Слабогорючая химически стойкая полимерная композиция
Владельцы патента RU 2488610:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный строительный университет" (ФГБОУ ВПО "МГСУ") (RU)
Изобретение относится к химической промышленности и промышленности строительных материалов, а именно к получению химически стойких, слабогорючих (Г1) полимерных композиций, которые могут быть использованы для ремонта и восстановления строительных конструкций. Слабогорючая химически стойкая полимерная композиция содержит, мас.%: эпоксидная диановая смола 26,88-33,67, аминный отвердитель 2,53-3,90, смесь бутадиен-нитрильного каучука или низкомолекулярного полибутадиена и трихлордифенила в соотношении 1:1 10,12-15,28, минеральный наполнитель, обработанный низкотемпературной плазмой 39,8-46,70, трехоксид сурьмы 1,63-2,85, продукт бромирования 1,1-дихлор-2,2-ди(4-хлорфенил)этилена, содержащий 50,44% брома, 22,38% хлора, 26,54% углерода и 0,64% водорода 5,19-8,55. Изобретение позволяет повысить прочность химически стойких и слабогорючих композиций и покрытий при ремонте и восстановлении бетонных и железобетонных строительных конструкций. 2 табл.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к получению химически стойких, слабогорючих (Г1) наполненных эпоксидно-каучуковых композиций, которые могут быть использованы для ремонта и восстановления строительных конструкций.
Известна композиция для огнестойких покрытий, содержащая, мас.%: эпоксидная диановая смола 54,2-60,8, низкомолекулярный бутадиеннитрильный каучук 9,9-16,2, аминный отвердитель 5,9-7,3, ферроцен 0,2-0,3, продукт взаимодействия отхода производства тетрабромдифенилолпропана стадии бромирования и эпихлоргидрина при их массовом соотношении 1:(1,2-2,1), с содержанием эпоксидных групп 7-9% и содержанием брома 53-57% 11,8-14,2, неорганический пигмент - остальное (Авт. св. СССР №1627551, C09D 163/02, 15.02.1991).
Недостатками данного технического решения являются: низкая механическая прочность эпоксидных полимеррастворов, невысокая адгезия их к металлу.
Известна огнезащитная полимерная композиция пониженной горючестью, содержащая, мас.%: эпоксидная диановая смола 31,25-36,50, низкомолекулярный полибутадиеновый каучук с молекулярной массой 2000-3000 1,30-3,29, трихлордифенил 7,30-9,38, хлорпарафин 3,51-4,69, аминный отвердитель - полиэтиленполиамин 3,12-5,26, хлоргидриновый эфир пентабромфенола 6,62-9,15, α-оксиэтилферроцен 0,03-0,16, минеральный наполнитель - остальное (Авт. св. СССР №1548196, C08L 63/02, 07.03.1990. - прототип).
Недостатками данного технического решения являются: низкая механическая прочность эпоксидных полимеррастворов, используемых для ремонта и восстановления строительных конструкций, и невысокая адгезия их к металлу.
Целью изобретения является повышение прочности эпоксидно-каучуковых композиций для покрытий при ремонте и восстановлении бетонных и железобетонных строительных конструкций.
Поставленная задача достигается тем, что слабогорючая химически стойкая полимерная композиция, содержащая эпоксидную диановую смолу, аминный отвердитель, каучук и минеральный наполнитель, содержит минеральный наполнитель, обработанный низкотемпературной плазмой с Te=3·10-2 кве и ne=1018 см-3 по способу (Патент RU №2448768 С2 от 28.07.2010), а в качестве каучука - смесь бутадиен-нитрильного каучука или низкомолекулярного полибутадиена и трихлордифенила в соотношении 1:1, и дополнительно - трехоксид сурьмы и продукт бромирования 1,1-дихлор-2,2-ди(4-хлорфенил)этилена, содержащий 50,44% брома, 22,38% хлора, 26,54% углерода и 0,64% (Дорофеев В.Т., и др. Разработка новых химических элементов продуктов на основе ДДТ. Сб. тез. докладов XV Менделеевского съезда по общей и прикладной химии, т.1, Минск, 1993, с.128) водорода при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| эпоксидная диановая смола | 26,88-33,67 |
| аминный отвердитель | 2,53-3,90 |
| смесь бутадиен-нитрильного каучука | |
| или низкомолекулярного полибутадиена | |
| и трихлордифенила в соотношении 1:1 | 10,12-15,28 |
| указанный минеральный наполнитель | 39,86-46,70 |
| трехоксид сурьмы | 1,63-2,85 |
| продукт бромирования | |
| 1,1-дихлор-2,2-ди (4-хлорфенил) этилена | 5,19-8,55 |
В качестве эпоксидной диановой смолы используют олигомеры марок ЭД-20 и ЭД-22 (ГОСТ 10587-84), в качестве аминного отвердителя - полиэтиленполиамин (ПЭПА, ТУ 2413-357-00203447-99), триэтилентетрамин (ТЭТА, ТУ 6-09-05-805-78), диэтилентетрамин (ДЭТА, ТУ 6-02-433-78). Для повышения упруго-эластических характеристик эпоксидных композиций применяют смесь бутадиен-нитрильных каучуков марки СКН-18-1А, СКН-26-1А (ТУ 38.303-01-41-92) или низкомолекулярного полибутадиена СКДН-Н с молекулярной массой 2000-3000 (ТУ 38.103515-82) и трихлордифенила в соотношении 1:1. Продукт бромирования 1,1-дихлор-2,2-ди(4-хлорфенил)этилена, содержащий 50,44% брома, 22,38% хлора, 26,54% углерода и 0,64% водорода, с температурой начала разложения 271°С используют в качестве антипирена, трехоксид сурьмы (ТУ 48-14-1-88) - в качестве синергиста. В качестве кислотостойкого минерального наполнителя используют андезит (ГОСТ 22263-76), маршалит (ТУ 501-217-77, ТУ 9077-82), диабазовую муку (ТУ 5716-001-41357914) или кварцевую муку (ГОСТ 3077-82).
С целью повышения прочности полимерной композиции минеральный наполнитель обрабатывают низкотемпературной плазмой в плазмо-химическом реакторе.
Физико-механические свойства эпоксидных композиций определяли по действующим ГОСТам: разрушающее напряжение при растяжении, изгибе и сжатии по ГОСТ 11262-80, ГОСТ 4648-81, ГОСТ 4670-82 соответственно, водопоглощение - по ГОСТ 10634-78, адгезионную прочность (по отрыву) к бетону и металлу - по ГОСТ 14760-79, коэффициент стойкости - по ГОСТ 21826-76.
| Таблица 1 | |||||||||||
| Компоненты | Содержание, мас.% по примеру | Прототип, SU №1548196 | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | ||
| Эпоксидная диановая смола: | |||||||||||
| ЭД-20 | 32,47 | - | 33,22 | - | 33,67 | - | 30,21 | - | 29,85 | - | 35,23 |
| ЭД-22 | - | 31,65 | - | 28,25 | - | 26,88 | - | 31,65 | - | 27,47 | - |
| Каучук: СКН-18-1А | 6,49 | - | 7,64 | - | - | 6,72 | 6,65 | - | - | - | - |
| СКН-26-1А | - | 6,65 | - | - | - | - | - | 5,06 | 5,97 | 6,87 | - |
| СКДН-Н | - | - | - | 6,78 | 6,06 | - | - | - | - | - | 1,3 |
| Трихлордифенил | 6,49 | 6,65 | 7,64 | 6,78 | 6,06 | 6,72 | 6,65 | 5,06 | 5,97 | 6,87 | 7,5 |
| Аминный отвердитель: | |||||||||||
| ПЭПА | 3,90 | - | 2,67 | - | - | - | 3,02 | - | 3,58 | - | 4,93 |
| ТЭТА | - | 3,15 | - | 3,39 | - | 3,22 | - | - | - | - | - |
| ДЭТА | - | - | - | - | 3,37 | - | - | 2,53 | - | 3,30 | - |
| Трехоксид сурьмы | 1,63 | 1,90 | 2,33 | 2,54 | 2,69 | 2,69 | 2,11 | 2,85 | 2,39 | 2,20 | 3,51 - хлорпарафин |
| Продукт бромирования 1,1-дихлор-2,2-ди (4-хлорфенил) этилена | 5,19 | 5,70 | 6,64 | 7,06 | 7,74 | 8,07 | 6,04 | 8,55 | 7,46 | 6,59 | 9,15-хлоргидриновый эфир пентабромфенила |
| Минеральный наполнитель, обработанный (модифицированный) неравновесной плазмой в плазмохимическом реакторе: | 0,1-α-оксиэтилферроцен | ||||||||||
| Андезит | 43,83 | - | 39,86 | - | - | - | 45,32 | - | - | - | 38,28 |
| Маршалит | - | 44,30 | - | 45,20 | - | 45,70 | - | - | - | - | - |
| Диабазовая мука | - | - | - | - | - | - | 44,30 | - | 46,70 | - | |
| Кварцевая мука | - | - | - | - | 40,41 | - | - | - | 44,78 | - | - |
| Таблица 2 | |||||||||||
| Показатели | Свойства отвержденной композиций по примеру | Прототип, SU №1548196 | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | ||
| Разрушающее напряжение, МПа: | |||||||||||
| при растяжении | 36,1 | 35,6 | 35,7 | 35,2 | 35,9 | 36,4 | 35,4 | 35,5 | 35,8 | 34,8 | 28,9 |
| при изгибе | 75,3 | 74,8 | 75,0 | 74,4 | 75,1 | 75,5 | 69,5 | 69,8 | 69,2 | 67,8 | 58,3 |
| при сжатии | 159,0 | 158,8 | 159,0 | 157,6 | 159,1 | 160,1 | 158,4 | 154,9 | 157,9 | 157,5 | 126,1 |
| Водопоглощение за 30 суток, % | 0,09 | 0,11 | 0,08 | 0,12 | 0,07 | 0,13 | 0,09 | 0,10 | 0,10 | 0,11 | 0,16 |
| Твердость по Бринеллю, МПа | 42,3 | 41,8 | 42,0 | 41,5 | 41,9 | 42,5 | 43,0 | 41,7 | 41,5 | 42,1 | 317 |
| Кислородный индекс, % | 29,9 | 30,0 | 31,2 | 30,6 | 31,3 | 31,1 | 31,8 | 30,9 | 32,0 | 31,3 | 33,4 |
| Коэффициент дымообразования в режиме горения, м2/кг | 630 | 630 | 610 | 620 | 600 | 580 | 560 | 620 | 560 | 580 | 660 |
| Ударная вязкость, кДж/см2: | |||||||||||
| без эластичного подслоя | 6,5 | 6,4 | 6,3 | 6,2 | 6,7 | 6,6 | 6,8 | 6,7 | 6,7 | 6,8 | 5,9 |
| с эластичным подслоем | 10,3 | 10,2 | 9,9 | 9,7 | 10,4 | 10,5 | 10,5 | 10,7 | 10,9 | 10.6 | 9,7 |
| Адгезионная прочность (при отрыве), МПа: | |||||||||||
| к бетону марки 300 | 3,0 | 3,0 | 3,0 | 3,0 | 3,0 | 3,0 | 6,0 | 3,0 | 3,0 | 3,0 | 3,0 |
| к металлу | 7,2 | 7,4 | 6,9 | 6,5 | 6,8 | 6,4 | 6,7 | 6,5 | 6,7 | 6,6 | 4,8 |
| Истираемость на приборе Шопера, мгм | 46 | 49 | 47 | 48 | 46 | 45 | 45 | 45 | 48 | 47 | 52 |
Слабогорючая химически стойкая полимерная композиция, содержащая эпоксидную диановую смолу, аминный отвердитель, каучук и минеральный наполнитель, отличающаяся тем, что она содержит минеральный наполнитель, обработанный низкотемпературной плазмой, а в качестве каучука - смесь бутадиен-нитрильного каучука или низкомолекулярного полибутадиена и трихлордифенила в соотношении 1:1 и дополнительно - трехоксид сурьмы и продукт бромирования 1,1-дихлор-2,2-ди(4-хлорфенил)этилена, содержащий 50,44% брома, 22,38% хлора, 26,54% углерода и 0,64% водорода при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| эпоксидная диановая смола | 26,88-33,67 |
| аминный отвердитель | 2,53-3,90 |
| смесь бутадиен-нитрильного каучука | |
| или низкомолекулярного полибутадиена | |
| и трихлордифенила в соотношении 1:1 | 10,12-15,28 |
| указанный минеральный наполнитель | 39,86-46,70 |
| трехоксид сурьмы | 1,63-2,85 |
| продукт бромирования | |
| 1,1-дихлор-2,2-ди(4-хлорфенил) этилена | 5,19-8,55 |
