Холодная мастика для гидроизоляции и антикоррозионной защиты

 

Изобретение относится к получению полимерсодержащих праймеров - композиций, используемых в качестве грунтовочных покрытий, наносимых на поверхности из железобетона, бетона, цементно-песчаного раствора, металла и оштукатуренные поверхности. В частности, изобретение относится к битумсодержащим мастикам, наносимым на основания для дальнейшего нанесения битумсодержащего рулонного или листового материала. Мастика содержит, мас.%: нефтяной окисленный битум 50-55, уротропинсодержащий комплекс модифицирующих агентов 3,5-7,5, органический растворитель - остальное до 100. Уротропинсодержащий комплекс модифицирующих агентов содержит уротропин, растворимый эластомер, полиолефин, маслорастворимые органические кислоты. В качестве растворимого эластомера используют латекс или каучук, в качестве полиолефина - атактический полипропилен, в качестве маслорастворимых органических кислот - синтетические жирные кислоты C₁₇-C₂₂ или канифоль, а в качестве растворителя - толуол или сольвент с добавлением спирта C₂-C₄. Техническая задача, решаемая изобретением, - повышение адгезионных свойств при условии достижения заданного уровня адгезии при 5-25°С в течение 24 ч. 6 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к получению полимерсодержащих праймеров - композиций, используемых в качестве грунтовочных покрытий, наносимых на поверхности из железобетона, бетона, цементно-песчаного раствора, металла и оштукатуренные поверхности. В частности, изобретение относится к битумсодержащим мастикам, наносимым на основания для дальнейшего нанесения битумсодержащего рулонного или листового материала.

Известна композиция для кровельных и гидроизоляционных мастик и листовых рулонных кровельных и гидроизоляционных материалов (патент РФ 2058348). Композиция включает неокисленный битум с температурой размягчения 30-65^oC - 45-13%, полиолефин (отходы вторичного полиэтилена) - 5-12%, нефтяной шлам от регенерации отработанных масел - 30-50% и наполнитель - 20-25%. Основным недостатком композиции является необходимость ее разогрева при нанесении на основание (кровлю). Указанный недостаток устраняют холодные мастики для защиты строительных материалов. Однако они, как правило, долго высыхают, и при их нанесении на защищаемые поверхности требуется проведение специальных операций.

Известна битум-полимерная композиция (патент РФ 2069652, МКИ С 04 В 41/63, опубл. 27.11.96), включающая битум, полученный окислением до температуры размягчения по КиШ 85-100^oC смеси остатков атмосферно-вакуумной перегонки и вакуумного погона, имеющего кинематическую вязкость при 100^oC не менее 8 сСт, и нефтеполимерную смолу в количестве 4-6 мас.% от массы битума. Композиция обладает сравнительно невысокой адгезией и при нанесении требует предварительного грунтования 6-8%-ным раствором нефтеполимерной смолы в керосиногазойлевой фракции, выкипающей в пределах 180-360^oC.

Известна мастика (заявка на патент РФ 94004095, МКИ C 09 D 195/00, опубл. 10.10.95) для теплогидроизоляции и антикоррозионной защиты. Мастика содержит, мас. %: битум - 18,5-23,8, растворимый эластомер (бутилкаучук) - 1,3-4,5, наполнитель (алюминиевая пудра) - 1,3-4,5 и растворитель - 72,5-73,5. Мастика наносится на поверхность в холодном виде, однако наличие в композиции бутилкаучука требует просушки в течение 8 ч при температуре не выше 100^oC и последующей тепловой обработки в течение 16 ч при температуре не выше 170^oC.

В качестве прототипа выбрана холодная кровельно-изоляционная сланцебитумная мастика СБН (ТУ 38.10989-89), при нанесении которой не производится дополнительных операций. Мастика содержит сланцевый битум - 25-30%, функциональную добавку - лак "Кукерсоль" 60-65% и латекс - 3%, а в качестве растворителя - сольвент. Мастика-прототип наносится на защищаемую поверхность в холодном виде. Она осуществляет гидроизоляцию кровли, а также обеспечивает антикоррозионную защиту. В основном она используется как грунтовочное покрытие для последующего нанесения на мастику листового или рулонного кровельного материала. Однако экспериментально установлено, что ее адгезионные свойства и скорость нарастания адгезионных свойств сравнительно невысоки, и адгезионная прочность достигает своего максимума при температуре 15-20^oC не менее чем за 24 ч, а при более низких положительных температурах - в течение 48 ч и более. При этом в процессе сушки грунтовочного слоя между основанием и кровельным материалом возможно образование пузырей, что снижает его эксплуатационные свойства. Следствием вышеуказанного недостатка является ограничение уклона основания (кровли) до 10%. Экспериментально установлено, что при нанесении мастики-прототипа на слегка влажное основание резко снижается адгезионная прочность, что приводит к отслаиванию покрытия. Кроме того, наличие высококипящих компонентов растворителя делает невозможным проведение операции наплавления открытым пламенем кровельного материала ввиду пожароопасности.

В основу изобретения поставлена комплексная задача создания мастики для гидроизоляции и антикоррозионной защиты поверхностей, обладающей повышенными адгезионными свойствами при условии достижения заданного уровня адгезии при температуре 5-25^oC в течение 24 ч. Дополнительными задачами является повышение адгезии при нанесении мастики на влажные поверхности и снижение пожароопасности в процессе наплавления открытым пламенем.

Поставленная задача решается тем, что холодная мастика для гидроизоляции и антикоррозионной защиты, содержащая битум, функциональную добавку и органический растворитель, согласно изобретению содержит в качестве битума нефтяной окисленный битум, а в качестве функциональной добавки - уротропинсодержащий комплекс модифицирующих агентов, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Нефтяной окисленный битум - 50-55 Уротропинсодержащий комплекс модифицирующих агентов - 3,5-7,5 Органический растворитель - Остальное до 100 При этом указанный уротропинсодержащий комплекс содержит, мас.%: Уротропин - 20-29 Эластомер - 29-40 Полиолефин - 3,5-14 Маслорастворимые органические кислоты - Остальное до 100 В композиции мастики используется органический растворитель. Очевидно, что применяемый в мастике эластомер должен растворяться в этом органическом растворителе. Критерием растворимости является отсутствие расслоения в полученном продукте, то есть его однородность. Поэтому целесообразно в качестве эластомера использовать латекс или каучук.

В качестве подходящих эластомеров для этих целей могут быть использованы:
латексы - бутадиен-стирольные, бутадиен-нитрильные и хлоропреновые;
каучуки - бутадиен-стирольные, изопреновые, бутадиеновые, бутилкаучуки, бутадиен-нитрильные, хлоропреновые, термоэластопласты бутадиен-стирольные.

В качестве полиолефина - атактический полипропилен, а в качестве маслорастворимых органических кислот - синтетические жирные кислоты С₁₇-С₂₂ или канифоль. Также целесообразно в качестве органического растворителя использовать толуол или сольвент. При этом для нанесения наплавляемого кровельного материала следует использовать сольвент с пределом температуры выкипания 60-180^oC.

В случае нанесения мастики на влажные поверхности наилучший результат достигается при введении в указанный растворитель 1-20%-ного спирта С₂-С₄. Нефтяной окисленный битум является основным пленкообразователем, и предельные соотношения компонентов обусловлены следующим: с одной стороны, понижение концентрации битума ниже 50% снижает вязкость и укрывистость, что приводит к снижению толщины покрытия до недопустимого значения, с другой стороны - это приводит к относительному повышению содержания остальных ингредиентов, что приводит к чрезмерной полимеризации битума, а следовательно, к снижению растворимости ингредиентов, расслоению и выпадению осадка. Повышение концентрации битума свыше 55% приводит к существенному увеличению вязкости праймера и ухудшению качества пленки. Уротропинсодержащий комплекс модифицирующих агентов в процессе приготовления мастики взаимодействует с непредельными и кислородсодержащими соединениями битума. При этом повышаются адгезионные свойства битума и улучшается структура пленки. Поэтому недостаток комплекса приводит к понижению адгезии, а избыток - к расслоению и образованию осадка непрореагировавших компонентов.

Снижение количества растворителя ниже заявляемого предела приводит к недопустимому повышению вязкости, а повышение сверх установленной границы приводит к недопустимому ее понижению. В обоих случаях толщина грунтовочной пленки выходит за рамки требуемых значений, что приводит к понижению адгезии.

Экспериментально установлено, что не только количество уротропинсодержащего комплекса влияет на достижение заявленного результата, но и входящие в него компоненты и их соотношение в комплексе. Так, уротропин в результате взаимодействия с кислородсодержащими и непредельными соединениями битума и непредельными эластомерами (латексом или каучуком) образует метиленовые и метилольные группы, в результате чего получается сложный сополимер с высокими адгезионными свойствами. При этом выделившийся аммиак взаимодействует с маслорастворимыми органическими кислотами с образованием солей, обладающих высокими антикоррозионными свойствами. Сложный сополимер инертной частью битума и аммонийными солями органических кислот образует пленку в структурирующей сетке полиолефина. Последний дополнительно повышает теплостойкость и прочность пленки. Используемый в качестве полиолефина атактический полипропилен в указанных концентрациях наилучшим образом совмещается с битумом и растворяется в органическом растворителе, что также приводит к повышению качества покрытия. Кроме атактического полипропилена может быть использован изотактический полипропилен или полиэтилен с молекулярным весом 9000-12000. Однако экспериментально установлено, что наилучшие результаты получены с атактическим полипропиленом. Даже при отрицательных температурах в течение длительного времени не происходит кристаллизация атактического полипропилена из мастики.

Синтетические жирные кислоты С₁₇-С₂₂ или канифоль являются акцепторами аммиака, дополнительно повышают адгезию битума к основанию и являются ингибиторами коррозии.

На скорость нарастания адгезии существенно влияет температурный предел выкипания используемого растворителя. Экспериментально установлено, что использование в составе мастики толуола или сольвента с температурой выкипания 60-180^oC дает наилучший результат. Заявляемый состав имеет высокую адгезию к сухому основанию и высокую скорость нарастания адгезии. Введение спирта С₂-С₄ повышает водовытесняющие свойства мастики и позволяет его использовать при нанесении на влажную поверхность основания.

Существенность признаков подтверждается примерами конкретной реализации изобретения, приведенными в табл. 1.

Технология приготовления мастики заключается в следующем. В реактор с обратным холодильником, рубашкой и перемешивающим устройством загружали расчетное количество растворителя согласно номерам композиций 1-14 табл. 1, а затем ингредиенты уротропинсодержащего комплекса. Смесь перемешивали в течение 3-5 ч до полного растворения всех компонентов, после чего в полученный раствор вводили расчетное количество битума. Содержимое реактора перемешивали в течение 2-3 ч при температуре 70-85^oC до полученной гомогенной массы.

При использовании мастики в качестве праймера ее разводят, например, бензином при соотношении 1:1 или до вязкости 20-60 с по ВЗ-246 с диаметром сопла 4 мм.

Натурные испытания мастики, приготовленной по рецептуре 1-14 табл. 1, показали следующие результаты. Покрытие обладает высокими антикоррозионными и адгезионными свойствами. Величина адгезионной прочности составляет 3-4 кг/см², что на 30-100% выше, чем у прототипа.

Слой мастики, нанесенный на бетонную поверхность образует покрытие в виде пленки без "отлипа" в течение 1 ч. Это позволяет использовать заявляемую мастику в качестве грунтовки для последующего наплавления рулонных гидроизоляционных материалов через 4-5 ч с гарантированным отсутствием паров органического растворителя, т. е. с гарантированной пожаробезопасностью. Для сравнения: пленочное покрытие мастики СБН (прототип) достигает состояния без "отлипа" через 8-10 ч, что соответствует возможности пожаробезопасного наплавления - более чем через сутки. Мастика за счет высокой скорости высыхания позволяет эффективно исправлять дефекты (неровности, раковины, небольшие трещины) на поверхности основания, что в свою очередь гарантирует отсутствие пузырей под рулонным кровельным материалом.

При устройстве кровли рулонными гидроизоляционными материалами скорость нарастания их адгезии к основанию (за счет слоя мастики) такова, что при температуре 5-25^oC максимальный уровень адгезии достигается в течение 8-24 ч. Слой мастики удерживает рулонный материал на стыках поверхностей кровли, на ее фигурных и вертикальных участках, в частности в местах сопряжения крыши с выступающими вверх стеновыми панелями.

Все вышеперечисленные свойства достигаются как на сухих поверхностях, так и на влажных. В последнем случае добавление спирта в заданных пределах обеспечивает необходимое водовытеснение влаги с поверхности основания. Для строгой количественной оценки адгезионной прочности были проведены сравнительные испытания прототипа и образцов мастик по рецептуре 1-14 табл. 1. Для устранения влияния колебаний качества рулонных материалов и шероховатости поверхности испытания производили на образцах пергамин-мастика-пергамин при сдвиге. При этом в качестве "основания" служил один из двух слоев пергамина. Результаты испытаний представлены в табл. 2. Из данных табл. 2 видно, что адгезионная прочность при сдвиге по заявляемому составу в 1,4-1,8 раза выше, чем у прототипа, при сухом "основании" и в 3,6-5,8 раза - при мокром "основании".

Формула изобретения

1. Холодная мастика для гидроизоляции и антикоррозионной защиты, содержащая битум, функциональную добавку и органический растворитель, отличающаяся тем, что в качестве битума содержит нефтяной окисленный битум, в качестве функциональной добавки - комплекс модифицирующих агентов из уротропина, эластомера, полиолефина и маслорастворимых органических кислот при следующем соотношении компонентов комплекса, мас.%:
Уротропин - 20 - 29
Эластомер - 29 - 40
Полиолефин - 3,5 - 14
Маслорастворимые органические кислоты - До 100
при следующем соотношении компонентов мастики, мас.%:
Нефтяной окисленный битум - 50 - 55
Вышеуказанный комплекс модифицирующих добавок - 3,5 - 7,5
Органический растворитель - Остальное до 100
2. Холодная мастика по п.1, отличающаяся тем, что в качестве эластомера используют латекс или каучук.

3. Холодная мастика по п.1, отличающаяся тем, что в качестве полиолефина используют атактический полипропилен.

4. Холодная мастика по п.1, отличающаяся тем, что в качестве маслорастворимых органических кислот используют синтетические жирные кислоты С₁₇-С₂₂ или канифоль.

5. Холодная мастика по п.1, отличающаяся тем, что в качестве органического растворителя используют толуол или сольвент.

6. Холодная мастика по п.1, отличающаяся тем, что в качестве органического растворителя используют толуол или сольвент с добавлением спирта С₂-С₄ при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Толуол или сольвент - 80 - 99
Спирт С₂-С₄ - 1 - 20
7. Холодная мастика по пп.5 и 6, отличающаяся тем, что в качестве сольвента берут сольвент с пределом температуры выкипания 60 - 180^oC.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2