Полимерная композиция

Полимерная композиция

Реферат

Изобретение относится к составам мелкозернистых полимерных композиций и эффективно может быть использовано в конструкциях, подверженных значительным эксплуатационным воздействиям и температурным колебаниям, в частности, для ремонта аэродромных и дорожных цементобетонных покрытий, защиты стальных конструкций от коррозии.

Известна полимерная композиция, включающая в свой состав эпоксидную и каменноугольную смолы, растворитель, аминный отвердитель, заполнитель и микронаполнитель (Я.И.Швидко, Э.Л.Марьямов. Аэродромные покрытия с применением полимерных материалов. Ремонт и содержание. М.: Транспорт. 1982 г. Стр.12-13, 18-30).

Наиболее близкой по достигаемым результатам и по составу к заявляемому является полимерная композиция-прототип (Патент на изобретение №2117644 «Полимербетонная смесь»), включающая в свой состав, мас.%:

окисленный бутадиен-пипериленовый сополимер
с динамической вязкостью 70...140 Пз при
температуре 25°С по реовискозиметру Гепплера,
с соотношением звеньев бутадиен:пиперилен 58:42	9
ди(поли)изоцианат	1
эпоксидная смола ЭД-20	1
кварцевый песок	27
лежалый цемент	9
щебень гранитный	53

Указанный состав имеет высокие эксплуатационные и технологические показатели, позволяющие использовать его в качестве материала для ремонта аэродромных и дорожных покрытий. Вместе с тем, указанный состав обладает достаточно высокой жесткостью при нанесении на подложку и низкими показателями значений относительного удлинения при разрыве, что не позволяет использовать его для защиты стальных конструкций, эксплуатирующихся в условиях значительных температурных перепадов (например, в мостостроении).

Задачей изобретения является повышение физико-механических характеристик защитных слоев из заявляемой полимерной композиции, используемой для ремонта аэродромных и дорожных цементобетонных покрытий и защиты стальных конструкций от коррозии, увеличение адгезии предлагаемого материала к стали.

Для приготовления композиции использовали:

- отвердитель - полиизоцианаты с массовой долей NCO-групп в пределах 30...35% и условной вязкостью при 20°С не более 60 с, например полиизоцианаты марок П45-25, ПМ 50-25 по ТУ 2472-002-72311668-2004;

- стабилизаторы фенольного типа для производства синтетических каучуков: стирилированный дифениламин ВТС-150 (ТУ 38.103613-86) или ВС-З0А (ТУ 38.40367-87);

- бутадиен-пипериленовый сополимер марки СКДП-Н (ТУ 38.103242-82);

- жидкий масляно-талловый сиккатив СЖ1П-35 (ТУ-205-2966756-09-93);

- эпоксидную смолу ЭД-20;

- песок кварцевый фракционированный;

- простой полиэфир (лапрол) марки ПЭС-3003 с молекулярной массой М=3000, вязкостью при 25°С не более 450...550 МПа*с по ТУ 2226-022-10488057-95, содержащий реакционноспособные гидроксильные группы (гидроксильное число 51,0...56,0). Указанный полиэфир выпускают в промышленных масштабах. Для расширения сырьевой базы предлагаемой композиции возможно также использование иных полиэфиров молекулярной массой в пределах от 1000 до 5000, вязкостью при 25°С в пределах 300...550 МПа*с, гидроксильным числом в пределах 50...60, например лапрол 2102 по ТУ 2226-411-05761784-95 с молекулярной массой М=2000, вязкостью при 25°С не более 300...400 МПа*с, гидроксильное число 50...56;

- микроармирующий наполнитель - волластонит марки Воксил-100 производства ООО «Ладога Хим» с содержанием частиц размером 10 мкм - 90...97 мас.%, размером 20 мкм - 3...10 мас.%.

Для получения связующего заявляемой композиции производили окисление бутадиен-пипериленового сополимера марки СКДП-Н в присутствии кислорода воздуха при температуре 95...110°С в течение 4...6 часов. Окисление производили при атмосферном давлении при постоянном перемешивании мешалкой с числом оборотов 40...60 в минуту.

В качестве катализатора процесса окисления использовали масляно-талловый сиккатив из расчета 1...3% от массы сополимера.

Стабилизатор вводили после остывания смеси до 50...60°С при перемешивании в течение 4...5 минут.

Затем в смесь вводили лапрол и после перемешивания в течение 4...5 минут эпоксидную смолу и отвердитель - полиизоцианат.

Кварцевый песок и микроармирующий наполнитель - волластонит марки Воксил-100 смешивали и порционно вводили в приготовленное связующее. Влажность кварцевого песка и волластонита не должна превышать 5% по массе.

Составы смесей в % по массе указаны в табл.1. Основные физико-механические характеристики заявляемого материала представлены в табл.2.

Составы 1, 2, 3, 4 приведены для обоснования выбора компонентов в оптимальном составе. Состав 5 - прототип, состав 4 - оптимальный.

Анализ данных, представленных в таблицах 1 и 2, позволяет сделать вывод о том, что задача изобретения достигается при соотношении компонентов смеси, указанных в составе 4.

Наличие в заявляемом составе лапрола увеличивает адгезию защитных слоев к стальной подложке, а микроармирующий наполнитель - волластонит марки Воксил-100 за счет игольчатой формы зерен, с ярко выраженной пространственно-геометрической анизотропностью, способствует увеличению величины относительного удлинения предлагаемого материала без снижения прочности на разрыв.

Кроме того, отмечено, что помимо увеличения значений адгезии и величины относительного удлинения при разрыве возросла морозостойкость.

Таблица 1Составы материалов
Компоненты	Составы материалов, мас.%
1	2	3	4	5
Окисленный каучук СКДП-Н	9	12,5	14	13,3	9
Песок кварцевый	78	68	55	66	27
Цемент лежалый	-	-	-	-	9
Полиизоцианат	1,1	1,2	1,8	1,5	1
Смола ЭД-20	5,5	3,2	5,5	4,6	1
Лапрол	0,2	0,8	0,5	0,7	-
Волластонит «Воксил-100»	6,2	14,3	23,2	13,9	-
Щебень гранитный	-	-	-	-	53

Таблица 2Физико-механические характеристики полимерных композиций
Физико-механическая характеристика	Составы
1	2	3	4	5
Прочность на растяжение при разрыве, МПа	8,5	8,6	8,8	9,2	8,6
Адгезия к бетону*, МПа	>1,6	>1,6	>1,6	>1,6	>1,6
Адгезия к бетону**, МПа	>1,6	>1,6	>1,6	>1,6	>1,6
Адгезия к стали, МПа	3,31	3,29	3,36	3,42	3,32
Коэффициент химстойкости к воде	0,9	0,91	0,93	0,92	0,91
Относительное удлинение при разрыве, %	22,1	19,5	18,2	15,9	7,0
Морозостойкость, циклов	400	430	440	450	400
* - нормальные температурно-влажностные условия, отрыв по бетону** - выдерживание в авиационном топливе в течение 50 сут., отрыв по бетону

Полимерная композиция для покрытия цементобетонных и стальных конструкций, включающая окисленный бутадиен-пипериленовый сополимер с динамической вязкостью 70-140 Пз при температуре 25°С по реовискозиметру Гепплера, с массовым соотношением звеньев бутадиен : пиперилен, равным 58:42, эпоксидную смолу ЭД-20, полиизоцианат, кварцевый песок, заключающаяся в том, что в качестве модифицирующей добавки содержит лапрол, а в качестве микроармирующего наполнителя - волластонит марки Воксил-100 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

указанный окисленный
бутадиен-пипериленовый сополимер	13,3
полиизоцианат	1,5
эпоксидная смола ЭД-20	4,6
лапрол	0,7
кварцевый песок	66
волластонит марки Воксил-100	13,9