Гидроксилсодержащие пленкообразователи
Изоцианат-аддукты можно комбинировать со многими типами гидроксилсодержащих пленкообразователей [1 -3, 14, 15]:
• насыщенными полиэфирами;
• алкидными смолами;
• полиакрилатами;
• эпоксидными смолами и эпоксиэфирами;
• сополимерами винилхлорида;
• поливинилацетатом.
Насыщенные полиэфиры для двухупаковочных полиуретановых лакокрасочных материалов получают в основном из двухосновных кислот (изофтале- вой, фталевой, тетрагидрофталевой, гексагидрофталевой), диолов и триолов (триметилолпропан и др.). Эластичные полиэфиры содержат также адипино - вую кислоту или другие длинноцепные поликарбоновые кислоты. Полиэфиры, как правило, имеют относительно высокое гидроксильное число, низкое кислотное число и низкую среднюю молекулярную массу (800 - 3000). Их применяют в виде растворов в ароматических углеводородах, сложных эфирах или других растворителях, не содержащих гидроксильных групп.
Вследствие высокой реакционной способности гидроксильных групп полиэфиров и разнообразия их строения (жесткие и эластичные звенья, различные молекулярная масса, гидроксильное число и степень разветвления) при сочетании с полиизоцианат-аддуктами можно получать покрытия, отвечающие ши - рокому диапазону требований. Прежде всего удается достичь оптимального сочетания твердости и эластичности. При использовании алифатических и циклоалифатических полиизоцианат-аддуктов в пигментированных составах получают покрытия с хорошей атмосферостойкостью. Для непигментированных покрытий этого можно достичь, применяя полиэфиры с небольшим содержанием ароматических звеньев.
Материалы, содержащие насыщенные полиэфиры, наиболее предпочтительны для окрашивания и лакирования древесины, пластмасс, получения авторемонтных покрытий (грунтовок и шпатлевок) и покрытий по металлу для наружных работ. Из специальных полиэфиров для получения двухупаковочных полиуретановых материалов с высоким сухим остатком можно назвать аддук - ты из полиолов и е-капролактама.
Другая разновидность полиэфиров - смолы, получаемые путем присоединения этилен - и/или пропиленоксида к полиолам. Они дешевы и разнообразны, различаются по молекулярной массе и степени разветвления; при взаимодействии с полиизоцианат-аддуктами образуют крайне эластичные пленки. Имеется возможность получать системы с высоким сухим остатком. Однако покрытия на основе этих композиций неатмосферостойки. Материалы этого типа применяют прежде всего для окрашивания пластмасс.
Алкидные смолы. В качестве гидроксилсодержащих компонентов используют смолы, получаемые в основном из фталевой кислоты, триолов, тетролов, синтетических насыщенных жирных кислот, а также кислот растительных масел (линолевая, рицинолевая и др.). Лучшие результаты можно достичь при применении смол низкой и средней жирности с относительно высоким гидроксильным и низким кислотным числом. По сравнению с насыщенными полиэфирами алкидные смолы сшиваются полиизоцианатами не так эффективно, однако они более пигментоемки, лучше смачивают подложку и образуют покрытия с более высоким блеском. Их используют для получения высококачественных пигментированных антикоррозионных покрытий, эксплуатируемых в атмосферных условиях (транспорт, другие промышленные изделия и объекты, ремонтное окрашивание).
Полиакрилаты как основа полиуретановых лакокрасочных материалов представляют собой олигоэфиры акриловой и метакриловой кислот или их сополимеры с другими мономерами. При наличии в их составе значительного количества звеньев гидроксиалкил(мет)акрилатов они имеют сравнительно высокое гидроксильное число (120 - 140), а при малом количестве звеньев (мет)акриловой кислоты - относительно низкое кислотное число. Предпочтительно применяют олигоакрилаты с молекулярной массой 2000 - 4000, что обеспечивает получение материалов с максимально высоким сухим остатком. Полиакрилаты сшиваются полиизоцианат-аддуктами не так эффективно, как полиэфиры, однако при соответствующем составе можно получить материалы с высокой скоростью отверждения. Они образуют покрытия, стойкие к растворителям и химикатам.
При введении в цепь полиакрилатов небольшого количества ароматических звеньев можно получать полиуретановые покрытия с высокой атмосфе - ростойкостью. Слабой стороной полиакрилатов является плохое смачивание поверхности. Этот недостаток частично можно компенсировать, особенно при применении полиизоцианат-аддуктов, за счет использования акрилатов, модифицированных глицидиловым эфиром версатиковой кислоты (Cardura Е фирмы Shell-Resolution). За счет такой модификации продукты по смачивающей способности приобретают сходный с алкидами характер.
Благодаря широкому спектру положительных свойств полиакрилаты предпочтительно применять при изготовлении полиуретановых материалов (лаков и эмалей) для наружных работ, а также для окрашивания пластмасс, авторемонта и получения защитных прозрачных покрытий в автомобильной промышленности. При окрашивании автомобилей в промышленных условиях двухупаковочный материал наносят электростатическим распылением в автоматическом режиме и отверждают для ускорения процесса при нагревании (20 - 30 мин при 130 - 140°С).
Ассортимент двухупаковочных полиуретановых материалов не исчерпывается перечисленными пленкообразователями. Возможны комбинации полиизоцианат-аддуктов с эпоксидными смолами, эпоксиэфирами, сополимерами винилхпорида, поливинилацетатом.
Гидроксилсодержащие пленкообразователи, предназначенные для отверждения полиизоцианатами, наряду с другими параметрами характеризуются гидроксильным числом и содержанием ОН-групп в %.
Гидроксильное число (г. ч.) показывает, сколько мг КОН эквивалентно ОН-группам, содержащимся в 1 г пленкообразователя. Содержание ОН-групп, выраженное в процентах, характеризует массу ОН-групп в 100 г пленкообразователя.
Для их расчетов служат следующие уравнения:
П0н * Мкон * 1000 Г. ч. =
Тон
Пон * Мон • 100
ОН - % =---------------------------------
Тон
Где пон - число ОН-групп, моль;
Мон - молекулярная масса ОН-группы, г/моль (17,0);
Мкон - молекулярная масса КОН, г/моль (56,1);
Тон - масса ОН - пленкообразователя, г.
Если оба уравнения разделить на число ОН-групп, а затем на соотношение г. ч. к процентному содержанию ОН-групп (ОН-, %), то получим:
Тон • ОН- % тон • г. ч. 56100
Мкон • 100 Мкон • 1000 170
Таким образом, г. ч. = ОН-%• 33,0.