Поліуретанова композиція

Реферат: Поліуретанова композиція містить преполімер, розчинник, металоорганічну сполуку і поліізоціанат (ПІЦ), також містить преполімер на основі прекурсору - продукту взаємодії 2,4(2,6)-толуілендіізоціанату (ТДІ), металоорганічної сполуки як реакційноздатного металоорганічного модифікатора (РММ) за мольного співвідношення ТДІ:РММ= 10-15:1 і поліетеру Л-1000 як подовжувача ланцюга за мольного співвідношення ТДІ:Л-100=2:1, при такому складі компонентів, мас. ч.: преполімер ТДІ:РММ+Л-1000 100 ПІЦ 10,0-15,0 розчинник 100. UA 85111 U (54) ПОЛІУРЕТАНОВА КОМПОЗИЦІЯ UA 85111 U UA 85111 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до поліуретанових композицій для захисту різного типу поверхонь від дії агресивних факторів довкілля, які можуть знайти застосування в хімічній, легкій, харчовій промисловості на підприємствах будівництва, архітектури та житловокомунального господарства, транспорту. Відома поліуретанова композиція для захисного покриття на основі прекурсору продукту взаємодії 2,4(2,6)-толуілендіізоціанату і триметилолпропану (ТДІ + ТМП) за мольного співвідношення 3:1, етилацетату (ЕА), металоорганічного каталізатора ацетилацетонат цинку [Zn(AA)2] і подовжувача ланцюга (ПЛ) поліетеру з молекулярною масою (MM) 1000 за загального масового співвідношення прекурсору (ТДІ + ТМП): ПЛ:ЕА =100:60:70 [1]. Поліуретанова композиція для захисного покриття за відомим складом має високі показники адгезійної та когезійної міцності та фунгіцидні властивості. Недоліком поліуретанової композиції такого складу є недостатньо високі показники стійкості до хімічних агентів, еластичності, а також відсутність стійкості до УФ-опромінення. Найбільш близькою поліуретановою композицією що заявляється, за складом і досягнутими результатами є поліуретанова композиція на основі преполімеру - продукту взаємодії 2,4(2,6)толуілендіізоціанату (ТДІ) і поліетеру Л-1000 за співвідношення ТДІ: Л-1000=2:1, каталізатора ацетилацетонату цинку [Zn(AA)2], лінійного поліізоціанату (ПІЦ) і розчинника (Р) за загального масового співвідношення преполімеру (ТДІ+ Л-1000):ПІЦ:Р= 100:10-15:100 [2]. Поліуретанова композиція для захисного покриття даного складу має високу еластичність, достатньо високі показники адгезійної і когезійної міцності та водостійкість, фунгіцидні властивості та високу життєздатність. Недоліком поліуретанової композиції даного складу є недостатньо висока стійкість до техногенних деструктуючих факторів довкілля, до хімічних агентів, відсутність стійкості до УФопромінення. В основу корисної моделі поставлена задача створення поліуретанової композиції, що забезпечує високі показники адгезії до поверхні, водостійкості, термостійкості, стійкості до УФопромінення і стійкості до хімічних агентів при збереженні технологічних властивостей, тобто, стабільності властивостей у часі та високої життєздатності їхніх розчинів (не менше 10 місяців). Поставлена задача вирішується за рахунок поліуретанової композицією, що містить преполімер, розчинник, металоорганічну сполуку і поліізоціанат (ПІЦ), згідно з корисною моделлю, містить преполімер на основі прекурсору - продукту взаємодії 2,4(2,6)толуілендіізоціанату (ТДІ), металоорганічної сполуки як реакційноздатного металоорганічного модифікатора (РММ) за мольного співвідношення ТДІ:РММ= 10-15:1 і поліетеру Л-1000 як подовжувача ланцюга за мольного співвідношення ТДІ:Л-100=2:1, при такому складі компонентів, мас. ч.: Преполімер ТДІ:РММ+Л-1000 100 ПІЦ 10,0-15,0 Розчинник 100. Як реакційноздатний металоорганічний модифікатор (РММ) містить ацетилацетонату нікелю Ni(AA)2. Як поліізоціанат (ПІЦ) містить продукт на основі дифенілметандіізоціанату. Як розчинник містить етилацетат (ЕА), ксилол. Досягнення технічного результату корисної моделі забезпечується поліуретановою композицією, в структуру якої вводять реакційноздатний металоорганічний модифікатор (РММ) ацетилацетонат нікелю Ni(AA)2, що дає можливість змінювати структуру, а отже і властивості макромолекули полімеру, що надає одержуваним поліуретановим композиціям значне підвищення адгезійної міцності та водостійкості, а також стійкість до УФ-опромінення, до хімічних агентів при збереженні технологічних властивостей, тобто стабільності властивостей у часі та високої життєздатності їхніх розчинів (не менше 10 місяців). Суть корисної моделі пояснюється такими прикладами Приклад 1 Поліуретанову композицію одержують наступним чином: Спочатку синтезують прекурсор (ТДІ+РММ), для цього в реактор поміщають ТДІ (10,0), додають ацетилацетонат нікелю Ni(AA)2 (1,0) у вигляді 50-% розчину в ЕА за мольного співвідношення ТДІ: [Ni(AA)2]=10:1 і проводять взаємодію за температури 80 °С та інтенсивному перемішуванні протягом 60 хвилин (до зміни кольору), інтенсивним перемішуванням охолоджують реакційну масу до температури 60 °С, додають подовжувач ланцюга поліетер Л1000 за мольного співвідношення ТДІ: Л-1000=2:1 відповідно за температури 55-60 °С та інтенсивному перемішуванні протягом 30 хвилин, охолоджують перемішуванням до температури 40-50 °С, додають поліізоціанат (ПІЦ) за масового співвідношення преполімер 1 UA 85111 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 (ТДІ:Ni(АА)2+Л-1000):ПІЦ=100:10, інтенсивно перемішують, додають етилацетат (ЕА) за масового співвідношення преполімер (ТДІ:Ni(АА)2+Л-1000):ЕА=1:1, реакційну суміш інтенсивно перемішують до гомогенності (15-20) хвилин і герметично закривають. Отримують розчин поліуретанової композиції для захисного покриття у вигляді прозорої рідини світло-жовтого кольору. Склад та співвідношення реагентів поліуретанової композиції (приклади 1-5) наведені в табл. 1 Вивчення впливу комплексного атмосферного фактору: УФ- і ІЧ-опромінення (сонячне світло), підвищена температура (50±5 °C) і вологість повітря (96 %) на поліуретанову композицію проводили в кліматичній камері протягом 120 годин, що еквівалентно терміну експлуатації в атмосферних умовах протягом 1 року. Життєздатність визначали візуально, методом спостереження кожної доби до желеутворення. Для визначення життєздатності використовували зразки поліуретанової композиції, запропонованого складу, із вмістом різних концентрацій РММ, які поміщали в хімічні склянки темного кольору з притертими пробками (для забезпечення герметичності) ємністю 150 мл в кількості 120-130 мл композиції. Термостійкість зразків плівок поліуретанової композиції визначали методом дериватографії по кривій втрати ваги. Температуру початку деструкції вважали температуру втрати 1 мас. % ваги. Фізико-механічні властивості, а саме адгезійну міцність оцінювали по межі міцності при нормальному відриві (Р) [3], когезійні властивості - по межі міцності при розтягу  та відносне видовження  визначали [4]. Відтворення значень показників перевіряли за результатами більше 5 паралельних випробувань. Проведення дослідження адгезійних властивостей проводили на гостованих сталевих зразках циліндричної форми діаметром 50 мм. Краплю поліуретанової композиції, запропонованого складу, розміщували між двома сталевими зразками, пришліфовували їх і залишали у вертикальному положенні на 30 діб. Зразки плівок поліуретанової композиції з вмістом РММ для визначення когезійних властивостей одержують таким чином: зразок розчину поліуретану виливають поліетиленову форму, висушують 24 години в сушильній шафі за температури 40 °С, потім 5 годин дегазують під вакуумом за температури 30 °С та ще витримують 24-48 годин за кімнатної температури. Дослідження фізико-механічних властивостей проводились вихідних зразків поліуретанової композиції та зразків після випробовувань в кліматичній камері. Стійкість до дії води, бензину (дизельного палива) та хімічних середовищ (сірчаної, соляної та азотної кислот) визначали за [5]. Результати дослідження впливу комплексного атмосферного фактору: УФ- і ІЧ-опромінення (сонячне світло), підвищена температура (50±5 °C) і вологість повітря (96 %) на зразки поліуретанової композиції показали (табл. 2), що зразки поліуретанової композиції із вмістом в своїй структурі металоорганічного модифікатора ацетилацетонату нікелю мають стійкість до дії УФ- і ІЧ-опромінення, тоді як вихідні зразки дещо втрачають міцність. Із результатів дослідження фізико-механічних властивостей зразків одержаної поліуретанової композиції (табл. 3) видно, що зразки поліуретанової композиції, модифіковані ацетилацетонатом нікелю, мають високі показники адгезійної та когезійної міцності, водостійкості, термостійкості та високої життєздатності їхніх розчинів. Результати дослідження стійкості до дії хімічних середовищ поліуретанової композиції, запропонованого складу, (табл. 4) показують, що одержана композиція водо-, масло-, бензостійка, стійка до дії дизельного палива, органічних розчинників, розбавлених кислот та лугів. Проведені дослідження показали, що одержана поліуретанова композиція має високі показники адгезійної міцності та водостійкості, а також стійкість до УФ-опромінення, стійкість до хімічних агентів і підвищення термостійкості при збереженні технологічних властивостей, тобто, стабільності властивостей у часі та високої життєздатності їхніх розчинів (не менше 10 місяців), крім того, фіксування активних сполук унеможливлює їхню дифузію на поверхню матеріалу з подальшим їхнім видаленням і, таким чином, пролонгує захисні функції покриття, що є перевагою цієї поліуретанової композиції відносно до прототипу. Поліуретанова композиція, запропонованого складу, рекомендується для застосування в хімічній, легкій, харчовій промисловості, на підприємствах будівництва, архітектури та житловокомунального господарства, транспорту, як захисна композиція, що має гідроізоляційні властивості, стійкість до УФ-опромінення, стійкість до хімічних агентів. Джерела інформації: 2 UA 85111 U 8 5 10 [1] Патент № 37906 Україна, МПК С08J 3/20, С08L 75/00. Спосіб одержання поліуретанової композиції для захисного покриття // Ю.В. Савельев, Л.А. Марковська, Н.Й. Пархоменко, О.О. Савельева - Інститут хімії високомолекулярних сполук НАН України. Опубл. 10.12.2008 Бюл. № 23. 8 [2] Патент № 38576 Україна, МПК С08J 3/20, С08L 75/00. Спосіб одержання поліуретанової композиції для захисного покриття // Ю.В. Савельев, Л.А. Марковська, Н.Й. Пархоменко, О.О. Савельева - Інститут хімії високомолекулярних сполук НАН України. Опубл. 12.01.2009 Бюл. № 1. - [прототип] [3]. ГОСТ 14760-69. Клеи. Метод определения прочности при отрыве. - М.: Государственный комитет СССР по стандартам (переиздано), 1986. - 5 с. [4]. ГОСТ 14236-81. Пленки полимерные. Метод испытания на растяжение. - М.: Государственный комитет СССР по стандартам. 1981. - 8 с. [5]. ГОСТ 12020 - 72. Пластмассы. Методы определения стойкости к действию химических сред. - М.: Государственный комитет СССР по стандартам. 1972. - 13 с. 15 Таблиця 1 Склад поліуретанової композиції, мас. ч. № п/п 1 2 3 4 5к Найближчий аналог Преполімер ТДІ:РММ+Л-1002 Преполімер ТДІ+Л-1000 РММ ПІЦ Каталізатор Розчинник 100 100 100 100 Ni(AA)2 3,63 5,45 3,63 5,45 10,0 10,0 15,0 15,0 10,0 Zn(AA)2 100 ЕА 100 100 100 Ксилол 100 100 10,0 2,0 100 100 Таблиця 2 Результати дослідження впливу комплексного атмосферного фактора поліуретанової композиції, запропонованого складу. № зразка ПУ композ. Найближчий аналог 1 2 3 4 5к Фізико-механічні властивості Когезійна міцність зразків поліуретанової Когезійна міцність вихідних зразків композиції після випробовувань в поліуретанової композиції кліматичній камері , МПа , % , МПа , % 20,0 350 10,5 170 34,5 37,0 33,7 37,2 18,4 80 60 85 60 350 34,4 37,1 33,8 37,2 10,8 80 60 85 60 180 3 UA 85111 U Таблиця 3 Властивості поліуретанової композиції, запропонованого складу, Фізико-механічні властивості Життєздатність Адгезійна міцність та Термостійкість у часі Когезійна міцність № зразка ПУ водостійкість, , МПа композ. вихідна, ст. після витримки у - ст. (30 °С Місяці , МПа , % воді 30 діб ст. - ст. діб.) Найближчий 20,5 17,5 21,6 350 230 10 аналог 1 20,8 18,2 34,5 80 235 10 2 23,6 18,4 37,0 60 240 10 3 21,0 17,5 33,7 85 235 10 4 24,3 18,7 37,2 60 240 10 5к 17,0 14,0 18,5 350 180 10 Таблиця 4 Дослідження стійкості до дії хімічних середовищ поліуретанової композиції, запропонованого складу, мас. % № зразка ПУ композ. 1 2 3 4 5к Приріст ваги зразків поліуретанової композиції при витримці в хімічних агентах протягом 240 годин (10 діб) дизель20-ти % 20-ти % 20-ти % 20-ти % автомоб. етилавода бензин не бензол розчин розчин розчин розчин масло цетат паливо HCL H2SO4 HNO3 NaOH 1,5 2,1 2,1 5,0 4,0 4,0 8,1 1,1 16,4 0,6 1,45 1,91 2,15 4,9 4,0 4,0 6,4 1,0 16,1 0,55 1,47 1,97 2,1 5,0 4,0 4,0 7,3 1,1 16,4 0,6 1,45 1,98 2,05 4,9 4,0 4,0 5,9 1,0 16,2 0,5 1,6 4,1 5,6 12,0 7,0 4,6 18,5 1,1 16,6 0,85 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 1. Поліуретанова композиція, що містить преполімер, розчинник, металоорганічну сполуку і поліізоціанат (ПІЦ), яка відрізняється тим, що містить преполімер на основі прекурсору продукту взаємодії 2,4(2,6)-толуілендіізоціанату (ТДІ), металоорганічної сполуки як реакційноздатного металоорганічного модифікатора (РММ) за мольного співвідношення ТДІ:РММ= 10-15:1 і поліетеру Л-1000 як подовжувача ланцюга за мольного співвідношення ТДІ:Л-100=2:1, при такому складі компонентів, мас. ч.: преполімер ТДІ:РММ+Л-1000 100 ПІЦ 10,0-15,0 розчинник 100. 2. Поліуретанова композиція за п. 1, яка відрізняється тим, що як реакційноздатний металоорганічний модифікатор (РММ) застосовують ацетилацетонат нікелю Ni(AA)2. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4