Клеевая композиция холодного отверждения
Владельцы патента RU 2791395:
Акционерное общество "Препрег - Современные Композиционные Материалы" (RU)
Настоящее изобретение относится к двухкомпонентной клеевой композиции холодного отверждения, содержащей компонент А и компонент Б при отношении компонента А к компоненту Б, составляющем 100:(44-53) масс. ч. Компонент А включает при определенном массовом соотношении, указанном в формуле изобретения: эпоксидную смолу на основе бисфенола А (EEW=180-190 г/экв.), активный разбавитель, выбранный из группы алифатических и ароматических глицидиловых и диглицидиловых эфиров, пигмент, дисперсный минеральный наполнитель, представляющий собой смесь дисперсного минерального наполнителя гранулометрического состава со средним размером частиц 14÷23 мкм и дисперсного минерального наполнителя гранулометрического состава со средним размерами частиц 200÷219 мкм, пеногаситель, усилитель смачивания и диспергирования, наноразмерный гидрофильный пирогенный кремнезем (диоксид кремния). Компонент Б включает при определенном массовом соотношении, указанном в формуле изобретения: отвердитель на основе аддуктов циклоалифатических полиаминов, наноразмерный гидрофильный пирогенный кремнезем, ускоритель отверждения на основе третичного амина, усилитель тиксотропности, дисперсный минеральный наполнитель, представляющий смесь дисперсных минеральных наполнителей гранулометрического состава со средним размером частиц 14÷23 мкм и 43÷60 мкм и дисперсного минерального наполнителя гранулометрического состава со средним размерам частиц 200÷219 мкм, органический краситель. Технический результат – повышение индекса тиксотропной клеевой композиции и показателей прочности адгезии отвержденной композиции к бетону с одновременным понижением коэффициента вариации прочностных показателей, снижение времени гелеобразования и повышение термомеханических характеристик. 3 табл., 18 пр.
Настоящее изобретение относится к области создания двухкомпонентных эпоксидных составов холодного отверждения, предназначенных для применения в качестве клеевых и связующих композиций, используемых в строительной индустрии при ремонте и усилении бетонных или кирпичных конструкций, в том числе в составе армирующих элементов углепластиковых или стальных ламелей, для повышения несущей способности и восстановления строений различного назначения.
Из уровня техники известен двухкомпонентный эпоксидный клей (см. SU 861379, МПК C09J 3/16, C08L 63/00, опубл. 07.09.1981) включающий эпоксидную смолу, аминный отвердитель, пластификатор дибутилфталат, дисперсный наполнитель, модификатор и растворитель. В качестве растворителя используют сольвент, ксилол, этиалацетат или их смеси и его количество может составлять до 40 масс. % от клеевой композиции. К недостаткам известного состава следует отнести присутствие растворителя, который отрицательно влияет на свойства клеевых соединений, способствует вспениванию клеевой композиции в процессе приготовления, снижению прочности формируемых соединений и стабильности физико-механических характеристик.
Известна двухкомпонентная эпоксидная композиция холодного отверждения (см. RU 2479601, МПК C08G 59/56, C08L 63/02, C08L 75/00, C08J 5/24, опубл. 20.04.2013), которая не содержит растворителей и может применяться в качестве пропиточных и клеевых композиций для защитных покрытий металлических и бетонных поверхностей. Эпоксидная композиция включает эпоксидную основу, содержащую эпоксидную диановую смолу, эпоксиуретановую смолу и отверждающую систему, состоящую из ароматического амина и гетероциклического соединения имидазольного типа. Недостатком данной эпоксидной композиции является отсутствие в ее составе дисперсных армирующих наполнителей, что приводит к низкой адгезии полимерной матрицы к бетону и что, в свою очередь, в целом снижает прочностные характеристики ремонтируемой поверхности, отсутствию тиксотропных свойств и пониженной вязкости композиции при температуре применения. Такие характеристики ограничивают возможность ее эффективного использования для ремонта, восстановления или усиления вертикальных потолочных, наклонных, арочных или сильно изогнутых поверхностей - композиция стекает, образуя подтеки, в результате чего возникают проблемы и сложности при креплении армирующих ламелей, что сильно повышает трудоемкость ремонтного процесса.
Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату, принятым за прототип является двухкомпонентный эпоксидный клей для пропитки/скрепления композиционного материала из углеродного волокна при армировании бетонной конструкции получаемая совмещением 100 масс. ч эпоксидной основы и 60 масс. ч отверждающей аминной системы. Эпоксидная основа содержит: 79,96 масс. % эпоксидной смолы на основе бисфенола А марки E51 (EEW=180÷190 г/экв.), 8,00 масс. % активного разбавителя бензилглицидилового эфира, 0,04 масс. % пигмента, 8,00 масс. % наполнителя диоксида кремния, 0,80 масс. % пеногасителя марки BYK-054, 2,40 масс. % усилителя смачивания и диспергирования марки KH-550 и 0,80 масс. % наноразмерного гидрофильного пирогенного кремнезема (диоксида кремния). Отверждающая система содержит: 98,5 масс. % аминного отвердителя - низкомолекулярной полиамидной смолы марки PA651, 0,50 масс. % пеногасителя марки BYK-054 и 1,00 масс. % наноразмерного гидрофобного пирогенного кремнезема (диоксида кремния). (см. CN101654606A, Вариант 2, МПК C09J 163/02; C09J 11/04, опубл. 28.03.2013).
Недостатками указанного клея-прототипа являются: высокая стоимость, низкий уровень технологических характеристик, невысокие и нестабильные характеристики прочности сцепления (адгезии) отвержденной клеевой композиции с бетоном, сниженная реакционная способность, пониженные термомеханические характеристики (температура стеклования Tg).
Установлено, что в известной клеевой композиции-прототипе содержится относительно небольшое количество армирующих дисперсных наполнителей, что повышает ее стоимость в линейке продукции для строительной индустрии, а также приводит к низкой прочности сцепления клеевой композиции с бетоном. Кроме того, она характеризуется слабовыраженным тиксотропным эффектом, что вызвано присутствием небольшого количества тиксотропного компонента - тонкодисперсных частиц в виде наночастиц пирогенного кремнезема, способных к формированию структурных контактов коагуляционного типа между частицами твердой фазы системы. Композиция характеризуется текучестью и при ее нанесении, даже слоем до 10 мм на вертикальные и горизонтальные поверхности, образуются наплывы и подтеки, в результате чего толщина нанесенного слоя неравномерна, что влияет на стабильность прочностных показателей формируемых клеевых соединений и приводит к значительным разбросам показателей прочности сцепления с бетоном. Невысокие и нестабильные прочностные характеристики не обеспечивают надежность эксплуатации восстановленных несущих конструкций и повышенной устойчивости к негативным воздействиям окружающей агрессивной среды, перепадов температур и при чрезвычайных внешних нагрузках.
Так же, в качестве отвердителя в составе известной клеевой композиции-прототипа используется низкомолекулярная полиамидная смола марки PA651, которая является продуктом конденсации димеризованных жирных кислот растительных масел с длинной углеродной цепью с избытком алифатического полиамина, содержит большое количество реакционноспособных аминогрупп и способна к взаимодействию с эпоксидными олигомерами без дополнительного нагревания. Интенсивность взаимодействия между отвердителем PA651 и эпоксидной смолой умеренная, PA651 характеризуется средней реакционной активностью и пониженной скоростью формообразования ввиду того, что амидная группа при отверждении формирует много водородных связей и по этой причине время гелеобразования клеевой композиции достаточно велико. Излишне большой срок жизнеспособности и гелеобразования клеевой композиции неудобен для потребителя, поскольку в этом случае необходимо использование специальной оснастки, которая бы обеспечила фиксацию ламелей в заданном положении на длительный срок, для сохранения их взаимного положения.
Для отверждения известной клеевой композиции-прототипа (эпоксидный эквивалентный вес EEWсмеси=188 г/экв.) используется только 85 масс. % от необходимого расчетного стехиометрического количества полиамидной смолы марки PA651 (аминный эквивалентный вес AHEWPA651=141,5 г/экв.), что снижает его эффективность применения в качестве «холодного» отвердителя для эпоксидных олигомеров. В результате такого соотношения реакционноспособных компонентов промотируется большое количество химических процессов, идущих по механизмам линейной полимеризации, так как такого количества отвердителя для эффективного удлинения цепи и образования большого количества поперечных сшивок недостаточно. Сформированная полимерная структура с доминирующими линейными структурами обладает низкими термомеханическими характеристиками с невысокими показателями температур стеклования Tg. Для формирования более сшитой и термостойкой сетчатой структуры необходимо обеспечить термообработку клеевой композиции при формовании клеевого шва или увеличить содержание отверждающего компонента - полиамидной смолы.
Техническая проблема, на решение которой направлено данное изобретение является создание экономически эффективной и высокотехнологичной эпоксидной клеевой композиции для ремонта, восстановления или усиления вертикальных потолочных, наклонных, арочных или сильно изогнутых поверхностей.
Технический результат, достигаемый при решении технической проблемы, заключается, в повышении индекса тиксотропности клеевой композиции и показателей прочности адгезии отвержденной композиции к бетону, с одновременным понижением коэффициента вариации прочностных показателей, снижении времени гелеобразования и повышении термомеханических характеристик.
Техническая проблема решается, а технический результат достигается за счет того, что двухкомпонентная клеевая композиция холодного отверждения, содержит компонент А, включающий: эпоксидную смолу на основе бисфенола А (EEW=180-190 г/экв.), активный разбавитель, выбранный из группы алифатических и ароматических глицидиловых и диглицидиловых эфиров, пигмент, дисперсный минеральный наполнитель, представляющий собой смесь дисперсного минерального наполнителя гранулометрического состава со средним размером частиц 14÷23 мкм и дисперсного минерального наполнителя гранулометрического состава со средним размерами частиц 200÷219 мкм, пеногаситель, усилитель смачивания и диспергирования, наноразмерный гидрофильный пирогенный кремнезем (диоксид кремния), и компонент Б, включающий: отвердитель на основе аддуктов циклоалифатических полиаминов, наноразмерный гидрофильный пирогенный кремнезем, ускоритель отверждения на основе третичного амина, усилитель тиксотропности, дисперсный минеральный наполнитель, представляющий собой смесь дисперсных минеральных наполнителей гранулометрического состава со средним размером частиц 14÷23 мкм и 43÷60 мкм и дисперсного минерального наполнителя гранулометрического состава со средним размерам частиц 200÷219 мкм, органический краситель. при следующем массовом соотношении компонентов, масс. %:
Компонент А:
| Эпоксидная смола на основе бисфенола А с EEW=180÷190 г/экв. |
23,3-31,0 |
| Активный разбавитель | 3,0-7,6 |
| Пигмент | 0,5-2,0 |
| Дисперсный минеральный наполнитель гранулометрического состава со средним размером частиц 14-23 мкм |
0,5-10,1 |
| Дисперсный минеральный наполнитель гранулометрического состава со средним размерами частиц 200÷219 мкм | 48,0-63,0 |
| Пеногаситель | 0,5-2,5 |
| Усилитель смачивания и диспергирования | 0,5-2,6 |
| Наноразмерный гидрофильный пирогенный кремнезем |
1,0-3,9 |
Компонент Б:
| Отвердитель на основе аддуктов циклоалифатических полиаминов |
29,1-35,0 |
| Наноразмерный гидрофильный пирогенный кремнезем | 1,7-3,5 |
| Ускоритель отверждения | 1,36-3,00 |
| Усилитель тиксотропности | 0,20-1,20 |
| Органический краситель | 0,04-0,50 |
| Дисперсный минеральный наполнитель гранулометрического состава со средним размером частиц 14÷23 мкм |
4,5-14,0 |
| Дисперсный минеральный наполнитель гранулометрического состава со средним размерами частиц 43÷60 мкм |
29,9-58,6 |
| Дисперсный минеральный наполнитель гранулометрического состава со средним размерами частиц 200÷219 мкм | 4,5-12,9 |
При этом соотношение компонента А и компонента Б составляет 100:(44 - 53) масс. ч.
Двухкомпонентная клеевая композиция включает указанное количество тиксотропного наноразмерного гидрофильного пирогенного кремнезема (диоксида кремния) очень мелкой фракции и структурирующую добавку усилителя тиксотропности. Именно такое соотношение указанных компонентов позволяет структурирующей добавке усилителя тиксотропности эффективно вступать во взаимодействие с гидрофильным кремнеземом за счет водородных связей, что способствует образованию многочисленных слабосвязанных сеток дисперсных частиц и тем самым значительно усиливает тиксотропный эффект системы, что в свою очередь, позволяет клеевой композиции при нанесении на вертикальные поверхности и на приклеиваемые ламели эффективно держаться до «схватывания» клеевого шва.
Повышенные тиксотропные характеристики клеевой композиции способствуют равномерности ее нанесения, что обеспечивает стабильность прочностных характеристик сцепления (адгезии) отвержденной клеевой композиции с бетоном. Кроме того, высокая устойчивость к провисанию, позволяет наносить более толстые слои клеевой композиции и крепить тяжелые металлические ламели.
Компонент Б клеевой композиции холодного отверждения включает отвердитель на основе аддуктов циклоалифатических полиаминов и катализатор отверждения на основе третичных аминов. Циклоалифатический полиамин, благодаря своей химической природе, способен формировать отвержденную теплостойкую полимерную матрицу с жесткой трехмерной сетчатой структурой с высокой частотой и с большой плотностью поперечных связей, непосредственно соединяющих алициклы, образуя при этом эпоксиполимер с повышенными термомеханическими характеристиками. Применение катализатора отверждения позволяет ускорить процесс гелеобразования, сократив длительность отверждения, обеспечивая оптимальную технологическую жизнеспособность клеевой композиции. Катализ отверждения клеевой композиции также способствует формированию клеевого соединения с большей термической устойчивостью в процессе эксплуатации. Таким образом именно такое соотношение используемых ингредиентов в компоненте Б, позволяет увеличить термомеханические характеристики и уменьшить время гелеобразования.
Высокая степень наполнения и широкий гранулометрический состав разработанной клеевой композиции, включающий частицы от грубодисперстных до наноразмерных, способствуют уменьшению расстояния между используемыми дисперсными частицами в отвержденной полимерной матрице, что приводит к снижению расслаиваемости высоконаполненной системы, увеличению площади поверхности контакта, тем самым приводят к более высокому сопротивлению при сдвиге, создавая дополнительный «каркас устойчивости» в структуре, что сказывается на интенсивности межмолекулярного взаимодействия дисперсных частиц с эпоксидной матрицей, обеспечивает дополнительное упрочнение матрицы и приводит к повышению прочности сцепления (адгезии) к бетону клеевого соединения.
Использование большого количества (не менее 60 масс. %) в составе клеевой композиции дисперсных минеральных наполнителей, которые являются доступными природными материалами с невысокой стоимостью, позволяет уменьшить стоимость клеевой композицию.
В составляющие компоненты А и Б клеевой композиции холодного отверждения включены не идентичные красящие вещества: компонент А содержит пигмент белого цвета на основе диоксида титана, а компонент Б - органический краситель синего цвета. Включение различных красителей позволяет быстро визуально идентифицировать компоненты А и Б, так что, например, оператор, использующий в остальном идентичные картриджи в дозирующем устройстве или расфасованные единицы клеевой композиции, не может случайно использовать два одинаковых компонента. Наличие красящих веществ также обеспечивает возможность визуального контроля качества совмещения компонентов А и Б, оценивать равномерность и гомогенность их смешения по цвету приготовленной клеевой композиции и выявлять возможные дефекты образующегося клеевого шва, что способствует повышению качества, в частности повышает показатели прочности адгезии и упрощает крепление, что особенно актуально когда использование клеевой композиции происходит при выездных ремонтных работах, вне строительных участков.
Соотношения ингредиентов в компоненте А и в компоненте Б подобраны экспериментальным путем.
Именно заявленное соотношение компонента А и компонента Б позволяет получить клеевую композицию холодного отверждения с повышенным индексом тиксотропности, повышенными показателями прочности адгезии отвержденной композиции к бетону, с одновременным понижением коэффициента вариации прочностных показателей, сниженным временем гелеобразования и повышенными термомеханическими характеристиками.
Для получения компонента А используют эпоксидную смолу выбранную из ряда эпоксидных смол на основе бисфенола А (4,4'-дигидрокси-2,2-дифенилпропана) со средней эпоксидной эквивалентной массой EEW =180-190 г/экв., следующих торговых марок например, D.E.R. 330 (производитель «Olin Corporation»), E-51 (производитель «Guangzhou Suixin Chemical Industry Co., Ltd.»), NPEL-128 (производитель «Nan Ya Plastics Corporation»), смолу марки ЭД-20 (ГОСТР 56211-2014) и др.
Активный разбавитель, выбран из группы алифатических и ароматических глицидиловых и диглицидиловых эфиров, следующих марок например, диглицидиловый эфир 1,4-бутандиола («Разбавитель №103» (производитель «Shanghai Industrial Company Xiekai Co., Ltd.»), ДГЭБД (производитель АО «Химэкс Лимитед), бензилглицидиловый эфир (производитель «Wuhan Golden Kylin Industry & Trade Co., Ltd.» или ООО "Промкомплект"), фенилглицидиловый эфир (производитель ООО "Промкомплект" или «Shanghai Lingfeng Chemical Reagent Co., Ltd.»), диглицидиловый эфир резорцина марки УП-637 (производитель ООО Предприятие "ДОРОС"), диглицидиловый эфир диэтиленгликоля марки Лапроксид ДЭГ-1 (производитель ООО "НПП "Макромер" им. В.С. Лебедева»), марки ДЭГ-1 (производитель АО «Химэкс Лимитед») и др.
В качестве пигмента для компонента А, используется пигмент на основе диоксида титана, который может быть выбран из группы пигментов торговых марок: Sachtleben® R660 (производитель «Sachtleben Chemie GmbH»), R-908 (производитель «Sichuan Lomon Titanium Industry Co., Ltd.»), двуокись титана TiOx-271 (производитель ЗАО «Крымский Титан») и др.
В качестве наноразмерного гидрофильного пирогенного кремнезема (диоксида кремния) может быть использован высокодисперсный гидрофильный диоксид кремния с размером частиц 5- 20 нм выбранный из группы: Орисил 300 (производитель ООО "Силика"), Fumed Nano Silica Hydrophilic-300 (производитель «Shanghai Xian Ding Biotechnology Co., Ltd.»), Аэросил А 300 (производитель «Evonik Degussa GmbH») и др.
Дисперсный минеральный наполнитель гранулометрического состава со средним размерами частиц 14÷23 мкм может быть выбран из группы минеральных наполнителей : Маршалит марки А (средний размер частиц d50=23 мкм, ГОСТ 9077-82), карбонат кальция марки Omyacarb 15-UR (средний размер частиц d50=14 мкм, производитель «Omya International AG»), Микрокальцит марки КМ 40 (средний размер частиц d50=17 мкм, ГОСТ Р 56775-2015), каолин деламинированный 15 мкм (средний размер частиц d50=15 мкм, поставщик ООО «Батолит» ) и др.
Дисперсный минеральный наполнитель гранулометрического состава со средним размерами частиц 43÷60 мкм может быть выбран из группы наполнителей: кварцевая мука 50 мкм (средний размер частиц d50=43 мкм, поставщик ООО «Батолит»), кварцевая мука марки SilverBond 50 (средний размер частиц d50=50 мкм производитель ООО «Сибелко Рус»), мрамор молотый марки 100К (средний размер частиц d50=55÷60 мкм, поставщик ООО «Батолит»).
Дисперсный минеральный наполнитель гранулометрического состава со средним размерами частиц 200÷219 мкм может быть выбран из группы наполнителей: Микрокальцит 200 микрон (средний размер зерна d50=200 мкм, производитель ООО «УралРесурс»), песок кварцевый ВС-050-1 (средний размер зерна d50=219 мкм, ГОСТ 22551-77), осажденный диоксид кремния марки MFIL-60(S)DF (средний размер зерна d50=200 мкм, производитель «Madhu Silica Pvt. Ltd.») и др.
Пеногаситель может быть выбран из ряда технологических добавок: BYK-P9920, BYK-054, BYK- А 535 (производитель «BYK Chemie GmbH») и др.
Усилитель смачивания и диспергирования, могут быть выбраны из ряда технологических добавок: BYK-W985, BYK-W980 (производитель «BYK Chemie GmbH»), KH-550, KH-560 (производитель «Beijing Shenda Fine Chemical Company») и др.
Для получения компонента Б в качестве отвердителя на основе аддуктов циклоалифатических полиаминов могут использоваться отверждающие компоненты, например марок Telalit 95, Telalit 0903 (производитель «Spolchemie»), марки LS-D308 (производитель «Anhui Herrman Impex Co., Ltd»), отвердитель марки 921 (производитель ООО "Суперпласт"), марки Этал-М7 (производитель АО «ЭНПЦ Эпитал») и др.
Ускоритель аминной отверждающей системы выбран из ряда активных катализаторов отверждения на основе третичных аминов, например: ускоритель марки УП-606/2 (2,4,6-трис(диметиламинометил)фенол), производитель АО "Химэкс Лимитед"), Attcure 2900 (производитель ООО «Аттика»), MXC-BDMA (диметилбензиламин, производитель Shijiazhuang Mingxu Chemicals Co., Ltd.) и др.
Усилитель тиксотропности может быть выбран из ряда технологических добавок: BYK- 2710, BYK R 607, BYK- 2720 (производитель «BYK Chemie GmbH») и др.
Органический краситель для компонента Б может быть выбран из группы красителей: метиленовый синий (N,N,N',N'-тетраметилтионина хлорид тригидрат, производитель ОАО «Самарамедпром»), версал синий LBS фталоцианиновый пигмент ( производитель «Synthesia») и органический пигмент голубой фталоцианиновый (фталоцианин меди, производитель ПАО «Пигмент») и др.
Примеры осуществления.
Пример 1 (табл. 1). Получение компонента А для заявленной клеевой композиции.
В чистый и сухой реактор со сливным штуцером, снабженный мешалкой для смешивания исходных веществ, загружали 31,0 масс. % эпоксидной смолы на основе бисфенола А марки D.E.R. 330 и 3,0 масс. % активного разбавителя диглицидилового эфира диэтиленгликоля марки ДЭГ-1, 0,5 масс. % пеногасителя марки BYK-P9920 и 0,5 масс. % усилителя смачивания и диспергирования марки BYK-W980 и 0,5 масс. % пигмента марки Sachtleben® R660. Перемешивание осуществлялось при скорости (500 ± 50) об/мин в течение не менее 30 мин при комнатной температуре. Затем, постепенно снижая скорость мешалки, небольшими порциями добавляли 1,0 масс. % наноразмерного наполнителя пирогенного гидрофильного кремнезема марки Hydrophilic-300, 0,5 масс. % микродисперсного наполнителя Маршалит марки А и 63,0 масс. % грубодисперсного наполнителя марки Микрокальцит 200 мкм. Перемешивание осуществлялось при скорости (300 ± 50) об/мин в течение не менее 45 мин при комнатной температуре. Выключали мешалку и выгружали готовую смоляную составляющую через сливной штуцер в сухую, чистую тару. Затем смоляную составляющую дважды обработали на трехвалковой мельнице ЕХАКТ 80Е. Готовый компонент А помещали в сухую, чистую тару.
Примеры 2-6 (табл. 1).
Изготовление эпоксидной основы (компонент А) выполняли аналогично примеру 1, но с другими компонентами и при соотношениях, приведенных в таблице 1.
Пример 7 (табл. 2). Получение компонента Б для заявленной клеевой композиции.
В чистый и сухой реактор со сливным штуцером, снабженный мешалкой для смешивания исходных веществ, загружали 29,1 масс. % отвердителя на основе аддуктов циклоалифатических полиаминов марки Telalit 95 и 1,36 масс. % ускорителя отверждения на основе третичных аминов марки MXC-BDMA, 0,2 масс. % усилитель тиксотропности марки BYK- 2710, и 0,04 масс. % органического красителя Метиленовый синий. Перемешивание осуществлялось при скорости (500 ± 50) об/мин в течение не менее 30 мин при комнатной температуре. Затем, постепенно снижая скорость мешалки, небольшими порциями добавляли 1,7 масс. % наноразмерного наполнителя пирогенного гидрофильного кремнезема марки Орисил 300, 4,5 масс. % микродисперсного наполнителя Микрокальцит КМ 40, 58,6 масс. % микродисперсного наполнителя кварцевая мука 50 мкм и 4,5 масс. % грубодисперсного наполнителя диоксид кремния марки MFIL-60(S)DF. Перемешивание осуществлялось при скорости (300 ± 50) об/мин в течение не менее 45 мин при комнатной температуре. Выключали мешалку и выгружали готовый компонент Б через сливной штуцер в сухую, чистую тару. Затем компонент Б дважды обработали на трехвалковой мельнице ЕХАКТ 80Е и поместили в сухую, чистую тару.
Примеры 8-12 (табл. 2). Изготовление отверждающей аминной системы (компонент Б) выполняли аналогично примеру 7, но с другими компонентами и при соотношениях, приведенных в таблице 2.
Клеевые композиции (примеры 13-18, таблица 3) готовили непосредственно перед применением путем смешивания компонента А и компонента Б в заданном соотношении с использованием погружной низкооборотной механической мешалки ( скорость перемешивания 150÷200 об/мин) при соотношении компонента А и компонента Б - 100: (44 - 53) масс. ч.
Составы компонента А клеевой композиции-прототипа и заявленной клеевой композиции приведены в таблице 1, составы компонента Б клеевой композиции-прототипа и заявленной клеевой композиции приведены в таблице 2, составы клеевой композиции-прототипа и клеевой композиций по заявленному изобретению и их свойства приведены в таблице 3. Изобретение не ограничивается приведенными примерами.
| Таблица 1. Рецептура компонента А клеевой композиции-прототипа и заявленного изобретения | |||||||||
| Компоненты | Состав по примерам, масс. % | ||||||||
| Прототип CN 101654606 |
Компонент А | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ||||
| Эпоксидная смола на основе бисфенола А (EEW=180-190 г/экв) |
DER 330 | - | 31,0 | - | - | - | - | 23,3 | |
| E-51 | 79,96 | - | 29,6 | - | - | 24,6 | - | ||
| NPEL128 | - | - | - | 27,4 | - | - | - | ||
| ЭД-20 | - | - | - | - | 25,7 | - | - | ||
| Активный разбавитель | Бензилглициди-ловый эфир | 8,00 | - | - | - | - | - | 7,6 | |
| №103 | - | - | - | - | - | 6,8 | - | ||
| ДГЭБД | - | - | - | - | 6,0 | - | - | ||
| УП-637 | - | - | - | 4,9 | - | - | - | ||
| Фенилглици-диловый эфир | - | - | 3,7 | - | - | - | - | ||
| ДЭГ-1 | - | 3,0 | - | - | - | - | - | ||
| Наноразмерный пирогенный гидрофильный кремнезем |
Орисил 300 | - | - | - | 2,5 | - | 3,3 | - | |
| Hydrophilic-300 | 0,8 | 1,0 | - | - | 2,9 | - | - | ||
| Аэросил А 300 | - | - | 1,9 | - | - | - | 3,9 | ||
| Минеральный наполнитель | Кремнезем | Диоксид кремния | 8,0 | - | - | - | - | - | - |
| дис-персный (частицы 14÷23 мкм) |
Маршалит марки А | - | 0,5 | - | - | - | - | 10,1 | |
| Карбонат кальция Omyacarb 15-UR | - | - | 3,3 | - | 8,9 | - | - | ||
| Микрокальцит КМ 40 | - | - | - | 6,2 | - | - | - | ||
| Каолин | - | - | - | - | 9,2 | - | |||
| дис-персный (частицы 200÷219 мкм) |
Микрокальцит 200мкм | - | 63,0 | - | 55,5 | - | - | - | |
| песок кварцевый ВС-050-1 |
- | - | 59,0 | - | - | 50,1 | - | ||
| диоксид кремния MFIL-60(S)DF | - | - | - | - | 52,0 | - | 48,0 | ||
| Пигмент | Sachtleben® R660 | - | 0,5 | - | - | - | 1,7 | - | |
| R-908 | 0,04 | - | 0,8 | - | 1,5 | - | - | ||
| TiOx-271 | - | - | - | 1,2 | - | - | 2,0 | ||
| Пеногаситель | BYK-P9920 | - | 0,5 | - | - | 1,3 | - | - | |
| BYK-054 | 0,08 | - | 0,7 | - | - | 2,2 | - | ||
| BYK- А 535 | - | - | - | 0,9 | - | - | 2,5 | ||
| Усилитель смачивания и диспергирования |
BYK-W980 | - | 0,5 | - | - | - | - | 2,6 | |
| BYK-W985 | - | - | 1,0 | - | - | 2,1 | - | ||
| KH-550 | 2,4 | - | - | 1,4 | - | - | - | ||
| KH-560 | - | - | - | 1,7 | - | - |
| Таблица 2. Рецептура компонента Б клеевой композиции-прототипа и заявленного изобретения | |||||||||
| Компоненты | Состав по примерам, масс. % | ||||||||
| Прототип CN101654606 |
Компонент Б | ||||||||
| 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | ||||
| Аминный отвердитель | PA651 | 98,5 | - | - | - | - | - | - | |
| Telalit 95 | - | 29,1 | - | - | - | 32,3 | - | ||
| Telalit 0903 | - | - | 29,5 | - | - | - | - | ||
| LS-D308 | - | - | - | 30,2 | - | - | - | ||
| 921 | - | - | - | - | 31,1 | - | - | ||
| Этал-М7 | - | - | - | - | - | - | 35,0 | ||
| Пеногаситель | BYK-054 | 0,5 | - | - | - | - | - | - | |
| Наноразмерный пирогенный гидрофильный кремнезем |
Орисил 300 | - | 1,7 | - | 2,3 | - | - | - | |
| Hydrophilic-300 | - | - | - | - | 2,7 | - | 3,5 | ||
| Аэросил А 300 | - | - | 2,0 | - | - | 3,0 | - | ||
| Наноразмерный пирогенный гидрофобный кремнезем |
Аэросил R972 | 1,0 | - | - | - | - | - | - | |
| Ускоритель отверждения | MXC-BDMA | - | 1,36 | - | - | - | - | 3,00 | |
| УП-606/2 | - | - | 1,70 | - | 2,20 | - | |||
| Attcure 2900 | - | - | - | 1,90 | - | 2,50 | - | ||
| Усилитель тиксотропно-сти | BYK- 2710 | - | 0,2 | - | - | 0,69 | - | - | |
| BYK- 2720 | - | - | 0,4 | - | - | 0,88 | - | ||
| BYK R 607 | - | - | - | 0,60 | - | - | 1,20 | ||
| Органический краситель | Метиленовый синий | - | 0,04 | - | - | - | 0,42 | ||
| Версал синий LBS | - | - | 0,10 | - | 0,31 | - | - | ||
| Голубой фталоцианиновый | - | - | - | 0,20 | - | - | 0,50 | ||
| Минеральный наполнитель | дис-персный (частицы) 14÷23 мкм |
Маршалит марки А | - | - | - | - | - | - | 14,0 |
| Карбонат кальция Omyacarb 15-UR | - | - | 6,8 | - | - | 11,0 | - | ||
| Микрокальцит КМ 40 | - | 4,5 | - | 9,0 | - | - | - | ||
| Каолин | - | - | - | - | 10,0 | - | - | ||
| дис-персный (частицы 43÷60 мкм) |
Кварцевая мука 50 мкм | - | 58,6 | - | - | - | 37,9 | - | |
| Кварцевая мука SilverBond 50 | - | - | - | 47,1 | - | - | 29,9 | ||
| Мрамор молотый 100К | - | - | 52,3 | - | 42,7 | - | - | ||
| дис-персный (частицы 200÷219 мкм) |
Микрокальцит 200мкм | - | - | - | 8,7 | - | - | - | |
| Песок кварцевый ВС-050-1 |
- | - | 7,2 | - | 10,3 | - | 12,9 | ||
| диоксид кремния MFIL-60(S)DF | - | 4,5 | - | - | - | 12,0 | - |
| Таблица 3. Свойства клеевой композиций заявленного изобретения и прототипа | |||||||
| Наименование показателей | Прототип CN101654606 |
Примеры | |||||
| 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | ||
| Соотношение компонента А и компонента Б масс. ч. | 100: 60 | 100: 44 | 100: 46 | 100: 48 | 100 :50 | 100 :52 | 100: 53 |
| Рецептура компонента А | - | Пример №1 |
Пример №2 |
Пример №3 |
Пример №4 |
Пример №5 |
Пример №6 |
| Рецептура компонент Б | - | Пример №12 |
Пример №11 |
Пример №10 |
Пример №9 |
Пример №8 |
Пример №7 |
| Индекс тиксотропности при температуре (20±2)°С | 2,2÷2,3 | 6,0 | 5,7 | 5,5 | 5,6 | 5,7 | 6,1 |
| Время гелеобразования температуре (20±2)°С, τ, мин | 240 | 98 | 100 | 102 | 105 | 107 | 110 |
| Прочность сцепления (адгезия) к бетону марки В30, после выдержки 7 суток, Ai, МПа | 2,10 | 3,10 | 2,81 | 2,77 | 2,65 | 2,60 | 2,50 |
| К коэффициент вариации значений показателя прочности сцепления (адгезия) к бетону марки В30, после выдержки 7 суток, % | 9,1 | 4,7 | 4,9 | 5,0 | 4,8 | 4,7 | 4,7 |
| Температура стеклования отверждённой композиции после выдержки при температуре (20±2)°С 7 суток, °С | 43 | 57 | 52 | 54 | 53 | 56 | 60 |
Сравнительные данные из таблицы 3 показывают, что предлагаемая эпоксидная клеевая композиция холодного отверждения обеспечивает преимущества по сравнению с прототипом:
- является более технологичной, поскольку характеризуется более высоким индексом тиксотропности (индекс тиксотропности при температуре (20±2)°С - 5,5 ÷ 6,1), что обеспечивает эффективность ее нанесения на вертикальные и потолочные поверхности как вручную (с использованием кельмы, шпателя, кисти и др.), так и механизированным методом и это приводит к формированию стабильного сцепления (адгезии) отвержденной клеевой композиции с бетоном с минимальным разбросом прочностных характеристик (К коэффициент вариации значений показателя прочности сцепления (адгезия) к бетону = 4,7÷5,0);
- характеризуется более высокими показателями прочности сформированного сцепления клеевой композиции (адгезия к бетону Ai=2,5÷3,1МПа), чем клеевая композиция-прототип (адгезия к бетону Ai=2,1 МПа) ввиду значительной степени наполнения и широкого гранулометрического состава используемых армирующих дисперсных минеральных наполнителей. Повышенные прочностные характеристики обеспечивают надежность эксплуатации восстановленных несущих конструкций и повышенную устойчивость к негативным воздействиям окружающей агрессивной среды при чрезвычайных внешних нагрузках;
- обладает более высокой реакционной способностью (время гелеобразования τ (20±2) °С =98 ÷ 110 мин), чем клеевая композиция-прототип (время гелеобразования τ (20±2) °С=240 мин), что обеспечивает оптимальные технологическую жизнеспособность и длительность «полного схватывания»;
- характеризуется высокими значениями температуры стеклования образцов отвержденных клеевых композиций после выдержки 7 суток - Tg=52÷60°С (для клеевой композиции-прототипа Tg=43°С, после выдержки 7 суток ), что является верхней границей их теплостойкости и обеспечивает возможность надежно эксплуатироваться в более широком температурном диапазоне. Повышенные термомеханические характеристики обеспечивают высокую устойчивость несущей способности полимерных конструкции на основе предлагаемой клеевой композиции, вследствие недопущения размягчения при нагреве прямыми солнечными лучами на отрытом воздухе в жаркое время.
Таким образом, заявленная эпоксидная клеевая композиция холодного отверждения демонстрируют улучшенные технологические характеристики, что упрощает процесс ее использования при выездных ремонтных работах, вне строительных участков, сокращает длительность ремонтных циклов, а также обеспечивает формирование равномерного надежного сцепления (адгезии) отвержденной композиции к бетону, улучшенную защиту отремонтированных и восстановленных конструкций от воздействия агрессивных факторов , обеспечивает возможность надежной эксплуатации в более широком температурном диапазоне. Применение разработанной клеевой композиции холодного отверждения способно обеспечить экономическую эффективность, что будет способствовать ее широкому применению в различных отраслях промышленности и строительства.
1. Двухкомпонентная клеевая композиция холодного отверждения, содержащая компонент А, включающий:
- эпоксидную смолу на основе бисфенола A (EEW=180-190 г/экв.),
- активный разбавитель, выбранный из группы алифатических и ароматических глицидиловых и диглицидиловых эфиров,
- пигмент,
- дисперсный минеральный наполнитель, представляющий собой смесь дисперсного минерального наполнителя гранулометрического состава со средним размером частиц 14÷23 мкм и дисперсного минерального наполнителя гранулометрического состава со средним размерами частиц 200÷219 мкм,
-пеногаситель,
- усилитель смачивания и диспергирования,
- наноразмерный гидрофильный пирогенный кремнезем (диоксид кремния), и компонент Б, включающий:
- отвердитель на основе аддуктов циклоалифатических полиаминов,
- наноразмерный гидрофильный пирогенный кремнезем,
- ускоритель отверждения на основе третичного амина,
- усилитель тиксотропности,
- дисперсный минеральный наполнитель, представляющий смесь дисперсных минеральных наполнителей гранулометрического состава со средним размером частиц 14÷23 мкм и 43÷60 мкм и дисперсного минерального наполнителя гранулометрического состава со средним размерам частиц 200÷219 мкм,
- органический краситель,
при следующем массовом соотношении компонентов, масс. %:
При этом отношение компонента А к компоненту Б составляет 100: (44-53) масс.ч.
