Полимерная композиция

Полимерная композиция

Реферат

Изобретение относится к полимерной отрасли химической промышленности, в частности к композициям, используемым для изоляции стыков, примыканий, швов, приклейки рулонных полимерных материалов (кровельных и/или гидроизоляционных) и гидроизоляции фундаментов и трубопроводов.

Известна композиция [Патент РФ №2142490, 10.12.99 г., Бюл. №34], включающая, мас.%:

отходы производства бутадиен-стирольных каучуков	24,0-37,0
битум	18,0-26,0
минеральный наполнитель (мел)	27,0-35,0
отходы индустриальных масел	2,0-30,0

Недостатки композиции - относительно низкие температура размягчения и адгезионные свойства.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является композиция [Патент РФ №2184751, 10.06.2002 г., Бюл. №19], включающая, мас.%:

каучук синтетический СКД или отходы его производства	5,5-23,5
Битум	73,8-88,8
отходы индустриальных масел	0,2-1,5
минеральный наполнитель - мел	0,5-1,2

Недостатком композиции прототипа являются относительно низкие физико-механические свойства.

Техническая задача достигается тем, что в полимерной композиции, включающей полимер, битум, минеральный наполнитель - мел, пластификатор - отходы индустриальных масел, отличающейся тем, что она содержит в качестве полимера каучук синтетический бутадиеновый СКД и отходы его производства и/или каучук синтетический бутадиен-стирольный СКС и отходы его производства и дополнительно модифицирующие добавки канифоль и алкилфенолформальдегидную смолу на основе n-трет-бутилфенола с содержанием метилольных групп 9,0-11,0% (смола 101 К) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

каучук синтетический бутадиеновый СКД	1,0-2,0
отходы производства бутадиенового каучука СКД	3,5-17,8
и/или
каучук синтетический бутадиен-стирольный СКС	1,5-2,0
отходы производства бутадиен-стирольного каучука СКС	3,5-17,5
битум	74,0-88,0
указанная смола 101 К	0,8-1,2
канифоль	0,5-1,3
минеральный наполнитель - мел	0,6-2,5
отходы индустриальных масел	0,3-1,5

Технический результат заключается в улучшении физико-механических свойств полимерной композиции, повышении качества изделий, выполненных с ее использованием.

Для изготовления полимерной композиции были использованы: каучуки синтетические цис-бутадиеновые СКД ТУ ГОСТ 14924-75, каучуки синтетические бутадиен-стирольные СКС-30 АРК ТУ ГОСТ 1562-79, битумы БНК-45/180, БНК-90/30, БНК-90/40 (ГОСТ 9548-74); отходы производства синтетических каучуков СКД и СКС, а именно полимерные соединения, не соответствующие требованиям ГОСТ и ТУ по показателям качества, получаемые при производстве данных марок синтетических производства синтетических каучуков СКД и СКС, а именно полимерные соединения, не соответствующие требованиям ГОСТ и ТУ по показателям качества, получаемые при производстве данных марок синтетических каучуков: структурированный полимер, коагулюмы, мелкая крошка, уносимая из отделения коагуляции при производстве цис-бутадиеновых и бутадиен-стирольных каучуков. Содержание каждой марки каучука в соответствующих отходах их производства установить практически невозможно, поэтому в качестве основного критерия для их характеристики выбраны твердость по Дефо, изменяющаяся по полученным данным от 500 до 4000 ед.; смола 101 К ТУ 35 ХГ 500-82, канифоль ГОСТ 19113-84; мел природный обогащенный технический дисперсный ГОСТ 12085-88 или ТУ 21 СРФСР 763-79, отходы индустриальных масел - это прошедшие эксплуатацию, выработавшие свой полезный ресурс и не подлежащие регенерации индустриальные масла любых марок, например И-8А, И-20 и т.п.

Технология изготовления полимерной композиции включает в себя предварительное смешивание полимеров - каучуков синтетических бутадиеновых СКД и отходов производства бутадиеновых каучуков СКД, каучуков синтетических бутадиен-стирольных СКС и отходов производства бутадиен-стирольных каучуков СКС с частью минерального наполнителя (мела 1/2 часть) и битума (1/10 часть) на вальцах, прогретых до 60,0÷80,0°С, 6,0÷8,0 мин, дальнейшую гомогенизацию смеси на вальцах с введением оставшихся частей ингредиентов (в клеемешалках, червячных машинах, или др. аппаратах роторного типа с введением остатка ингредиентов), причем отходы индустриального масла добавляют в полимерную композицию порциями по 1/2 части от его общего количества, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

каучуки синтетические бутадиеновые СКД	1,0-2,0
отходы производства бутадиеновых каучуков СКД	3,5-18,0
и/или
битум	74,0-88,0
смола 101 К	0,8-1,2
канифоль	0,5-1,3
минеральный наполнитель - мел	0,6-2,5
отходы индустриальных масел	0,3-1,5

Время приготовления композиции - 45,0±10,0 минут.

В таблице 1 приведены составы предлагаемых композиций.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами:

Пример 1

На предварительно прогретые вальцы загружают бутадиеновый каучук СКД - 0,100 кг. (1,0 мас.%), отходы производства бутадиеновых каучуков СКД - 1,7800 кг (17,8 мас.%) и вальцуют 8,0 мин при температуре валков 67,0°С, добавляют мел - 0,100 кг (1,0 мас.%) и битум -0,772 кг (7,7 мас.%), продолжают вальцевание до полной гомогенизации смеси. Затем смесь перегружают в аппарат роторного типа (например, клеемешалку) и вводят оставшиеся части мела, битума и отходы масла, причем отходы индустриальных масел добавляют порциями по 0,015 кг, через 38,0 мин композицию вводят смолу 101 К - 0,100 кг (1,0 мас.%) и канифоль - 0,050 кг (0,5 мас.%). Процесс смешения прекращают после получения гомогенной массы полимерной композиции. Время смешения составляет 47,0 мин. Свойства полученной полимерной композиции исследовали. Результаты исследований представлены в табл.2.

Пример 2

Композицию готовят по технологии аналогично примеру 1, но при соотношении ингредиентов - каучуки синтетические бутадиеновые СКД - 0,100 кг (2,0 мас.%), отходы производства бутадиеновых каучуков СКД- 0,75 кг (15,0 мас.%), битум - 3,9 кг (78,0 мас.%), смола 101 К - 0,04 кг (0,80 мас.%), канифоль - 0,06 кг (1,20 мас.%), мел - 0,11 кг (2,20 мас.%) и отходы индустриальных масел - 0,04 кг 101 К - 0,04 кг (0,80 мас.%), канифоль - 0,06 кг (1,20 мас.%), мел - 0,11 кг (2,20 мас.%) и отходы индустриальных масел - 0,04 кг (0,80 мас.%). Время смешения композиции составляет 45,0 мин. Полученную полимерную композицию исследовали, результаты исследований представлены в табл.2.

Пример 3

Композицию готовят по технологии аналогично примеру 1, но при соотношении ингредиентов - каучуки синтетические бутадиен-стирольные СКС - 0,15 кг (1,5 мас.%), отходы производства бутадиен-стирольных каучуков СКС - 0,175 кг (17,5 мас.%), битум - 7,5 кг (75,5 мас.%), смола 101 К - 0,10 кг (1,0 мас.%), канифоль - 0,10 кг (1,0 мас.%), мел - 0,25 кг (2,50 мас.%), отходы индустриальных масел - 0,10 кг 1,0 мас.%. Время смешения композиции составляет 51,0 мин. Полученную полимерную композицию исследовали, результаты исследований представлены в табл.2.

Пример 4

Композицию готовят по технологии аналогично примеру 1, но при соотношении ингредиентов - каучуки синтетические бутадиен-стирольные СКС - 0,10 кг (2,0 мас.%), отходы производства бутадиен-стирольных каучуков СКС - 0,75 кг (15,0 мас.%), битум - 3,88 кг (77,5 мас.%), смола 101 К - 0,06 кг (1,2 мас.%), канифоль - 0,04 кг (0,8 мас.%), мел - 0,100 кг (2,0 мас.%), отходы индустриальных масел - 0,075 кг (1,5 мас.%). Время смешения композиции составляет 54,0 мин. Полученную полимерную композицию исследовали, результаты исследований представлены в табл.2.

Пример 5

Композицию готовят по технологии аналогично примеру 1, но при соотношении ингредиентов - каучуки синтетические бутадиеновые СКД - 0,10 кг (1,0 мас.%), отходы производства бутадиеновых каучуков СКД - 1,30 кг (13,7 мас.%), каучуки синтетические бутадиен-стирольные СКС - 0,15 кг (1,5 мас.%), отходы производства бутадиен-стирольных каучуков СКС - 0,55 кг (5,5 мас.%), битум - 7,40 кг (74,0 мас.%), смола 101 К - 0,10 кг (1,0 мас.%), канифоль - 0,13 кг (1,3 мас.%), мел - 0,10 кг (1,0 мас.%), отходы индустриальных масел - 0,10 кг (1,0 мас.%). Время смешения композиции составляет 55,0 мин. Полученную полимерную композицию исследовали, результаты исследований представлены в табл.2.

Пример 6

Композицию готовят по технологии аналогично примеру 1, но при соотношении ингредиентов - каучуки синтетические бутадиеновые СКД - 0,15 кг (1,5 мас.%), отходы производства бутадиеновых каучуков СКД - 0,35 кг (3,5 мас.%), каучуки синтетические бутадиен-стирольные СКС - 0,10 кг (1,0 мас.%), отходы производства бутадиен-стирольных каучуков СКС - 0,35 кг (3,5 мас.%), битум - 8,80 кг (88,0 мас.%), смола 101 К - 0,09 кг (0,9 мас.%), канифоль - 0,05 кг (0,5 мас.%), мел - 0,06 кг (0,6 мас.%), отходы индустриальных масел - 0,05 кг 0,5 мас.%. Время смешения композиции составляет 46,0 мин. Полученную полимерную композицию исследовали, результаты исследований представлены в табл.2.

На основе анализа результатов эксперимента (табл.2.) и воспользовавшись методами математической обработки и оптимизации полученных данных, были предложены составы полимерных композиций, имеющие улучшенный комплекс физико-механических свойств по сравнению с прототипом, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

каучуки синтетические бутадиеновые СКД	1,0-2,0
отходы производства бутадиеновых каучуков СКД	3,5-18,0
и/или
каучуки синтетические бутадиен-стирольные СКС	1,5-2,0
отходы производства бутадиен-стирольных каучуков СКС	3,5-17,5
битум	74,0-88,0
смола 101 К	0,8-1,2
канифоль	0,5-1,3
минеральный наполнитель - мел	0,6-2,5
отходы индустриальных масел	0,3-1,5

При дозировке в композиции каучуков синтетических бутадиеновых СКД и/или каучуков синтетических бутадиен-стирольных СКС, а также каучуков синтетических неспецифицированных марок СКД и СКС (отходов производства) в количестве больше, чем в предлагаемом в изобретении интервале, получаемые полимерные композиции имеют относительно низкую адгезию, высокое водопоглощение, повышенную эффективную вязкость материала. Содержание в композиции отходов производства соответствующих каучуков меньше, чем в предлагаемом в изобретении интервале, соответственно обуславливает пониженные эксплуатационно-технологические свойства материала, что является неприемлемым. В случае увеличения содержания в рецептуре битума выше 88,0 мас.% наблюдается относительно высокая эффективная вязкость материала при низких температурах, снижение адгезионных свойств, увеличивается водопоглощение. При пониженном содержании битума в системе эффективная вязкость материала снижается незначительно, что приводит к дополнительным энергетическим затратам при получении и применении композиций, наблюдается снижение их адгезионных свойств. Увеличение содержания в рецептуре композиции мела относительно предлагаемого в изобретении наибольшего его количества ведет к значительному повышению эффективной вязкости материала, снижается перерабатываемость и эксплуатационные свойства композиции, в свою очередь пониженное содержание мела в рецептуре материала приводит к увеличению текучести композиции. Передозировка отходов индустриальных масел приводит к значительному снижению эффективной вязкости системы, материал течет по поверхности в условиях эксплуатации, клеящие способности композиции понижены. При заниженном содержании отходов индустриальных масел в композиции наблюдается высокая жесткость композиции, пониженная адгезия, что с точки зрения эксплуатационно-технологических свойств, предъявляемых к данным материалам, неприемлемо. Относительно большое содержание в композиции смолы 101 К и канифоли приводит к увеличению эффективной вязкости материала в условиях эксплуатации, росту водопоглощающих свойств, заниженное содержание в композиции канифоли и смолы 101 К ухудшает физико-механические характеристики полимерной композиции.

Таким образом, предлагаемые полимерные композиции могут быть использованы в качестве самостоятельных полимерных покрытий, выполняющих функции гидроизоляции, а так же как герметизирующе-клеящие покрытия, которые обладают лучшими адгезионными свойствами, расширенным температурным интервалом работоспособности и малым водопоглощением. Предлагаемые материалы имеют низкую себестоимость за счет использования в рецептуре отходов производства каучуков и отработанных, не подлежащих регенерации индустриальных масел.

Таблица 1
Компоненты, мас.%	Композиция по изобретению
1	2	3	4	5	6
Каучуки синтетические бутадиеновые СКД	1,0	2,0	-	-	1,0	1,5
Отходы производства бутадиеновых каучуков СКД	18,0	15,0	-	-	13,7	3,5
Каучуки синтетические бутадиен-стирольные СКС	-	-	1,5	2,0	1,5	1,0
Отходы производства бутадиен-стирольных каучуков СКС	-	-	17,5	15,0	5,5	3,5
Битум	77,2	78,0	75,5	77,5	74,0	88,0
Смола 101 К	1,0	0,8	1,0	1,2	1,0	0,9
Канифоль	0,5	1,2	1,0	0,8	1,3	0,5
Мел	2,0	2,2	2,5	2,0	1,0	0,6
Отходы индустриальных масел	0,3	0,8	1,0	1,5	1,0	0,5
Таблица 2
Свойство	Композиция по изобретению	Прототип
1	2	3	4	5	6
Эффективная вязкость
t=10°C, Dr=11,1 с-1, τ=15,0 сек. μЭ·10-5, Па·с	5,6	5,1	5,0	4,8	4,2	5,2	9,1
t=80°C, Dr=11,1 с-1, τ=10,0 сек. μЭ·10-3, Па·с	8,3	7,5	11,4	6,2	12,7	6,4	15,0
Водопоглощение (24 ч.), мас.%.	0,21	0,23	0,22	0,22	0,21	0,23	0,33
Адгезия к металлу, МПа	0,19	0,18	0,19	0,18	0,18	0,16	0,13
Адгезия к бетону, МПа	0,22	0,21	0,21	0,20	0,21	0,19	0,16
Предел прочности при разрыве fр, МПа	0,05	0,07	0,05	0,05	0,06	0,06	0,05
Относительное удлинение при максимальной нагрузке εp, %	35,74	36,45	38,21	42,15	37,60	37,08	36,12

Полимерная композиция, включающая полимер, битум, минеральный наполнитель - мел, пластификатор - отходы индустриальных масел, отличающаяся тем, что она содержит в качестве полимера каучук синтетический бутадиеновый СКД и отходы его производства и/или каучук синтетический бутадиен-стирольный СКС и отходы его производства и дополнительно модифицирующие добавки канифоль и алкилфенолформальдегидную смолу на основе n-трет-бутилфенола, с содержанием метилольных групп 9,0-11,0% - смола 101 К при следующем соотношении компонентов, мас.%:

каучук синтетический бутадиеновый СКД	1,0-2,0
отходы производства бутадиенового каучука СКД	3,5-17,8
и/или
каучук синтетический бутадиен-стирольный СКС	1,5-2,0
отходы производства бутадиен-стирольного каучука СКС	3,5-17,5
битум	74,0-88,0
указанная смола 101 К	0,8-1,2
канифоль	0,5-1,3
минеральный наполнитель - мел	0,6-2,5
отходы индустриальных масел	0,3-1,5