Водостойкая эпоксидная композиция

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(72) Авторы Крутько Эльвира Тихоновна Жарская Тамара Александровна Жданук Елена Николаевна Климашевич Виктория Борисовна(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(57) Водостойкая эпоксидная композиция, включающая эпоксидную смолу Э-41 р, отвердитель 4 и органический растворитель, отличающаяся тем, что дополнительно содержит олигогидроксималеинимидофенилен формулы Изобретение относится к области композиционных полимерных материалов, конкретно к водостойким полимерным композициям на основе эпоксидной смолы Э-41 р, которые могут быть использованы в качестве грунтовочного или защитного водостойкого покрытия в системах антикоррозионной защиты инженерных и гидротехнических установок,13122 1 2010.04.30 портовых сооружений, морской техники, эксплуатируемых во внешней среде и подвергающихся колебаниям температуры, воздействию атмосферной влаги или воды. Лакокрасочные материалы на основе эпоксидных смол широко применяются в судо- и машиностроении 1, в нефтегазовой промышленности для защиты оборудования и трубопроводов, эксплуатирующихся в контакте с нефтью, нефтепродуктами, водными средами, водными растворами солей, кислот и щелочей. Несмотря на высокие адгезионные свойства покрытий, формируемых на основе эпоксидных смол, возможно дальнейшее увеличение их адгезионной прочности, стойкости к воде 2. Известна водостойкая эпоксидная композиция, содержащая эпоксидный олигомер, отвердитель - полиэтиленполиамин, отличающаяся тем, что в качестве модификатора содержит бензиловый спирт или сополимер А-15 3. 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, смешиваемых перед применением. Полуфабрикат эмали представляет собой суспензию пигментов в растворе эпоксидной смолы в смеси ацетона, этилцеллозольва и ксилола в соотношении 303040. Эмаль предназначена для защиты изделий от эррозионно-коррозионных повреждений 4. Недостатками данной композиции являются ее избыточное влагопоглощение, недостаточные величины адгезии и водостойкости. Задачей предлагаемого изобретения является повышение водостойкости, адгезионной прочности и тем самым долговечности формируемого покрытия из водостойкой эпоксидной композиции. Поставленная задача решается тем, что водостойкая эпоксидная композиция включает эпоксидную смолу Э-41 р, отвердитель 4 и органический растворитель и отличается тем, что дополнительно содержит олигогидроксималеинимидофенилен формулы гдеозначает 2 или 3,при следующем соотношении компонентов, масэпоксидная смола Э-41 р 85,668-87,235 отвердитель 4 11,011-11,605 олигогидроксималеинимидофенилен 0,1-1,0 органический растворитель остальное. Сравнение предлагаемой водостойкой композиции с композицией прототипа показывает, что отличием предлагаемой эпоксидной композиции 4 - раствора полиамидной смолы в смеси органических растворителей отечественного производства в количестве 11,011-11,605 мас.- вместо отвердителя марки Э 5 (ТУ 6-10-1093-76 с измен.1-3) зарубежных фирм, а в качестве модифицирующего агента - олигогидроксималеинимидофенилена в количестве 0,1-1,0 мас. . Анализ источников информации показал, что использование олигогидроксималеинимидофенилена для получения водостойких эпоксидных композиций не обнаружено. 2 13122 1 2010.04.30 Экспериментально установлено, что использование любого из компонентов предлагаемой композиции в отдельности или попарно (олигогидроксималеинимидофенилен и эпоксидный олигомер, олигоаминофенилен и полиамидная смола, эпоксидный олигомер и полиамидная смола) не обеспечивает улучшения противокоррозионных свойств покрытия, формируемого из вышеуказанных ингредиентов пленкообразователя. Эффект придания эпоксидной композиции защитных свойств, превосходящих по водостойкости, адгезионной прочности и водопоглощающей способности эпоксидную композицию прототипа, достигается только при использовании всех трех предлагаемых компонентов в совокупности и в заявляемых соотношениях. Поскольку эпоксидные олигомеры взаимодействуют с аминогруппами полиамидной смолы (отвердителя) еще на стадии формирования покрытия, они практически не участвуют в образовании адгезионной связи с металлической поверхностью защищаемого изделия. Введение в состав эпоксидной композиции олигогидроксималеинимидофенилена,содержащего 1) адгезионно-активные функциональные группы - 2) непредельные связи пятичленного малеинимидного цикла, обладающие за счет ненасыщенности повышенной прочностью к металлическим субстратам 3) ароматические сопряженные фрагменты молекул олигомера, проявляющие высокую адсорбционную активность по отношению к металлам и их оксидам 5 и способность, кроме этого, за счет гидроксильных групп химически взаимодействовать с молекулами эпоксидного олигомера, формируя при этом наряду с отвердителем трехмерную сетчатую структуру покрытия при отверждении путем нагревания системы при 100 С в течение 3-4 часов, позволяет получить более густосшитую сетку в полимере, снизить дефектность в пленке покрытия за счет уплотнения и увеличить его адгезию к металлической поверхности. Известно, что значительное влияние на защитные свойства покрытий наряду с наличием функциональных групп -, -, непредельных связей оказывают процессы образования сетчатых структур, протекающие при нагревании 6. На основании вышеизложенного можно предположить, что в защитной пленке формируемого покрытия структурообразование происходит более эффективно, в системе полимера формируются полисопряженные участки с повышенной адгезией к защищаемой поверхности за счет молекул олигогидроксималеинимидофенилена. К тому же при высоких температурах не исключается возможность дополнительного структурообразования за счет реакции Михаэлиса - раскрытие двойных связей малеинимидного цикла с одновременным взаимодействием их с аминогруппами полиамидной смолы (отвердителем). При содержании в композиции эпоксидной смолы Э-41 р менее 858,668 мас.и более 87,235 мас.снижается ее водостойкость, содержание в композиции олигогидроксималеинимидофенилена менее 0,1 мас.не обеспечивает достаточной водостойкости и адгезионной прочности. Содержание олигогидроксималеинимидофенилена более 1,0 мас.приводит к увеличению хрупкости покрытия. Содержание в эпоксидной композиции менее 11,011 мас.отвердителя Э 4 (раствора полиамидного олигомера в ксилоле) не обеспечивает достаточной влагостойкости покрытия. Содержание же данного ингредиента в количестве более 11,0605 мас.не влияет на изменение адгезионных и водозащитных свойств. Получение водостойкой эпоксидной композиции иллюстрируется примерами конкретного исполнения. Пример 1. Приготавливают композицию, состоящую из эпоксидная смола Э-41 р (ТУ 6-10-1316-84) 85,668 мас.отвердитель Э 4 - раствор полиамидной молы в ксилоле 13122 1 2010.04.30 Композицию перемешивают до получения однородной массы при 20 С, 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. Водостойкость при 100 С, ч 10,5 Адгезия к стали, см, не более 3 Адгезия к меди, см, не более 2,5 Водопоглощение при достижении равновесия,0,35 0,5 0,3 4- 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 (таблица). 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 4 раза,адгезионной прочности в 6,3 раза и в 6 раз соответственно для стали и меди и понижение водопоглощения с 4 до 0,3 . Использование предлагаемого изобретения на предприятиях судо- и машиностроительной промышленности, а также в нефтеперерабатывающей отрасли позволяет увеличить долговечность получаемых защитных покрытий, а следовательно, и продолжительность эксплуатации изделий и устройств, повышая тем самым их конкурентоспособность. Источники информации 1. Х. Ли, К. Невилл. Справочное руководство по эпоксидным смолам. -М. Энергия,1973. - С. 416. 2. Чернин И.З. и др. Эпоксидные полимерные композиции. - М. Химия, 1982. - С. 230. 3. Патент Россия 2180967, МПК 709 163/02, 2002. 4. ТУ 6-10-1437-79 с измен.1,2 (прототип). 5. Шигорин В.Г. и др. ЛКМ. - 1986. -3. - С. 31-33. 6. Карякина М.Н. Лабораторный практикум по испытанию лакокрасочных материалов и покрытий. - М. Химия, 1977. - С. 240. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4