Технология производства и сырье напыляемого полимочевинуретанового покрытия
07.05.2013
Покрытия на основе полиуретана на сегодня — одни из бурно развивающихся, востребованных и в наибольшей степени соответствующих современным представлениям об индустриальных лакокрасочных материалах. Уникальные эксплуатационные и хорошие декоративные свойства полиуретановых покрытий обеспечивают постоянный прирост их процента потребления от объема лакокрасочных материалов в целом.
Строение и состав полиуретановых полимеров чрезвычайно разнообразны: наряду с уретановыми группами они содержат мочевинные, простые эфирные и сложноэфирные группы. Следствием такого разнообразия является широчайший диапазон получаемых технических характеристик.
Полиуретановые покрытия имеют хорошую адгезию к большинству материалов, обладают высокой износостойкостью, водостойкостью, стойкостью к бензину, маслам и растворителям; обладают хорошими электроизоляционными свойствами и эластичностью.
Полиуретановые покрытия делятся на одно- и двухкомпонентные. Покрытия из этих материалов формируются при комнатной или повышенной температуре.
Полиуретаны — гетероцепные полимеры, содержащие незамещенные и/или замещенные уретановые группы –NH–CO–O–. При эквимолярном соотношении двух бифункционых компонентов синтеза в идеале образуются линейные термопластичные полиуретаны. Однако получение полиуретанов, не содержащих поперечных связей, в большинстве случаев затруднено из-за высокой реакционной способности изоцианатной группы по отношению к любым соединениям и группам, содержащим активный атом водорода (вода в компонентах и окружающей среде, уретановые или мочевинные группы в образующейся цепи и т.п.), поэтому так называемые линейные полиуретаны следует рассматривать как слаборазветвленные полимеры.
Сетчатые полиуретаны получаются в следующих случаях:
- по крайней мере один из компонентов синтеза имеет функциональность более двух (образуются уретановые поперечные связи);
- наряду с двумя основными компонентами синтеза используют агенты удлинения и структурирования;
- в макромолекулы полиуретанов в ходе синтеза вводят функциональные группы, содержащие активный атом водорода;
- проводят циклотримеризацию изоцианатных групп в присутствии специфических катализаторов, в результате чего образуется узел сшивания — изоциануратный цикл.
Трехмерные полиуретаны характеризуются пространственной структурой, они неплавки и нерастворимы.
Рассмотрим, к примеру, двухкомпонентную напыляемую полимочевинуретановую систему, состоящую из компонента 1 и компонента 2 с массовой долей нелетучих веществ 100%.
Компонент 1 — изоцианатный форполимер — продукт взаимодействия полиизоцианата и гидроксилсодержащего олигоэфира с введением модифицирующих добавок. Технологический процесс производства заключается в смешении полиольного и изоцианатного компонентов с получением форполимера с определенной концентрацией концевых изоцианатных групп. По показателям качества форполимер соответствует требованиям и нормам, указанным в таблице 1.
Компонент 2 — отвердитель — раствор диаминов в полиэфирах. Технологический процесс его производства представляет смешение диаминов с полиэфирами с добавлением функциональных добавок.
Таблица 1. Характеристика производимой продукции — форполимера «Форпол-NCO»
|
Наименование показателя
|
Характеристика и норма для марки «А»
|
Характеристика и норма для марки «В»
|
|
1
|
2
|
3
|
|
Внешний вид
|
Вязкая жидкость без механических включений и сгустков от светло-желтого до светло-коричневого цвета
|
Вязкая жидкость без механических включений и сгустков от светло-желтого до светло-коричневого цвета
|
|
Массовая доля изоцианатных групп, %, в пределах
|
15-17
|
13-15
|
|
Динамическая вязкость по вискозиметру Брукфилда, Па.с, не более, при температуре:
(23±2) °С
(60±2) °С |
15
1,3
|
18
1,5
|
|
Плотность при температуре (23±2) °С, кг/мз, в пределах
|
1135-1145
|
1125-1135
|
|
Показатель преломления при температуре (20,0±0,5) °С, в пределах
|
1,5300-1,5500
|
1,5300-1,5500
|
По показателям качества отвердитель соответствует требованиям и нормам, указанным в таблице 2.
Таблица 2. Характеристика производимой продукции — отвердителя «Форпол-NH2OH»
|
Наименование показателя
|
Характеристика и норма для марки «А»
|
Характеристика и норма для марки «А»
|
|
Внешний вид и цвет
|
Вязкая однородная жидкость без механических включений соответствующего цвета. Оттенок не нормируется.
|
Вязкая однородная жидкость без механических включений соответствующего цвета. Оттенок не нормируется.
|
| Массовая доля общего титруемого азота, %, в пределах |
4,2-4,5
|
3,1-3,4
|
| Массовая доля воды, %, не более |
0,1 |
0,1 |
| Плотность при температуре (23±2) °С, кг/м3, в пределах |
1220–1235 |
1210–1230 |
|
Динамическая вязкость по вискозиметру Брукфилда, Па.с, не более, при температуре:
(23±2) °С
(60±2) °С |
5,0
0,5
|
3,5
0,5
|
В таблице 3 приведены основные характеристики напыляемого полимочевинуретанового покрытия «Форпол».
Таблица 3. Характеристика производимой продукции — полимочевинуретановое покрытие «Форпол»
|
Наименование показателя
|
Характеристика и норма для марки «А»
|
Характеристика и норма для марки «А»
|
|
Внешний вид и цвет покрытия
|
Однородное сплошное покрытие черного цвета, возможна другая цветовая гамма по согласованию
|
Однородное сплошное покрытие черного цвета, возможна другая цветовая гамма по согласованию
|
| Прочность покрытия при ударе по прибору типа «Константа У-1А», см, не менее |
100
|
50
|
| Прочность при растяжении при температуре (23±2) °С, МПа, не менее |
12,0 |
7,0 |
|
Адгезия покрытия методом отрыва при температуре (23±2) °С, МПа не менее:
- к бетону
- к углеродистой стали
|
3,0
4,0 |
3,0
4,0 |
|
Твердость по Шору А, единицы, не менее
|
96
|
80
|
| Относительное удлинение при разрыве при температуре (23±2) °С, %, не менее |
80,0
|
120,0
|
| Время отверждения при температуре (23±2) °С, мин, не более |
1
|
3
|
| Температура эксплуатации, °С |
–60…+120
|
–60…+120
|
Напыляемые полимочевинуретановые покрытия могут быть использованы для антикоррозионной и гидроизоляционной защиты в:
- промышленном и гражданском строительстве (устройство и ремонт кровель, покрытий для пола и т.п.);
- инженерных и гидротехнических сооружениях (портовые сооружения, мосты, тоннели, опоры, сооружение искусственных водоемов и т.п.);
- добывающих отраслях (защита узлов различных машин, изоляция емкостей и т.п.);
- энергетике (защитное покрытие оборудования гидроузлов и т.п.);
- судо- и автомобилестроении (внутреннее и внешнее покрытие различных частей корпуса судна, покрытие днищ и кузовов автомобилей и т.п.);
- городском, коммунальном и сельском хозяйстве (гидроизоляционное, гидрохимическое и антикоррозионное покрытие трубопроводов, задвижек, фитингов и т.п.).
В связи с ростом областей применения полиуретановых покрытий возрастает их выпуск различными предприятиями. Разработаны и проведены испытания ряда различных марок полимочевинуретановых покрытий под зарегистрированной торговой маркой «Форпол»®, которые отвечают самым различным требованиям и соответствуют высоким показателям, предъявляемым к продукции такого рода. В частности одно из таких покрытий введено в СТО-ГК «Трансстрой-017-2007» «Бетонные и железобетонные конструкции транспортных сооружений. Защита от коррозии».
По материалам журнала «ЛКМ Лакокрасочные материалы и их применение»
Другие публикации
