Герметизирующая мастика
Изобретение относится к области химии, в частности к составам, предназначенным для проведения работ по выравниванию, уплотнению и герметизации муфтовых стыков стеклопластиковых труб, подверженных воздействия высокоагрессивных сред. Герметизирующая мастика содержит полиэфирную ненасыщенную смолу ПН-15, винилэфирную смолу ЭВС-9133, стирол, ускоритель нафтенат кобальта, инициирующую отверждающую систему, наполнитель коллоидно-графитовый препарат С-1, диабазовую муку и нанопорошок диоксида кремния Таркосил Т-20. В качестве инициирующей системы отверждения мастика содержит смесь гидроперекиси изопропилбензола (гипериз) и перекиси метилэтилкетона (50%-ный раствор в стироле) в соотношении 1:0,6-0,7. При реализации изобретения повышается стойкость герметизирующей мастики к воздействию агрессивных сред, что увеличивает длительность работы муфтовых соединений стеклопластиковых труб. 2 табл.
Изобретение относится к области химии, в частности к составам, предназначенным для проведения работ по выравниванию, уплотнению и герметизации муфтовых стыков стеклопластиковых труб, подверженных воздействия высокоагрессивных сред.
Известна двухкомпонентная герметизирующая мастика (пат. РФ №2443745, кл. C09K 3/10, опубл. 2010 г.), включающая два компонента. Первый компонент состоит из однородной герметизирующей пасты на основе жидкого полисульфидного полимера. Паста содержит в качестве наполнителей двуокись титана, мел природный и белую сажу, а также эпоксидную смолу и хлорпарафин. Второй компонент состоит из однородной вулканизирующей пасты. Паста содержит оксид цинка, двуокись марганца в качестве вулканизатора, хлорпарафин, а также двуокись титана, мел природный и белую сажу в качестве наполнителей, дифенилгуанидин, тиурам в качестве ускорителей вулканизации и воду. Первый и второй компоненты перед применением смешиваются друг с другом в соотношении мас. ч. 2:1 соответственно.
Использование в указанном составе диоксида титана, каолина и мела значительно снижает гидроизоляционные свойства композиции.
Известна герметизирующая композиция (пат. РФ №2153517, кл. С09К 3/10, 2000), включающая полисульфидный олигомер, наполнитель, диоксид марганца, пластификатор, стеариновую кислоту, аэросил, дифенилгуанидин и ненасыщенную полиэфирную смолу, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:
| Полисульфидный олигомер | 100 |
| Наполнитель | 83,43-142 |
| Диоксид марганца | 6,2-10 |
| Пластификатор | 7,19-15 |
| Стеариновая кислота | 0,13-0,7 |
| Аэросил | 0,55-4,34 |
| Дифенилгуанидин | 0,2-1,5 |
| Ненасыщенная полиэфирная смола | 0,5-5 |
Недостатком данной композиции являются низкие показатели гидростабильности и стойкости к действию растворов кислот и щелочей.
По технической сущности и достигаемым результатам наиболее близким изобретением является мастика (пат. РФ №2093534, кл. C09D 5/34, C09D 167/06, опубл. 1995 г.) для выравнивания металлических, деревянных, пластиковых и других поверхностей, а также для склеивания изделий из указанных материалов. Мастика содержит в качестве полиэфирного связующего стиролсодержащую ненасыщенную полиэфирную смолу 57-60 мас. %, в качестве инициирующей отверждающей системы - пероксид метилэтилкетона 0,8-2,6 мас. %, в сочетании с ускорителем нафтенатом кобальта 0,8-3,2 мас. %, в качестве пластификатора - дибутилфталат 2,8-3,4 мас. %, в качестве наполнителя - базальтовую пыль с размером частиц менее 0,063 мм 27-35 мас. %, с добавлением аэросила 3,0-6,0 мас. %.
Основными недостатками данной композиции являются сравнительно низкие адгезионные характеристики, низкая гидростабильность и стойкость к действию растворов кислот и щелочей.
Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание химстойкой заполняющей герметизирующей мастики, обладающей достаточно высокими адгезивными показателями, а также стойкостью к воздействию агрессивных сред.
Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявленного изобретения, является повышение стойкости к воздействию агрессивных сред, что увеличивает длительность работы муфтовых соединений стеклопластиковых труб.
Для решения поставленного технического результата предложена герметизирующая мастика, содержащая полиэфирную ненасыщенную смолу, инициирующую отверждающую систему - перекись метилэтилкетона в сочетании с ускорителем нафтенатом кобальта, и наполнитель, согласно изобретению мастика дополнительно содержит винилэфирную смолу ЭВС-9133, стирол, в качестве наполнителя используют коллоидно-графитовый препарат С-1, нанопорошок диоксида кремния Таркосил Т-20 и диабазовую муку, в качестве полиэфирной ненасыщенной смолы используют смолу ПН-15, а инициирующая отверждающая система содержит смесь гидроперекиси изопропилбензола (гипериз) и перекиси метилэтилкетона (50%-ный раствор в стироле) в соотношении 1÷(0.6-0.7), при следующем соотношении компонентов в составе, мас. %:
| смола полиэфирная ненасыщенная | |
| ПН-15 | 46.5-64.5 |
| смола винилэфирная ЭВС-9133 | 9.5-22.5 |
| коллоидно-графитовый препарат С-1 | 9.0-10.0 |
| диабазовая мука | 2.0-4.5 |
| нанопорошок диоксида кремния | |
| Таркосил Т-20 | 1.5-4.5 |
| ускоритель НК-1 | 3.0-3.5 |
| гидроперекись изопропилбензола | 2.5-3.0 |
| перекись метилэтилкетона (50%-ный раствор в стироле) | 1.5-2.0 |
| стирол | остальное |
При реализации изобретения использование в составе мастики названных смол, а в качестве наполнителя коллоидно-графитового препарата С-1, нанопорошка диоксида кремния ТаркосилТ-20 и диабазовой мука значительно увеличивается химическая стойкость герметизирующей мастики.
При реализации изобретения используют известные химические продукты и технологический процесс для изготовления герметизирующей мастики, а именно:
полиэфирная смола - торговое обозначение ПН-15, плотность при 20°С - 1,04-1,06 г/см3;
винилэфирная смола - торговое обозначение ЭВС-9133 - ТУ 2226-055-05758799-01;
ускоритель НК-1 - стирольный раствор кобальтовой соли нафтеновых кислот, содержащий 1 мас. % кобальта, плотность 0,92-0,95 г/см3;
наночастицы силикатного типа - нанопорошок диоксида кремния Таркосил Т-20, (производство ООО «Бардаханов», г. Новосибирск);
коллоидно-графитовый препарат С-1 (ТУ 113-08-48-63-90);
пирогенная двуокись кремния - Аэросил А-300, производство фирмы EVONIC Industries;
аналоги Аэросил-300 - кремнезем, двуокись кремния, диоксид кремния, росил-300, орисил-300, аэросил А-300 и др.;
диабазовая мука - порошок минеральный кислотоупорный - ТУ 5716-001-41357914-2009;
инициирующая отверждающая система мастики:
перекись метилэтилкетона - используют 50% (по массе) раствор перекиси метилэтилкетона в стироле (терминология для продукта см. ГОСТ 21970-76, ГОСТ 22181-91 (ИСО 2535-74);
гипериз - гидроперекись изопропилбензола (ТУ 38-402-62-121-90);
растворитель - стирол (ГОСТ 10003-90), плотность 0,9 г/см3.
Сущность изобретения поясняется примерами.
Пример 1
В реактор-смеситель, снабженный мешалкой, загружают полиэфирную смолу (марка ПН-15), винилэфирную смолу (марка ЭВС-9133), стирол, ускоритель НК-1 и перемешивают в течение (10±2) мин с момента загрузки. Далее, продолжая перемешивание, производят загрузку малыми дозами нанопорошка диоксида кремния Таркосил Т-20 (наночастицы силикатного типа), коллоидно-графитового препарата С-1, диабазовой муки и продолжают перемешивание в течение (85±5) мин. Тщательно перемешанная масса выдерживается в помещении в течение не менее 24 ч до набухания. Затем готовая масса выгружается в краскотерку, где она перетирается до однородной консистенции. Приготовленный таким образом продукт выгружается в герметично закрывающиеся емкости. Перед использованием в данный продукт для получения мастики добавляют инициирующую отверждающую систему: гидроперекись изопропилбензола (гипериз) и перекись метилэтилкетона в соотношении 1÷0.6.
Примеры 2-3 осуществляют аналогично примеру 1.
Соотношения компонентов (мас. %) композиционных составов герметизирующих мастик (примеры 1-3) показаны в таблице 1. Пример 4 осуществляли согласно способу, указанному в прототипе (пат. РФ №2093534).
Заданное по изобретению соотношение компонентов в составе оптимально.
Заданное по изобретению соотношение компонентов в составе оптимально по созданию химстойкой заполняющей герметизирующей мастики, обладающей достаточно высокими адгезивными показателями, а также стойкостью к воздействию агрессивных сред, что подтверждается нижеприведенными испытаниями полученных по изобретению композиционных материалов.
Свойства полученных композиционных материалов определяли с помощью стандартных методик.
Для определения химстойкости образцы отвержденных составов вырезали из пленок, полученных методом свободной заливки в открытые формы.
Адгезионную прочность к стеклопластику определяли по ГОСТ 14759-69, прочность при изгибе определяли согласно ГОСТ 4648-2014.
Химстойкость оценивали по показателю коэффициента сохранения прочности при изгибе образцов отвержденных составов после 1 месяца экспозиции в 60%-ном растворе серной кислоты.
Свойства заявленной композиции в сравнении с прототипом представлены в таблице 2.
Как видно из таблицы 2, предлагаемая химстойкая герметизирующая мастика обладает значительно более высокими эксплуатационными свойствами в сравнении с известной мастикой.
Совокупность достигнутых показателей предлагаемой химстойкой герметизирующей мастики позволяют использовать ее для герметизации муфтовых стыков стеклопластиковых труб, подверженных действию агрессивных сред.
Герметизирующая мастика, содержащая полиэфирную ненасыщенную смолу, инициирующую отверждающую систему - перекись метилэтилкетона в сочетании с ускорителем нафтенатом кобальта, и наполнитель, отличающаяся тем, что мастика дополнительно содержит винилэфирную смолу ЭВС-9133, стирол, в качестве наполнителя используют коллоидно-графитовый препарат С-1, нанопорошок диоксида кремния Таркосил Т-20 и диабазовую муку, в качестве полиэфирной ненасыщенной смолы используют смолу ПН-15, а инициирующая отверждающая система содержит смесь гидроперекиси изопропилбензола (гипериз) и перекиси метилэтилкетона (50%-ный раствор в стироле) в соотношении 1÷(0,6-0,7), при следующем соотношении компонентов в составе, мас. %:
| смола полиэфирная ненасыщенная | |
| ПН-15 | 46,5-64,5 |
| смола винилэфирная ЭВС-9133 | 9,5-22,5 |
| коллоидно-графитовый препарат С-1 | 9,0-10,0 |
| диабазовая мука | 2,0-4,5 |
| нанопорошок диоксида кремния | |
| Таркосил Т-20 | 1,5-4,5 |
| ускоритель НК-1 | 3,0-3,5 |
| гидроперекись изопропилбензола | 2,5-3,0 |
| перекись метилэтилкетона (50%-ный раствор в стироле) | 1,5-2,0 |
| стирол | остальное |
