Полимербетонная смесь для тепло- и гидроизоляции трубопроводов

 

Изобретение относится к тепло- и гидроизоляционным материалам для защиты стальных подземных теплопроводов от теплопотерь и от воздействия агрессивных сред, а также позволяет использовать теплопроводы, защищенные указанным материалом, в открытых местах без размещения под землей при непосредственном взаимодействии с атмосферными осадками и агрессивными средами. Сущность изобретения: полимербетонная смесь для тепло- и гидроизоляции трубопроводов включает полиизоцианат, диэтиленгликоль, триэтаноламин, тальк и ацетон при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: полиизоцианат Б или Д, или Е 150 - 160; диэтиленгликоль 43 - 60; триэтаноламин 5 - 15; тальк 200 - 450; ацетон 5 - 20. Полученное покрытие имеет объемную массу 450 ± кг/м³, прочность при сжатии 1,0 - 1,5МПа, при изгибе 1,7 -2,4 МПа, адгезия к стальной трубе 0,3 - 0,5 МПа, термостойкость 423 - 443^oK, коэффициент теплопроводности 0,061 Вт/мК, водопоглощение за 100 сут при t -293K, не более 10 об.%, капиллярный поднос при тех же условиях не более 3 об.%.

Изобретение относится к тепло- и гидроизоляционным материалам для защиты стальных подземных теплопроводов от теплопотерь и от воздействия агрессивных сред, а также позволяет использовать теплопроводы, защищенные указанным материалом в открытых местах без размещения землей при непосредственном взаимодействии с атмосферными осадками и агрессивными средами.

Известна полимербетонная смесь, включающая фурфуролацетоновый мономер, безводную сульфокислоту, гравий вспученный, андезитовую муку, ортофосфорную кислоту, высокомолекулярные фракции полиизоцианата, поверхностно-активное вещество, [1] Известна полимерная композиция, включающая высокомолекулярные фракции кубовых остатков полиизоцианата, фуриловый спирт, андезитовую или керамзитовую муку, керамзитовый гравий [2] Известна композиция для получения полифуранового пенопласта, включающая фурфурол-ацетоновый мономер, бензосульфокислоту, меламиноформальдегидную смолу, ортофосфорную кислоту, отходы производства полиизоцианатов с содержанием NCO групп, равным 24-26 мас. и вязкостью, равной 12-30 с, эмульгатор, минеральный наполнитель [3] Известна полимерная смесь, включающая фурфуролацентоновый мономер, бензолсуфокислоту, высокомолекулярные фракции изоцианатов, дибутилфталат, оксиэтилированные алкилфенолы, минеральный наполнитель, [4] Известна композиция, включающая кубовый остаток производства дифенилметандиизоцианата, гидроксилсодержащий полиэфир на основе фталевого ангидрида и этиленгликоля, диэтиленгликоль, триэтаноламин, андезитовую муку или смесь цемента и песка (авт. св. СССР N 909973 кл. C 09 D 3/72, 1984).

Все указанные композиции предназначены для антикоррозионной защиты стальных трубопроводов, обеспечивают эластичность, прочность, пониженное водопоглощение, химическую стойкость к агрессивным средам, но предусматривают использование различных компонентов в зависимости от условий изготовления и климатических условий применения. Соответственно от этого зависит и выбор количественных соотношений компонентов, условий их предварительного хранения и приготовления перед смешивание в композицию.

Наиболее близким по составу компонентов является полимербетонная смесь того же назначения, включающая высокомолекулярные фракции кубовых остатков полиизоцианата, диэтиленгликоль, триэтаноламин, диметилкетон, кремнийорганическую силоксановую жидкость, минеральный наполнитель (авт. св. СССР N 695985 кл. C 04 B 25/00, 1979).

Эта полимербетонная смесь при низких температурах загустевает, что затрудняет ее применение при эксплуатации. Для разжижения такой смеси перед обработкой трубопроводов в нее необходимо добавлять специальные растворители, что приводит к снижению механической прочности отверженной полимербетонной смеси.

Целью изобретения является создание такой полимербетонной смеси, которая, обладая всеми преимуществами таких композиций, обеспечивала возможность ее применения при низких температурах, содержала минимальное число компонентов. Это позволяет оперативно смешивать компоненты непосредственно перед обработкой труб без необходимости дополнительного разжижения, не снижая при этом физико-механические и антикоррозионные свойства. Для этого предлагаемый состав изменен в качественном и количественном отношении, что позволило расширить ассортимент имеющихся смесей аналогичного назначения и использовать их в зависимости от конкретных условий приготовления и применения в различных климатических условиях.

Сущность предлагаемой полимербетонной смеси для тепло- и гидроизоляции трубопроводов заключается в том, что она включает полиизоцианат, диэтиленгликоль, триэтаноламин, минеральный наполнитель и ацетон при следующем соотношении компонентов, мас. ч.

Полиизоцианат 150 160 Диэтиленгликоль 43 60 Триэтаноламин 5 15 Минеральный наполнитель 200 450 Ацетон 5 20 Такая полимербетонная смесь обеспечивает рациональную технологию ее приготовления, при этом используется более доступный полиизоцианат "Б", имеющий вязкость 34 c, плотность 1,20 г/см³ при 20^oC. При приготовлении смеси заранее задаются параметры исходного сырья, температурный режим, время, интенсивность перемешивания, последовательность введения компонентов в смесь. Важную роль при этом играют этапы смешивания связующего с отвердителем и всей смеси с катализатором: добавка в смесь, образованную связующими и растворителем, сначала наполнителя, а затем отвердителя и катализатора. Такой процесс смешивания предлагаемой смеси увеличивает время индукции и сохранности смеси в готовом для применения состоянии. Ацетон (технический) в этой смеси выполняет двойную функцию: обеспечивает снижение вязкости смеси будучи по природе растворителем, выполняет функцию газообразователя, так как под действием тепла, выделяющегося при уретанообразовании, происходит испарение ацетона изнутри смеси, приводящее к ее вспениванию в более активном режиме.

При изготовлении опытных образцов труб, обработанных указанной смесью, количество полиизоцианата "Б" варьировалось в интервале 150 160 мас.ч. в расчете на призму 70 х 70 х 210.

Химический состав и свойства исходных компонентов позволили обрабатывать ржавые трубы без их предварительной зачистки, получить моноконструкцию "труба-каркас из вспененной смеси" с высокими физико-механическими параметрами, низким водопоглощением и коэффициентом теплопроводности. Исключение из состава композиции гидрофобизирующей жидкости (кремнийорганическая силоксановая жидкость), кроме того, уменьшает стоимость технологии изоляции труб в целом. В качестве полиизоцианатов могут использоваться также полиизоцианаты марок "Д" и "Е". Полиизоцианат марки "А" не обеспечил необходимых физико-механических характеристик полимербетонной смеси после ее уретанообразования.

Отверждение полимербетонной смеси протекает с экзотермическим эффектом, и в процессе одного цикла обработки труб на их поверхности образуется прочная и плотная поверхностная корка, неразрывно связанная с внутренней вспененной частью. Получаемая сэндвичеподобная конструкция обеспечивает хорошие механические свойства изделия, а сохраняющая ячеистая структура позволяет одновременно реализовать преимущества, характерные для пенопластов (легкость, низкий коэффициент теплопроводности, хорошая звукоизоляция и т.п. ).

Отвержденная полимербетонная конструкция в примере изготовления имела следующие характеристики:
Объемная масса, кг/м³. 450 ± 50
Пределы прочности, МПа: при сжатии, не менее 1,0 1,5
при изгибе 1,7 2,4
Адгезия к стальной трубе, МПа 0,3 0,5
Термостойкость, К 423 443
Коэффициент теплопроводности, Вт/мК 0,061
Водопоглощение за 100 сут. при Т-293 К по объему, не более 10
Капиллярный подсос за 100 сут. при Т-293 К по объему, не более 3
При этом конкретный пример состава смеси содержал 155 мас.ч. полиизоцианата "Б", 47 мас.ч. диэтиленгликоля, 10 мас.ч. триэтаноламина, 275 мас.ч. минерального наполнителя и 12 мас.ч. ацетона.

Порядок совмещения компонентов смеси заключается в следующем.

Вначале смешивают до однородной массы полизоцианат с ацетоном и минеральным наполнителем (горный песок или тальк), после добавляют диэтиленгликоль и перемешивают смесь не более 3,5 мин, затем добавляют триэтаноламин и перемешивают смесь не более 30 с. Общее время изготовления полимербетонной смеси не должно превышать 4 мин.

Нарушение последовательности смешивания компонентов не позволяет получить качественную смесь, и при смешивании компонентов необходимо соблюдать определенную температуру компонентов. После приготовления полимербетонной смеси основное внимание следует уделять температуре разогрева и времени отверждения. Для обеспечения удобоукладываемости смеси при покрытии труб смесь должна иметь температуру 80 100^oC.

При монтаже теплотрассы полимербетонныую смесь заливают в объемную опалубку, в которую предварительно укладывают трубу. По истечении 30 мин опалубка может быть снята. Перед установкой на стыке труб внутреннюю поверхность съемной опалубки смазывают тонким слоем низкомолекулярного полиэтилена, разведенного веретенным маслом, в соотношении один к трем.

Формула изобретения

Полимербетонная смесь для тепло- и гидроизоляции трубопроводов, включающая полиизоцианат, диэтиленгликоль, триэтаноламин, минеральный наполнитель и ацетон, отличающаяся тем, что она содержит в качестве полиизоцианата полиизоцианат марки Б, или Д, или Е, а в качестве минерального наполнителя тальк при следующем соотношении компонентов, мас.

Полиизоцианат марки Б, или Д, или Е 150 160
Диэтиленгликоль 43 60
Триэтаноламин 5 15
Тальк 200 450
Ацетон 5 20р