 100 толуолу при 20°С 2,0 300 1,0 300 300 300 300 Примітка: 1. При статичної дії рідин за вказаний в таблиці час покриття залишилися без змін. 2. Товщина одержаних покриттів була в межах 60-100 мкм. __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4 8 16 24 0,28 1 1 50 3,2×104 300 300 300 100 300