Поліуретанова композиція для захисного покриття

Реферат: Поліуретанова композиція для захисного покриття містить преполімер, розчинник і подовжувач ланцюга, причому містить преполімер на основі прекурсору - продукту взаємодії 2,4(2,6) толуілендіізоціанату (ТДІ) триметилолпропану (ТДІ/ТМП) за мольного співвідношення 3:1 відповідно в етилацетаті (ЕА) за співвідношення прекурсор (ТДІ/ТМП):ЕА=(7:3) і поліетеру Л1000 за співвідношення прекурсор (ТДІ/ТМП/ЕА):Л-1000=1,25:1. Та додатково містить як подовжувач ланцюга екзополісахарид (ЕкПС) за співвідношення реакційно здатних груп NCO:OH=1:1. UA 114851 U (12) UA 114851 U UA 114851 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до композицій на основі високомолекулярних сполук з використанням неорганічних і органічних компонентів, зокрема поліуретанової композиції, що містить поліольну і ізоціанатну складові, природні компоненти, і призначена для застосування на підприємствах міністерств будівництва, архітектури та житлово-комунального господарства, транспорту, в хімічній, легкій, харчовій промисловості, як захисне покриття, що здатне розкладатися в умовах навколишнього середовища після завершення терміну його використання. Відома поліуретанова композиція, яка містить суміш простого і складного олігоефіртриолів і толуідедіізоціанат за загального мольного співвідношення ОН:NCO=1:2 [1]. Поліуретанова композиція для покриття, має достатньо високі фізико-механічні характеристики та зносостійкість. Недоліком цієї поліуретанової композиції є низькі показники адгезії до поверхні, яка потребує захисту та низька водостійкість та дуже низька здатності до деградації в умовах довкілля. Відома поліуретанова композиція, яка є продуктом взаємодії толуілендіізоціанату (ТДІ), в якому розчинена перхлорвінілова смола (ПХВС) за співвідношення (0,3-2,5:10) % мас. відповідно, з складним поліефіром (П-2200) і простим поліефіром (Л-3003) із вмістом (0,1-1,0) % мас. аеросилу за мольного співвідношення складного і простого поліефірів (0,2-1,0:1,0) і загального співвідношення NCO:ОН=(2,1-2,2):1 [2]. 2 Поліуретанова композиція має покращену адгезійну міцність, наприклад до сталі 136 кг/см , та стійкість до розшарування. Недоліком поліуретанової композиції такого складу є недостатньо високі показники міцності та невисока водостійкість і термостійкість, а також після виконання своїх функцій вона не знищується під дією агресивних факторів довкілля, що й призводить до забруднення навколишнього середовища. Найбільш близькою до поліуретанової композиції, що заявляється, за складом і досягнутими результатами є поліуретанова композиція на основі прекурсору - продукту взаємодії 2,4(2,6)толуілендіізоціанату і триметилолпропану (ТДІ+ТМП) за мольного співвідношення 3:1 відповідно в етилацетаті (ЕА) за співвідношення прекурсор (ТДІ+ТМП):ЕА=(7:3), металоорганічного каталізатора ацетилацетонату цинку [Zn(AA)2] і подовжувача ланцюга поліетеру з молекулярною масою (MM) 1000 в етилацетаті при співвідношенні (6:4) відповідно [3]. Поліуретанова композиція для захисного покриття даного складу має високу адгезійну і когезійну міцність та водостійкість, фунгіцидні властивості та високу життєздатність. Недоліком поліуретанової композиції даного складу є те, що після завершення терміну її використання вона не знищуються під дією агресивних факторів довкілля, а продовжує існувати у вигляді довго живучих відходів, що спричиняє непоправні збитки живій природі. В основу корисної моделі поставлена задача створення поліуретанової композиції для захисного покриття, яка набуває здатності до деградації під дією різних деструктуючих факторів навколишнього середовища після завершення терміну її використання при забезпеченні високих показників міцності, водостійкості, термостійкості та збереженні технологічних властивостей, тобто, стабільності властивостей у часі, високої життєздатності їхніх розчинів (не менше 10 місяців). Поставлена задача вирішується тим, що містить преполімер, розчинник і подовжувач ланцюга, згідно з корисною моделю, містить преполімер на основі прекурсору - продукту взаємодії 2,4(2,6)-толуілендіізоціанату (ТДІ) триметилолпропану (ТДІ/ТМП) за мольного співвідношення 3:1 відповідно в етилацетаті (ЕА) за співвідношення прекурсор (ТДІ/ТМП):ЕА=(7:3) і поліетеру Л-1000 за співвідношення прекурсор (ТДІ/ТМП/ЕА): Л1000=1,25:1 та додатково містить як подовжувач ланцюга екзополісахарид (ЕкПС) за співвідношення реакційноздатних груп NCO:OH=1:1 при наступному складі компонентів, мас. ч.: преполімер ТДІ/ТМП/Л-1000 100 розчинник 100 ЕкПС 10,0-50,0. Як екзополісахарид містить ксантан нативний (Кс н) або бактерійну целюлозу у вигляді екстракту в диметилсульфоксиді (4,58 %) (БЦ) Як розчинник містить етилацетат (ЕА) або ксилол. Досягнення технічної задачі корисної моделі забезпечується поліуретановою композицією для захисного покриття, в структуру якої вводять реакційноздатні екзополісахариди, що дає можливість при збереженні технологічних властивостей надавати одержуваним поліуретановим композиціям здатність до деградації під дією агресивних деструктуючих факторів навколишнього середовища після завершення терміну її використання. 1 UA 114851 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Суть корисної моделі пояснюється такими прикладами. Приклад 1. Поліуретанову композицію одержують наступним чином, мас.ч.: Спочатку синтезують прекурсор, для цього в реактор поміщають ЕА (30) і при температурі 55 °C додають ТМП, отримують розчин при інтенсивному перемішуванні і додають поступово ТДІ при мольному співвідношенні (ТДІ+ТМП)=3:1 відповідно і співвідношенні (ТДІ+ТМП):ЕА=(70:30) мас. ч., інтенсивно перемішують 20 хвилин, охолоджують прекурсор (ТДІ+ТМП) перемішуванням до кімнатної температури, додають поліетер Л-1000 при співвідношенні (1,25:1) відповідно, інтенсивно перемішують до гомогенності (15-20) хвилин, додають подовжувач ланцюга екзополісахарид ксантан нативний (Кс н) (10) за співвідношення реакційноздатних груп NCO:OH=1:1 за температури 60 °C інтенсивного перемішування протягом 60 хвилин, додають етилацетат (ЕА) (70), реакційну суміш інтенсивно перемішують до гомогенності (10-15) хвилин і герметично закривають. Отримують розчин поліуретанової композиції для захисного покриття у вигляді прозорої рідини світло жовтого кольору. Склад та співвідношення реагентів поліуретанових композицій прикладів 1-7 наведені в табл. 1. Життєздатність поліуретанової композиції (ПУК) для захисного покриття визначали візуально, методом спостереження кожної доби до желеутворення. Для визначення життєздатності використовували зразки поліуретанової композиції для захисного покриття, запропонованого складу, із вмістом різних екзополісахаридів, 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 захисної поліуретанової композиції визначали методом деріватографії по кривій втрати ваги. Температуру початку деструкції вважали температуру втрати 1 мас. % ваги. Фізико-механічні властивості поліуретанової композиції для захисного покриття, запропонованого складу, випробували наступним чином: когезійні властивості - по межі міцності при розтягу а та відносне видовження є визначали [4]. Відтворення значень показників перевіряли за результатами більше 5 паралельних випробувань; вологопоглинання і паропроникність визначались згідно з [5]. Дослідження деградації ПУ композиції для захисного покриття здійснювали у відповідності до методики, що дозволяє моделювати процеси, які відбуваються в природних умовах [6]. Досліджувані зразки інкубували в контейнери з ґрунтом (рН=7,3; відносна вологість 60 %, Т=1225 °C) на термін від 30 до 360 діб. Визначення мікрофлори ґрунту показало наявність грибів родів Rhizopus, Aspergillus, Penicillium. Біологічну активність ґрунту визначали за інтенсивністю розкладання лляного полотна [7]. Швидкість деградації контролювали за втратою маси зразків через визначені проміжки часу. Дію кислого та лужного середовищ визначали, витримуючи зразки ПУ композиції для захисного покриття в 0,1 н розчинах НСІ та КОН відповідно протягом 30-ти денного терміну за кімнатної температури. Проведені дослідження показали, що показники міцності поліуретанових композицій (ПУК) для захисного покриття із вмістом ЕкПС дещо нижчі ніж вихідної ПУК та прототипу (табл. 2), але залишаються на високому рівні, наприклад, когезійна міцність ПУ композиція із вмістом 22 % Ксн становить 28,7 МПа. Введення різних концентрацій Ксн майже не впливає на показники паропроникності, але значно підвищується вологопоглинання (2,5-4,0 p.). Присутність навіть невеликої (1,03 %) БЦ в ПУК приводить до значного (в 3 рази) підвищення паропроникності та вологопоглинання (табл. 2). Цей факт може говорити про здатність таких ПУ композицій до деструктивних процесів. Результати досліджень (табл. 3) показують, що внаслідок інкубації в ґрунт поліуретанові композиції із вмістом в структурі макроланцюга ЕкПС піддаються деструктивним процесам і деградують значно більше вихідної поліуретанової композиції (без ЕкПС) та прототипу. Процес деградації збільшується із збільшенням вмісту ЕкПС в запропонованій ПУ композиції. Так втрата маси ПУК за вмісту в ній Кс 22,0 % після 10-ти місячного інкубування в ґрунті становить 15,39 %, що у 5,64 разів перевищує цей показник прототипа. Присутність бактерійної целюлози в ПУК у визначеній кількості (1,03 %) також впливає на процес деградації поліуретанової композиції і втрата його маси після 10-ти місячного інкубування в ґрунті становить 8,55 %, що 3 рази перевищує показники деградації прототипу. Показники деструкції за втратою маси ПУ композицій після гідролізу становлять при вмісті Кс 22 % 3,3 % в кислому та 4,74 % в лужному середовищах відповідно і при вмісті БЦ 1,03 % 2 UA 114851 U 5 10 15 20 25 30 35 5,34 % в кислому та 7,33 % в лужному середовищах відповідно при деградації вихідної ПУК за таких умов 0 % та 3,64 % відповідно, тобто, запропоновані ПУК піддаються деградації під дією кислого та лужного середовищ і на рівень деградації ПУ композицій лужне середовище більш впливає, ніж кисле. Результатами дослідження встановлено (табл. 3), що ПУК для захисного покриття з вмістом реакційно здатних природних компонентів (ЕкПС), які вбудовуються в структуру макролацюга ПУ композицій, набувають здатності до деградації у мовах навколишнього середовища. Перевагою ПУ композиції для захисного покриття, запропонованого складу, в порівнянні з прототипом є те, що запропонована поліуретанова композиція для захисного покриття, в структуру якої вводять реакційно здатні екзополісахариди, що дає можливість при збереженні технологічних властивостей надавати одержуваним поліуретановим композиціям здатність до деградації під дією агресивних деструктуючих факторів навколишнього середовища після завершення терміну її використання. Поліуретанова композиція для захисного покриття, запропонованого складу, рекомендуються для застосування в хімічній, легкій, харчовій. промисловості, на підприємствах міністерств будівництва, архітектури та житлово-комунального господарства, транспорту, як захисна композиція, що набуває здатності до деградації під дією агресивних деструктуючих факторів навколишнього середовища після завершення терміну її використання. Джерела інформації: 1. А.С. № 1274285 СССР, МКИ С08G 18/06, С09J 3/16. Способ получения однокомпонентного клея. // Р.А. Веселовский, А.А. Дегтярева, Л.А. Марковская. - Институт химии высокомолекулярных соединений АН Украины. Опубл. 1984. 2. А.С. № 1676247 СССР, МКИ С08G 18/06, С09J 175/04. Способ получения клеевой композиции. // Р.А. Веселовский, А.А. Дегтярева, Л.А. Марковская, Ж.И. Шанаев - Институт химии высокомолекулярных соединений АН Украины. Опубл. 1991. 8 3. 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. - [прототип] 4. ГОСТ 14236-81. Пленки полимерные. Метод испытания на растяжение. - М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1981. - 8 с. 5. ГОСТ 22900-78. Кожа искусственная и пленочные материалы. Методы определения паропроницаемости и влагопоглощения. 6. Ермолович О.А., Макаревич А.В., Гончарова Е.П., Власова Г.М. Методы оценки биоразлагаемости полимерных материалов / Биотехнология. - 2005. - № 4. - С. 47-54. 7. Бабьева И.П., Зенова Г.М. Биология почв. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1989. - 320 с. Таблиця 1 Склад поліуретанової композиції для захисного покриття, запропонованого складу мас. ч. № п/п 1 2 3 4 5 6 7 вих. Прототип Преполімер ТДІ /ТМП/Л1000 100 100 100 100 100 100 100 ЕкПС Ксн 10 30 50 50 Форполімер Подовж. КаталіТДІ+ТМП ланцюга затор БЦекс 40 40 100 40 3 Л-1000 40 Розчинник Zn(AA)2 ЕА 100 100 100 2,0 100 100 Ксилол 100 100 100 UA 114851 U Таблиця 2 Властивості поліуретанової композиції для захисного покриття, запропонованого складу Склад ПУК 1 2 3 4 5 6 7 Прототип ПУК/Ксн-5,4 % ПУК/Ксн-14,62 % ПУК/Ксн-22,0 % ПУК/Ксн-22,0 % ПУК/БЦекс-1,03 % ПУК/БЦекс-1,03 % ПКУ вих. Фізико-механічні властивості ТермостійВідносне Когезійна Паропроник- Вологопогкість видовженміцність ність линання ня 2 П і, мг/см σ, МПа ε, % % °С год. 38,5 40 0,52 2,45 180 34,6 40 0,46 3,7 182 28,7 15 0,42 0,96 183 28,9 15 0,43 0,97 183 33,7 42 1,54 3,9 180 33,72 42 1,55 3,91 180 40,8 80 0,49 0,95 42,0 10 0,51 0,94 230 Життєздатність у часі Місяці ≥10 ≥10 ≥10 ≥10 ≥10 ≥10 10 Таблиця 3 Визначення деградації пінополіуретаном композиції для захисного покриття запропонованого складу Вміст складових № зразку ПУ композ. ПУК 1 2 3 4 5 6 7 Прототип ПУК/Ксн ПУК/Ксн ПУК/Ксн ПУК/Ксн ПУК/БЦекс ПУК/БЦекс ПУК вих. Втрата маси після витримки у ґрунті, % Кс, % БЦ, % 1 міс. 2 міс. 4 міс. 6 міс. 8 міс. 10 міс. 5,4 14,62 22,0 22,0 0 0 7,33 8,0 10,71 10,87 2,78 2,83 7,27 1,93 7,69 10,07 12,77 12,81 5,53 5,54 7,69 2,08 7,96 8,0 8,65 10,20 11,22 11,41 13,12 14,02 15,30 13,15 14,06 15,39 7,97 8,29 8,53 8,02 8,31 8,55 7,87 8,54 9,76 2,45 2,51 2,73 0 0 0 0 1,03 1,03 6,25 7,76 10,64 10,72 2,73 2,80 5,68 1,42 Втрата маси після гідролізу, % 0,1 н 0,1 н розчин розчин HCl КОН 3,125 4,26 3,01 3,97 3,23 4,74 3,25 4,76 5,34 7,33 5,36 7,35 3,05 2,60 0 2,07 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 1. Поліуретанова композиція для захисного покриття, що містить преполімер, розчинник і подовжувач ланцюга, яка відрізняється тим, що містить преполімер на основі прекурсору продукту взаємодії 2,4(2,6)-толуілендіізоціанату (ТДІ) триметилолпропану (ТДІ/ТМП) за мольного співвідношення 3:1, відповідно, в етилацетаті (ЕА) за співвідношення прекурсор (ТДІ/ТМП):ЕА=(7:3) і поліетеру Л-1000 за співвідношення прекурсор (ТДІ/ТМП/ЕА):Л-1000=1,25:1 та додатково містить як подовжувач ланцюга екзополісахарид (ЕкПС) за співвідношення реакційноздатних груп NCO:OH=1:1, при наступному складі компонентів, мас. ч.: преполімер ТДІ/ТМП/Л-1000 100 розчинник 100 ЕкПС 10,0-50,0. 2. Поліуретанова композиція для захисного покриття за п. 1, яка відрізняється тим, що як екзополісахарид містить ксантан нативний (Kсн) або бактерійну целюлозу у вигляді екстракту в диметилсульфоксиді (4,58 %) (БЦ). 3. Поліуретанова композиція для захисного покриття за п. 1, яка відрізняється тим, що як розчинник містить етилацетат (ЕА) або ксилол. 4 UA 114851 U Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5