Полимерная композиция ускоренного холодного отверждения

Полимерная композиция ускоренного холодного отверждения

Реферат

Изобретение относится к полимерным композициям холодного отверждения на основе эпоксидных диановых смол, отвердителей и наполнителей, которое главным образом может быть использовано при композитно-муфтовом ремонте нефте- и нефтепродуктопроводов в различных климатических условиях, а также может быть компаундом в электронике, электротехнике, строительстве и для других целей.

Известен способ получения основания Манниха и полимерных композиций на его основе (Х. Ли, К. Невиилл, Справочное руководство по эпоксидным смолам, изд. Энергия, 1973). Недостатком полимерных композиций с применением основания Манниха является высокая вязкость, экзотермичность и недолговечность. Все эти недостатки не позволяют использовать данную полимерную композицию для композитно-муфтовых ремонтов.

Известен способ получения основания Шиффа и полимерных композиций на его основе (Х. Ли, К. Невиилл, Справочное руководство по эпоксидным смолам, изд. Энергия, 1973). Недостатком полимерных композиций с применением основания Шиффа является очень узкий диапазон применения. Оправдано использование данных композиций в тонкослойных покрытиях и при температурах выше +10°C. Невозможно использовать из-за своей низкой активности в композитно-муфтовом ремонте, при пониженных и отрицательных температурах, а также в качестве заливочных компаундов.

Известны полимерные композиции холодного отверждения на основе эпоксидных смол, в которых в качестве отвердителя используется смесь основания Манниха и основания Шиффа (патент RU 2186802 C1 от 13.02.2002). Данные полимерные композиции обладают всеми выше указанными недостатками: высокая вязкость, недостаточная прочность при отверждении и усадка композиции в ходе отверждения. Все эти свойства не дают возможность применения данных полимерных композиций в композитно-муфтовом ремонте, когда требуется закачивать большой объем композиции из резервуара под давлением, при этом после отверждения продукт должен обладать достаточной прочностью и минимальной усадкой. При этом надо учитывать, что работы могут проводится в экстремальных климатических условиях: при пониженных и отрицательных температурах в условиях повышенной влажности.

Наиболее близким прототипом является полимерная композиция холодного отверждения (патент RU 2220991 C1 от 10.01.2004). В данной композиции использованы стандартные компоненты для изготовления полимерного коктейля на основе эпоксидных диановых смол, но в качестве отвердителя вводится модифицированный алифатический полиамин, а эпоксидная смола дополнительно содержит эпоксиноволачную смолу и разбавители. Несмотря на то что данная полимерная композиция может использоваться при ремонте нефте- и газопроводов как в летних, так и зимних условиях с использованием металлических муфт, недостатком ее является то, что 70% прочностных показателей достигается в течение 1 суток при температуре отверждения от 5°C.

Целью настоящего изобретения является полимерная композиция холодного отверждения с ускоренным отверждением, применяемая в композитно-муфтовом ремонте. При этом после ремонта уменьшается простой трубопровода, когда нефте- или нефтепродуктопроводы работают в ограниченном режиме перекачки, а полимерная композиция не теряет свои прочностные характеристики.

Технический результат достигается за счет введения в полимерную композицию в качестве отвердителя смесь аминного отвердителя с толуолсульфокислотой, при этом для повышения прочностных характеристик в систему вводится наполнитель, который состоит на 90% из обогащенного кварцевого песка марки ВС по ГОСТ 22551-77. Песок должен быть обязательно указанной марки, так как успешность процесса адгезии песка в качестве наполнителя и смолы напрямую зависит от смачивания каждой частицы наполнителя. В конечном итоге, чем лучше будет обеспечено смачивание каждой частицы наполнителя, тем выше будут прочностные характеристики отвержденной полимерной композиции. Для повышения качественных и скоростных характеристик процесса адгезии смолы и наполнителя проводится аппретирование (обработка) наполнителя аминоэтиламиноприпилтриметоксисиланом (диамином) в количестве от 1% до 3% от веса отвердителя, при этом наполнитель (кварцевый песок марки ВС по ГОСТ 22551-77) становится обогащенным, что приводит к необходимой прочности полимерной композиции на сжатие (70 кг/см²) в течение 18-20 часов. Аппретирование происходит в процессе перемешивания компонентов смолы, с введенным в нее отвердителем с наполнителем. В итоге настоящее изобретение дает возможность сократить на 4-6 часов простои трубопровода после композитно-муфтового ремонта, когда нефте- и нефтепродуктопроводы работают в ограниченном режиме перекачки.

Как пример реализации изобретения, в полимерной композиции в качестве отвердителя смесь аминного отвердителя с толуолсульфокислотой, который представляет собой алифатический диамин-2-метил-1,5-пентаметиледиамин (2-метил-1,5-диаминопентан). Содержание аминного отвердителя в смеси с паратолуолсульфокислотой составляет - 94,5-95,0%. Содержание отвердителя в заявленной полимерной композиции - 4,8-5,0%.

Количественный состав полимерной композиции:

1. Эпоксидиановая смола (DER - 330, Epikote 828) - 19,1%;

2. Эпоксиноволачная смола (D.E.N.438, Epikote 154) - 7,7%;

3. Разбавитель (бензиновый спирт) - 3,0%;

4. Отвердитель - 5,2%:

- (алифатический диамин-2-метил-1,5-пентаметиледиамин(2-метил-1,5-диаминопентан) - 4,8%;

- паратолуолсульфокислота - 0,3%;

- аминоэтиламинопропилтриметоксисилан - 0,1%;

5. Песок кварцевый марки ВС-050-1 - 58,5%;

6. Мел природный высокодисперстный марки М-5 - 6,5%.

После перемешивания 2-метил-1,5 пентаметилендиамина и паратолуолсульфокислоты в смесь отвердителя в качестве добавки вводится аминоэтиламинопропилтриметоксисилан.

Наличие в составе эпоксиноволачной смолы обеспечивает формирование определенной полимерной структуры и, как следствие, необходимые свойства отвержденного композитного материала.

Разбавителем, как пример, может быть бензиловый спирт, который является регулятором вязкости композиции, что позволяет ввести в систему указанное выше количество наполнителя.

Наполнитель представляет собой смесь песка кварцевого марки ВС-050-1 (90%) и мела природного высокодисперсного марки М-5 (10%). В качестве альтернативы, вместо мела марки М-5 возможно применение доломитовой муки (минерального порошка МП-1) с содержанием в смеси до 10%.

В качестве аминного отвердителя могут использоваться полиэтиленполиамины с содержанием до 5% в конечной смесевой системе. При этом введение в рецептуру композиции паратолуолсульфокислоты не требуется.

Полимерная композиция холодного отверждения на основе эпоксидных диановых смол, отвердителей и наполнителей, отличающаяся тем, что в качестве отвердителя используется смесь амминного отвердителя с паратолуолсульфокислотой и добавляется наполнитель, который на 90% состоит из обработанного аминоэтиламинопропилтриметоксисиланом (диамином) кварцевого песка марки ВС, в количестве от 1% до 3% от веса отвердителя.