Связующее для армированных пластиков

Связующее для армированных пластиков

Реферат

Изобретение относится к области изготовления армированных пластиков с эпоксидным связующим и может быть использовано для создания литьевых изделий, в частности в качестве строительных покрытий для защиты бетонных, железобетонных, металлических и других поверхностей от воздействий агрессивных сред и абразивного износа, а также для изготовления изделий общетехнического назначения, используемых в химически агрессивных средах.

Проблема сохранности поверхностей металлических, бетонных и железобетонных сооружений и конструкций от агрессивных воздействий окружающей среды является весьма актуальной. Воздействие как кислой, так и щелочной среды на бетонные и металлические поверхности, а также их абразивный износ приводят к снижению их качества. Для предотвращения этого используют различные защитные покрытия как лакокрасочные, так и облицовочные.

Задачей настоящего изобретения является создание надежных и долговечных коррозионно-стойких и устойчивых к абразивному износу армированных пластиков на основе эпоксидного связующего, используемых, в частности, для облицовки бетонных, железобетонных, металлических и других поверхностей.

Известна полимерная композиция для защитно-декоративных покрытий, включающая состав, содержащий пленкообразующее - смесь эпоксикаучукового аддукта, полученного соконденсацией по функциональным группам в стехиометрическом соотношении низкомолекулярной эпоксидной смолы и жидкого нитрильного каучука, и низкомолекулярной эпоксидной смолы, наполнитель, пигмент и/или краситель и органический растворитель, и отвердитель, содержащий аминогруппы, при следующем соотношении компонентов состава, мас.%:

эпоксикаучуковый аддукт	9-60
низкомолекулярная эпоксидная смола	9-40
наполнитель	15-20
пигмент и/или краситель	до 10
органический растворитель	остальное,

а в качестве отвердителя, содержащего аминогруппы, используют смесь полиамина или смеси полиаминов с аминосиланом при соотношении на 100 вес.ч. состава 2-22 вес.ч. отвердителя /патент РФ №2228346, C09D 163/02, 2004 г./.

Известная полимерная композиция обладает высокой степенью антикоррозийной защиты металлических, бетонных, железобетонных, деревянных и других поверхностей, улучшенной светостойкостью, а также стойкостью к воздействиям знакопеременных температур, но при этом обладает недостатками - большим временем высыхания и высоким расходом отвердителя.

Известна полимерная композиция для получения армированных пластиков, включающая эпоксидную смолу, ароматический аминный отвердитель и активный разбавитель - диглицидиловый эфир n-оксибензойной кислоты /авторское свидетельство СССР № 1060650, кл. C08L 63/00, 1983 г./.

Недостатками известной полимерной композиции являются высокая вязкость, большое время отверждения и невысокая теплостойкость.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является связующее для армированных пластиков, включающее 100 вес.ч. эпоксидиановой смолы, 10-25 вес.ч. активного разбавителя - глицидиловых эфиров кислот фосфора общей формулы

где R=-CH₃, -OCH₃,

и ароматический аминный отвердитель в стехиометрическом количестве /патент РФ №2141493, кл. C08L 63/02, 1999 г./.

Недостатками этого связующего являются невысокие антикоррозийные свойства, а также невысокая устойчивость к абразивному износу армированных пластиков, полученных на его основе, т.е. невысокая жизнеспособность армированных пластиков.

Задачей настоящего изобретения является создание надежных и долговечных коррозионно-стойких и устойчивых к абразивному износу армированных пластиков, используемых, в частности, в качестве покрытий для металлических, бетонных, железобетонных, деревянных и других поверхностей.

Технический результат от использования пластиковых покрытий на основе предложенного связующего заключается в повышении степени антикоррозийной защиты бетонных, железобетонных, металлических и других поверхностей от воздействия нефтепродуктов, кислот, оснований, газообразных окислов и улучшении стойкости облицованных поверхностей к атмосферным воздействиям, повышении их морозостойкости.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что связующее для армированных пластиков включает эпоксидиановую смолу, раствор перхлорвиниловой смолы в органическом растворителе, активный разбавитель - эпоксикаучуковый аддукт, полученный соконденсацией по функциональным группам эпоксидной смолы и жидкого нитрильного каучука и, при необходимости, глицидиловый эфир кислот фосфора общей формулы

где R=-CH₃, -OCH₃,

и отвердитель аминного типа, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

эпоксидиановая смола	4,5-70
раствор перхлорвиниловой смолы
в органическом растворителе	1-30
вышеуказанный активный разбавитель	8-25
отвердитель аминного типа	остальное.

Для снижения вязкости связующего армированных пластиков оно может дополнительно содержать растворитель - о-ксилол в количестве 0,5-30 мас.%.

Для придания армированным пластикам окраски связующее армированных пластиков может также дополнительно содержать пигмент до 10 мас.%.

Новым в рецептуре связующего для армированных пластиков является введение в него раствора перхлорвиниловой смолы в органическом растворителе, а также использования в качестве активного разбавителя эпоксикаучукового аддукта, полученного соконденсацией по функциональным группам в стехиометрическом соотношении низкомолекулярной эпоксидной смолы и жидкого нитрильного каучука или его смеси с глицидиловым эфиром кислот фосфора общей формулы

где R=-CH₃, -OCH₃,

.

Использование в рецептуре связующего для армированных пластиков раствора перхлорвиниловой смолы в органическом растворителе и эпоксикаучукового аддукта, полученного соконденсацией по функциональным группам в стехиометрическом соотношении низкомолекулярной эпоксидной смолы и жидкого нитрильного каучука, предложено авторами впервые.

Технология производства эпоксикаучукового аддукта известна /патент РФ №2228346, C09D 163/02, C09D 5/28, 2004 г./ и заключается в следующем:

в реактор с мешалкой, обратным холодильником и рубашкой загружают исходное сырье в стехиометрическом соотношении (порядок загрузки компонентов не существенен): низкомолекулярную эпоксидную смолу, например ЭД-20, жидкий нитрильный каучук, например марок СКН-18-1А, СКН-10, СКН-26, и растворитель - о-ксилол, включают мешалку и производят нагрев реакционной смеси до температуры 125-135°С, при которой в реакторе происходит процесс соконденсации исходных компонентов по функциональным группам. Через 3-4 часа от начала процесса соконденсации отбирают пробу на «сухой остаток» и вязкость и начинают охлаждение реакционной смеси до 50-60°С, затем содержимое реактора разбавляют растворителем, например толуолом, до «сухого остатка» 60-63 мас.% (для удобства разгрузки аппарата).

Перхлорвиниловую смолу ПСХ-ЛС перед смешением с остальными компонентами связующего замачивают в органическом растворителе Р 4 (26% ацетона, 12% бутилацетата и 62% толуола), готовят 5-50% раствор. Раствор фильтруют.

Для получения связующего эпоксидиановую смолу, например ЭД-16 или ЭД-20, смешивают с активным разбавителем, в качестве которого используют эпоксикаучуковый аддукт, полученный соконденсацией по функциональным группам эпоксидной смолы и жидкого нитрильного каучука и, при необходимости, глицидиловый эфир кислот фосфора общей формулы

где R=-CH₃, -OCH₃,

,

в полученную смесь вводят 5-50% раствор перхлорвиниловой смолы в органическом растворителе.

В качестве отвердителя используют аминный отвердитель, предпочтительно, ароматический аминный отвердитель, например М-фенилендиамин (МФДА).

Отвердитель вводят в состав непосредственно перед использованием.

Для снижения вязкости в связующее дополнительно вводят растворитель - о-ксилол в количестве 0,5-30 мас.%, а для придания армированному пластику необходимой окраски в состав связующего может быть введен пигмент до 10 мас.%.

Все компоненты предложенного связующего регламентированы нормативными документами:

- эпоксидная диановая смола Э-40 (ОСТ 6-10-416-77) MM 700-800; Э-41, Э-41р (ТУ 6-10-607-78) MM 850-1100; ЭД-16, ЭД-20 (ГОСТ 10587-84) MM 600-900;

- глицидиловый эфир кислот фосфора (ГЭФ) - жидкость без цвета и запаха не оказывает раздражающего действия при попадании на кожу. Глицидиловый эфир кислот фосфора синтезирован по методике Степашкина Л.В., Ризположенский Н.И. Синтез и свойства глицидиловых эфиров кислот фосфора. / Изв. АН СССР. Сер. Хим., 1967, № 3, с.607-610/. Обладая низкой вязкостью, он снижает вязкость связующего примерно в 10 раз;

- перхлорвиниловая смола марки ПСХ-ЛС (ОСТ 6-01-37-88) MM 38000-63000;

- отвердитель аминного типа: полиэтиленполиамин (ПЭПА) (ТУ 6-02-594-80), триэтилентетрамин (ТЭТА) (ТУ 6-02-1099-83), М-фенилендиамин (МФДА) (ГОСТ 5826-78) и другие;

- растворитель - о-ксилол (ГОСТ 9410-78);

- пигмент: двуокись титана (ГОСТ 9808-84) или окись хрома (ГОСТ 2912-84), или другие.

Изобретение поясняется примерами.

ПРИМЕР 1. В круглодонную стеклянную колбу загружают 125 г перхлорвиниловой смолы и 125 г растворителя Р 4 и затем в течение трех часов проводят растворение смолы в растворителе. В шаровую мельницу загружают 420 г эпоксидной смолы, 250 г эпоксикаучукового аддукта и 250 г раствора перхлорвиниловой смолы. Непосредственно перед использованием к композиции добавляют 80 г отвердителя аминного типа - полиэтиленполиамина.

ПРИМЕР 2.

В круглодонную стеклянную колбу загружают 25 г перхлорвиниловой смолы и 25 г растворителя Р 4 и затем в течение трех часов проводят растворение смолы в растворителе. В шаровую мельницу загружают 650 г эпоксидной смолы, 80 г триглицидилфосфата (активного разбавителя), 120 г эпоксикаучукового аддукта и 50 г раствора перхлорвиниловой смолы. Непосредственно перед использованием к композиции добавляют 100 г отвердителя.

Пример 3. Последовательность проведения операций аналогична примеру 2, отличается содержанием компонентов состава и дополнительным введением пигмента.

Пример 4. Последовательность проведения операций аналогична примеру 3, отличается содержанием компонентов и тем, что растворитель о-ксилол вводится в колбу, в раствор перхлорвиниловой смолы, где перемешивается в течение 15-20 мин.

Составы связующих и свойства полученных армированных пластиков приведены в таблицах 1 и 2.

Полученные результаты испытаний показывают, что предложенные связующие для армированных пластиков обеспечивают повышение степени антикоррозийной защиты металлических, бетонных и железобетонных поверхностей от воздействия нефтепродуктов, кислот, оснований и газообразных окислов, а обеспечивая при этом устойчивость к абразивному износу, т.е. их жизнеспособности.

Комплекс параметров, характеризующих качество армированного пластика, позволяет гарантировать надежную защиту поверхностей и конструкций в течение не менее 10 лет.

Таблица 1
Компоненты	Содержание компонентов, мас.%	Прототип
1	2	3	4
ГЭФ	-	8	20,0	8,0	20
Эпоксидная смола Э 41, ЭД 20, ЭД 16	42,0	65,0	52,0	20,3	68,5
Перхлорвиниловая смола ПСХ-ЛС	25,0	5,0	12,8	7,1
Эпоксикаучуковый аддукт	25,0	12,0		6,9
Окись хрома			5,2	7,7
O-ксилол				20
Метилфенилдиамин			10,0		11,5
Полиэтиленполиамин	8,0	10,0
Отвердитель аминоамидного типа				30,0

Таблица 2
	Состав из таблицы 1	Прототип
1	2	3	4
1. Цвет пластика после высыхания состава	Желтый	Зеленый	Желтый
2. Вязкость, сП	200	200	600	100	500-11000
3. Водопоглощение % по массе (ГОСТ 12730.0-78)	0,01	-
4. Стойкость к статическому воздействию при темп. (20±2)°С, суток, более
а) бензина
б) минерального масла
в) 40% раствора едкого натрия	360	360	360	360	90
г) 15% раствора серной	360	360	360	360
кислоты	360	360	360	360	90
д) комбинированного воздействияжидкости (5% раствора сернойкислоты) и газа (сероводорода)	360	360	360	360	90
360	360	180	360	90
5. Прогноз сохранения эксплуатационных характеристик при комбинированном воздействии по п.4 в, лет.	Более 50	Более 40	8

1. Связующее для армированных пластиков, включающее эпоксидиановую смолу, раствор перхлорвиниловой смолы в органическом растворителе, активный разбавитель - эпоксикаучуковый аддукт, полученный соконденсацией по функциональным группам эпоксидной смолы и жидкого нитрильного каучука и, при необходимости, глицидиловый эфир кислот фосфора общей формулы

где R=-CH₃, -OCH₃,

и отвердитель аминного типа при следующем соотношении компонентов, мас.%:

эпоксидиановая смола	4,5-70
раствор перхлорвиниловой смолы
в органическом растворителе	1-30
вышеуказанный активный разбавитель	8-25
отвердитель аминного типа	остальное

2. Связующее для армированных пластиков по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит растворитель - о-ксилол, мас.% 0,5-30.

3. Связующее для армированных пластиков по п.1 или 2, отличающееся тем, что дополнительно содержит пигмент до 10 мас.%.