Резиновая смесь для получения гидроизоляционных материалов (варианты)
Владельцы патента RU 2277108:
Общество с ограниченной ответственностью "Поликров" (RU)
Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к получению эластомерных композиций на основе этилен-пропилен-диенового каучука, и может быть использовано при производстве полимерных рулонных кровельных и гидроизоляционных материалов, применяемых для устройства гидроизоляции зданий и сооружений, мостов, тоннелей, кровельных покрытий. Резиновая смесь содержит смесь этилен-пропилен-диенового каучука, бутилкаучука или регенерата на основе бутилкаучука, антиоксидант, пластификатор (парафин, минеральное масло, хлорпарафин), технический углерод, мел и/или каолин, при необходимости битум, канифоль или бензойную кислоту. Может включать дополнительно каптакс, тиурам или диэтилдитиокарбомат цинка, триоксид сурьмы, гидрооксид алюминия, стеариновую кислоту и оксид цинка при определенных соотношениях указанных компонентов. Резиновую смесь готовят на стандартном оборудовании резиновой промышленности. Технический результат состоит в повышении стойкости к горению и морозостойкости. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 табл.
Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к получению эластомерных композиций на основе этилен-пропилен-диенового каучука, и может быть использовано при производстве полимерных рулонных кровельных и гидроизоляционных материалов, применяемых для устройства гидроизоляции зданий и сооружений, мостов, тоннелей, кровельных покрытий.
Известна вулканизуемая резиновая смесь на основе этилен-пропилен-диенового каучука, включающая вулканизующую группу, наполнитель, пластификатор, технологические добавки (Рецептурное приложение к ТУ 381051868-88 Уплотнители монолитные неформовые для машин автомобильного, тракторного, сельскохозяйственного, строительного и дорожного машиностроения).
Недостатком известной резиновой смеси являются плохие технологические свойства.
Известна резиновая смесь на основе этилен-пропилен-диенового каучука (100 мас.ч.), включающая оксид цинка (5-10 мас.ч.), органическую перекись (5-7 мас.ч.) -α,α'-бис-(трет-бутил-перокси) -1,4-диизопропилбензол, стеариновую кислоту (0,8-1,5 мас.ч.), парафин (5-10 мас.ч.), огнестойкую добавку (100-210 мас.ч.) - тригидрат оксида алюминия, модифицированный метакриловой кислотой, кремнийорганическую добавку (0,5-2,5 мас.ч.) - этоксисилоксан, серу (0,3-0,5 мас.ч.) (SU 1549975, 1990).
Известная резиновая смесь обеспечивает повышение огнестойкости при сохранении высоких прочностных свойств. Она предназначена в основном для огнестойких резин, используемых при производстве резинотехнических шинных и электротехнических изделий.
Известна термопластичная эластомерная композиция (резиновая смесь), способная без стадии предварительной осушки к многократной переработке при температурах 170-190°С с сохранением эксплутационных свойств материала на необходимом уровне, включающая смесь полипропилена с полиэтиленом низкой плотности и этилен-пропилен-диеновым маслонаполненным каучуком при строго определенном их соотношении соответственно 12-39:1-8-60-80, вулканизующий агент - серу в сочетании с первичным и вторичным ускорителями, в качестве которых используют вещества, выбранные, в основном, из класса тиурамсульфидов и тиазолов соответственно с определенными периодами индукции и соотношением между ними, а также традиционными добавками - оксидом цинка и стеариновой кислотой, а также содержащая антиоксидант и наполнитель (RU 2069217, 1996).
Известная композиция характеризуется малым размером частиц вулканизуемого каучука, высокой степенью вулканизации исходного каучука и повышенной гидрофобностью материала. При этом не происходит инициирование химических процессов сшивания матричного полимера или его прививка, о чем свидетельствует практически полное количественное совпадение между содержанием исходного каучука в смеси и долей гель-фракции, не растворимой в кипящем о-ксилоле, а также отсутствие ПП- и ПЭ-звеньев в нерастворимом продукте, что позволяет перерабатывать эту композицию при формировании ее литьем при более низкой температуре. Однако данная композиция предназначена для изготовления только гибких деталей, используемых в автомобильной, кабельной, обувной промышленности и строительстве.
Известна резиновая смесь, используемая для изготовления футеровок шаровых мельниц, работающих при измельчении различных материалов в условиях повышенных температур, включающая синтетический каучук, например, тройной этилен-пропилен-диеновый каучук, модификатор - дизамещенные ненасыщенные диуретаны, серу в качестве вулканизующего агента, ускоритель вулканизации, активатор вулканизации, противостаритель, диспергатор, наполнитель, пластификатор (RU 2028328, 1992).
Известная композиция обеспечивает повышение физико-механических свойств, надежность и долговечность резиновой футеровки при работе в условиях абразивного изнашивания при повышенных температурах, но не предназначена для получения гидроизоляционных покрытий.
Известна резиновая смесь, включающая каучук с низкой непредельностью, в качестве которого используют бутилкаучук или смесь его с этиленпропиленовым каучуком СКЭПТ, вулканизующую группу - смесь серы, тиурама и каптакса, белила цинковые, стеарин, изопарафиновое масло и активный наполнитель - сажу ДГ-100 (SU 812800, 1980).
Использование в известной резиновой смеси в качестве пластификатора изопарафинового масла ИПМ-10 способствует повышению морозостойкости получаемых резин из нее. Однако данная смесь не предназначена для получения гидроизоляционных изделий, так как не обладает необходимыми свойствами, обеспечивающими низкое водопоглощение.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является известная резиновая смесь на основе смеси бутилкаучука, регенерата бутилкаучука и термоэластопласта - дивинилстирольного или изопренстирольного. Известная резиновая смесь для получения гидроизоляционных покрытий строительных конструкций включает бутилкаучук, термоэластопласт дивинилстирольный или изопренстирольный, регенерат на основе бутилкаучука, наполнитель (мел, техуглерод, каолин, асбестовая крошка), пластификатор (вазелиновое масло, хлорпарафин, рубракс), вулканизующие агенты (окись цинка, 2-меркаптобензтиазол, тетраметилтиурамсульфид), противостаритель (неозон Д), при необходимости, привитой сополимер этилена с хлорпропилакрилатом (SU 765328, 1980).
Получаемое из указанной известной резиновой смеси гидроизоляционное покрытие обладает хорошими физико-механическими свойствами и пониженной липкостью, однако имеет недостаточную морозостойкость и из-за низкой клеящей способности фиксируется на подложке, например, на бетонное основание строительной конструкции только с помощью битумно-полимерной мастики.
Технической задачей заявленного изобретения является получение резиновой смеси для производства кровельных и гидроизоляционных материалов, не требующих вулканизации, с повышенной стойкостью к горению и морозостойкостью.
Поставленная техническая задача достигается тем, что резиновая смесь для гидроизоляционных материалов, включающая смесь каучуков, антиоксидант, пластификатор, технический углерод, каолин и/или мел, содержит в качестве смеси каучуков смесь этилен-пропилен-диенового каучука, бутилкаучука или регенерата на основе бутилкаучука, в качестве пластификатора парафин и минеральное масло и возможно хлорпарафин, дополнительно битум и при необходимости канифоль или бензойную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| этилен-пропилен-диеновый каучук | 50-100 |
| бутилкаучук и/или регенерат на основе бутилкаучука | 50-120 |
| антиоксидант | 1-5 |
| минеральное масло | 5-25 |
| парафин | 5-15 |
| хлорпарафин | 0-20 |
| технический углерод | 100-200 |
| битум | 30-90 |
| каолин и/или мел | 40-100 |
| канифоль или бензойная кислота | 0-10 |
Резиновая смесь дополнительно может включать вулканизирующие агенты каптакс и тиурам или диэтилдитиокарбомат цинка, а также стеариновую кислоту и оксид цинка при следующем соотношении их компонентов, мас.ч.:
| каптакс | 1-5 |
| тиурам или диэтилдитиокарбомат цинка | 2-5 |
| стеариновая кислота | 2-7 |
| оксид цинка | 1-5 |
Поставленная техническая задача достигается также и другой резиновой смесью для получения гидроизоляционных материалов, являющейся вариантом резиновой смеси по изобретению, включающей смесь каучуков, антиоксидант, пластификатор, технический углерод, каолин, при этом в качестве смеси каучуков содержит смесь этилен-пропилен-диенового каучука, бутилкаучука или регенерата на основе бутилкаучука, в качестве пластификатора хлорпарафины, дополнительно содержит триоксид сурьмы, а при необходимости гидрооксид алюминия и битум при следующем соотношении компонентов, мас.ч.
| этилен-пропилен-диеновый каучук | 50-100 |
| бутилкаучук или регенерат на основе бутилкаучука | 50-120 |
| антиоксидант | 1-5 |
| хлорпарафин | 55-90 |
| технический углерод | 100-150 |
| каолин | 60-140 |
| триоксид сурьмы | 30-70 |
| гидроксид алюминия | 0-70 |
| битум | 0-50 |
Резиновая смесь дополнительно может включать вулканизирующие агенты каптакс и тиурам или диэтилдитиокарбомат цинка, а также стеариновую кислоту и оксид цинка при следующем соотношении их компонентов, мас.ч.:
| каптакс | 1-5 |
| тиурам или диэтилдитиокарбомат цинка | 2-5 |
| стеариновая кислота | 2-7 |
| оксид цинка | 1-5 |
В качестве этилен-пропилен-диенового каучука используют СКЭПТы различных марок, например, СКЭПТ-40, СКЭПТ-50; в качестве бутилкаучука используют, например, бутилкаучук 1675. В качестве регенерата на основе бутилкаучука используют регенерат, который представляет собой продукт переработки варочных камер, диафрагм и других изделий па основе бутилкаучука. Он характеризуется, например, следующими показателями:
| содержание летучих веществ при 150°С не более, % | 1,20 |
| содержание золы не более, % | 14,00 |
| вязкость по Муни, в условных единицах | 25-55 |
| предел прочности при разрыве не менее, МПа (кгс/см) | 4,5 (45) |
| относительное удлинение не менее, % | 400 |
При приготовлении вариантов резиновой смеси по изобретению, в частности, используют технический углерод марок П-324, П-803; битумы различных марок - битумы нефтяные, битумы дорожные; в качестве бутилкаучука (продукт совместной полимеризации изобутилена и изопрена) - бутилкаучуки, например, марок 1675, БК-1040Т, БК-2045Н; минеральное масло ПН-6ш; хлорпарафин твердый ХП-1100, хлорпарафин жидкий ХП-470; тиурамы - тетраметилтиурамсульфид, тетраэтилтиурамдисульфид (ГОСТ 740-41). В качестве антиоксиданта резиновая смесь содержит такие антиоксиданты, как нафтам-2 (N-фенилнафтиламин-2), неозон А (N-финилнафтиламин-1), неозон А1 (N-(3-гидроксибутилиден) нафтиламин-1) и другие (Справочник под ред. И.П.Масловой "Химические добавки к полимерам". М., Химия, 1981, с.5-9, 11).
Резиновую смесь (варианты) по изобретению готовят по обычной технологии на вальцах или в резиносмесителе (на традиционном оборудовании в резиновой промышленности).
Получают гидроизоляционный материал (покрытие) следующим образом. Все ингредиенты смешивают в резиносмесителе. Полученную еще не вулканизованную (недовулканизированную) резиновую смесь обрабатывают на вальцах и подают для дальнейшей обработки на каландр. Откаландированное полотно закатывают в рулоны с прокладочным материалом. При этом процесс вулканизации при производстве кровельных и гидроизоляционных изделий не требуется.
Гидроизоляционное покрытие фиксируется на защищаемой поверхности (бетоне) с помощью различных клеев, мастик.
Отсутствие при производстве материала стадии вулканизации значительно упрощает технологический процесс его получения. Применение ультраускорителей вулканизации (тиурам, цимат) обеспечивает процесс медленного структурирования в процессе эксплуатации.
В случае необходимости резиновую смесь армируют или дублируют ткаными и неткаными материалами или сетками на основе полимерных и стекольных волокон, при этом прочностные свойства определяются видом армирующего материала.
Укладку изобретенного материала можно проводить следующими способами: мембранным (балластная система), методом механического крепления, методом сплошного или местного приклеивания. Особыми преимуществами изобретенный материал обладает при укладке методом приклеивания в связи с тем, что он, являясь невулканизованным, обладает большей легкостью приклеивания по сравнению с вулканизованным материалами, что позволяет применять более широкий спектр клеевых мастик, при этом добиваясь высоких технологических и эксплуатационных показателей,
| Таблица 1 | |||
| Примеры реальных рецептур резиновой смеси (первый вариант): | |||
| Ингредиент | (мас.ч.) | (мас.ч.) | (мас.ч.) |
| Этиленпропилендиеновый каучук тройной СКЭПТ-40 | 50 | 100 | 100 |
| Бутилкаучук | 0 | 50 | 0 |
| Регенерат на основе бутилкаучука | 100 | 0 | 100 |
| Канифоль | 0 | 5 | 0 |
| Бензойная кислота | 5 | 0 | 0 |
| Нафтам-2 | 4 | 4 | 4 |
| Парафин | 10 | 10 | 10 |
| Хлорпарафин | 0 | 10 | 10 |
| Битум | 30 | 50 | 70 |
| Технический углерод П-324 | 75 | 50 | 60 |
| Технический углерод П-803 | 50 | 75 | 90 |
| Мел | 0 | 50 | 100 |
| Каолин | 100 | 50 | 0 |
| Масло ПН-6ш | 10 | 15 | 10 |
| Каптакс | 2 | 2 | 0 |
| Тиурам | 2 | 0 | 0 |
| Диэтилдитиокарбомат цинка | 0 | 2 | 0 |
| Оксид цинка | 3 | 3 | 0 |
| Стеариновая кислота | 5 | 5 | 0 |
Придания материалу повышенной стойкости к горению обеспечивается путем совместного введения в смесь нескольких антипиринов (антипирирующего состава), в число которых входят гидрооксид алюминия, хлорпарафины различных марок и триоксид сурьмы. Кроме того, в рецептуре резиновой смеси максимально сокращается количество горючих ингредиентов, а также используются наполнители, не поддерживающие горение. При этом эксплуатационные характеристики получаемого материала остаются на достаточно высоком уровне.
При использовании изобретенной рецептуры получается материал, соответствующий группе горючести Г-2 по ГОСТ 30244-94 (умеренно горючая по СНиП 21-01-97); группе распространения пламени - РП1 по ГОСТ Р 51032-97 (не распространяющая пламя по СНиП 21-01-97); группе воспламеняемости - В2 по ГОСТ 30402-96 (умеренно воспламеняемая по СНиП 21-01-97). Данные характеристики обеспечиваются при испытании материала, наклеенного на негорючее основание.
| Таблица 3 | |||
| Примеры реальных рецептур резиновой смеси (второй вариант). | |||
| Ингредиент | (мас.ч.) | (мас.ч.) | (мас.ч.) |
| Этиленпропилендиеновый каучук тройной СКЭПТ-40 | 50 | 100 | 100 |
| Бутилкаучук | 0 | 50 | 0 |
| Регенерат на основе бутилкаучука | 100 | 0 | 100 |
| Гидрооксид алюминия | 0 | 40 | 50 |
| Триоксид сурьмы | 45 | 30 | 30 |
| Нафтам-2 (антиоксидант) | 3 | 3 | 3 |
| Хлорпарафин твердый ХП-1100 | 50 | 35 | 40 |
| Хлорпарафин жидкий ХП-470 | 35 | 20 | 15 |
| Битум | 0 | 10 | 20 |
| Технический углерод П-324 | 50 | 70 | 70 |
| Технический углерод П-803 | 80 | 60 | 30 |
| Каолин | 60 | 80 | 120 |
| Каптакс | 2 | 2 | 0 |
| Тиурам | 0 | 2 | 0 |
| Диэтилдитиокарбомат цинка (цимат) | 2 | 0 | 0 |
| Оксид цинка | 3 | 3 | 0 |
| Стеариновая кислота | 5 | 5 | 0 |
1. Резиновая смесь для получения гидроизоляционных материалов, включающая смесь каучуков, антиоксидант, пластификатор, технический углерод, каолин и/или мел, отличающаяся тем, что она содержит в качестве смеси каучуков смесь этилен-пропилен-диенового каучука, бутилкаучука и/или регенерата на основе бутилкаучука, в качестве пластификатора парафин и минеральное масло и возможно хлорпарафин, дополнительно битум и при необходимости канифоль или бензойную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| Этилен-пропилен-диеновый каучук | 50-100 |
| Бутилкаучук и/или регенерат на основе бутилкаучука | 50-120 |
| Антиоксидант | 1-5 |
| Минеральное масло | 5-25 |
| Парафин | 5-15 |
| Хлорпарафин | 0-20 |
| Технический углерод | 100-200 |
| Битум | 30-90 |
| Каолин и/или мел | 40-100 |
| Канифоль или бензойная кислота | 0-10 |
2. Резиновая смесь для получения гидроизоляционных материалов по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно включает вулканизирующие агенты каптакс и тиурам или диэтилдитиокарбомат цинка, а также стеариновую кислоту и оксид цинка при следующем соотношении их компонентов, мас.ч.:
| Каптакс | 1-5 |
| Тиурам или диэтилдитиокарбомат цинка | 2-5 |
| Стеариновая кислота | 2-7 |
| Оксид цинка | 1-5 |
3. Резиновая смесь для получения гидроизоляционных материалов, включающая смесь каучуков, антиоксидант, пластификатор, технический углерод, каолин, отличающаяся тем, что она содержит в качестве смеси каучуков смесь этилен-пропилен-диенового каучука, бутилкаучука или регенерата на основе бутилкаучука, в качестве пластификатора хлорпарафин, дополнительно содержит триоксид сурьмы, а при необходимости гидрооксид алюминия и битум при следующем соотношении компонентов, мас.ч.
| Этилен-пропилен-диеновый каучук | 50-100 |
| Бутилкаучук или регенерат на основе бутилкаучука | 50-120 |
| Антиоксидант | 1-5 |
| Хлорпарафин | 55-90 |
| Технический углерод | 100-150 |
| Каолин | 60-140 |
| Триоксид сурьмы | 30-70 |
| Гидроксид алюминия | 0-70 |
| Битум | 0-50 |
4. Резиновая смесь для получения гидроизоляционных материалов по п.3, отличающаяся тем, что она дополнительно включает вулканизирующие агенты каптакс и тиурам или диэтилдитиокарбомат цинка, а также стеариновую кислоту и оксид цинка при следующем соотношении их компонентов, мас.ч.:
| Каптакс | 1-5 |
| Тиурам или диэтилдитиокарбомат цинка | 2-5 |
| Стеариновая кислота | 2-7 |
| Оксид цинка | 1-5 |
