Композиции адгезивов, отверждаемые при низких температурах

Композиции адгезивов, отверждаемые при низких температурах

Реферат

1. Область изобретения

[0001] Настоящее изобретение относится к композициям адгезивов, подходящим для закрепления или фиксирования элементов в основании или корпусе сооружения, и к способам закрепления. Более конкретно, настоящее изобретение относится к композициям адгезивов и способам, которые в особенности хорошо подходят для отверждения таких композиций при низких температурах без ухудшения желательных характеристик, таких как прочность и стойкость.

2. Рассмотрение уровня техники

[0002] Хорошо известно, что системы адгезивов являются применимыми для фиксирования или закрепления материалов в твердой породе, каменной кладке и бетоне или на таковых. Такие системы, как правило, включают применение синтетических смол и мономеров, которые содержатся отдельно от ускорителя твердения или отвердителя до того, как они будут объединены в зоне присоединения или возле нее. С системами адгезивов также может применяться множество дополнительных и зачастую необязательных вспомогательных средств.

[0003] В качестве примера, в патенте США №5157072 от Hense et al. раскрывается идея этиленненасыщенных, замещенных циклоалифатических соединений, таких как мономеры и смолы, для минимизации усадки адгезива при применении для закрепления болтов в высверленных отверстиях. Тем не менее, у Hense et al. умалчивается о низком усадочном напряжении. В патенте США №5288767 от Cramer et al. раскрывается идея метакрилатного мономера в первом компоненте вместе с мономерами-разбавителями. Одной из заявленных целей данного патента является исключение стирола в качестве сомономера, но у Cramer et al. умалчивается о предмете низкотемпературного отверждения. Патент США №6037408 от Weber et al. подобен патенту ‘767 от Cramer, но в нем требуется применение очень высоких уровней мономера и умалчивается о влиянии, оказываемом низкотемпературным отверждением. В отдельности, патент США №6583259 от Weber et al. относится к адгезивам для связывания с отверстиями, полученными путем мокрого сверления; в патенте США №7544739 от Liu et al. раскрывается идея композиции для применения в условиях повышенных температур; и патент США №5077324 от Kistner et al. относится к продлению срока годности состава перед применением. Ни какие-либо из вышеизложенных, ни многие другие ссылки не относятся к композициям адгезивов, пригодным для отверждения при низких температурах.

[0004] Зачастую дело состоит в том, что адгезивы должны наноситься для закрепления элементов в бетоне и каменной кладке при неблагоприятных погодных условиях, включая низкие температуры и/или избыточную влажность. К сожалению, пока не наступит более теплая погода в некий более поздний момент времени, непрочность закрепления элементов или отсутствие такового не обнаруживаются. Ранее эффекты нагревания минерального основания по большей части игнорировались. Зачастую в отношении продуктов, которые разрабатываются для среды с холодными условиями, делается допущение, что минеральное основание не будет значительно нагреваться. Другой часто используемый тактический способ предназначен для получения различных вариантов продукта, при этом разрабатываются несколько родственных композиций, каждая из которых связана с определенным температурным диапазоном. Однако, согласно новым протоколам затраты на проведение тестирования могут быть чрезмерно высокими для продуктовой линии со множеством адгезивов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0005] В свете вышеизложенного, желательно обеспечить композицию адгезива, которая не только может отверждаться при низких температурах, но и проявляет хорошую прочность и структурную целостность в широком диапазоне температурных условий. Более того, другим недостатком многих композиций адгезивов, коммерчески доступных в настоящее время, является то, что они содержат или включают фталаты. Фталаты или фталатные сложные эфиры часто применяются в составах адгезивов в качестве флегматизаторов для предотвращения быстротечной и взрывной реакции конкретных отвердителей при их физическом повреждении. Однако, в связи с соображениями касательно влияния на здоровье от фталатов в производстве многих продуктов в Соединенных Штатах, Канаде, Европе и других странах мира постепенно отказываются. Таким образом, желательно обеспечить композицию адгезива, которая не включает фталаты, и безопасность которой, тем не менее, не снижается.

[0006] Настоящие изобретение обеспечивает композицию адгезива для закрепления материалов в бетоне или каменной кладке или на таковых, которая содержит от приблизительно 20% до 80% по весу всей композиции раствора реактивной смолы/ацетоацетоксимономера/силанового мономера и отвердитель. В одном из аспектов настоящее изобретение обеспечивает композицию для закрепления материалов в бетоне или каменной кладке или на таковых, что осуществляется путем смешивания первой композиции и второй композиции. Первая композиция содержит от приблизительно 20% до 80% по весу всей композиции раствора реактивной смолы/ацетоацетоксимономера/силанового мономера, а также ускоритель, ингибитор и заполнитель. Вторая композиция включает отвердитель, разбавители, требуемые для обеспечения флегматизатора или текучести, и заполнитель.

[0007] Согласно другому аспекту настоящее изобретение обеспечивает композицию, не содержащую фталатов, для закрепления материалов в бетоне или каменной кладке или на таковых, что обеспечивается путем смешивания первой композиции и второй композиции. Первая композиция содержит от приблизительно 20% до 80% по весу всей композиции раствора, не содержащего фталаты, метакрилатного мономера/ацетоацетоксимономера/силанового мономера, а также ускоритель, ингибитор, заполнитель и необязательные добавки. Вторая композиция включает инициатор свободнорадикальной полимеризации, разбавители, не содержащие фталатов, требуемые для обеспечения флегматизатора или текучести, и необязательные добавки.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0008] Настоящее изобретение обеспечивает композицию адгезива для закрепления материалов в бетоне или каменной кладке или на таковых. Материалы, которые необходимо крепить к бетону или каменной кладке или на таковых, включают, без ограничений, металлические объекты, такие как стальная арматура и стальные болты; строительную керамику; другие элементы бетона или каменной кладки; пластические материалы; стекло и древесину.

[0009] Как указано выше, одним из мотивационных факторов для настоящего изобретения была разработка композиции адгезива, которая отверждалась при низких температурах без снижения прочности адгезива. В ходе разработки такой композиции также было определено, что также может быть возможным придать композиции адгезива другие желательные свойства. Таким образом, было сделано предположение, что включение силановой группы, например, может способствовать адгезии композиции к вяжущему минеральному основанию в сырых или влажных условиях. В дополнение, было высказано мнение, что функциональная ацетоацетоксигруппа может способствовать адгезии композиции к закладной детали, минеральному основанию или как к тому, так и к другому. Почти при любых условиях оказывается, что данные два мономера не улучшают характеристики крепящего адгезива в значительной мере. Однако было неожиданно обнаружено, что благодаря присутствию как ацетоацетоксифрагмента, так и силанового фрагмента можно обеспечить синергический эффект, когда отверждение имеет место при низких температурах. Применение данных мономеров непредвиденно привело к очевидно лучшему отверждению при низких температурах. Например, когда в первой композиции адгезива вместе применяются ацетоацетоксиэтилметакрилат и метакрилоксипропилтриметоксисилан (MPTMS), наблюдается увеличение механической прочности на 20% при отверждении адгезива при низких температурах и его последующем нагревании до стандартной температуры.

[0010] Вполне неожиданно, что при разработке композиций адгезивов согласно настоящему изобретению, описанных в данном документе, также было обнаружено, что синергический эффект, полученный при комбинации силанового фрагмента и ацетоацетоксифрагмента, непредвиденно увеличился в присутствии инициатора свободнорадикальной полимеризации, не содержащего фталатов. Примечательно, что, как было показано, композиции адгезивов согласно настоящему изобретению, описанные в данном документе, отверждали при низких температурах без какого-либо уменьшения прочности, стойкости или структурной целостности, будь то при низких, умеренных или повышенных температурах. Другими словами, силансодержащие и ацетоацетоксисодержащие композиции согласно настоящему изобретению, описанные в данном документе, которые могут быть дополнительно получены не содержащими фталатов, могут отверждаться при низких температурах и тем не менее сохранять способность к проявлению эксплуатационных свойств таких же - если не лучше - как и у коммерчески доступных композиций адгезивов, будь то при низких, умеренных или повышенных температурах. Применение компонентов, не содержащих фталатов, в составах согласно настоящему изобретению, может привести в результате к повышению характеристик прочности и стойкости приблизительно на 10% после отверждения при низких температурах.

Реактивная смола

[0011] При рассмотрении в данном документе смол и мономеров следует понимать, что данные выражения могут применяться взаимозаменяемо. Молекулы, которые часто называются смолами, в действительности с точки зрения химии являются высокомолекулярными мономерами. Тем не менее, выражения "смола" и "мономер" в торговле адгезивами часто применяются взаимозаменяемо, и, таким образом, в данном документе выражения применяются без разграничения по химическим характеристикам. На основании такой терминологии в композициях адгезивов согласно настоящему изобретению не предполагается(ются) и не подразумевается(ются) никакое(ие) ограничение(я).

[0012] Композиции адгезивов согласно настоящему изобретению включают в первом компоненте или первой композиции по меньшей мере одну синтетическую смолу или полимеризуемый мономер, выбранный из акрилатных мономеров; аллиловых смол; бисмалеимидных смол; эпоксиакрилатных смол; эпоксиметакрилатных смол; метакрилатных мономеров; фенольных акрилатов; фенольных метакрилатов; смол на основе ненасыщенных сложных полиэфиров; уретанакрилатных смол; уретанметакрилатных смол и смол на основе сложных виниловых эфиров. В одном из вариантов осуществления одной из синтетических смол предпочтительно является алкоксилированный бисфенол или новолачное соединение с одной или несколькими акрилатными или метакрилатными функциональными группами. Новолак - также называемый новолачной фенолоформальдегидной смолой - является форполимером, образованным в результате конденсации фенолов с альдегидами, полученным при конденсации фенольных мономеров со стехиометрически недостаточным количеством альдегидов.

[0013] В одном из аспектов композиция адгезива согласно настоящему изобретению включает по меньшей мере один полимеризуемый мономер, который содержит или включает по меньшей мере одну функциональную группу, выбранную из акрилатов, метакрилатов, а также их комбинаций, в комбинации с фенольным веществом, выбранным из бисфенола А; бисфенола F; бисфенола S; новолачных мономеров и их комбинаций. В предпочтительном аспекте настоящего изобретения реактивная смола включает алкоксигруппу. В более предпочтительном аспекте настоящего изобретения алкоксигруппа(ы) располагается(ются) в реактивной смоле между фенольной(ыми) и акрилатной(ыми) или метакрилатной(ыми) группой(ами). В особенности предпочтительными для применения в настоящем изобретении являются алкоксилированные метакрилаты и алкоксилированные диметакрилаты, при этом диметакрилат этоксилированного бисфенола А является в особенности предпочтительным.

[0014] Смолы на основе диметакрилата этоксилированного бисфенола А при этоксилировании не более чем 4 молями в особенности пригодны для применения в первой композиции составов адгезивов согласно настоящему изобретению. Количества для конденсации этиленоксидных групп от приблизительно 1,0 моль до приблизительно 4,0 моль являются предпочтительными, при этом среднее количество для конденсации от приблизительно 2,0 моль до более 4,0 моль является более предпочтительным. Данная смола является дифункциональной и содержит относительно мало этоксилатных групп, поэтому она обладает значительной плотностью сшивания, что приводит в результате к высокой механической прочности. Данный мономер также характеризуется высокой температурой стеклования, T_g, что допускает более высокие температуры адгезива при конечном применении. Он также имеет очень высокий молекулярный вес и, следовательно, проявляет очень низкое усадочное напряжение. Не желая привязываться к теории, полагают, что этоксилированные группы способствуют адгезии к вяжущим минеральным основаниям.

Мономер-разбавитель

[0015] Мономеры-разбавители, также называемые реакционноспособными разбавителями, часто применяются в композициях адгезивов для придания вязкости реакционной смеси в желательном диапазоне. Такие разбавители также применяются для внедрения функциональной группы для улучшения адгезии данных композиций к закладной детали, минеральному основанию или как к тому, так и к другому. Как разбавители со множеством функциональных групп, так и разбавители с одной функциональной группой могут применяться с композициями согласно настоящему изобретению, отверждаемыми при низких температурах. Разбавители со множеством функциональных групп могут применяться для придания большей плотности сшивания, что может улучшить химическую стойкость, влагоустойчивость и эксплуатационные свойства при более высоких применяемых температурах. Таким образом, с реактивными смолами, описанными в данном документе, могут применяться либо жидкие, либо твердые реакционноспособные органические разбавители для обеспечения регулирования вязкости, придания функциональных свойств и/или увеличения плотности сшивания реакционной смеси; в связи с этим применение мономеров-разбавителей требуется только для реакционных смесей, в которых вышеупомянутые свойства должны быть изменены. Если применяется мономер-разбавитель, ввиду этого желательно, чтобы мономер-разбавитель содержал по меньшей мере одну функциональную группу, которая реагирует с вышеописанным полимеризуемым мономером. Для мономера-разбавителя также желателен высокий молекулярный вес; высокий молекулярный вес минимизирует усадочное напряжение и придает низкую летучесть. Реакционноспособные разбавители необязательны для настоящего изобретения; однако реакционноспособные разбавители, пригодные для применения в композициях адгезивов согласно настоящему изобретению, включают этиленненасыщенные мономеры. Среди этиленненасыщенных мономеров-разбавителей, которые могут применяться согласно настоящему изобретению, предпочтительно, чтобы реакционноспособный органический разбавитель включал по меньшей мере один мономер с одной функциональной группой для снижения вязкости и по меньшей мере один мономер со множеством функциональных групп для увеличения плотности сшивания. Как и в случае с реактивной смолой, полагают, что полярные группы, как, например, алкоксилаты; карбонилы; простые эфирные связи; сложные эфирные связи; гидроксилы; амины и амиды, улучшают адгезию к минеральному основанию.

[0016] Как указано выше, в составах адгезивов согласно настоящему изобретению также могут применяться мономеры с одной функциональной группой. Мономеры с одной функциональной группой, подходящие для применения согласно настоящему изобретению, включают, без ограничений, метилметакрилат, изопропилметакрилат, изобутилметакрилат, трет-бутилметакрилат, стеарилметакрилат, 2-феноксиэтилметакрилат, тетрагидрофурфурилметакрилат, глицидилметакрилат, изоборнилметакрилат, гидроксиэтилметакрилат, гидроксипропилметакрилат, гидроксибутилметакрилат, бензилметакрилат, дициклопентилметакрилат, трет-бутилакрилат, стеарилакрилат, 2-феноксиэтилакрилат, тетрагидрофурфурилакрилат, изоборнилакрилат, гидроксибутилметакрилат, бензилакрилат, дициклопентилакрилат и т.п., а также их комбинации.

[0017] Мономеры со множеством функциональных групп, подходящие для применения согласно настоящему изобретению, включают, без ограничений, диметакрилат этиленгликоля, диметакрилат диэтиленгликоля, диметакрилат триэтиленгликоля, диметакрилат дипропиленгликоля, диметакрилат 1,3-бутиленгликоля, диметакрилат 1,4-бутандиола, диметакрилат 1,6-гександиола, диметакрилат неопентилгликоля, диметакрилат циклогександиметанола, дициклопентилдиметакрилат, глицерилтриметакрилат, триметакрилат триметилолпропана, триметакрилат пентаэритрита, тетраметакрилат пентаэритрита, пентаметакрилат дипентаэритрита, диакрилат этиленгликоля, диакрилат диэтиленгликоля, диакрилат триэтиленгликоля, диакрилат дипропиленгликоля, диакрилат 1,3-бутиленгликоля, диакрилат 1,4-бутандиола, диакрилат 1,6-гександиола, диакрилат неопентилгликоля, диакрилат циклогександиметанола, дициклопентилдиакрилат, глицерилтриакрилат, триакрилат триметилолпропана, триакрилат пентаэритрита, тетраакрилат пентаэритрита, пентаакрилат дипентаэритрита, триакрилат трис(2-гадроксиэтил)изоцианурата, алкоксилированные варианты вышеуказанных мономеров и т.п., а также любые их комбинации. Дополнительно могут применяться акрилаты и метакрилаты металлов для увеличения плотности сшивания, при этом таковые включают, без ограничений, акрилаты и метакрилаты цинка, магния и кальция.

[0018] Также могут применяться другие мономеры, такие как виниловые, аллиловые и акриламидные мономеры. Примеры данных мономеров, которые могут применяться согласно настоящему изобретению, включают, без ограничений, стирол; винилтолуол; метилстирол; дивинилбензол; аллилметакрилат; аллилциннамат; аллилглицидиловый простой эфир; акриламид; метакриламид; N-метилолакриламид; N-метилолметакриламид; а также их комбинации. Однако применение виниловых, аллиловых и акриламидных мономеров в композициях согласно настоящему изобретению, описанных в данном документе, не является предпочтительным в связи с возможными проблемами со здоровьем.

[0019] Мономеры-разбавители, предпочтительные для настоящего изобретения, включают гидроксипропилметакрилат, изоборнилметакрилат, трет-бутилметакрилат, метилметакрилат, тетрагидрофурфурилметакрилат, бензилметакрилат, диметакрилат этиленгликоля, триметакрилат триметилолпропана, триакрилат трис(2-гидроксиэтил)изоцианурата и триакрилат триметилолпропана. Тетрагидрофурфурилметакрилат и триметакрилат триметилолпропана являются в особенности предпочтительными.

Мономер с функциональной ацетоацетоксигруппой

[0020] Как указано выше, было неожиданно обнаружено, что применение мономера с функциональной ацетоацетоксигруппой обеспечивает непредвиденный, благоприятный синергический эффект в отношении отверждения при низкой температуре при применении в присутствии мономера, содержащего сшиваемую силановую группу. В дополнение к вышеописанному основному мономеру, композиции адгезивов согласно настоящему изобретению, следовательно, также содержат этиленненасыщенный мономер, который содержит по меньшей мере одну сшиваемую функциональную ацетоацетоксигруппу. Функциональная ацетоацетоксигруппа может внедряться в полимерную матрицу адгезивов согласно настоящему изобретению при помощи ацетоацетоксиалкилакрилатов, таких как, без ограничений, ацетоацетоксиэтилакрилат; ацетоацетоксиэтилметакрилат; диацетонакриламид; ацетоацетоксивиниловый простой эфир; а также комбинации любых из вышеуказанных. Предпочтительным реакционноспособным мономером-разбавителем является ацетоацетоксиэтилметакрилат, часто сокращенно называемый AAEM.

Силановый мономер

[0021] Как указано выше, композиции адгезивов согласно настоящему изобретению также содержат этиленненасыщенный мономер, который содержит по меньшей мере одну сшиваемую силановую группу. Сшиваемые силановые группы, предпочтительные для применения в композициях согласно настоящему изобретению, включают гидролизуемые алкоксигруппы. Примеры гидролизуемых алкоксигрупп, подходящих для применения согласно настоящему изобретению, могут быть выбраны из гидроксигруппы; атома галогена; алкоксигруппы и ацилоксигруппы; а также комбинаций любых из вышеуказанных. Силановые мономеры, имеющие алкоксигруппы, являются предпочтительными.

[0022] Примеры мономеров, имеющих как полимеризуемую ненасыщенную зону, так и сшиваемую силиконовую группу, включают метакрилоксипропилполиалкоксисиланы, такие как метакрилоксипропилтриметоксисилан, метакрилоксипропилметилдиметоксисилан и метакрилоксипропилтриэтоксисилан; акрилоксипропилполиалкилоксисиланы, такие как акрилоксипропилтриметоксисилан, акрилоксипропилметилдиметоксисилан и акрилоксипропилтриэтоксисилан; винилалкилполиалкилоксисиланы, такие как винилтриметоксисилан, винилметилдиметоксисилан и винилтриэтоксисилан; а также комбинации любых из вышеуказанных.

Отвердитель

[0023] Отвердители согласно настоящему изобретению являются инициаторами свободнорадикальной полимеризации, применяемыми в композициях адгезивов с целью инициирования полимеризации и обеспечения сшивания адгезива. Инициаторы свободнорадикальной полимеризации, подходящие для применения согласно настоящему изобретению, могут быть выбраны из пероксидов, перкислот, сложных эфиров перкислот и пероксималеатов, а также комбинаций любых из вышеуказанных. В дополнение, композиции адгезивов также могут отверждаться при применении методик физического отверждения, таких как, без ограничений, посредством энергии излучения; тепловой энергии; а также их комбинаций. Комбинирование инициаторов свободнорадикальной полимеризации с физическими методиками также может подходить для применения в случае композиций адгезивов низкотемпературного отверждения, обеспечиваемых согласно данному документу. Примеры пероксидов, подходящих для применения согласно настоящему изобретению, включают, без ограничений, гидропероксид кумола; циклогексанонпероксид; диацилпероксид; бензоилпероксид; дибензоилпероксид; дигидропероксид диизопропилбензола; гидропероксид; лаурилпероксид; пероксид метилэтилкетона; п-бутилгидропероксид и их смеси. Дибензоилпероксиды являются предпочтительными пероксидами.

[0024] Для придания продукту стабильности наряду с дибензоилпероксидом часто применяются разбавители, не являющиеся реакционноспособными. Примеры разбавителей, не являющихся реакционноспособными, применяемых для стабилизации дибензоилпероксида, включают, без ограничений, ди-н-бутилфталат; диизобутилфталат; дициклогексилфталат; бутилбензилфталат; триалкилфосфаты; триарилфосфаты; алкиларилфосфаты; алкиловые простые эфиры моно- и диэтиленгликолей, алкиловые простые эфиры моно- и дипропиленгликолей; бензоаты моно- и диэтиленгликолей; бензоаты моно- и дипропиленгликолей; вода и т.п. Дополнительно, для снижения температуры замерзания бензоилпероксидных смесей часто применяются разбавители, не являющиеся реакционноспособными, такие как этиленгликоль, пропиленгликоль, глицерин, мочевина и т.п. В одном из аспектов настоящего изобретения предпочтительными являются дибензоилпероксидные смеси, не содержащие фталатов.

Ускорители

[0025] В композициях адгезивов согласно настоящему изобретению можно применять ускорители. Как будет понятно специалистам в соответствующей области, ускоритель(и), который(е) подходит(ят) для применения в композиций адгезивов низкотемпературного отверждения согласно настоящему изобретению, будет(ут) варьировать в зависимости от выбора инициатора свободнорадикальной полимеризации. Ускорители, подходящие для отверждения посредством свободнорадикального механизма, включают, без ограничений, органические соединения, выбранные из тиоамидов, таких как тиомочевина, ацилтиомочевина, тетраметилтиомочевина, диэтилтиомочевина, дибутилтиомочевина, этилентиомочевина, триметилтиомочевина, трифенилтиомочевина и триоилтиомочевина; меркаптобензимидазола; четвертичных аминов, таких как N,N-диалкилтолуидины, где алкильная группа выбрана из метила, этила, гидроксиэтила, гидроксипропила, изопропила и их смесей; триалкиламинов, где алкил выбран из этила, пропила и этилдиэтанола; N,N-диалкиланилинов, таких как N,N-диметиланилин и N,N-диэтиланилин; 4,4-бис(диметиламино)дифенилметана; и их смесей.

[0026] Неорганические материалы, равно как и органические соли, могут также использоваться в качестве ускорителей согласно настоящему изобретению. Примеры неорганических соединений и органических солей, пригодных для применения в адгезивах согласно настоящему изобретению, включают, без ограничений, магний, олово и определенные соли, такие как нафтенат кобальта. Также в адгезивах согласно настоящему изобретению возможно применение более чем одного ускорителя. Соответственно, в одном из аспектов композиции адгезивов согласно настоящему изобретению могут включать органическое соединение, неорганическое соединение, органическую соль, а также комбинации любых из вышеуказанных.

[0027] В ходе изобретательской деятельности, описанной в данном документе, также было обнаружено, что составы, включающие дибензоилпероксид, также предпочтительно содержат ускоряющее вещество в первом компоненте со смолой и мономерами. Ускорители, пригодные для применения согласно данному документу, могут быть выбраны из N,N-диизопропанол-п-толуидина, N,N-дигидроксиэтил-п-толуидина; N,N-метилгидроксиэтил-п-толуидина и смесей вышеуказанных.

Заполнители

[0028] Композиции адгезивов, применяемые для закрепления элементов, часто содержат заполнители как для придания прочности, так и для снижения затрат. Как будет понятно специалистам в соответствующей области, заполнители также могут применяться для регулирования вязкости. Заполнители, подходящие для применения согласно настоящему изобретению, включают, без ограничений, тонкую кремнеземную пыль; кварцевый песок; кварцевую муку; оксид металла, такой как оксид магния, оксид железа, оксид алюминия и оксид кальция; клинкер; карбонат кальция; металлические опилки или частицы; сульфат бария; тригидрат алюминия; волластонит; каолиновую глину; слюду; полевой шпат; нефелиновый сиенит; стеклянные бусы; корунд; тальк; мел; керамические микросферы; и цементный раствор; а также комбинации любых из вышеуказанных. В одном из аспектов либо первая композиция, либо вторая композиция, содержащая адгезивы согласно настоящему изобретению, содержит по меньшей мере один заполнитель, при этом она может содержать одинаковые или различные таковые. В другом аспекте как первая композиция, так и вторая композиция содержит заполнители. Еще в одном аспекте настоящего изобретения первый компонент предпочтительно содержит по меньшей мере один заполнитель, реагирующий с водой, при этом его примеры включают цементный раствор и оксиды металлов. Цементный раствор часто является предпочтительным заполнителем, поскольку он связывает воду в системе адгезивов и предоставляет возможность лучшего проявления эксплуатационных свойств, когда крепление подвергается действию повышенных температур после отверждения. Как будет понятно специалистам в соответствующей области, заполнители можно примешивать к первому компоненту-мономеру и/или ко второму компоненту-отвердителю адгезивов согласно настоящему изобретению.

Ингибиторы

[0029] Для предотвращения полимеризации мономеров и смол первого компонента при хранении требуются ингибиторы. Ингибиторы присутствуют в реактивных смолах и мономерах в том виде, в каком они получены от производителей; однако зачастую для увеличения срока годности конечного продукта или для нейтрализации присутствия ускорителя необходим дополнительный ингибитор. Ингибиторы полимеризации, подходящие для настоящего изобретения, включают, без ограничений, метилгидрохинон, гидрохинон, катехин, гидрохинонмонометиловый простой эфир, моно-трет-бутилгидрохинон, ди-трет-бутилгидрохинон, п-бензохинон, 2,5-дифенил-п-бензохинон, п-бензохинон, триметилгидрохинон, нафтохинон, ди-трет-бутилметилфенон и комбинации любых из вышеуказанных.

Тиксотропные средства

[0030] Тиксотропные средства часто применяются в композициях адгезивов для снижения склонности жидкой смолы к течению или отеканию с вертикальных поверхностей. Тиксотропные средства, которые пригодны для применения в композициях адгезивов согласно настоящему изобретению, включают, без ограничений, пирогенный кремнезем, органокремнеземы, глины и кремниевую кислоту. Коммерчески доступные пирогенные кремнеземы, в особенности подходящие для применения согласно настоящему изобретению, продаются под такими торговыми марками, как Aerosil®, доступный от Evonik Industries, и Cab-o-Sil®, доступный от Cabot Corp.

Добавки

[0031] Предполагается, что другие компоненты или вспомогательные средства, известные специалистам в данной области, могут также быть необязательно включены в композиции адгезивов согласно настоящему изобретению. Такие компоненты могут включать, без ограничений, противовспениватели; катализаторы; связующие вещества; разбавители, не являющиеся реакционноспособными; красители; заполнители; фунгициды; модификаторы ударопрочности; средства для маскировки запахов; пигменты; растворители; стабилизаторы; поверхностно-активные вещества; смачивающие средства; а также комбинации любых из вышеуказанных.

Составы

[0032] Ряд различных составов, содержащих различные количества вышеупомянутых активных и необязательных ингредиентов, были получены и оценены в отношении отверждения при низких и средних температурах, и их тестировали при низких, средних и высоких температурах. Выражение "низкая температура", применяемое в данном документе, следует понимать как обозначающее температуры порядка приблизительно -10°C±3°C (14°F±4°F). Выражение "средняя температура", "окружающая температура", "стандартная температура" или " температура среднего значения", применяемое в данном документе, относится к комнатной температуре или температурам, составляющим приблизительно 23°C±3°C (72°F±4°F). Выражение "высокие" или "повышенные температуры", применяемое в данном документе, следует понимать как обозначающее температуры порядка приблизительно 82°C±3°C (180°F±4°F). Таким образом, в комбинациях с ацетоацетоксисодержащими мономерами, как с мономерами, которые содержали силановые группы, так и без таковых, применяли множество различных реакционноспособных основных мономеров.

Композиции, не содержащие фталатов

[0033] Как указано выше, было обнаружено, что составы, содержащие реактивную смолу, к которой добавляли комбинацию ацетоацетоксимономера и силанового мономера, проявляли примечательно хорошие характеристики прочности и стойкости при комнатных средних температурах после отверждения при низких температурах. Во многих случаях было показано улучшение эксплуатационных свойств данных композиций адгезивов согласно настоящему изобретению приблизительно в два раза относительно других составов, не содержащих комбинацию ацетоацетоксимономера и силанового мономера. Однако еще более непредвиденным является то, что дополнительное улучшение эксплуатационных характеристик наблюдалось тогда, когда композиции адгезивов составляли без наличия каких-либо фталатных фрагментов. Неожиданно было обнаружено, что композиции адгезивов согласно настоящему изобретению, не содержащие фталатов, особенно хорошо подходят для отверждения при низких температурах. В среднем, устранение фталатов из комбинации реактивной смолы согласно настоящему изобретению/ацетоацетоксимономера/силанового мономера привело в результате к улучшению эксплуатационных свойств на 10% относительно композиций адгезивов, в которые были включены фталаты.

[0034] Фталаты, как правило, вводятся в композиции адгезивов с применяемыми инициаторами свободнорадикальной полимеризации. Согласно одному из аспектов настоящего изобретения, в связи с этим в составах при стандартных температурах после (утверждения при низких температурах при применении инициаторов свободнорадикальной полимеризации в адгезивах согласно настоящему изобретению, которые не содержат фталатов, могут наблюдаться заметные улучшения эксплуатационных свойств адгезивов. Примеры инициаторов свободнорадикальной полимеризации, не содержащих фталатов, подходящих для применения согласно настоящему изобретению, включают дибензоилпероксиды. Дибензоилпероксиды, не содержащие фталатов, коммерчески доступны под множеством торговых марок, таких как, без ограничений, серия инициаторов свободнорадикальной полимеризации Perkadox®, доступных от Akzo Nobel, и серия инициаторов свободнорадикальной полимеризации Luperox® от Elf Atochem.

ПРИМЕРЫ

[0035] В соответствии с идеей настоящего изобретения получали ряд композиций адгезивов для применения в сравнении с коммерчески доступными композициями адгезивов. Эксплуатационные характеристики оценивали после отверждения при стандартной комнатной температуре 23±4°C (73±8°F) и при более низких температурах -10°C (14°F) для имитации отверждения в условиях холода. Тестовые элементы получали следующим образом. Канальное или высверленное отверстие образовывали на сформированной или гладкой затертой стальной теркой лицевой поверхности тестового элемента из бетона на основе портландцемента с прочностью на сжатие в диапазоне от 25,3 до 28,0 МПа (от 3666 до 4059 фунтов на кв. дюйм). Высверленное отверстие выполнили с применением бурильного молотка для вращательного бурения с буровой коронкой, армированной карбидами вольфрама, диаметром 17,5 мм (11/16 дюйма), что соответствует требованиям информационного бюллетеня Американского национального института стандартов 212.15 (ANSI B212.15, доступного в Соединенных Штатах от Ассоциации производителей твердых сплавов). Высверленное отверстие сверлили до глубины анкеровки 79,4 мм (3,125 дюйма) перпендикулярно тестовой поверхности. Полость канала затем очищали путем вдувания сжатого воздуха при 0,59 МПа (85 фунтов на кв. дюйм) в отверстие в течение четырех секунд, после чего высверленное отверстие очищали щеткой в четыре полных приема с применением нейлоновой щетки большего диаметра, чем диаметр высверленного отверстия, с последующим вдуванием сжатого воздуха при 0,59 МПа (85 фунтов на кв. дюйм) в отверстие во второй раз также в течение четырех секунд. Крепящий адгезив, подлежащий тестированию, затем впрыскивали в высверленное отверстие таким образом, чтобы обеспечить равномерное заполнение высверленного отверстия от дна полости до точки, соответствующей наполнению приблизительно на две трети. Металлический стержень, снабженный резьбой диаметром 15,9 мм (5/8 дюйма), затем вставляли в адгезив посредством слабого закручивающего движения, и адгезиву и закладной детали предоставляли возможность отверждаться в течение одного часа в ненарушенном состоянии. Спустя один час на крепления из металлических стержней прикладывали растягивающую нагрузку до критической точки в соответствии с методами тестирования в ASTM E488 с учетом изменений, установленных Критериями приемки ICC-ES AC308. Тестирование на растяжение выполняли с применением приспособления собственной разработки для компрессионного тестирования на растяжение или тестирования на растяжение жестко закрепленного образца, при этом применяли гидроцилиндр на 13,6 кг (30 тонн) и датчик нагрузки на 22,7 кг (50 тонн) в соответствии с ASTM E488 с учетом изменений, установленных Критериями приемки ICC-ES AC308. Установку для компрессионного тестирования применяли для максимизации механического напряжения на адгезив при минимизации риска разрушения бетона.

[0036] Для оценки составов согласно настоящему изобретению после отверждения при низкой температуре получали другую серию тестовых элементов из бетона на основе портландцемента, имеющих гладкую лицевую поверхность и подвергнутых затирке стальной теркой, способом, идентичным методике, изложенной в общих чертах непосредственно выше. Полученные тестовые элементы затем помеща