close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY9716

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 9716
(13) C1
(19)
(46) 2007.08.30
(12)
(51) МПК (2006)
C 09D 163/00
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
ВОДОСТОЙКАЯ ЭПОКСИДНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
(54)
(21) Номер заявки: a 20050690
(22) 2005.07.07
(43) 2007.03.30
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Белорусский государственный технологический университет" (BY)
(72) Авторы: Крутько Эльвира Тихоновна; Прокопчук Иван Николаевич
(BY)
(73) Патентообладатель: Учреждение образования "Белорусский государственный
технологический университет" (BY)
(56) ТУ 6-10-1437-79.
Николайчик А.В. IX Республиканская
научная конференция студентов и аспирантов Республики Беларусь НИРС2004. Тезисы докладов. Ч. 2. - Гродно,
2004. - C. 106-107.
Николайчик А.В. и др. Доклады Национальной академии наук Беларуси. 2004. - Т. 48. - № 6. - C. 49-52.
GB 2082589 A, 1982.
US 4351914, 1982.
(57)
Водостойкая эпоксидная композиция, включающая эпоксидную смолу, отвердитель и
органический растворитель, отличающаяся тем, что в качестве эпоксидной смолы содержит эпоксидную смолу Э-41р, в качестве отвердителя - отвердитель № 4 и дополнительно содержит тетрамалеамидокислоту формулы
BY 9716 C1 2007.08.30
O
HO
C
HO
C
O
HC=HC
HC=HC
O
O
O
C
HN
C
HN
O
O
NH
C
NH
C
O
CH=CH
CH=CH
C
C
OH
OH
O
при следующем соотношении компонентов, мас. %:
эпоксидная смола Э-41р
83,193-84,874
отвердитель № 4
10,924-12,605
тетрамалеамидокислота
1,681-3,361
органический растворитель
остальное.
Изобретение относится к области полимерных композиционных материалов, конкретно к водостойким полимерным композициям на основе эпоксидных олигомеров, которые
могут быть использованы в качестве водостойкого покрытия в системах антикоррозионной защиты металлических поверхностей, подвергающихся постоянному или периодическому воздействию атмосферной влаги или водной среды в процессе эксплуатации (инженерные и гидротехнические установки, портовые сооружения, морская техника).
BY 9716 C1 2007.08.30
Полимерные покрытия на основе эпоксидных смол успешно используются в судо- и
машиностроении, в авиационной технике [1].
Однако наряду с высокими эксплуатационными свойствами они обладают и некоторыми недостатками - в ряде случаев недостаточной адгезионной прочностью к металлическим поверхностям, невысокой стойкостью к воздействию атмосферной влаги и водных
сред, относительно высоким водопоглощением, что ограничивает их использование в ряде
областей новой техники.
Известна водостойкая эпоксидная композиция для покрытий, содержащая эпоксидный
олигомер, отвердитель - полиэтиленполиамин, отличающаяся тем, что в качестве модификатора она содержит бензиловый спирт или сополимер А-15 [2].
Композиция предназначена для использования в качестве средств защиты различных
поверхностей от химических, атмосферных, биокоррозионных воздействий на различные
субстраты. Однако указанная водостойкая олигомерная эпоксидная композиция не обладает достаточной адгезионной прочностью к металлическим подложкам.
Известна водостойкая эпоксидная композиция, содержащая эпоксидную смолу, а также эпоксидированный полидиен [3]. Ее недостаток заключается в сложности получения и
невоспроизводимости эксплуатационных характеристик, в недостаточно высокой водостойкости.
Наиболее близкой по составу и технической сущности к предлагаемому изобретению
является водостойкая эпоксидная композиция, представляющая собой двухкомпонентную
систему, состоящую из полуфабриката эмали ЭП-586 и отвердителя марки Э № 5, которые
смешиваются перед применением.
Полуфабрикат эмали представляет собой суспензию пигментов в растворе эпоксидной
смолы в смеси ацетона, этилцеллозольва, ксилола в соотношении 30:30:40. Недостатком
данной композиции, предназначенной для защиты металлических поверхностей, [4] является избыточное влагопоглощение, недостаточная адгезия и водостойкость.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение водостойкости, адгезионной
прочности, а следовательно, долговечности формируемого покрытия из водостойкой эпоксидной композиции, а также снижение его водопоглощающей способности.
Поставленная задача достигается тем, что водостойкая эпоксидная композиция включает эпоксидную смолу, отвердитель, органический растворитель и отличается тем, что в
качестве эпоксидной смолы содержит эпоксидную смолу Э-41р, в качестве отвердителя отвердитель № 4 и дополнительно содержит тетрамалеамидокислоту следующего химического строения:
O
O
O
HO
C
HC=HC
C
HN
HO
C
HC=HC
C
HN
O
O
O
NH
C
NH
C
O
O
CH=CH
CH=CH
C
OH
C
OH
,
O
при следующем соотношении компонентов, мас. %:
эпоксидная смола Э-41р
83,193-84,874
отвердитель № 4
10,924-12,605
тетрамалеамидокислота
1,681-3,361
органический растворитель
остальное.
Сравнение предлагаемой водостойкой эпоксидной композиции с композицией прототипа показывает, что отличием предлагаемой эпоксидной композиции от известной является использование в качестве сшивающего агента отвердителя № 4 - раствора полиамидной смолы в ксилоле отечественного производства - в количестве 10,924-12,605 мас. %
вместо отвердителя марки Э № 5 (ТУ 6-10-1093-76 с измен. № 1-3) зарубежных фирм, а в
2
BY 9716 C1 2007.08.30
качестве модифицирующего компонента тетрамалеамидокислоты в количестве 1,6813,361 мас. %.
Анализ источников информации показал, что использование тетрамалеамидокислоты
для получения водостойких эпоксидных композиций не обнаружено.
Экспериментально установлено, что использование любого из компонентов предлагаемой композиции в отдельности либо попарно (тетрамалеамидокислота и эпоксидный
олигомер, тетрамалеамидокислота и полиамидный олигомер, эпоксидный олигомер и полиамидный олигомер) не обеспечивает улучшения водостойкости формируемого защитного
покрытия. Эффект придания эпоксидной композиции защитных свойств, превосходящих по
водостойкости, адгезионной прочности и водопоглощающей способности покрытия на
основе эпоксидной композиции прототипа, достигается только при использовании всех
трех предлагаемых компонентов в совокупности и в заявляемых соотношениях.
Очевидно, использование этих трех компонентов позволяет в условиях отверждения
формировать в системе полимера сетчатую структуру, степень структурирования которой
определяется количественным соотношением компонентов при их заявляемом качественном составе. Следует отметить, что тетрамалеамидокислота помимо активных амидо- и
карбоксильных функциональных групп содержит в своем составе непредельные фрагменты, которые дополнительно могут усиливать адгезионное взаимодействие формируемого
покрытия с металлической поверхностью, значительно сказываясь на улучшении защитных свойств полимерного слоя [5].
В процессе отверждения предлагаемой водостойкой эпоксидной композиции, содержащей тетрамалеамидокислоту в качестве модификатора, возможно протекание ряда взаимообусловленных и конкурирующих реакций. Так, тетрамалеамидокислота может усиливать эффект сшивания эпоксидной смолы отвердителем за счет дополнительных
реакций взаимодействия амидо- и карбоксильных групп модификатора с эпокси- и гидроксильными группами эпоксидного олигомера.
В результате эти процессы обусловливают более эффективное структурирование в
системе предлагаемой олигомерной композиции, формирование более плотной густо сшитой сетчатой структуры покрытия, приводя к улучшению его адгезионных свойств, повышению водо-, атмосферной влагостойкости и снижению водопоглощения.
Причем реализация свойств предлагаемого водостойкого материала, превосходящего
прототип по адгезии, водостойкости и водопоглощению, возможна лишь в заявленном качественном и количественном составе композиции.
При содержании в композиции эпоксидной смолы Э-41р менее 83,193 мас. % наблюдается фазовое расслоение системы, снижение водостойкости более 84,874 мас. % приводит к повышению водопоглощения и снижению водостойкости.
Содержание в композиции тетрамалеамидокислоты менее 1,681 мас. % не обеспечивает достаточной водостойкости и адгезионной прочности.
Содержание тетрамалеамидокислоты более 3,361 мас. % приводит к увеличению водопоглощающей способности, увеличению ее хрупкости.
Содержание в водостойкой эпоксидной композиции тетрамалеамидокислоты менее
1,681 мас. % не обеспечивает достаточной водостойкости и адгезионной прочности. При
ее содержании более 3,361 мас. % увеличивается водопоглощение, наблюдается расслоение системы, увеличивается хрупкость покрытия.
Содержание в водостойкой эпоксидной композиции менее 10,924 мас. % отвердителя
№ 4 (раствора полиамидного олигомера в ксилоле) не обеспечивает достаточной влагостойкости покрытия. Содержание же данного компонента в количестве более 12,605 мас. %
не влияет на изменение адгезионных и водозащитных свойств, хрупкость покрытия возрастает.
Получение водостойкой эпоксидной композиции иллюстрируется примерами конкретного исполнения.
3
BY 9716 C1 2007.08.30
Пример 1.
Приготавливают композицию, состоящую из:
84,034 мас. % эпоксидной смолы марки Э-41р (ТУ 6-10-106-78),
11,765 мас. % отвердителя № 4 - раствора полиамидной смолы в ксилоле (ТУ 6-101429-79 с измен. № 2),
1,681 мас. % тетрамалеамидокислоты,
органический растворитель - остальное.
Композицию перемешивают до получения однородной массы при 20 °С и методом
полива наносят на металлические подложки. Отверждение покрытия проводят в термошкафу при 100 °С в течение 3-4 ч.
В таблице представлены защитные и адгезионные свойства для данного и других примеров конкретного исполнения.
Параметр
Показатель
Содержание тетрамалеамидокислоты в
предлагаемой композиции, мас. %
1,68
2
3,361
18
20
30
Композиция
прототипа
[4]
10,5
Водостойкость при 100 °С, ч
*
10
11
16
3
Адгезия к стали, см, не более
Адгезия к меди, см, не более
9
8
12
2,5
Водопоглощение при дости0,5
0,7
0,4
4,0
жении равновесия, %
* - адгезия определялась методом решетчатых надрезов с обратным ударом в соответствии с ГОСТ 15140-780.
Как видно из данных таблицы, лучшие результаты по водостойкости и водопоглощающей способности, а также адгезионной прочности получены для композиций в заявленных пределах количественного состава. Значения адгезионной прочности для предлагаемой композиции существенно превышают этот показатель для композиции прототипа
(табл.). В соответствии с изменениями адгезии к металлическим субстратам изменяются и
другие характеристики покрытия. Так, в сравнении с композицией прототипа предлагаемая водостойкая эпоксидная композиция обеспечивает увеличение водостойкости формируемого покрытия в 2-3 раза, адгезионной прочности в 5,3 и в 5 раз соответственно к стали и меди и понижение водопоглощения почти на порядок.
Использование предлагаемого изобретения на предприятиях судо- и машиностроительной промышленности, а также в аэрокосмической технике позволит увеличить долговечность получаемых защитных покрытий, а следовательно, и продолжительность эксплуатации изделий и устройств, повышая тем самым их конкурентоспособность.
Источники информации:
1. Ли X., Невилл К. Справочное руководство по эпоксидным смолам. - М.: Энергия,
1973. - С. 416.
2. Патент России 2180907, МПК7 С 09D 163/02, 2002.
3. Патент США 5969043, МПК7 С 08 L 53/00, 2000.
4. ТУ 6-10-1437-79 с измен. № 1, 2 (прототип).
5. Карякина М.И. Лабораторный практикум по испытанию лакокрасочных материалов
и покрытий. - М.: Химия, 1977. - С. 240.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
85 Кб
Теги
by9716, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа