NO842883L - Aluminisert to-komponent blanding basert paa epoksy-uretan - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår aluminiserte to-komponent-belegningsblandinger basert på epoksy-uretan.

To-komponent-belegningssystemer I hvilke det anvendes

noen av de individuelle ingredienser som innbefattes i blandingene ifølge oppfinnelsen, er beskrevet i US-patent 4 282 123 og 4 342 674. Det er imidlertid blitt funnet at korrosjonsresistensen og ytelsen av belegningsblandingene ifølge oppfinnelsen er uventet og i høy grad bedre enn de tidligere kjente belegg.

I henhold til oppfinnelsen tilveiebringes en to-komponent-belegningsblanding, hvor

komponent A omfatter (1) reaksjonsproduktet av en diglycidyleter av en bisfenol som har en epoksy-ekvivalent-

vekt fra 170 til 2 000, en flerverdig syre i en mengde fra 0,1 til 0,6 ekvivalent pr. ekvivalent av epoksyharpiks, og en blanding av et alifatisk amin med høy basis-styrke og et aromatisk amin med lav basis-styrke, hvert i en mengde fra 0,1 til 0,6 ekvivalent pr. ekvivalent av epoksyharpiks, idet vektforholdet mellom alifatisk amin og aromatisk amin er fra 2:1 til 1:2; (2) fra 3,0 til 12,0 vekt% av en kumaron-inden-harpiks med mykningspunkt fra 4 til 28°C; (3) en fortykkende andel av et tiksotropisk middel; (4) en lamellar ekstender som fyllstoff; og (5) fra 20,0 til 35,0 vekt% av en ikke-bladdannende aluminiumpasta; og

komponent B omfatter en uretan-prepolymer basert på en fleksibel oligomer med polyhydroksyfunksjon og et diisocyanat; og

komponentene A og B er i et volumforhold fra 1:3 til 3:1

og er blandet umiddelbart før påføringen av belegningsblandingen.

Blandingene ifølge oppfinnelsen tilveiebringer høy-oppbygde (high build) vedlikeholdsbelegg for anvendelse på forskjellige overflate-preparater på stålsubstrater. Slike belegg tilsiktes anvendt som høy-ytelses-belegg i sterkt på-kjente industrielle omgivelser. To-komponent-systemet ifølge oppfinnelsen er spesielt tilpasset for belegning av konstruk-sjoner eller områder hvor sandblåsing ikke eller vanskelig kan anvendes, og hvor de vanligvis anvendte konvensjonelle belegg som er kompatible med manuell rensing eller rensing med motordrevet utstyr ikke gir tilstrekkelig beskyttelse eller ytelse. Blandingene ifølge oppfinnelsen har dessuten meget gode herdningsegenskaper ved lav temperatur.

De to komponenter, A og B, i belegningsblandingene ifølge oppfinnelsen blandes i et volumforhold på 3:1 til 1:3 umiddelbart før påføringen. Etter at komponentene er blandet, har den resulterende blanding en brukstid på ca. 3-4 timer ved romtemperatur. Denne brukstid er åpenbart i noen grad temperatur-avhengig og synker med stigende temperatur. I praksis blir de blandede komponenter i alminnelighet påført på en sandblåst metalloverflate eller en manuelt renset metalloverflate på hvilken som helst egnet måte.

Som nevnt ovenfor inneholder komponent A i blandingen en modifisert epoksyharpiks, en kumaron-inden-harpiks, et tiksotropisk middel, en pasta av ikke-bladdannende aluminium,

en lamellar ekstender og egnede løsningsmidler. Andre farge-dannende pigmenter kan inngå i blandingen om det ønskes.

Epoksyharpiksene er diglycidyletere av bisfenoler, en klasse av forbindelser som består av et par fenolgrupper for-bundet via en mellomliggende alifatisk bro. Hvilke som helst av bisfenolene kan anvendes, men 2,2-bis-(p-hydroksyfenyl)-propan, vanlig kjent som bisfenol A, er særlig lett tilgjenge-lig i handelen og foretrekkes.

Epoksy-harpiksene har epoksy-ekvivalent-vekter fra 17 0

til 2 000 og epoksy-verdier fra 0,60 til 0,05. De foretrukne epoksyharpikser, ■'dvs. de som fremstilles av bisfenol A, har to epoksygrupper pr. molekyl. En foretrukken kommersielt til-gjengelig epoksyharpiks er "EPON" 829.

De flerverdige syrer som omsettes med epoksyharpiksene, innbefatter alifatiske dikarboksylsyrer med strukturen H00C(CHo2 ) n COOH, ' i hvilken n er 2-8. Slike alifatiske dikarboksylsyrer innbefatter adipinsyre, pimelinsyre, suberin-syre, azelainsyre og sebacinsyre.

De flerverdige syrer kan også være dimeriserte umettede fettsyrer opp til og innbefattende 3 6 karbonatomers dimere syrer og disyrer dannet ved Diels-Alder-kondensasjon av akryl-syre eller metakrylsyre med konjugerte umettede fettsyrer som har opp til 18 karbonatomer. Andre flerverdige syrer som kan anvendes er syre-avsluttede polyestere inneholdende minst 4 0 % av bestanddeler avledet fra C^-Cg-alkandisyrer og karboksylsyre- avsluttet polybutadien og kopolymerer av butadien med akryl-nitril.

De alifatiske aminer med høy 'base—styrke innbefatter

de alifatiske og cykloalifatiske primære, sekundære og tertiære aminer, fortrinnsvis med opp til 15 karbonatomer,

for eksempel metylamin, etylamin, propylamin, isopropylamin, butylamin, isobutylamin, sek-butylamin, tert-butylamin, amylamin, isoamylamin, sek-amylamin, tert-amylamin, heksylamin, heptylamin, diisopropylamin, dibutylamin, diisobutylamin, trimetylamin, trietylamin, tripropylamin, tributylamin, triiso-butylamin, cykloheksylamin og cykloheptylamin.

De aromatiske aminer med lav base-styrke innbefatter primære, sekundære og tertiære aminer, for eksempel anilin, orto-, meta- og para-toluidin, xylidiner, fenylendiaminer, N-metylanilin, N-etylanilin, dimetylanilin, trifenylamin, a-naftylamin, 3-naftylamin, pyridin og substituerte pyridiner og benzylamin.

Epoksyharpiksen omsettes med den flerverdige syre, det alifatiske amin med høy base-styrke og det aromatiske amin med lav base-styrke i en mengde som vil reagere med fra halv-parten til alle epoksygruppene. Mengden av flerverdig syre er 0,1-0,6 ekvivalent pr. ekvivalent av epoksyharpiks. Mengden av hver av det alifatiske amin med høy base-styrke og det aromatiske amin med lav .":base-styrke er også 0,1-0,6 ekvivalent pr. ekvivalent av epoksyharpiks. Vektforholdet mellom det alifatiske amin med høy base-styrke og det aromatiske amin med lav base-styrke er fra 2:1 til 1:2, idet det nøyaktige forhold avhenger av den ønskede herdningshastighet for den tilsiktede anvendelse av blandingen.

Skjønt en katalysator ikke er nødvendig, kan det være ønskelig å anvende en egnet katalysator i reaksjonen mellom epoksyharpiksen og den flerverdige syre. Egnede katalysatorer er tertiære aminer, tertiære fosfiner og kvaternære ammonium-og fosfonium-forbindelser.

Den flerverdige syre, det alifatiske amin med høy base-styrke og det aromatiske amin med lav base-styrke omsettes lett med epoksyharpiksen under dannelse av et addukt, vanligvis i rekkefølge, ved temperaturer på ca. 163°C i løpet av 2-

3 timer.

Et eksempel på en modifisert epoksyharpiks til bruk i komponent A kan fremstilles i henhold til den følgende resept:

<X>Epoksy-ekvivalent-vekt på 193-203.

Et eksempel på en fremgangsmåte til fremstilling av en slik modifisert epoksyharpiks er som følger: 1. "EPON" 829 og dimersyre ("Empol" 1016) tilsettes en beholder forsynt med rørværk og inert gassatmosfære;

2. temperaturen heves til ca. 163°C og opprettholdes i

ca. 4 5 minutter;

3. oppvarmningen stanses og tilsetning av anilinet på-begynnes ved en konstant hastighet over en 15 minutters periode; etter tilsetningen av anilinet blir cykloheksylaminet tilsatt, også over en 15 minutters periode; 4. reaksjonsblandingen holdes i 90 minutter ved 163°C etter endt tilsetning av cykloheksylaminet; 5. blandingen reduseres til 50-80 % faste stoffer med "cellosolve"-acetat og etylbenzen, 80/20 vekt%; temperaturen holdes over 121°C under tilsetningen av disse løsningsmidler.

Ved tilberedelsen av komponent A blir en oppløsning av

den modifiserte epoksyharpiks, med et faststoff-innhold på 50-80 %, blandet med en kumaron-inden-harpiks som har et mykningspunkt fra 4 til 28°C, i en mengde på fra 3,0 til 12,0 vekt% basert på det samlede innhold av faste stoffer, og et tiksotropisk middel såsom ricinus-voks, for eksempel 2 4 %

faste stoffer oppløst i white spirit eller xylen. Deretter blir en lamellar ekstender, såsom vann-malt glimmer (0,044 mm, 32 5 U. S. Standard mesh) eller en ekstender av magnesiumsilikat-talkuum intimt blandet under anvendelse av egnet utstyr. Ekstender-komponenten i blandingen kan være til stede i en mengde på 6 0-8 0 vekt% basert på det samlede innhold av faste stoffer i blandingen. Deretter blir et ikke-bladdannende aluminiumpulver i pastaform separat blandet med en andel av oppløsningen av den modifiserte epoksyharpiks, og denne

kombinasjon blir så grundig blandet med resten av blandingen.

Områdene for bestanddelene i komponent A er på vektbasis:

I den ovenfor beskrevne sammensetning for komponent A er hovedløsningsmidlene "cellosolve"-acetat og etylbenzen. Ytterligere eller alternative løsningsmidler kan imidlertid anvendes for å lette eller hjelpe til å oppløse eller disper-gere bestanddelene. Eksempler på slike løsningsmidler er C-^-Cg-alkoksyetyl-acetater såsom etoksyetylacetat; alkyl-ketoner såsom metyletylketon; etylacetat; propylenglykol-metyleteracetat; aromatiske hydrokarboner såsom toluen, etylbenzen og xylen; og white spirit. Mengden av løsningsmiddel er tilstrekkelig til å regulere innholdet av faste stoffer i komponent A til 50-80 vekt%.

Komponent B omfatter en lang dihydroksy-oligomer med isocyanat-endegrupper. Slike materialer er addukter inneholdende fleksible segmenter og fremstilles ved selektiv omsetning av en av de to isocyanat-gruppene i et diisocyanat (for eksempel toluen-diisocyanat, isoforon-diisocyanat, alifatisk heksametylen-diisocyanat, difenylmetan-diisocyanat eller aromatisk heksametylen-diisocyanat) med hydroksyl-endegruppene i en fleksibel flervedrig oligomer, såsom: hydroksy-avsluttede polyalkylen-oksyder dannet ved polymerisering av etylen-, propylen- eller butylenoksyder; hydroksy-avsluttede polyalkylenoksyder kopolymerisert med mindre mengder av trimetyloletan, trimetylolpropan, glycerol eller pentaerytritol under dannelse av svakt forgrenede strukturer;

hydroksy-avsluttede polyestere inneholdende minst 4 0 % av komponenter som er C^-Cg-alkandioler og alkandisyrer; og hydroksy-avsluttede polybutadiener.

De følgende eksempler vil ytterligere belyse opp-

finnelsen .

EKSEMPEL 1

Komponent A

Komponent A ble fremstilt i en tank forsynt med en

kraftig dispergeringsinnretning, som følger:

90 kg av den ovenfor beskrevne epoksyharpiks, som en oppløsning inneholdende 55 % faste stoffer, ble grundig blandet med 4 3,2 kg av en kumaron-inden-harpiks som hadde et mykningspunkt på 4-27°C, og en oppløsning av ricinus-voks i xylen inneholdende 24 % faste stoffer. Under blandingen ble materialet oppvarmet til 38°C. Deretter ble 9 kg av et blått ftalocyanin-pigment og 9 kg av en vann-malt glimmer (0,044 mm, 325 mesh) tilsatt tanken og innblandet inntil dispergeringsgraden var "2 NS Hegman gauge"-enheter. Deretter ble ytterligere 127,95 kg modifisert epoksyharpiks og 135,85 kg ikke-bladdannende aluminium i pastaform (65 vekt% aluminium/35 vekt% white spirit) grundig blandet sammen og deretter grundig dispergert i tankens innhold. Denne blanding ble fortynnet med 57,85 kg "cellosolve"-acetat-løsningsmiddel.

EKSEMPEL 2

Komponent B

Et aromatisk polyisocyanat-addukt ble fremstilt ved

selektiv omsetning av en av de to isocyanat-gruppene i toluen-diisocyanat (TDI) med den avsluttende hydroksygruppe i trimetylol-propan. 3 mol TDI ble omsatt med 1 mol trimetylolpropan under dannelse av et polyisocyanat-addukt som, på faststoff-basis, inneholdt mindre enn 7 % av den opprinnelige TDI-monomer. Materialet ble redusert til 75 % faststoffinnhold med etylacetat, hvilket ga 4 9 5,05 kg oppløsning. Denne isocyanat-'addukt-oppløsning hadde et NCO-innhold på 16,5 % og en gjennom-snittlig ekvivalent-vekt på 255.

EKSEMPEL 3

Belegningsblanding

7 0,0 liter av komponent A ble grundig blandet med 3 0,0

liter av komponent B. Den resulterende blanding hadde et faststoffinnhold på ca. 50,0 vekt% og en brukslevetid på ca.

3-4 timer ved romtemperatur.

Sandblåste stålpaneler ble belagt til en 0,13 mm tørr-film-tykkelse med belegningsblandingen ifølge eksempel 3 og tørket i 7 dager i luft. Panelene ble risset og utsatt for en salttåke bestående av 5 % salt i vann. Etter 3 000 timer ble det ikke observert noen effekt på noen del av panelene. Etter 3 500 timer ble ca. fire, 3 mm diameters korrosjonsblærer observert i de rissede områder. Dette innebar en relativt liten grad av korrosjon under omstendighetene. Stål-børstede, rustne stålpaneler ble også belagt med blandingen ifølge eksempel 3, og det var først etter 3 500 timer at to relativt små korrosjonsblærer ble observert i de rissede områder. Paneler belagt med blandingen ifølge eksempel 3 ble også holdt nedsenket i ferskvann i 7 måneder. Sandblåst stål som var belagt på denne måte, viste ingen effekt etter 7 måneder. Stålbørstet rustent stål belagt med blandingen ifølge eksempel 3 viste litt rustdannelse i rissede områder i be-gynnelsen av den 7de måned. Sandblåste stålpaneler belagt med blandingen ifølge eksempel 3 ble holdt nedsenket i sjøvann i 7 måneder uten å vise effekter av korrosjon i større grad. Belagt, stålbørstet rustent stål ble holdt nedsenket i sjøvann i 7 måneder, og også her ble noe rustdannelse observert på rissede områder av panelene.

Paneler belagt med blandingen ifølge eksempel 3 har heller ikke vist noen forringelse etter å være holdt nedsenket i gasohol, etylalkohol, blyfri bensin, toluen, 10 % natrium-hydroksyd og 5 % saltsyre i 3,5 måned. Anvendt som et avsluttende belegg over en rekke primere har dette produkt vist meget god adhesjon til det underliggende lag og ingen effekt etter 2 500 timers salttåke-testing.

Claims (5)

1. To-komponent-belegningsblanding,karakterisert vedat den omfatter komponent A bestående av (1) reaksjonsproduktet av en diglycidyleter av en bisfenol, med en epoksy-ekvivalent-vekt fra 170 til 2 000, en flerverdig syre i en mengde fra 0,1 til 0,6 ekvivalent pr. ekvivalent av epoksyharpiks, og en blanding av et alifatisk amin med høy base-styrke og et aromatisk amin med lav base-styrke, hvert i en mengde fra 0,1 til 0,6 ekvivalent pr. ekvivalent av epoksyharpiks, idet vektforholdet mellom alifatisk amin og aromatisk amin er fra 2:1 til 1:2; (2) fra 3,0 til 12,0 vekt% av en kumaron-inden-harpiks som har et mykningspunkt fra 4 til 2 8°C; (3) en fortykkende andel av et tiksotropisk middel; (4) en utfyllende andel av en lamellar ekstender; og (5) fra 20,0 til 35,0 vekt% av en ikke-bladdannende aluminium-pasta; og komponent B bestående av en uretan-prepolymer basert på en fleksibel oligomer med polyhydroksy-funksjon og et diisocyanat; hvor komponentene A og B foreligger i et volumforhold fra 1:3 til 3:1 og er blandet umiddelbart før påføringen av belegningsblandingen.

2. Blanding ifølge krav 1,karakterisert vedat bisfenolen er bisfenol A.

3. Blanding ifølge krav 1 eller 2,karakterisertved at den inneholder et farget pigment.

4. Blanding ifølge hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat den modifiserte epoksyharpiks i komponent A har en epoksy-ekvivalent-vekt fra 193 til 203, den flerverdige syre er dimersyre, det alifatiske amin er cykloheksylamin og det aromatiske amin er anilin.

5. Blanding ifølge hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat komponent B er en uretan-prepolymer basert på toluen-diisocyanat omsatt med den avsluttende hydroksylgruppe i trimetylol-propan.