Холодная мастика для гидроизоляции (варианты)
Владельцы патента RU 2280055:
Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) (RU)
Группа изобретений относится к гидроизоляционным материалам, применяемым в строительстве для изоляции сооружений, в качестве кровельных мастик. Холодная мастика для гидроизоляции включает битум, функциональную добавку, органический растворитель, пластификатор, отходы производства поликапроамида, в качестве функциональной добавки - комплекс модифицирующих агентов из низкомолекулярного гидроксилсодержащего каучука, с соотношением мономеров бутадиена и изопрена 80:20, молекулярной массой 3000-3500, полиизоцианата и/или наполнителя, влагопоглотителя, катализатора уретанообразования, пластификатора, низкомолекулярного спирта при следующем соотношении компонентов комплекса, мас.ч.:
при следующем соотношении компонентов мастики, мас.ч.:
В других вариантах реализации изобретения из состава функциональной добавки исключен ряд ингредиентов. Достигается повышение адгезии к основанию и возможность формирования гидроизолирующих покрытий холодным способом путем налива без применения нагрева и использования дополнительных рулонных изолирующих материалов. 4 н.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к гидроизоляционным материалам, применяемых в строительстве в качестве кровельных мастик, для изоляции сооружений, металлоконструкций.
Известна гидроизоляционная мастика для покрытий, включающая битум, пластификаторы (индустриальные масла и их отходы), минеральный наполнитель, в качестве полимерной добавки синтетический каучук СКД или его отходы (патент РФ 2184751, С 08 L 95/00, 2000).
Недостатком данной мастики является недостаточно высокая адгезия к основанию.
Известна гидроизоляционная композиция для покрытий, включающая битум, пластификатор, растворитель, наполнитель, в качестве полимерной добавки синтетический полиизопреновый каучук СКИ-3, этиленпропиленовый каучук СКЭПТ-40 или полиэтилен высокого давления (патент РФ 2158742, С 08 L 95/00, 1999).
Недостатком данной композиции является невысокая адгезия к основанию, узкий температурный интервал эксплуатации.
Известна гидроизоляционная композиция, включающая битум, минеральный наполнитель, пластификаторы, в качестве полимерной добавки полисульфидный каучук тиокол или полисульфидный полимер ТМП-2 (патент РФ 2179986, С 09 D 195/00, 1999).
Недостатком данной композиции является невысокая адгезия к основанию.
Общим недостатком данных композиций является необходимость разогрева непосредственно перед нанесением на основание до 140°С, невозможность формирования гидроизолирующего покрытия монолитным бесшовным слоем наливным способом. Композиции содержат большое количество органического растворителя и используются в виде праймеров, что ограничивает толщину покрытия.
Наиболее близким решением к предлагаемому изобретению по технической сущности является холодная мастика для гидроизоляции (патент РФ 2159786, С 09 D 195/00, 1999), включающая битум, функциональную добавку и органический растворитель. 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 |
В качестве эластомера используют латекс или каучук, в качестве полиолефина - атактический полипропилен, в качестве маслорастворимых органических кислот - синтетические жирные кислоты С17-С22 или канифоль при следующем соотношении компонентов мастики, мас.%:
| Нефтяной окисленный битум | 50-55 |
| Функциональная добавка | 3,5-7,5 |
| Органический растворитель | До 100 |
Недостатком данной композиции является низкая адгезия к основанию. Мастика используется в качестве грунтовки для последующего наплавления рулонных гидроизоляционных материалов или праймера. Перед наплавлением рулонного гидроизоляционного материала обязательна сушка нанесенного грунтовочного слоя. При этом в процессе сушки возможно образование усадочных трещин и пузырей, что снижает эксплутационные качества покрытия. Из-за высокого содержания легколетучего растворителя формирование гидроизолирующего покрытия слоем необходимой толщины наливным способом невозможно без дополнительной приклейки рулонного материала.
Задачей предлагаемого технического решения является создание холодной мастики для гидроизоляции, обладающей повышенной адгезией к основанию и возможностью формирования гидроизолирующих и кровельных покрытий холодным способом путем налива или обмазки без применения огня или нагрева и использования дополнительных рулонных изолирующих материалов.
Техническим результатом является повышение адгезии к основанию и возможность формирования гидроизолирующих и кровельных покрытий холодным способом путем налива или обмазки без применения огня или нагрева и использования дополнительных рулонных изолирующих материалов.
Технический результат достигается тем, что по первому варианту холодная мастика для гидроизоляции, включающая битум, функциональную добавку и органический растворитель дополнительно содержит пластификатор, отходы производства поликапроамида, а в качестве функциональной добавки - комплекс модифицирующих агентов из низкомолекулярного гидроксилсодержащего каучука, с соотношением мономеров бутадиена и изопрена 80:20, молекулярной массой 3000-3500, содержанием гидроксильных групп 0,7-1,1 мас.%, полиизоцианата, наполнителя, влагопоглотителя, катализатора уретанообразования, пластификатора, низкомолекулярного спирта при следующем соотношении компонентов комплекса, мас.ч.:
| Низкомолекулярный | |
| гидроксилсодержащий каучук | 100 |
| Полиизоцианат | 20-36 |
| Наполнитель | 100-250 |
| Влагопоглотитель | 5-20 |
| Катализатор уретанообразования | 0,001-3,0 |
| Пластификатор | 40-100 |
| Низкомолекулярный спирт | 0,5-8 |
при следующем соотношении компонентов мастики, мас.ч.:
| Битум | 25-200 |
| Пластификатор | 17-200 |
| Отходы производства поликапроамида | 0,5-100 |
| Функциональная добавка | 100 |
| Органический растворитель | 8-100 |
По второму варианту холодная мастика для гидроизоляции, включающая битум, функциональную добавку и органический растворитель, дополнительно содержит пластификатор, отходы производства поликапроамида, а в качестве функциональной добавки - комплекс модифицирующих агентов из низкомолекулярного гидроксилсодержащего каучука, с соотношением мономеров бутадиена и изопрена 80:20, молекулярной массой 3000-3500, содержанием гидроксильных групп 0,7-1,1 мас.%, полиизоцианата, влагопоглотителя, катализатора уретанообразования при следующем соотношении компонентов комплекса, мас.ч.:
| Низкомолекулярный | |
| гидроксилсодержащий каучук | 100 |
| Полиизоцианат | 20-36 |
| Влагопоглотитель | 5-20 |
| Катализатор уретанообразования | 0,001-3,0 |
при следующем соотношении компонентов мастики, мас.ч.:
| Битум | 25-200 |
| Пластификатор | 17-200 |
| Отходы производства поликапроамида | 0,5-100 |
| Функциональная добавка | 100 |
| Органический растворитель | 8-100 |
По третьему варианту холодная мастика для гидроизоляции, включающая битум, функциональную добавку и органический растворитель, дополнительно содержит пластификатор, отходы производства поликапроамида, а в качестве функциональной добавки - комплекс модифицирующих агентов из низкомолекулярного гидроксилсодержащего каучука, с соотношением мономеров бутадиена и изопрена 80:20, молекулярной массой 3000-3500, содержанием гидроксильных групп 0,7-1,1 мас.%, полиизоцианата, наполнителя, влагопоглотителя, катализатора уретанообразования, при следующем соотношении компонентов комплекса, мас.ч.:
| Низкомолекулярный | |
| гидроксилсодержащий каучук | 100 |
| Полиизоцианат | 20-36 |
| Наполнитель | 100-250 |
| Влагопоглотитель | 5-20 |
| Катализатор уретанообразования | 0,001-3,0 |
при следующем соотношении компонентов мастики, мас.ч.:
| Битум | 25-200 |
| Пластификатор | 17-200 |
| Отходы производства | |
| поликапроамида | 0,5-100 |
| Функциональная добавка | 100 |
| Органический растворитель | 8-100 |
По четвертому варианту холодная мастика для гидроизоляции, включающая битум, функциональную добавку и органический растворитель, дополнительно содержит пластификатор, отходы производства поликапроамида, а в качестве функциональной добавки - комплекс модифицирующих агентов из низкомолекулярного гидроксилсодержащего каучука, с соотношением мономеров бутадиена и изопрена 80:20, молекулярной массой 3000-3500, содержанием гидроксильных групп 0,7-1,1 мас.%, полиизоцианата, наполнителя, влагопоглотителя, катализатора уретанообразования, пластификатора при следующем соотношении компонентов комплекса, мас.ч.:
| Низкомолекулярный | |
| гидроксилсодержащий каучук | 100 |
| Полиизоцианат | 20-36 |
| Наполнитель | 100-250 |
| Влагопоглотитель | 5-20 |
| Катализатор уретанообразования | 0,001-3,0 |
| Пластификатор | 40-100 |
при следующем соотношении компонентов мастики, мас.ч.:
| Битум | 25-200 |
| Пластификатор | 17-200 |
| Отходы производства поликапроамида | 0,5-100 |
| Функциональная добавка | 100 |
| Органический растворитель | 8-100 |
Сущность изобретения заключается в использовании битума, органического растворителя, отходов производства поликапроамида, пластификатора и функциональной добавки, представляющей собой комплекс модифицирующих агентов из низкомолекулярного гидроксилсодержащего каучука марки ПДИ-1К, полиизоцианата, наполнителя, влагопоглотителя, катализатора уретанообразования, пластификатора, низкомолекулярного спирта. Каучук, битум, пластификатор и отходы производства поликапроамида благодаря совместимости образуют гомогенную однородную композицию взаиморастворимых компонентов. Низкомолекулярный гидроксилсодержащий каучук с полиизоцианатом формирует эластичную трехмерно сшитую структуру за счет химического и физического взаимодействия каучука с битумом, каучука и битума с полиизоцианатом, отходов производства поликапроамида с полиизоцианатом. Каучук с полиизоцианатом, совмещаясь и химически связываясь с битумом, образует единую пространственную сетку, эластифицирует композицию, обеспечивая устойчивость к расслоению, высокую эластичность, водо- и морозостойкость, теплостойкость. Отходы производства поликапроамида представляют собой низкомолекулярные примеси, отделяемые экстракцией горячей водой из полимера с последующим выпариванием полученного раствора. Это смесь олигокапроамидов (89-94%), циклических олигомеров (1-3%) и ε-капролактама (5-8%). Ввиду наличия в отходах полярных групп (аминных, амидных, карбоксильных) повышается адгезия к основанию.
Готовая холодная мастика для гидроизоляции до отверждения представляет собой жидкую массу, позволяющую формировать покрытие слоем необходимой толщины способом свободного литья. После отверждения за счет химического взаимодействия компонентов композиции образуется гидроизоляционное покрытие с необходимыми свойствами. При этом мастика, адгезионно связываясь с бетонным, цементным, металлическим или другим основанием в процессе отверждения, не требует дополнительного приклеивания рулонных материалов.
Наполнители, влагопоглотители, низкомолекулярные спирты, входящие в состав функциональной добавки на основе низкомолекулярного каучука, способствуют усилению технического результата, участвуя в формировании эластомерной сетчатой структуры путем химического взаимодействия с каучуком, битумом, полиизоцианатом.
Введение наполнителя более 250 мас.ч. приводит к значительному повышению вязкости мастики, что затрудняет переработку методом свободного литья. Уменьшение содержания наполнителя менее 100 мас.ч. ведет к снижению твердости покрытия.
Введение влагопоглотителя более 20 мас.ч. нецелесообразно, так как увеличение его содержания не изменит эффекта. Уменьшение содержания влагопоглотителя менее 5 мас.ч. приводит к образованию подпененного покрытия, что отрицательно сказывается на значениях адгезии.
Увеличение содержания пластификатора в функциональной добавке более 100 мас.ч. приводит к выпотеванию последнего на поверхность отвержденного покрытия. Уменьшение содержания пластификатора менее 40 мас.ч. не позволяет достичь необходимой вязкости.
Увеличение содержания низкомолекулярного спирта более 8 мас.ч. приводит к появлению хрупкости покрытия. Уменьшение содержания низкомолекулярного спирта менее 0,5 мас.ч. ведет к несколькому снижению твердости покрытия.
Введение катализатора уретанообразования менее 0,001 мас.ч. нецелесообразно ввиду продолжительного времени отверждения композиции для покрытий. Увеличение более 3,0 мас.ч. снижает время жизнеспособности композиции.
Уменьшение количества полиизоцианата менее 20 мас.ч. приводит к образованию слабосшитой структуры и образованию гелеобразного покрытия. Увеличение свыше 36 мас.ч. нецелесообразно из-за склонности к вспениванию при отверждении.
Введение отходов производства поликапроамида более 100 мас.ч. ведет к значительному повышению вязкости мастики и снижению адгезии покрытия к основанию. Снижение их содержания менее 0,5 мас.ч. не позволяет достигнуть данного уровня адгезии.
Увеличение содержания битума более 200 мас.ч. ведет к образованию слабосшитого покрытия, с низкими эксплутационными характеристиками. Уменьшение доли битума менее 25 мас.ч. снижает гидроизоляционные свойства мастики.
Снижение доли пластификатора менее 17 мас.ч. в мастике не позволяет достичь необходимого значения вязкости, а увеличение более 200 мас.ч. ведет к образованию гелеобразного покрытия.
Снижение доли органического растворителя менее 8 мас.ч. не позволяет достичь необходимой вязкости, увеличение его доли более 100 мас.ч. приводит к чрезмерно низкой вязкости.
Низкомолекулярный гидроксилсодержащий каучук марки ПДИ-1К представляет собой сополимер изопрена с бутадиеном с содержанием бутадиена 80% (ТУ 38. 103342-88). Имеет следующие характеристики: молекулярная масса 3000-3500, содержание гидроксильных групп 0,7-1,1 мас.%, плотность 900 кг/м3.
В качестве полиизоцианата в композиции используются полиметилен-полифенилизоцианаты на основе 4, 4-дифенилметандиизоцианата (ТУ 6-03-375-75, 113-03-38-106-90, 113-03-603-86, 2224-152-04691277-96) или их импортные аналоги: десмодур, супрасек 5005, воратекс СД-100 фирмы Нунстман Полиуретан, Бельгия с содержанием изоцианатных групп 29-32%.
В качестве катализатора уретанообразования применяют третичные амины или металлорганические соединения, например триэтиламин (ГОСТ 9966-85), диметилбензиламин (ТУ 6-09-2974-78), дибутилдилаурат олова (ТУ 6-02-818-73).
В качестве битума может использоваться битум нефтяной окисленный, битум марок 90/10, 80/20, 70/30.
В состав холодной мастики для гидроизоляции могут быть введены компоненты, не влияющие на предусматриваемый технический результат, но придающие материалу покрытия другие преимущества. Например, облегчающие диспергирование и сокращающие время смещения, в частности, стеариновая, олеиновая кислоты, органический разбавитель (уайт-спирит). Для изготовления мастики используется смесительное оборудование, обеспечивающее гомогенизацию компонентов в низкомолекулярном каучуке и битуме, диспергирование порошкообразных компонентов, растворение каучука в пластификаторе и битуме либо пластификатора и битума в каучуке. Степень перетира твердых частиц не должна превышать 100 мкм. При промышленном использовании холодной мастики полиизоцианат поставляют в комплекте с композицией и перемешивают с ней непосредственно перед нанесением на основание. Катализатор уретанообразования также может перемешиваться с композицией перед ее использованием.
Способ получения холодной мастики следующий. В нагретый до 160-190°С битум вводится при перемешивании дробленый отход производства поликапроамида. После полного растворения отхода в смесь вводится пластификатор и растворитель. Смесь перемешивают до однородного состояния. Полученная битумная масса перемешивается с функциональной добавкой. Гомогенизированная композиция в виде жидкой мастики переливается в тару. Для получения гидроизоляционного покрытия в готовую композицию непосредственно перед ее использованием вводят при перемешивании полиизоцианат и наносят на основание наливом слоем заданной толщины, кистью или шпателем. Отверждение происходит при температуре 20-25°С в течение 12-72 часов. Скорость отверждения регулируется количеством катализатора уретанообразования, которое подбирается из соображений обеспечения необходимой жизнеспособности композиции. Составы композиции приведены в таблице 1.
Свойства композиции приведены в таблице 2. Испытания материала покрытия проводились по ГОСТ 263-93, ГОСТ 270-75, ГОСТ 426-66. Адгезия определялась путем разрыва стальных грибков с площадью 2 см склееных между собой испытуемым составом. Адгезия к бетону на отрыв определялась на бетонных кубиках с размерами 40×40×40 мм, склеенных между собой испытуемым составом. Испытания проводились на разрывной машине РМ-05. Образцы выдерживались при температуре не менее 25°С в течении 7 суток.
Из данных таблицы 2 видно, что применение в качестве функциональной добавки комплекса модифицирующих агентов из низкомолекулярного гидроксилсодержащего каучука, полиизоцианата, наполнителя, влагопоглотителя, катализатора уретанообразования, пластификатора, низкомолекулярного спирта обеспечивает получение гидроизоляционного покрытия с повышенным уровнем адгезионных свойств, чем у прототипа.
| Таблица 2 | ||||||||||||||||
| Наименование показателей | Свойства | |||||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | Прототип | |
| Адгезия к стали, кгс/см2 | 11,2 | 10,1 | 8,7 | 10,3 | 8,5 | 6,3 | 5,8 | 5,3 | 11,1 | 10,8 | 11,1 | 11,2 | 9,03 | 6,1 | 3,1 | 5,1 |
| Адгезия к бетону, кгс/см2 | 5,2 | 5,0 | 4,3 | 4,9 | 4,3 | 4,01 | 3,9 | 3,9 | 3,8 | 5,1 | 4,8 | 4,7 | 4,9 | 3,8 | 1,5 | 3,8 |
| Влагопоглощение (24 ч), мас.% | 0,24 | 0,5 | 0,37 | 0,4 | 0,35 | 0,4 | 0,45 | 0,6 | 0,21 | 0,3 | 0,22 | 0,28 | 0,27 | 0,5 | 2,5 | 0,3 |
При этом композиция отличается лучшей технологичностью и более широким интервалом использования. Она может наноситься слоем любой заданной толщины без нагрева. Отверждение покрытия происходит сомопроизвольно. Нанесенный слой композиции выполняет функцию кровельного и гидроизолирующего покрытия без наклейки дополнительных рулонных материалов.
Покрытие из состава 15 имеет худшие показатели свойств, что связано с отклонением содержания компонентов композиции от оптимальных. Таким образом, заявленная холодная мастика для гидроизоляции обладает повышенной адгезией к основанию, может успешно применяться в жидком виде без нагрева и использования дополнительных рулонных материалов.
1. Холодная мастика для гидроизоляции, включающая битум, функциональную добавку и органический растворитель, отличающаяся тем, что мастика дополнительно содержит пластификатор, отходы производства поликапроамида, а в качестве функциональной добавки - комплекс модифицирующих агентов из низкомолекулярного гидроксилсодержащего каучука, с соотношением мономеров бутадиена и изопрена 80:20, молекулярной массой 3000-3500, содержанием гидроксильных групп 0,7-1,1 мас.%, полиизоцианата, наполнителя, влагопоглотителя, катализатора уретанообразования, пластификатора, низкомолекулярного спирта при следующем соотношении компонентов комплекса, мас.ч.:
| Низкомолекулярный | |
| гидроксилсодержащий каучук | 100 |
| Полиизоцианат | 20-36 |
| Наполнитель | 100-250 |
| Влагопоглотитель | 5-20 |
| Катализатор уретанообразования | 0,001-3,0 |
| Пластификатор | 40-100 |
| Низкомолекулярный спирт | 0,5-8 |
при следующем соотношении компонентов мастики, мас.ч.:
| Битум | 25-200 |
| Пластификатор | 17-200 |
| Отходы производства | |
| поликапроамида | 0.5-100 |
| Функциональная добавка | 100 |
| Органический растворитель | 8-100 |
2. Холодная мастика для гидроизоляции, включающая битум, функциональную добавку и органический растворитель, отличающаяся тем, что мастика дополнительно содержит пластификатор, отходы производства поликапроамида, а в качестве функциональной добавки - комплекс модифицирующих агентов из низкомолекулярного гидроксилсодержащего каучука, с соотношением мономеров бутадиена и изопрена 80:20, молекулярной массой 3000-3500, содержанием гидроксильных групп 0,7-1,1 мас.%, полиизоцианата, влагопоглотителя, катализатора уретанообразования при следующем соотношении компонентов комплекса, мас.ч.:
| Низкомолекулярный | |
| гидроксилсодержащий каучук | 100 |
| Полиизоцианат | 20-36 |
| Влагопоглотитель | 5-20 |
| Катализатор уретанообразования | 0,001-3,0 |
при следующем соотношении компонентов мастики, мас.ч.:
| Битум | 25-200 |
| Пластификатор | 17-200 |
| Отходы производства | |
| поликапроамида | 0.5-100 |
| Функциональная добавка | 100 |
| Органический растворитель | 8-100 |
3. Холодная мастика для гидроизоляции, включающая битум, функциональную добавку и органический растворитель, отличающаяся тем, что мастика дополнительно содержит пластификатор, отходы производства поликапроамида, а в качестве функциональной добавки - комплекс модифицирующих агентов из низкомолекулярного гидроксилсодержащего каучука, с соотношением мономеров бутадиена и изопрена 80:20, молекулярной массой 3000-3500, содержанием гидроксильных групп 0,7-1,1 мас.%, полиизоцианата, наполнителя, влагопоглотителя, катализатора уретанообразования, при следующем соотношении компонентов комплекса, мас.ч.:
| Низкомолекулярный | |
| гидроксилсодержащий каучук | 100 |
| Полиизоцианат | 20-36 |
| Наполнитель | 100-250 |
| Влагопоглотитель | 5-20 |
| Катализатор уретанообразования | 0,001-3,0 |
при следующем соотношении компонентов мастики, мас.ч.:
| Битум | 25-200 |
| Пластификатор | 17-200 |
| Отходы производства | |
| поликапроамида | 0.5-100 |
| Функциональная добавка | 100 |
| Органический растворитель | 8-100 |
4. Холодная мастика для гидроизоляции, включающая битум, функциональную добавку и органический растворитель, отличающаяся тем, что мастика дополнительно содержит пластификатор, отходы производства поликапроамида, а в качестве функциональной добавки - комплекс модифицирующих агентов из низкомолекулярного гидроксилсодержащего каучука, с соотношением мономеров бутадиена и изопрена 80:20, молекулярной массой 3000-3500, содержанием гидроксильных групп 0,7-1,1 мас.%, полиизоцианата, наполнителя, влагопоглотителя, катализатора уретанообразования, пластификатора при следующем соотношении компонентов комплекса, мас.ч.:
| Низкомолекулярный | |
| гидроксилсодержащий каучук | 100 |
| Полиизоцианат | 20-36 |
| Наполнитель | 100-250 |
| Влагопоглотитель | 5-20 |
| Катализатор уретанообразования | 0,001-3,0 |
| Пластификатор | 40-100 |
при следующем соотношении компонентов мастики, мас.ч.:
| Битум | 25-200 |
| Пластификатор | 17-200 |
| Отходы производства | |
| поликапроамида | 0.5-100 |
| Функциональная добавка | 100 |
| Органический растворитель | 8-100 |
