Полимерная композиция для герметизации
Владельцы патента RU 2301238:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежский государственный архитектурно-строительный университет (ГОУ ВПО ВГАСУ) (RU)
Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (ВИ) (ВВВАИУ) (ВИ)) (RU)
Изобретение относится к составам полимерных композиций, используемых для герметизации деформационных швов аэродромных и дорожных цементобетонных покрытий, подверженных значительным эксплуатационным воздействиям и температурным колебаниям. Техническая задача - повышение эксплуатационных свойств и снижение стоимости композиционного материала. Предложена полимерная композиция, включающая (в мас.%) полимерное вяжущее - ненасыщенную полиэфирную смолу, имеющую реакционно-способные концевые гидроксильные группы (56-58), отвердитель - жидкий толуилендиизоцианат (7-9), пластификатор - дибутилфталат ДБФ (0,8-1), наполнитель - молотый мраморный кальцит (26-28), антиоксидант - агидол 21 (1-2), антипор - негашеную известь (1,5-2), загуститель - технический вазелин или литол (1-2) и катализатор - сиккатив СЖ1П-35 (1,4-1,5), причем предложенная композиция не содержит органические растворители. 2 табл.
Изобретение относится к составам полимерных композиций, используемых для герметизации деформационных швов аэродромных и дорожных цементобетонных покрытий, подверженных значительным эксплуатационным воздействиям и температурным колебаниям.
Известна полимерная композиция [Патент РФ, RU 2059684 С1], включающая в свой состав бутадиен-стирольный термоэластопласт, адгезив, наполнитель, тиксотропную добавку и растворитель. Указанная композиция в качестве вяжущего содержит бутадиен-стирольный термоэластопласт, наполненный полистиролом, с содержанием последнего 3...80 мас.% и дополнительно - сополимер бутадиена со стиролом с содержанием связанного стирола 60...65 мас.% и блочного стирола 30...34 мас.%, антиоксидант при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| бутадиен-стирольный термоэластопласт | 30,0...70,0 |
| сополимер бутадиена со стиролом | 30,0...70,0 |
| адгезив | 10,0...40,0 |
| наполнитель | 40,0...70,0 |
| тиксотропная добавка | 3,0...5,0 |
| антиоксидант | 0,5...1,5 |
| растворитель | 240,0...300,0 |
Указанный герметик имеет следующие недостатки: низкие ударная вязкость и стойкость к знакопеременным колебаниям, возможность полного отверждения при температурах выше 10°С.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к настоящему техническому решению является герметик [Патент РФ. RU 2014341 С1] на основе низкомолекулярного диенового каучука, содержащий в качестве вяжущего деструктированный бутадиен-стирольный сополимер, пластификатора - инденкумароновую смолу и дополнительно латекс высокостирольного бутадиен-стирольного сополимера, стабилизатор и органический растворитель при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| деструктированный бутадиен-стирольный каучук | |
| с вязкостью 20-35 с при 20°С | 35,0...55,0 |
| ди-(поли) изоцианат | 2,5...6,0 |
| инденкумароновая смола | 1,0...2,0 |
| латекс высокостирольного | |
| бутадиен-стирольного сополимера | 3,0...7,0 |
| стабилизатор | 0,5...1,5 |
| органический растворитель | 35,0...55,0 |
Основными недостатками представленных материалов являются: очень сложный технологический процесс получения мастики для герметика, большая усадка материала при испарении растворителя. Кроме того, соотношение мастики и отвердителя составляет 1:25, т.е. необходимое количество отвердителя всего 4...4,5% от массы мастики. Поскольку плотность мастики около 1 г/см3, а отвердителя 1,35 г/см3, то в объемном соотношении эта величина еще меньше. При перемешивании мастики и отвердителя при этом соотношении очень сложно добиться тщательного распределения отвердителя в мастике. Это приводит к неравномерному протеканию процесса отверждения герметизирующего материала, а, как следствие, к нарушению однородности его структуры и снижению общих физико-механических характеристик.
Указанный материал можно заливать только абсолютно в горизонтальные швы, поскольку вязкость материала составляет около 350 с по В3-4. Даже при незначительных уклонах (уклон поперечных швов аэродромных покрытий составляет 0,01) за время полной полимеризации (2...2,5 час) герметик стекает по уклону. Как было сказано ранее, содержание сухого вещества в герметике составляет 65...70%, что приводит к усадочным деформациям и впоследствии к адгезионному отрыву или когезионному разрыву с образованием трещин.
Данное изобретение направлено на снижение стоимости композиционного материала за счет использования недорогой ненасыщенной полиэфирной смолы, повышение технологической вязкости, стойкости к знакопеременным колебаниям, снижение температуры применения.
Это достигается тем, что полимерная композиция для герметизации включает в свой состав: полимерное вяжущее, отвердитель, пластификатор, наполнитель и модифицирующие добавки, отличающаяся тем, что в качестве полимерного вяжущего содержит ненасыщенную полиэфирную смолу, имеющую реакционно-способные концевые гидроксильные группы; в качестве отвердителя - жидкий толуилендиизоцианат; в качестве пластификатора - дибутилфталат ДБФ; в качестве наполнителя - молотый мраморный кальцит; в качестве модифицирующих добавок содержит антиоксидант агидол 21, антипор - негашеную известь и загуститель - технический вазелин или литол и сиккатив СЖ1П-35 в качестве катализатора, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| ненасыщенная полиэфирная смола | 56...58 |
| отвердитель-толуилендиизоцианат | 7...9 |
| пластификатор-дибутилфталат ДБФ | 0,8...1 |
| наполнитель- молотый мраморный кальцит | 26...28 |
| антиоксидант - агидол 21 | 1...2 |
| антипор - негашеная известь | 1,5...2 |
| загуститель - технический вазелин, литол | 1...2 |
| катализатор - сиккатив СЖ1П-35 | 1,4...1,5, |
причем композиция не содержит органические растворители.
В композиции используют ненасыщенную полиэфирную смолу марки ПЭС-3003, содержащую реакционно-способные концевые гидроксильные группы (гидроксильное число 51,0...56,0). Указанную ненасыщенную смолу выпускают в промышленных масштабах. Для расширения сырьевой базы предлагаемой композиции возможно также использование иных ненасыщенных полиэфирных смол с реакционно-способными концевыми гидроксильными группами, например ПЭС-5003-2Б-10 (ТУ 2226-008-10488057-94).
Полное отверждение композиции осуществляется жидким толуилендиизоцианатом при температурах не ниже -20°С.
Исключение из состава композиции органических растворителей устраняет усадку, а введение загустителя позволяет регулировать технологическую вязкость при применении в зависимости от температуры покрытия.
Примеры.
Предлагаемая полимерная композиция содержит в качестве вяжущего ненасыщенную полиэфирную смолу, имеющую концевые реакционно-способные гидроксильные группы. В отношении этих групп наибольшую активность проявляют полиизоцианаты, причем отверждение может протекать и при отрицательных температурах. В процессе протекания реакции образуется небольшое количество газообразных продуктов, которое поглощается компонентом смеси - антипором.
Для увеличения стойкости герметиков, получаемых на основе указанной ненасыщенной полиэфирной смолы, к различным видам деструкции в состав композиции вводят агидол 21, используемый в производстве антиоксидантов синтетических каучуков, представляющий собой смесь диалкилфенолов с их содержанием не более 15% по массе.
С целью ускорения процесса пленкообразования предлагаемой композиции в ее состав включен жидкий масляно-талловый сиккатив СЖ1П-35 активный по отношению к гидроксильным группам.
Состав и некоторые физико-механические и технологические характеристики предлагаемой полимерной композиции представлены в табл.1 и 2.
| Таблица 1 | |||||
| Составы предлагаемой полимерной композиции | |||||
| Компоненты | Содержание компонентов, % мас. | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | ||
| ненасыщенная полиэфирная смола ПЭС-3003 (ТУ 2226-008-10488057-94) | 56 | 57 | 58 | 56 | |
| катализатор - сиккатив СЖ1П-35 (ТУ 205-2966756-09-93) | 1,4 | 1,5 | 1,5 | 1,4 | |
| отвердитель - толуилендиизоцианат | 8 | 8 | 9 | 8 | |
| антиоксидант - агидол 21 (ТУ 6-14-717-76) | 2 | 1 | 2 | 2 | |
| наполнитель - молотый мраморный кальцит | 28 | 28 | 26 | 28 | |
| антипор - негашеная известь | 1,8 | 2 | 1,5 | 2 | |
| пластификатор-дибутилфталат ДБФ (ГОСТ 8728-88 | 0,8 | 0,8 | 1 | 0,8 | |
| загуститель - технический вазелин, литол (литол 24 ГОСТ-21150-87) | 2 | 1,7 | 1 | 13 | |
| Итого: | 100 | 100 | 100 | 100 | |
| Таблица 2 | |||||
| Физико-механические и технологические характеристики | |||||
| Показатели | Результаты испытаний полимерной композиции по составам | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | Прототип | |
| Полное отверждение, ч (при t=-10°С) | 2,3 | 2,5 | 2,0 | 2,5 | 5,0 |
| Относительное удлинение, % | 650 | 660 | 690 | 645 | 600 |
| Относительное удлинение при -30°С,% | 330 | 380 | 410 | 380 | 350 |
| Температура хрупкости не менее, °С | -50 | -65 | -87 | -72 | -80 |
| Рабочая температура применения, °С | -10 | -12 | -15 | -11 | -10 |
| Усадка, %* | 0,1 | 0,4 | 0,1 | 0,2 | 12 |
| Вязкость при 20°С, с* | 42 | 42 | 49 | 45 | 38 |
| Количество циклов растяжения до 200%, тыс. цикл* | 2,2 | 2,1 | 2,9 | 2,5 | 1,8 |
| * Приведенные данные определяли согласно ГОСТ 30740-2000 |
Полимерная композиция для герметизации, включающая полимерное вяжущее, отвердитель, пластификатор, наполнитель и модифицирующие добавки, отличающаяся тем, что в качестве полимерного вяжущего содержит ненасыщенную полиэфирную смолу, имеющую реакционно-способные концевые гидроксильные группы; в качестве отвердителя - жидкий толуилендиизоцианат; в качестве пластификатора - дибутилфталат ДБФ; в качестве наполнителя - молотый мраморный кальцит; в качестве модифицирующих добавок содержит антиоксидант агидол 21, антипор - негашеную известь и загуститель - технический вазелин или литол и сиккатив СЖ1П-35 в качестве катализатора, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| ненасыщенная полиэфирная смола | 56...58 |
| отвердитель - толуилендиизоцианат | 7...9 |
| пластификатор - дибутилфталат ДБФ | 0,8...1 |
| наполнитель - молотый мраморный кальцит | 26...28 |
| антиоксидант - агидол 21 | 1...2 |
| антипор - негашеная известь | 1,5...2 |
| загуститель - технический вазелин, литол | 1...2 |
| катализатор - сиккатив СЖ1П-35 | 1,4...1,5 |
причем композиция не содержит органические растворители.
