Двухкомпонентная растворная строительная смесь и ее применение
Предложена двухкомпонентная строительная растворная смесь, которая включает по меньшей мере один смоляной компонент (А), содержащий в качестве отверждаемого ингредиента по меньшей мере одну полимеризующуюся по реакции присоединения смолу на эпоксидной основе, и отверждающий компонент (В), содержащий отвердитель для смолы смоляного компонента (А), согласно изобретению по меньшей мере один из компонентов включает по меньшей мере один силоксан, содержащий по меньшей мере один функциональный остаток, который способен вступать в реакцию присоединения с эпоксидами, но не имеет соединенных с атомом кремния гидролизуемых групп, в частности алкоксильных остатков. Двухкомпонентная строительная растворная смесь по изобретению характеризуется высокой адгезией в сухих и влажных сверленых отверстиях и подлежит легкой переработке, в процессе которой может быть дополнительно снижено или полностью исключено образование летучих органических соединений. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 табл.
Изобретение относится к двухкомпонентной растворной строительной смеси, которая включает по меньшей мере один смоляной компонент (А), содержащий в качестве отверждаемого ингредиента по меньшей мере одну полимеризующуюся по реакции присоединения смолу на эпоксидной основе, и отверждающий компонент (В), содержащий отвердитель для смолы смоляного компонента (А), а также находящееся по меньшей мере в одном из указанных компонентов кремнийорганическое соединение. Другим объектом изобретения является применение указанной растворной строительной смеси для химического крепления строительных деталей, в частности, анкерных резьбовых прутов, стальной арматуры, резьбовых втулок и болтов, в выполненных в минеральной основе сверленых отверстиях.
Для надежного крепления строительных деталей, в частности, анкерных резьбовых прутов, стальной арматуры, резьбовых втулок и болтов, в минеральной основе, например, бетоне, природном камне или штукатурке, сначала в минеральной основе высверливают отверстия для базирования подлежащих креплению строительных деталей с соответствующими размерами. Затем сверленые отверстия освобождают от образовавшейся при сверлении пыли, и после смешивания смоляного компонента с отверждающим компонентом в сверленое отверстие помещают двухкомпонентную строительную растворную смесь. После этого в заполненное растворной смесью сверленое отверстие вводят подлежащую креплению строительную деталь и корректируют ее положение. После отверждения строительной растворной смеси, протекающего благодаря превращению смоляного компонента с отверждающим компонентом, достигают прочной фиксации строительной детали в минеральной основе.
Несущая способность закрепленных указанным выше образом строительных деталей зависит от нескольких факторов воздействия, которые обычно подразделяют на внутренние и внешние факторы. К внутренним факторам воздействия относятся химический состав строительной растворной смеси, процесс ее получения и упаковка строительной растворной смеси, которая в типичном случае включает находящиеся в двух отдельных емкостях компоненты.
К внешним факторам воздействия относятся, в частности, техника очистки сверленого отверстия, качество минеральной основы, например, бетона, его влажность и температура, а также техника выполнения сверленого отверстия.
Кроме того, известно, что качество очистки сверленого отверстия и влажность минеральной основы оказывают значительное влияние на механические свойства отвержденной строительной растворной смеси. Во влажных и/или плохо очищенных от пыли сверленых отверстиях наблюдается значительное снижение функциональной способности строительной растворной смеси, что проявляется в более низких значениях воспринимаемой отвержденной строительной растворной смесью нагрузки.
Международная заявка WO 2011/113533 A1 относится к строительной растворной системе для заделки анкерных устройств в отверстиях или расщелинах, которая основана на одной или нескольких отверждающихся реакционноспособных смолах на эпоксидной основе, причем указанная система содержит один или несколько силанов, при необходимости имеющих реакционноспособные группы, способные участвовать в полимеризации с реакционноспособной смолой на эпоксидной основе, а также во всех случаях имеющих соединенные с кремнием гидролизуемые группы. В качестве соединенных с кремнием гидролизуемых групп в одном или нескольких силанах используют галогеновые, кетоксиматные, аминные, аминоксильные, меркаптановые, ацилоксильные, арилоксильные, аралкилоксильные и, в частности, алкилоксильные группы.
Подобные известные из уровня техники строительные растворные смеси отличаются более высокими значениями воспринимаемой ими во влажных сверленых отверстиях нагрузки. Однако мономерные силаны, снабженные гидролизуемыми и, в частности, соединенными с кремнием группами, обладают недостатком, состоящим в том, что при происходящем в процессе применения растворной смеси гидролизе они высвобождают чрезмерные количества летучих органических соединений, например, спиртов.
Для снижения количества образующихся в процессе отверждения летучих органических соединений в немецкой заявке на патент DE 10 2015 109 125 A1 предложен отверждающий состав для отверждаемой методом аддиционной полимеризации синтетической строительной растворной системы, предназначенной для заделки анкерных устройств в отверстиях или расщелинах, причем указанный отверждающий состав включает олигомерные силоксаны, содержащие в среднем по меньшей мере один органический остаток на молекулу. Органический остаток имеет одну или несколько вторичных и/или первичных аминогрупп и/или меркаптогрупп, способных реагировать с изоцианатными или эпоксидными группами по реакции присоединения. Силоксаны дополнительно содержат также одну или несколько соединенных с кремнием гидролизуемых групп. Кроме того, указанный отверждающийся состав может включать одну или несколько других обычных добавок. Подобные силоксановые олигомеры являются производными алкоксисилановых структурных элементов, а, следовательно, по-прежнему содержат гидролизуемые группы, которые при гидролизе высвобождают летучие органические соединения, в частности, спирты. Благодаря реализуемой согласно цитируемому документу олигомеризации содержание летучих органических соединений удается сократить на величину, достигающую 50%.
Таким образом, существует потребность в двухкомпонентных строительных растворных смесях, которые в отличие от уровня техники характеризуются высокой адгезией в сухих и влажных сверленых отверстиях и подлежат легкой переработке, в процессе которой может быть дополнительно снижено или полностью исключено образование летучих органических соединений.
Указанная задача согласно изобретению решается с помощью двухкомпонентной строительной растворной смеси, представленной в пункте 1 формулы изобретения.
Предпочтительные варианты предлагаемой в изобретении растворной смеси, которые при необходимости можно комбинировать друг с другом, представлены в соответствующих зависимых пунктах формулы.
Кроме того, объектом настоящего изобретения является применение строительной растворной смеси для химического крепления строительных деталей, в частности, анкерных резьбовых прутов, стальной арматуры, резьбовых втулок и болтов, в сверленых отверстиях, которые имеются в минеральной основе, предпочтительно бетоне.
Изобретение в общем случае относится к двухкомпонентной строительной растворной смеси, которая включает по меньшей мере один смоляной компонент (А), содержащий в качестве отверждаемого ингредиента по меньшей мере одну полимеризующуюся по реакции присоединения смолу на эпоксидной основе, и отверждающий компонент (В), содержащий отвердитель для смолы смоляного компонента (А). Указанная растворная смесь отличается тем, что по меньшей мере один из ее компонентов включает по меньшей мере один силоксан, содержащий по меньшей мере один функциональный остаток, который способен вступать в реакцию присоединения с эпоксидами, но не имеет соединенных с атомом кремния гидролизуемых групп, в частности, алкоксильных остатков.
Предлагаемая в изобретении двухкомпонентная строительная растворная смесь предпочтительно не содержит силоксанов, имеющих соединенные с кремнием гидролизуемые группы. Под соединенными с кремнием гидролизуемыми группами имеются в виду, например, атомы галогенов, а также кетоксиматные, аминные, аминоксильные, меркаптановые, ацилоксильные, арилоксильные, аралкилоксильные (= арилалкоксильные) или, в частности, ал-килоксильные (алкоксильные) остатки, присоединенные к атому кремния через гетероатом.
В соответствии с настоящим изобретением под силоксанами подразумевают химические соединения, состоящие из силоксановых единиц. В подобных силоксановых единицах валентности атомов кремния с электронной оболочкой, не достигающей октета за счет образования связей с атомами кислорода, насыщены органическими остатками. В отличие от (поли)силанов атомы кремния не соединены непосредственно друг с другом, а соединены с соответствующим соседним атомом кремния точно через один атом кислорода: Si-O-Si.
В зависимости от числа ненасыщенных атомами кислорода валентностей силоксановая единица может содержать от одного до четырех других заместителей: RnSiO(4-n)/2 (n=0, 1, 2, 3). Таким образом, силоксановые единицы могут являться моно-, ди-, три- или тетрафункциональными, причем для их обозначения обычно используют следующие сокращения: [M] = R3SiO1/2, [D] = R2SiO2/2, [T] = RSiO3/2 и [Q] = SiO4/2.
Линейные (поли)силоксаны могут обладать структурой [MDnM], соответственно общей формулой R3Si-[О-SiR2]n-О-SiR3, в которой остатки R означают атомы водорода или органические группы (например, алкильные группы) и n означает ноль или целое число. Примером линейного полисилоксана является поли(диметилсилоксан).
Разветвленные полисилоксаны, которые в качестве разветвляющих элементов содержат трехфункциональные или тетрафункциональные силоксановые единицы, обладают структурой [MnDmTn], причем n и m означают целые числа. При этом точки разветвления встроены либо в цепь, либо в кольцо. Циклические полисилоксаны кольцеобразно сформированы из бифункциональных силоксановых единиц, которые обладают структурой [Dn], причем n означает целое число, большее или равное 3. Сшитые полисилоксаны данной группы содержат молекулы в виде цепей или колец, которые соединены посредством трехфункциональных и тетрафункциональных силоксановых единиц в планарные или трехмерные сетчатые структуры.
Силоксановый молекулярный скелет может включать различные углеводородные остатки, а также возможным является присутствие соединенных с кремнием функциональных групп и органофункциональных групп. Однако кремнийфункциональные группы в используемых согласно изобретению силоксанах отсутствуют. Таким образом, под функциональными группами или остатками в соответствии с настоящим изобретением всегда имеются в виду органофункциональные остатки, то есть соединенные с углеродом функциональные остатки.
Предлагаемые в изобретении силоксаны делают излишним использование силанов или силоксанов с присоединенными к кремнию гидролизуемыми остатками или способны полностью или частично заменять известные гидролизуемые силаны и силоксаны. Можно предполагать, что используемые согласно изобретению силоксаны достаточно полно гидрофобизируют поверхность раствора, способствуя меньшему поглощению воды раствором или меньшей диффузии отвердителей, например, аминов, в слой воды на граничной поверхности между раствором и сверленым отверстием. Это неожиданно обусловливает оптимальное отверждение химического раствора, в том числе и на граничной поверхности, несмотря на отсутствие соединенных с кремнием гидролизуемых остатков.
Использование предлагаемых в изобретении силоксанов без соединенных с кремнием гидролизуемых остатков способствует улучшению функциональной способности растворной смеси в критичных внутренних условиях отверстий, выполненных с помощью перфоратора или алмазного сверла как в сухом, так и в насыщенном водой бетоне, а именно позволяет исключить образование нежелательных летучих органических соединений. Крепление строительных деталей с использованием предлагаемой в изобретении двухкомпонентной строительной растворной смеси как в случае сухих очищенных сверленых отверстий, так и в случае полуочищенных и/или влажных сверленых отверстий обеспечивает достижение высоких значений нагрузки, которые превышают значения нагрузки, воспринимаемой растворными смесями, не содержащими силоксан или частично также содержащими силан, и позволяет отказаться от использования силанов или силоксановых олигомеров уровня техники, негативно воздействующих на окружающую среду вследствие образования летучих органических соединений.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения двухкомпонентная строительная растворная смесь содержит по меньшей мере один силоксан по меньшей мере с одним концевым функциональным остатком, способным вступать в реакцию присоединения с эпоксидными группами. В более предпочтительном варианте силоксан содержит два или более одинаковых или разных, особенно предпочтительно два одинаковых концевых функциональных остатка, способных вступать в реакцию присоединения с эпоксидными группами. Благодаря функционализации предлагаемых в изобретении силоксанов они прочно встраиваются в полимерную структуру, причем в случае если функциональным остатком является, например, аминогруппа, соответствующие силоксаны при необходимости могут служить также отвердителями для смолы.
Предпочтительные функциональные остатки, способные вступать в реакцию присоединения с эпоксидными группами согласно одному из указанных выше вариантов осуществления изобретения, выбраны из группы, состоящей из гидроксильных, карбоксильных, аминных, втор-аминных, меркаптановых, изоцианатных, алкенильных, (мет)акрилоильных, ангидридных и эпоксидных остатков, предпочтительно из группы, состоящих из эпоксидных и аминных остатков.
В другом предпочтительном варианте предлагаемой в изобретении двухкомпонентной строительной растворной смеси силоксан обладает формулой:
R3Si-[О-Si(R1)2]n-О-SiR3,
в которой
n означает 0 или целое число от 1 до 1000 включительно, предпочтительно 0 или от 1 до 5,
R и R1 соответственно независимо друг от друга означают алкильный остаток c 1-20 атомами углерода или аралкильный остаток, при необходимости содержащий гетероатомы, при необходимости замещенный и при необходимости содержащий по меньшей мере один остаток, способный вступать в реакцию присоединения с эпоксидными группами. R1 предпочтительно означает незамещенный алкильный остаток c 1-4 атомами углерода, в частности, метильный остаток.
Гетероатомами предпочтительно являются атомы кислорода. Остатки R и R1 соответственно соединены с кремнием через атом углерода.
В данном варианте осуществления изобретения силоксан предпочтительно содержит один, более предпочтительно два или более замещенных алкильных остатка c 1-20 атомами углерода или аралкильных остатка, причем заместители выбраны из группы, состоящей из триалкилсилильных (например, триметилсилильных), гидроксильных, карбоксильных, аминных, втор-аминных, меркаптановых, изоцианатных, алкенильных, (мет)-акрилоильных, ангидридных и эпоксидных остатков, предпочтительно из группы, состоящей из эпоксидных, (мет)акрилоильных, триметилсилильных и аминных остатков, особенно предпочтительно из группы, состоящей из эпоксидных и аминных остатков.
В частности, силоксаны выбраны из группы, состоящей из 1,3-бис(2-аминоэтиламиноэтил)тетраметилдисилоксана, 1,3-бис(глицидоксипропил)-тетраметилдисилоксана, трис(глицидоксипропилдиметилсилокси)фенил-силана, 3-метакрилоксипропилпентаметилдисилоксана, поли(акрилокси-пропилметил)силоксана, 1,3-бис(акрилоксипропилметил)силоксана, 1,3-бис-(3-метакрилоксипропил)тетракис(триметилсилокси)дисилоксана, 1,3-бис(3-метакрилоксипропил)тетраметилдисилоксана, полидиметилсилоксана с монометакрилоксипропильными концевыми группами, сополимера диметилсилоксана с (3-(монометакрилокси)пропил)метилсилоксаном, 1,3-бис(4-метакрилоксибутил)тетраметилдисилоксана, сополимера (метакрилоксипропил)метилсилоксана с диметилсилоксаном, додекаметилпентасилоксана, 1,1,1,3,5,7,7,7-октаметил-3,5-бис(триметилсиланилокси)тетра-силоксана, поли(метилгидросилоксана) с триметилсилильными концевыми группами, поли(диметилсилоксана) с концевыми бис(гидроксиалкильными) группами, сополимер диметилсилоксана с (2-(3,4-эпоксициклогексил)этил)-метилсилоксаном, поли(диметилсилоксана) с концевыми группами простого диглицидилового эфира, сополимера диметилсилоксана с [3-(2-(3-гидрокси-этокси)-этокси)пропил]метилсилоксаном и поли(диметилсилок-сан) с концевыми группами простого моноглицидилового эфира, а также смесей указанных соединений.
Примерами особенно предпочтительных силоксанов являются 1,3-бис(2-аминоэтиламиноэтил)тетраметилдисилоксан, 1,3-бис(глицидоксипропил)-тетраметилдисилоксан и трис(глицидоксипропилдиметилсилокси)фенил-силан, а также их смеси.
Под «двухкомпонентной строительной растворной смесью» согласно изобретению подразумевается растворная смесь, состоящая из отверждаемого смоляного компонента и отверждающего компонента для смоляного компонента, причем смоляной компонент и отверждающий компонент хранят отдельно друг от друга, что позволяет исключить взаимодействие отверждающего компонента со смоляным компонентом во время хранения. Отверждение реакционноспособной смолы начинается в результате смешивания отверждающего компонента с реакционноспособной смолой, реализуемого непосредственно перед применением строительной растворной смеси.
В отсутствие иных указаний приведенные ниже весовые данные указаны в массовых процентах в пересчете на 100 массовых процентов суммы отдельных компонентов (общей массы строительной растворной смеси).
Используемые согласно изобретению силоксаны могут находиться в виде отдельных соединений или в виде их смеси, причем массовое количество силоксанов в пересчете на общую двухкомпонентую строительную растворную систему составляет от 0,5 до 10 % масс., предпочтительно от 0,5 до 8 % масс., более предпочтительно от 1,5 до 5 % масс.
Неожиданно было обнаружено, что уже при небольших содержаниях силоксанов в строительных растворных смесях может быть обеспечено улучшенное сцепление отвержденного раствора с бетонной поверхностью, а также могут быть достигнуты повышенные значения нагрузки, воздействующей на обычно используемые в строительной отрасли, залитые во влажном и сухом бетоне крепежные детали, например, дюбели, анкеры, шурупы и болты.
Смоляной компонент на эпоксидной основе, содержащийся в предлагаемых в изобретении двухкомпонентых строительных растворных системах, включает по меньшей мере одну эпоксидную составляющую, предпочтительно основанную на глицидиловом соединении со средним содержанием глицидиловых функциональных групп, например, 1,5 или более, в частности, 2 или более, например, от 2 до 10. Эпоксидная составляющая при необходимости может включать другие глицидиловые эфиры в качестве реакционноспособных разбавителей. Образующими эпоксидную составляющую эпоксидными смолами предпочтительно являются полиглицидиловые эфиры по меньшей мере двухатомного спирта или фенола, в частности, новолака, бисфенола F или бисфенола А, или смеси подобных эпоксидов, которые могут быть получены, например, посредством взаимодействия соответствующих многоатомных спиртов с эпихлоргидрином. Примерами пригодных эпоксидных смол являются гександиолдиглицидиловые эфиры, триметилолпропантриглицидиловые эфиры, новолачные эпоксидные смолы, смолы на основе бисфенола-А и эпихлоргидрина и/или бисфенола F и эпихлоргидрина, среднечисловая молекулярная масса (Mn) которых, например, составляет ≤2000 г/моль. Эпоксидные смолы могут характеризоваться эпоксидным эквивалентом, например, находящимся в диапазоне от 120 до 2000, предпочтительно от 150 до 400, в частности, от 155 до 195, например, от 165 до 185.
Некоторые из указанных выше эпоксидных соединений, в частности, триметилолпропантриглицидиловый эфир или гександиолдиглицидиловый эфир, которые в виде содержащих ароматические группы эпоксидов обладают низкой вязкостью, можно использовать также в качестве реакционноспособных разбавителей.
Содержание эпоксидной составляющей в общей массе двухкомпонентной системы предпочтительно составляет от 5 до 90 % масс., в частности, от 20 до 80 % масс., от 30 до 70 % масс. или от 40 до 60 % масс. Возможными являются также смеси двух или более эпоксидных составляющих. Пригодные эпоксидные смолы, реакционноспособные разбавители и отвердители опубликованы также в монографии Michael Dornbusch, Ulrich Christ und Rob Rasing, „Epoxidharze", Vincentz Network GmbH & Co KG (2015), ISBN 13: 9783866308770. Соответствующие соединения включены в настоящее описание в качестве ссылки.
Примерами других ингредиентов смоляного компонента (А) являются ускорители, тиксотропные агенты, наполнители и другие добавки, а также их смеси.
В качестве ускорителя можно использовать, например, третичные амины, имидазолы или третичные аминофенолы, в частности, трис-2,4,6-диметил-аминометилфенол, органофосфины, основания или кислоты Льюиса, в частности, эфиры фосфорной кислоты, или смеси двух или более указанных соединений. Ускорители можно включать в состав одного или обоих компонентов, предпочтительно в отверждающий компонент (В). Содержание ускорителей в отверждающем компоненте предпочтительно составляет от 0,001 до 15 % масс.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения двухкомпонентная строительная растворная смесь в смоляном компоненте (А) и/или в отверждающем компоненте (В) содержит по меньшей мере одну тиксотропную добавку. В качестве тиксотропной добавки можно использовать обычные средства для регулирования реологии, например, осажденную или пирогенную кремниевую кислоту, бентониты, целлюлозу и/или каолин. Тиксотропные добавки можно использовать, например, в количестве от 0,5 до 30 % масс., предпочтительно от 2 до 20 % масс. в пересчете на общую массу растворной смеси.
Наконец, предлагаемая в изобретении двухкомпонентная строительная растворная смесь в смоляном компоненте (А) и/или в отверждающем компоненте (В) может содержать по меньшей мере один неорганический наполнитель. В качестве наполнителей прежде всего используют цементы, в частности, портландцемент или глинозёмистый цемент, другие гидравлически схватывающиеся неорганические материалы, кварц, стекло, корунд, фарфор, керамику, барит, лёгкий шпат, гипс, тальк и/или мел, а также смеси указанных материалов. Неорганические наполнители можно добавлять в виде песка, порошка или формованных изделий, предпочтительно в виде волокон или шариков. Наполнители могут присутствовать в одном или обоих компонентах двухкомпонентной системы. Содержание наполнителей предпочтительно составляет от 0 до 90 % масс., например, от 10 до 90 % масс., предпочтительно от 15 до 75 % масс., более предпочтительно от 20 до 50 % масс., соответственно в пересчете на общую массу растворной смеси.
Помимо указанных выше ингредиентов можно использовать также другие добавки, в частности, пластификаторы, нереакционноспособные разбавители, средства для повышения гибкости, стабилизаторы, средства для регулирования реологии, смачивающие агенты, окрашивающие добавки, в частности, красители или пигменты, используемые, например, для окрашивания компонентов в разный цвет с целью улучшения контроля их перемешивания, а также смеси указанных добавок. Совокупное количество подобных других добавок предпочтительно может составлять от 0 до 40 % в пересчете на общую массу растворной смеси.
Отвердитель отверждающего компонента (В) включает по меньшей мере одно соединение, обычно используемое для отверждения эпоксидов. Обычно используемыми для отверждения эпоксидов соединениями, которые служат реагентами при реакции полиприсоединения, являются, в частности, соединения с двумя или более функциональными группами, выбранными из группы, состоящей из аминогрупп, иминогрупп, меркаптогрупп и их комбинаций. Примерами пригодных отвердителей являются амины, тиолы, аминотиолы и их смеси, например, приведенные в монографии Michael Dornbusch, Ulrich Christ und Rob Rasing, „Epoxidharze", Vincentz Network GmbH & Co KG (2015), ISBN 13: 9783866308770, которую следует считать соответствующей ссылкой. Особенно предпочтительными отвердителями являются указанные в данной монографии диамины или полиамины и/или дитиолы или политиолы.
Можно использовать, соответственно вводить также смеси двух или более указанных выше соединений, обычно используемых для отверждения эпоксидов.
Количество соединений, обычно используемых для отверждения эпоксидов, предпочтительно составляет до 50 % масс., предпочтительно от 5 до 30 % масс., в частности, от 10 до 20 % масс., соответственно в пересчете на общую массу двухкомпонентой строительной растворной системы.
Количество отвердителя в пересчете на массу отверждающего компонента (В) может составлять от 1 до 100 % масс., например, от 3 до 95 % масс., предпочтительно от 4 до 95 % масс., более предпочтительно от 5 до 90 % масс., особенно предпочтительно от 10 до 80 % масс.
Другими ингредиентами отверждающего компонента (В) предлагаемой в изобретении двухкомпонентной системы могут являться органические растворители, например, бензиловый спирт, наполнители, аналогичные указанным выше наполнителям для смоляного компонента (А), а также другие указанные выше добавки.
Предлагаемая в изобретении двухкомпонентная строительная растворная смесь предпочтительно находится в патронах, гильзах или пакетах из плёнки, которые отличаются тем, что они имеют две или более отделенные друг от друга камеры, в которые смоляной компонент (А) и отверждающий компонент (В) строительной растворной смеси помещены отдельно друг от друга, что исключает возможность их реакции друг с другом.
Предлагаемые в изобретении двухкомпонентные строительные растворные смеси, состоящие из смоляного компонента (А) и отверждающего компонента (В), предпочтительно могут обладать следующим общим составом:
от 30 до 60 % масс. отверждаемой эпоксидной смолы,
от 0,5 до 10 % масс. по меньшей мере одного силоксана,
от 0 до 5,0 % масс. тиксотропной добавки,
от 20 до 80 % масс. неорганических наполнителей,
от 10 до 20 % масс. отвердителя для эпоксидов и
от 0 до 40 % масс. других добавок,
причем сумма указанных ингредиентов составляет 100 % масс.
По меньшей мере один силоксан согласно изобретению содержит по меньшей мере один функциональный остаток, способный вступать в реакцию присоединения с эпоксидами, однако соединенные с атомом кремния гидролизуемые группы, в частности, алкоксильные остатки, в силоксане отсутствуют.
Для реализуемого согласно предписаниям применения смоляной компонент (А) и отверждающий компонент (В) выгружают из соответствующих отдельных камер и смешивают друг с другом в пригодном устройстве, например, статическом смесителе или диссольвере. Смесь смоляного компонента (А) с отверждающим компонентом (В) посредством известного инъекционного устройства вводят в предварительно очищенное сверленое отверстие. Затем подлежащую креплению строительную деталь помещают в растворную смесь и корректируют ее положение. Отвердитель отверждающего компонента (В) реагирует с эпоксидами смоляного компонента (А) по реакции полиприсоединения, в результате чего растворная смесь отверждается в условиях окружающей среды в течение нескольких часов.
Предлагаемая в изобретении двухкомпонентная строительная растворная смесь характеризуется улучшенной адгезий, в частности, к влажному бетону. Кроме того, высоких значений воспринимаемой ею нагрузки достигают также и в случае влажных и/или неудовлетворительно очищенных отверстий в минеральной основе. Неожиданно было обнаружено, что улучшенная адгезия и повышенные значения нагрузки могут быть достигнуты и без использования гидролизуемых силанов или силоксановых олигомеров. Можно предполагать, что осуществляемая согласно изобретению замена обычных силанов, содержащих соединенные с кремнием гидролизуемые группы, силоксанами, содержащими только органофункциональные остатки, позволяет достаточно полно гидрофобизировать поверхность раствора, а, следовательно, уменьшить поглощение воды раствором или диффузию отвердителей, например, аминов, в слой воды на граничной поверхности между раствором и сверленым отверстием, благодаря чему химический раствор хорошо отверждается также и на этой граничной поверхности.
Одновременно значительно уменьшается выделение летучих органических соединений в процессе отверждения растворной смеси, а, следовательно, негативное воздействие на окружающую среду.
Таким образом, объектом настоящего изобретения является также применение предлагаемой в изобретении двухкомпонентной строительной растворной смеси для химического крепления строительных деталей, таких как, анкерные резьбовые прутья, стальная арматура, резьбовые втулки и болты, в сверленых отверстиях, которые имеются в минеральной основе, предпочтительно бетоне.
Другие преимущества настоящего изобретения вытекают из рассмотрения приведенных ниже примеров, не ограничивающих объем изобретения.
Примеры приготовления
Примеры 1-5
Сначала осуществляют приготовление смоляного компонента (А), для чего указанные в таблице 1 ингредиенты предварительно смешивают вручную, а затем в высокоскоростном смесителе в течение 10 секунд при 1000 об/мин, в течение последующих 20 секунд при 2500 об/мин и в течение последующих 15 секунд при 1500 об/мин.
Для приготовления отверждающего компонента (В) указанные в таблице 2 ингредиенты предварительно смешивают вручную, а затем в высокоскоростном смесителе в течение 10 секунд при 1000 об/мин, в течение последующих 20 секунд при 2500 об/мин и в течение последующих 15 секунд при 1500 об/мин.
После этого смоляной компонент (А) и отверждающий компонент (В) соединяют в расчетном соотношении и перемешивают сначала вручную, а затем в течение 10 секунд в высокоскоростном смесителе при 1500 об/мин. Массовое соотношение компонентов (А) и (В) в примерах 1-5 составляет около 3:1.
В качестве эпоксидной смолы в примерах 1-5 используют состав с торговым названием Epilox М884 (фирма LEUNA-Harze GmbH). В качестве отвердителя используют аминный отвердитель с торговым названием Beckopox SEH 2627 (бельгийская фирма Allnex).
Приведенные в таблицах 1 и 2 силоксаны сокращенно обозначены следующим образом:
EPSilox1 1,3-бис(глицидоксипропил)тетраметилдисилоксан,
EPSilox2 трис(глицидоксипропилдиметилсилокси)фенилсилан,
Amsilox 1,3-бис(3-аминопропил)тетраметилдисилоксан.
Таблица 1 Смоляной компонент (А)
| Пример 1 (сравни-тельный) [% масс.] | Пример 2 [% масс.] | Пример 3 [% масс.] | Пример 4 [% масс.] | Пример 5 [% масс.] | |
| Эпоксидная смола | 61,3 | 61,3 | 57,0 | 57,0 | 57,1 |
| Кварцевая мука | 35,7 | 35,7 | 35,9 | 35,9 | 35,9 |
| Пирогенная кремниевая кислота | 3,0 | 3,0 | 3,0 | 3,0 | 3,0 |
| EPSilox1 | 4,1 | 4,1 | |||
| EPSilox2 | 4,0 | ||||
| Сумма | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
Таблица 2 Отверждающий компонент (В)
| Пример 1 (сравни-тельный) [% масс.] | Пример 2 [% масс.] | Пример 3 [% масс.] | Пример 4 [% масс.] | Пример 5 [% масс.] | |
| Аминный отвердитель | 62,4 | 53,0 | 58,5 | 62,4 | 62,4 |
| Amsilox | 10,3 | 4,2 | |||
| Пирогенная кремниевая кислота | 4,0 | 4,0 | 4,0 | 4,0 | 4,0 |
| Кварцевая мука | 13,6 | 13,2 | 13,5 | 13,6 | 13,6 |
| Глиноземистый цемент | 20,0 | 19,5 | 19,8 | 20,0 | 20,0 |
| Сумма | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
Примеры 6-10
Сначала осуществляют приготовление смоляного компонента (А), для чего указанные в таблице 3 ингредиенты предварительно смешивают вручную, а затем в высокоскоростном смесителе в течение 10 секунд при 1000 об/мин, в течение последующих 20 секунд при 2500 об/мин и в течение последующих 15 секунд при 1500 об/мин.
Для приготовления отверждающего компонента (В) указанные в таблице 4 ингредиенты предварительно смешивают вручную, а затем в высокоскоростном смесителе в течение 10 секунд при 1000 об/мин, в течение последующих 20 секунд при 2500 об/мин и в течение последующих 15 секунд при 1500 об/мин.
После этого смоляной компонент (А) и отверждающий компонент (В) соединяют в расчетном соотношении и перемешивают сначала вручную, а затем в течение 10 секунд в высокоскоростном смесителе при 1500 об/мин. Массовое соотношение компонентов (А) и (В) в примерах 6-10 составляет около 3:1.
В качестве эпоксидной смолы в примерах 6-10 используют состав с торговым названием Araldite BY 20157 (фирма Huntsman Advanced Materials). В качестве отвердителя используют аминный отвердитель с торговым названием Aradur 30446 (фирма Huntsman Advanced Materials).
Приведенные в таблицах 3 и 4 силоксаны сокращенно обозначены следующим образом:
Dynasilan (3-глицидилоксипропил)триметоксисилан,
EPSilox1 1,3-бис(глицидоксипропил)тетраметилдисилоксан,
EPSilox2 трис(глицидоксипропилдиметилсилокси)фенилсилан,
Amsilox 1,3-бис(3-аминопропил)тетраметилдисилоксан.
Таблица 3 Смоляной компонент (А)
| Пример 6 (сравни-тельный) [% масс.] | Пример 7 [% масс.] | Пример 8 [% масс.] | Пример 9 [% масс.] | Пример 10 [% масс.] | |
| Эпоксидная смола | 61,4 | 61,4 | 57,4 | 57,4 | 57,4 |
| Кварцевая мука | 35,8 | 35,8 | 35,8 | 35,8 | 35,8 |
| Пирогенная кремниевая кислота | 2,8 | 2,8 | 2,8 | 2,8 | 2,8 |
| EPSilox1 | 4,0 | 4,0 | |||
| EPSilox2 | 4,0 | ||||
| Сумма | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
Таблица 4 Отверждающий компонент (В)
| Пример 6 (сравни-тельный) [% масс.] | Пример 7 [% масс.] | Пример 8 [% масс.] | Пример 9 [% масс.] | Пример 10 [% масс.] | |
| Аминный отвердитель | 60,7 | 50,7 | 56,7 | 60,7 | 60,7 |
| Amsilox | 10,0 | 4,0 | |||
| Пирогенная кремниевая кислота | 4,3 | 4,3 | 4,3 | 4,3 | 4,3 |
| Кварцевая мука | 19,5 | 19,5 | 19,5 | 19,5 | 19,5 |
| Глиноземистый цемент | 13,0 | 13,0 | 13,0 | 13,0 | 13,0 |
| Ускоритель | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,5 |
| Сумма | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
Пример 11
Контроль внутренней прочности при испытании на отрыв
В качестве основы используют выпиленный алмазным инструментом образец бетона C20/25 (соответственно влажного и сухого). Круглые металлические пластины закрепляют на используемой для приклеивания основе посредством кольца из двусторонней клейкой ленты в качестве дистанционирующего элемента и заполняют растворной смесью. После отверждения при комнатной температуре (20°С, один день) с помощью адгезиометра DYNA Z (изготовитель фирма Proceq) измеряют прочность сцепления.
Результаты испытания приведены в таблице 5.
Таблица 5 Прочность сцепления при испытании на отрыв
| Примеры | Сухой бетон | Влажный бетон | ||
| Прочность на отрыв [Н/мм2] | Изменение [%] | Прочность на отрыв [Н/мм2] | Изменение [%] | |
| 1 (сравнительный) | 3,7 | 0 | 0,7 | 0 |
| 2 | 5,3 | 43,2 | 2,3 | 228 |
| 3 | 5,1 | 37,8 | 2,5 | 257 |
| 4 | 5,1 | 37,8 | 2,7 | 285 |
| 5 | 4,6 | 12,4 | 2,3 | 2282 |
| 6 (сравнительный) | 3,9 | 0 | 0,9 | 0 |
| 7 | 4,7 | 20,5 | 1,9 | 11,1 |
| 8 | 4,0 | 2,5 | 2,2 | 44,4 |
| 9 | 5,0 | 28,2 | 2,1 | 33,3 |
| 10 | 4,9 | 25,6 | 2,5 | 77,7 |
Как следует из приведенных в таблице 5 данных, прочность сцепления предлагаемых в изобретении растворных смесей с сухим и, в частности, водонасыщенным бетоном, достигаемая благодаря использованию эпоксифункциональных, соответственно аминофункциональных силоксанов без соединенных с кремнием гидролизуемых групп, возрастает по сравнению со сравнительными растворными смесями без эпоксифункциональных, соответственно аминофункциональных силоксанов (примеры 1 и 6), причем одновременно удается избежать образования нежелательных летучих органических соединений.
Пример 12
Определение значений нагрузки во влажном бетоне
Для определения значений нагрузки, воспринимаемой двухкомпонентными строительными растворными смесями из примеров 6-10, используют высокопрочный анкерный резьбовой прут М12, который закрепляют предлагаемой в изобретении двухкомпонентной строительной растворной смесью в сверленом отверстии диаметром 14 мм и глубиной 72 мм. По истечении заданного времени отверждения при комнатной температуре посредством центрического вытягивания анкерного резьбового прута с плотной опорой определяют среднюю критическую нагрузку и вычисляют среднее значение для пяти анкерных прутов.
Исследуемые сверленые отверстия, выполненные с использованием алмазного сверла, дважды очищают сжатым воздухом (6 бар), крацуют и вновь дважды продувают сжатым воздухом.
Для определения значений нагрузки во влажном бетоне сверленые отверстия заполняют водой, которая остается в них в течение суток. Затем воду отсасывают и посредством растворной смеси закрепляют анкерный прут. Отверждение растворной смеси осуществляют при комнатной температуре (21±2°С) в течение 24 часов.
Определенные для примеров 6-10 значения нагрузки приведены в таблице 6.
Таблица 6 Значения нагрузки во влажном бетоне
| Примеры | Критическая нагрузка [Н/мм2] | Изменение [%] |
| 6 (сравнительный) | 27,9 | 0 |
| 7 | 32,5 | 16,5 |
| 8 | 32,7 | 17,2 |
| 9 | 33,3 | 19,3 |
| 10 | 33,3 | 19,3 |
Результаты данного испытания свидетельствуют о значительном улучшении функциональной способности предлагаемых в изобретении растворных смесей в критичных условиях сверленого отверстия. Дополнительные опыты показывают, что повышенных значений нагрузки в указанных условиях достигают также для растворных смесей, содержащих от 1,5 до 4 % масс. силоксанов без соединенных с кремнием гидролизуемых групп.
1. Двухкомпонентная строительная растворная смесь, которая включает по меньшей мере один смоляной компонент (А), содержащий в качестве отверждаемого ингредиента по меньшей мере одну полимеризуемую посредством реакции присоединения смолу на эпоксидной основе, и отверждающий компонент (В), содержащий отвердитель для смолы смоляного компонента (А), отличающаяся тем, что по меньшей мере один из компонентов включает по меньшей мере один силоксан, содержащий по меньшей мере один функциональный остаток, который способен вступать в реакцию присоединения с эпоксидами, но не имеет соединенных с атомом кремния гидролизуемых групп.
2. Двухкомпонентная строительная растворная смесь по п. 1, причем функциональный остаток, способный вступать в реакцию присоединения с эпоксидными группами, является концевым остатком.
3. Двухкомпонентная строительная растворная смесь по п. 2, причем функциональный остаток выбран из группы, состоящей из гидроксильных, карбоксильных, аминных, втор-аминных, меркаптановых, изоцианатных, алкенильных, (мет)акрилоильных, ангидридных и эпоксидных остатков, предпочтительно из группы, состоящей из эпоксидных и аминных остатков.
4. Двухкомпонентная строительная растворная смесь по п. 1, причем силоксан обладает формулой:
R3Si-[О-Si(R1)2]n-О-SiR3,
в которой
n означает 0 или целое число от 1 до 1000 включительно, предпочтительно от 0 до 100, более предпочтительно 0 или от 1 до 15,
R и R1 соответственно независимо друг от друга означают алкильный остаток c 1-20 атомами углерода или aралкильный остаток, при необходимости содержащий гетероатомы и содержащий по меньшей мере один остаток, способный вступать в реакцию присоединения с эпоксидными группами, причем R1 предпочтительно выбран из группы, состоящей из алкильных остатков с 1-4 атомами углерода.
5. Двухкомпонентная растворная смесь по п. 2, причем силоксан содержит два или более одинаковых или разных, предпочтительно два одинаковых концевых функциональных остатка, способных вступать в реакцию присоединения с эпоксидными группами и предпочтительно выбранных из группы, состоящей из аминных и эпоксидных остатков.
6. Двухкомпонентная строительная растворная смесь по п. 1, причем силоксан выбран из группы, состоящей из 1,3-бис(2-аминоэтиламиноэтил)тетраметилдисилоксана, 1,3-бис(глицидоксипропил)тетраметилдисилоксана, трис-(глицидоксипропилдиметилсилокси)фенилсилана, 3-метакрилоксипропилпентаметилдисилоксана, поли(акрилоксипропилметил)силоксана, 1,3-бис(акрилоксипропилметил)силоксана, 1,3-бис(3-метакрилоксипропил)тетракис(триметилсилокси)дисилоксана, 1,3-бис(3-метакрилоксипропил)тетраметилдисилоксана, полидиметилсилоксана с монометакрилоксипропильными концевыми группами, сополимера диметилсилоксана с (3-(монометакрилокси)пропил)метилсилоксаном, 1,3-бис(4-метакрилоксибутил)тетраметилдисилоксана, сополимера (метакрилоксипропил)метилсилоксана с диметилсилоксаном, 1,1,1,3,5,7,7,7-октаметил-3,5-бис(триметилсиланилокси)тетрасилоксана, поли(метилгидросилоксана) с триметилсилильными концевыми группами, поли(диметилсилоксана) с концевыми бис(гидроксиалкильными) группами, сополимера диметилсилоксана с (2-(3,4-эпоксициклогексил)этил)метилсилоксаном, поли-(диметилсилоксана) с концевыми группами простого диглицидилового эфира, сополимера диметилсилоксана с [3-(2-(3-гидроксиэтокси)этокси)-пропил]-метилсилоксаном и поли(диметилсилоксана) с концевыми группами простого моноглицидилового эфира, особенно предпочтительно из группы, состоящей из 1,3-бис(2-аминоэтиламиноэтил)тетраметилдисилоксана, 1,3-бис(глицидоксипропил)тетраметилдисилоксана и трис-(глицидоксипропилдиметилсилокси)фенилсилана.
7. Двухкомпонентная строительная растворная смесь по п. 1, отличающаяся тем, что содержание силоксана составляет от 0,5 до 10 % масс., предпочтительно от 1,5 до 10 % масс., более предпочтительно от 2 до 5 % масс., в пересчете на общую массу двухкомпонентной строительной растворной смеси.
8. Двухкомпонентная строительная растворная смесь по п. 1, отличающаяся тем, что смоляной компонент (А) и/или отверждающий компонент (В) в качестве дополнительного ингредиента содержат по меньшей мере одну тиксотропную добавку.
9. Двухкомпонентная строительная растворная смесь по п. 1, отличающаяся тем, что смоляной компонент (А) и/или отверждающий компонент (В) в качестве дополнительного ингредиента содержат по меньшей мере один неорганический наполнитель.
10. Двухкомпонентная строительная растворная смесь по одному из пп. 1-9, отличающаяся тем, что указанная смесь находится в патроне, гильзе или пакете из пленки, причем смоляной компонент (А) и отверждающий компонент (В) помещены в отделенные друг от друга камеры.
11. Применение двухкомпонентной строительной растворной смеси по одному из пп. 1-10 для химического крепления строительных деталей, таких как анкерных резьбовых прутов, стальной арматуры, резьбовых втулок и болтов, в сверленых отверстиях, которые имеются в минеральной основе.
