Поліуретанова композиція

Реферат: UA 80830 U UA 80830 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 найти застосування в хімічній, легкій, харчовій промисловості на підприємствах міністерств будівництва, архітектури та житловокомунального господарства, транспорту. Відома поліуретанова композиція, яка містить суміш простого і складного олігоефіртриолів і толуідедіізоціанат у загальному мольному співвідношенні ОН:NCO=1:2 [1]. Поліуретанова композиція для покриття, має хороші фізико-механічні характеристики та зносостійкість. Недоліком цієї поліуретанової композиції є низькі показники адгезії до поверхні, яка потребує захисту та низька водостійкість. 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 адгезії до поверхні, яка потребує захисту, та невисока водостійкість і термостійкість, а також відсутність стійкості до УФ-опромінення і стійкості до хімічних агентів. Найбільш близькою поліуретановою композицією, 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 ацетилацетонат 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 когезіцну міцність 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. Задачею корисної моделі є створення поліуретанової композиції, що має високі показники адгезії до поверхні, водостійкості, термостійкості, стійкості до УФ-опромінення і стійкості до хімічних агентів при збереженні технологічних властивостей, тобто стабільності властивостей у часі та високої життєздатності (не менше 10 місяців) їхніх розчинів. Поставлена задача вирішується тим, що містить преполімер, розчинник, металоорганічну сполуку і подовжувач ланцюга, згідно запропонованої корисної моделі, містить преполімер на основі прекурсору - продукту взаємодії 2,4(2,6)-толуілендіізоціанату (ТДІ), металоорганічної сполуки як реакційноздатного маталоорганічного модифікатора (РММ) і поліетера Л-1000 та додатково містить форполімер при наступному складі компонентів, мас.ч.: преполімер ТДІ:РММ+Л-1002 100 реакційноздатний металоорганічний модифікатор 2,24-2,86 форполімер 100 розчинник 200. Як реакційноздатний маталоорганічний модифікатора (РММ) містить ацетилацетонату нікелю Ni(AA)2. Як форполімер містить прекурсор на основі (ТДІ+ТМП) у мольному співвідношенні 3:1 відповідно в етилацетаті (ЕА) з подовженням ланцюга поліетерами Л-1000 або П-1000 в співвідношенні 1,0:0,4 відповідно за загального співвідношення преполімер: ЕА=1:1. Досягнення технічного завдання корисної моделі забезпечується поліуретановою композицією в структуру якої вводять реакційноздатний металоорганічний модифікатор (РММ) ацетилацетонат нікелю Ni(AA)2, що дає можливість керовано варіювати 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 (не менше 10 місяців) їхніх розчинів. Суть корисної моделі пояснюється такими прикладами Приклад 1 Поліуретанову композицію одержують наступним чином: 1 UA 80830 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 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 при температурі 80° С та інтенсивному перемішуванні протягом 60 хвилин (до зміни кольору), інтенсивним перемішуванням охолоджують реакційну масу до температури 60° С, додають подовжувач ланцюга поліетер Л-1000 за мольного співвідношення ТДІ:Л-1002=2:1 відповідно при температурі 55-60° С та інтенсивному перемішуванні протягом 30 хвилин, охолоджують перемішуванням до температури 40-50° С, додають етилацетат (ЕА) за співвідношення преполімер (ТДІ:Ni(АА)2+Л-1000):ЕА=100:100, додають форполімер [(ТДІ+ТМП+ПЛ):ЕА=100:100] за масового співвідношення [(ТДІ:Ni(АА)2+Л1000):ЕА=100:100]:[(ТДІ+ТМП+ПЛ):ЕА=100:100]=100:100, реакційну суміш гомогенізують інтенсивним перемішуванням (15-20) 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 1-5 наведені в табл. 1. Вивчення впливу комплексного атмосферного фактора: 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 поліуретанових композицій, 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 поліуретанових композицій визначали методом деріватографії 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) по ГОСТ 14760-69, когезійні властивості - по межі міцності при розтягу  та відносне видовження є визначали за ГОСТ 14236-81. Відтворення значень показників перевіряли за результатами >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 поліуретанових композицій з вмістом РММ для визначення когезійних властивостей одержують наступним 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 поліуретанових композицій та зразків після випробовувань в кліматичній камері. Стійкість до дії води, бензину (дизельного палива) та хімічних середовищ (сірчаної, соляної та азотної кислот) визначали по ГОСТ 12020-72. Результати дослідження впливу комплексного атмосферного фактора: УФ- і ІЧ-опромінення (сонячне світло), підвищена температура (50±5 °C) і вологість повітря (96 %) на поліуретанові композиції показали (таб. 2), що зразки поліуретанових композицій із вмістом в своїй структурі металоорганічного модифікатора ацетилацетонату нікелю мають стійкість до дії УФ- і ІЧопромінення, тоді як вихідні зразки дещо втрачають міцність. Результати досліджень фізико-механічних властивостей зразків одержаних поліуретанових композицій (таб. 3) мають високі показники адгезійної та когезійної міцності, водостійкості, термостійкості та високої життєздатності їхніх розчинів. Результати дослідження стійкості до дії хімічних середовищ поліуретанових композицій, запропонованого складу, (таб.4) показують, що одержані композиції водо-, масло-, бензостійкі, стійкі до дії дизельного палива, органічних розчинників, розріджувач кислот та лугів. Проведені дослідження показали, що одержані поліуретанові композиції мають 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 (не менше 10 місяців) їхніх розчинів, крім того, фіксування активних сполук унеможливлює їхню дифузію на поверхню матеріалу з 2 UA 80830 U 5 10 15 подальшим їхнім видаленням і, таким чином, пролонгує захисні функції покриття, що є перевагою цих поліуретанових композицій по відношенню до прототипу. Поліуретанові композиції, запропонованого складу, рекомендуються для застосування в хімічній, легкій, харчовій промисловості, на підприємствах міністерств будівництва, архітектури та житлово-комунального господарства, транспорту, як захисні композиції, що мають гідроізоляційні властивості, стійкість до УФ-опромінення, стійкість до хімічних агентів. Джерела інформації: [1] А.С. № 1274285 СССР, МКИ С08G 18/06, С09J 3 / 16. Способ получения однокомпонентного клею.// 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]. Таблиця 1 Склад поліуретанових композицій, мас.ч. Преполімер № ТДІ:РММ+Л1002 п/п 1 2 3 4 5к 100 100 100 100 РММ Ni(АА)2 2,24 2,86 2,24 2,86 Форполімер Форполімер Прекурсор ТДІ+ТМП+Л- ТДІ+ТМП+ ТДІ+ТМП 1000 П-1000 100 100 100 100 100 ПЛ Л-1002 40 Розчинник ЕА 200 200 70 Ксилол 200 200 Таблиця 2 Результати дослідження впливу комплексного атмосферного фактору поліуретанових композицій, запропонованого складу № зразку ПУ композ. прототип 1 2 3 4 5к Фізико-механічні властивості Когезійна міцність зразків поліуретанових Когезійна міцність вихідних зразків композицій після випробовувань в поліуретанових композицій кліматичній камері , МПа , % , МПа , % 42,0 10 30,0 7,8 42,5 40 42,5 40 42,5 40 42,5 40 43,5 40 43,8 40 43,8 40 44,0 40 40,0 10 30,4 7,8 20 3 UA 80830 U Таблиця 3 Властивості поліуретанових композицій, запропонованого складу Фізико-механічні властивості Адгезійна міцність - по Життєздатність межі міцності при Когезійна міцність по Термостійкість у часі нормальному відриві та межі міцності при розтягу № зразку водостійкість, , МПа ПУ композ. після вихідна, ст. витримки у - ст. (30 °С Місяці , МПа , % воді 30 діб діб) ст. - ст. прототип 35 32,5 42,0 10 250 10 1 34,6 32,5 42,5 40 260