ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2291175

КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ГИДРОИЗОЛИРУЮЩЕГО, АНТИКОРРОЗИОННОГО И ГЕРМЕТИЗИРУЮЩЕГО ПОКРЫТИЯ

КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ГИДРОИЗОЛИРУЮЩЕГО, АНТИКОРРОЗИОННОГО
И ГЕРМЕТИЗИРУЮЩЕГО ПОКРЫТИЯ

Имя изобретателя: Нистратов Андриан Викторович (RU); Ваниев Марат Абдурахманович (RU); Новаков Иван Александрович (RU); Лукьяничев Вадим Вадимович (RU); Лукасик Владислав Антонович 
Имя патентообладателя: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ)
Адрес для переписки: 400131, г.Волгоград, пр. Ленина, 28, ВолгГТУ, отдел интеллектуальной собственности
Дата начала действия патента: 2005.12.15 

Изобретение относится к полимерным строительным материалам и может быть использовано для изготовления гидроизолирующих, герметизирующих и антикоррозионных композиций, перерабатываемых методом заливки и распыления. Композиция содержит, мас.ч.: полисульфидный олигомер 100, ненасыщенную полиэфирную смолу ПН-1 90-100, аэросил 5-20, органический пероксид 3-20, 10%-ный раствор нафтената кобальта в стироле 2-4, 2,4,6-трис-(диметиламинометил)-фенол 0,5-1. Технический результат - композиция позволяет получить покрытия с повышенными прочностными свойствами, адгезией к субстратам, гидроизоляционными свойствами, стойкостью к действию растворов кислот и щелочей, технологичностью нанесения.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к полимерным строительным материалам и может быть использовано для изготовления герметизирующих, гидроизолирущих и антикоррозионных композиций, перерабатываемых методом заливки и распыления.

Известна герметизирующая композиция, включающая полисульфидный олигомер, диоксид титана, гидрофобизированный мел, аэросил, полиэтиленгликольадипинат, диоксид марганца, стеариновую кислоту, дифенилгуанидин и пластификатор.

Недостатком данной композиции является недостаточная прочность при растяжении и относительное удлинение, высокое водопоглощение, а также необходимость ступенчатого режима вулканизации (2 стадии). [Патент РФ №2064955, кл. 6 С 09 К 3/10, опубл. 1996].

Известна герметизирующая композиция, включающая полисульфидный олигомер, наполнитель, диоксид марганца, аэросил, дифенилгуанидин, эпоксидную диановую смолу, замедлитель вулканизации и пластификатор [А.С. СССР №1054397, кл. С 09 К 3/10, опубл. 1983].

Недостатками композиции являются низкие: гидролитическая стабильность, физико-механические свойства и тиксотропность.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является герметизирующая композиция, включающая полисульфидный олигомер, наполнитель, диоксид марганца, пластификатор, стеариновую кислоту, аэросил, дифенилгуанидин и ненасыщенную полиэфирную смолу, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Полисульфидный олигомер 100
Наполнитель 83,43-142
Диоксид марганца 6,2-10
Пластификатор 7,19-15
Стеариновая кислота 0,13-0,7
Аэросил 0,55-4,34
Дифенилгуанидин 0,2-1,5
Ненасыщенная полиэфирная смола 0,5-5

[Патент РФ №2153517, кл. 7 С 09 К 3/10, опубл. 27.07.2000].

Недостатком данной композиции является невысокая прочность при растяжении, низкая гидростабильность и стойкость к действию растворов кислот и щелочей. Использование в составе прототипа диоксида титана, каолина и мела значительно снижает гидроизоляционные свойства композиции. Присущая вулканизатам тиоколов гидрофильность полимерной матрицы обуславливает высокое водопоглощение. Использование для отверждения композиции диоксида марганца ограничивает получение материалов широкой цветовой гаммы. Ведение наполнителя в полисульфидный олигомер, на стадии подготовки герметизирующей пасты, без использования пластификатора, определяет неудовлетворительное диспергирование компонентов. Высокая вязкость составов существенно ухудшает технологичность формирования покрытий.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка состава композиции, обладающей повышенными: прочностью при растяжении, адгезией к субстратам, гидроизоляционными свойствами, стойкостью к действию кислот и щелочей, технологичностью нанесения.

Техническим результатом является повышение прочности при растяжении, адгезии к субстратам, гидроизоляционных свойств, стойкости к действию кислот и щелочей, технологичности нанесения, а также расширение областей применения заявленной композиции.

Поставленный технический результат достигается использованием композиции, включающей полисульфидный олигомер, ненасыщенную полиэфирную смолу, аэросил, отвердитель и ускоритель, причем, в качестве ненасыщенной полиэфирной смолы она содержит ненасыщенную полиэфирную смолу ПН-1, в качестве отвердителя - органический пероксид, в качестве ускорителя - 10% раствор нафтената кобальта в стироле и дополнительно структурирующий агент - 2,4,6-трис-(диметиламинометил)-фенол при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Полисульфидный олигомер 100
Ненасыщенная полиэфирная смола ПН-1 90-100
Аэросил 5-20
Органический пероксид 3-20
10%-ный раствор нафтената кобальта в стироле 2-4
2,4,6-трис-(диметиламинометил)-фенол 0,5-1

Сущность изобретения заключается в использовании в составе композиции ненасыщенной полиэфирной смолы ПН-1, химически взаимодействующей с полисульфидным олигомером, что позволяет повысить агрессивостойкость и существенно улучшить адгезию к субстратам. На стадии смешения полисульфидного олигомера и наполнителя, ненасыщенная полиэфирная смола ПН-1 выполняет роль «временного» пластификатора. Это позволяет улучшить перерабатываемость композиции, снизить дефектность отвержденных материалов. Модифицирование полисульфидного олигомера ненасыщенной полиэфирной смолой ПН-1 осуществляется непосредственно на стадии отверждения. Отвердитель и ускоритель подобраны таким образом, чтобы обеспечить полноту взаимодействия функциональных групп полисульфидного олигомера и ненасыщенной полиэфирной смолы ПН-1. Инициирующая активность органического пероксида позволяет формировать материалы с высокой плотностью сшитых цепей. Использование нафтената кобальта в растворе полимеризационно-способного соединения - стирола, обеспечивает наибольшую конверсию функциональных групп составляющих композиции. Дополнительное введение структурирующего агента, в виде замещенного фенола с аминными группами, увеличивает плотность сшивания материала и улучшает агрессивостойкость покрытия. Высокое диспергирование компонентов смеси достигается путем использования жидких ингредиентов.

При осуществлении заявленного изобретения покрытие при длительном контакте с водой, растворами кислот и щелочей в обычных условиях имеет более низкий уровень набухания, высокие физико-механические свойства, высокую гидроизоляционную надежность и адгезию к основанию.

Как видно из таблиц 1 и 2, при содержании ненасыщенной полиэфирной смолы ПН-1 менее 90 мас.ч. ухудшаются прочностные свойства, адгезия к субстратам и агрессивостойкость покрытия. Использование большего, чем 100 мас.ч. ненасыщенной полиэфирной смолы ПН-1 приводит к увеличению набухания материалов в растворах щелочей.

При использовании аэросила в количестве менее 5 мас.ч. композиция имеет низкую вязкость и недостаточные тиксотропные свойства. Увеличение содержания аэросила более 20 мас.ч. ухудшает прочностные свойства и агрессивостойкость покрытия. Кроме того, покрытие характеризуется неудовлетворительной стойкостью к действию раствора щелочи.

При содержании органического пероксида менее 3 мас.ч., за счет низкой степени отверждения, уменьшаются прочностные свойства покрытия. Увеличение количества органического пероксида более 20 мас.ч. снижает жизнеспособность композиции и агрессивостойкость покрытия.

При использовании 10%-ного раствора нафтената кобальта в стироле в количестве менее 2 мас.ч. ухудшаются прочностные свойства отвержденных материалов. Увеличение содержания 10%-ного раствора нафтената кобальта в стироле более 4 мас.ч. приводит к снижению жизнеспособности и межфазному разделению в композиции.

Использование 2,4,6-трис-(диметиламинометил)-фенола в количестве менее 0,5 ухудшает агрессивостойкость покрытия. Использование большего, чем 1 мас.ч. количества 2,4,6-трис-(диметиламинометил)-фенола, не приводит к существенному улучшению агрессивостойкости покрытия.

В качестве полисульфидного олигомера используются жидкие тиоколы с содержанием SH-групп 2,6-4,0% (ТУ 38.50309-93). Ненасыщенная полиэфирная смола - ПН-1 (ГОСТ 27952) представляет собой раствор в стироле (содержание стирола 26-29%) продуктов поликонденсации диэтиленгликоля, малеинового и фталевого ангидридов. Отвердитель - органический пероксид, в качестве которого могут быть использованы - гидроперекись изопропилбензола (ТУ 38-10293-82), гидроперекись трет-бутила (ТУ 6-05-10-54-86), перекись метилэтилкетона (6-05-2019-86), перекись циклогексанона (ТУ 2417-031-05015213-95). Ускоритель - 10%-ный раствор нафтената кобальта (ТУ 6-09-1024-76) в стироле (ГОСТ 10003.90). Наполнитель - аэросил (ГОСТ 14922-77). Структурирующий агент - 2,4,6-трис-(диметиламинометил)-фенол (Алкофен МА) (ТУ 6-00209817.035-96).

Для изготовления композиции используется смесительное оборудование, обеспечивающее получение гомогенной суспензии компонентов смеси. Смесь наносится равномерным слоем на защищаемую поверхность и выдерживается до полного отверждения при 15-25°С в течение 7-10 суток.

Испытания отвержденных образцов проводят по известным методикам. Условную прочность в момент разрыва определяли по ГОСТ 270-75 и ГОСТ 25246-82. Набухание в агрессивных средах определяли по ГОСТ 2678-80. Прочность сцепления с металлом и бетоном по ГОСТ 209-82 и ГОСТ 265789-85, время жизнеспособности по ГОСТ 12812-80. Реологические свойства композиций определялись на ротационном вискозиметре «РПЭ-1 м» при скорости сдвига 1 с -1 с использованием измерительной ячейки «цилиндр-цилиндр» при (23±2°С).

Состав и свойства композиции для гидроизолирующего, антикоррозионного и герметизирующего покрытия приведены в табл.1 и 2.

Пример 1. В смеситель загружают 100 г полисульфидного олигомера, 90 г ненасыщенной полиэфирной смолы ПН-1 и 5 г аэросила и проводят диспергирование в течение 20 мин. К полученной массе добавляют 18 г органического пероксида и проводят смешение в течение 5 мин. Затем в реакционную массу добавляют 2 г 10%-ного раствора нафтената кобальта в стироле и 0,5 г 2,4,6-трис-(диметиламинометил)-фенола и проводят смешение в течение 5 мин. Нанесение полученного состава осуществляют методом безвоздушного распыления или методом заливки.

Аналогичным способом по примеру 1 готовятся композиции по примерам 2-8, состав которых указан в таблице 1, а свойства - в таблице 2. В зависимости от вязкости полученных составов выбирается способ формирования покрытия.

Пример по прототипу. В фарфоровую ступку помещают, мас.ч.:

полисульфидный олигомер - 100, химически осажденный мел - 40, каолин - 60, аэросил - 0,55, ненасыщенный полиэфир - 1. Затем тщательно перемешивают, получая герметизирующую пасту. Путем смешения следующих ингредиентов готовят отверждающую пасту, мас.ч.: диоксид марганца - 7,5, дибутилфталат - 7,5, полиэтиленгликольадипинат - 0,5, стеариновая кислота - 0,5, дифенилгуанидин - 1,0. Вводят полученную отверждающую пасту в состав герметизирующей пасты и тщательно перемешивают. Для полного отверждения композицию выдерживают в течение 7 сут при температуре 20°С или в течение 24 часов при 70°С.

Таким образом, предлагаемая композиция обеспечивает получение покрытия с повышенной прочностью при растяжении, адгезией к субстратам, гидроизоляционными свойствами, стойкостью к действию растворов кислот и щелочей, технологичностью нанесения. Композиция может использоваться для создания герметизирующих, гидроизолирующих и антикоррозионных покрытий. Достаточная тиксотропность состава и свойства покрытия позволяют применять композицию для герметизации и защиты вертикальных примыканий бетонных и металлических оснований.

Таблица 1
Компоненты композиции Содержание компонентов в композиции, мас.ч., по примерам Прототип
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Полисульфидный олигомер 100 100 100 100 100 100 100 100 100
Химически осажденный мел - - - - - - - - 40
Каолин - - - - - - - - 60
Аэросил 5 10 10 20 30 2 10 5 0,55
Диоксид марганца - - - - - - - - 7,5
Дибутилфталат - - - - - - - - 7,5
Полиэтиленгликольадипинат - - - - - - - - 0,5
Стеариновая кислота - - - - - - - - 0,5
Дифенилгуанидин - - - - - - - - 1
Ненасыщенная полиэфирная смола по прототипу - - - - - - - - 1
Ненасыщенная полиэфирная смола ПН-1 90 90 95 100 80 120 90 100 -
Органический пероксид 5 10 15 20 2 24 15 10 -
10%-ный раствор нафтената кобальта в стироле 2 2 3 4 1 4 6 4 -
2,4,6-трис-(диметиламинометил)-фенол 0,5 1 0,75 1 0,5 1,25 1 0,25 -
Примечание: в составе 1,5-полисульфидный олигомер с содержанием SH-групп 2,6%, в составе 2,7,8,9-полисульфидный олигомер с содержанием SH-групп 3,0%, в составе 3,4,6-полисульфидный олигомер с содержанием SH-групп 4,0%;

в составе 1,5 - используется гидроперекись трет-бутила, в составе 2,7 - перекись метилэтилкетона, в составе 3,8 - перекись циклогексанона, в составе 4,6 - гидроперекись изопропилбензола

 
Таблица 2
Показатель Пример Прототип
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Вязкость (23±2°С), Па·с 25 37 20 65 97 10 15 12 185
Жизнеспособность, мин 80 70 55 50 95 40 65 50 65
Прочность при растяжении, МПа 15,8 15,1 15,4 14,7 2,6 16,0 12,4 14,3 1,75
Прочность сцепления со сталью Ст.3, МПа 5,04 5,15 6,03 6,17 1,12 5,19 5,20 4,85 1,01
Прочность сцепления с бетоном, МПа 4,67 4,81 5,80 5,94 1,84 4,73 4,89 4,12 0,65
Водопоглощение, через 60 сут, % 2,2 2,1 1,1 1,2 5,8 2,1 3,4 4,9 14,1
Изменение массы в 10% H2 SO4, через 60 сут, % 1,32 1,1 0,9 1,0 3,2 2,1 2,9 2,3 3,2
Изменение массы в 10% NaOH, через 60 сут, % -0,7 -0,6 -0,5 -0,7 -1,4 -1,6 -1,4 -1,5 -1,15

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Композиция для гидроизолирующего, антикоррозионного и герметизирующего покрытия, включающая полисульфидный олигомер, ненасыщенную полиэфирную смолу, аэросил, отвердитель и ускоритель, отличающаяся тем, что в качестве ненасыщенной полиэфирной смолы она содержит ненасыщенную полиэфирную смолу ПН-1, в качестве отвердителя - органический пероксид, в качестве ускорителя - 10%-ный раствор нафтената кобальта в стироле и дополнительно структурирующий агент 2,4,6-трис-(диметиламинометил)-фенол при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Полисульфидный олигомер 100
Ненасыщенная полиэфирная смола ПН-1 90-100
Аэросил 5-20
Органический пероксид 3-20
10%-ный раствор нафтената кобальта в стироле 2-4
2,4,6-трис-(диметиламинометил)-фенол 0,5-1

Версия для печати
Дата публикации 17.01.2007гг


вверх