ГИДРОИЗОЛЯЦИОННАЯ МАСТИКА Российский патент 1996 года по МПК C09D195/00 C09D195/00 C09D117/00 C09D127/06 C09D145/02 

Изобретение относится к области изоляционных материалов и может быть использовано для защиты подземных сооружений (трубопроводов, хранилищ и др. ), в качестве кровельных материалов, герметизации швов, трещин, защиты металлов от коррозии и др.

В мировой практике при строительстве трубопроводов, подземных сооружений и др. широко применяют покрытия, включающие эпоксидные порошковые композиции, эструдированный или напыленный полиэтилен, липкие полимерные ленты на основе полиэтилена и полихлорвинила, каменноугольных и битумных эмалей. Наиболее высокими защитными свойствами обладают эпоксидные и полиэтиленовые покрытия, но они очень дороги. Более доступны и удобны для нанесения липкие ленты, однако они не обладают комплексом требуемых эксплуатационных свойств. Широкое распространение получили каменноугольные и битумные материалы.

Каменноугольные изоляционные материалы, применяемые в настоящее время, состоят из термопластифицированного в высококипящих маслах каменного угля и(или) каменноугольного пека, каменноугольных масел, наполнителей (талька, технического углерода (сажи), каменного угля, асбеста, резиновой крошки и др.) и различных улучшающих свойства композиции добавок [1-2]
Основным недостатком каменноугольных эмалей (при получении, нанесении и эксплуатации) является их высокая канцерогенность, поскольку каменноугольные продукты (смолы, пеки и др.) содержат значительные количества 2,4-бензпирена.

В качестве гидроизоляционных материалов широко применяют нефтяные битумные мастики [3]
Наиболее близкой к заявляемой мастике является мастика изол [4] принятая за прототип. Мастика изол представляет собой многокомпонентную однородную массу, состоящую из резинобитумного вяжущего (полученного термомеханической обработкой вулканизированной резины или ее регенерата при смешении с нефтяным битумом), наполнителя, пластификатора, антисептика и бензинового разбавителя (ТУ 21-27-37-74). Для приготовления изола используют, например, 56,2% битума, 18,9% резины (шинного регенерата), 3,5% канифоли, 3,5% инден-кумароновой смолы, 14,9% асбеста, 1,1% каменноугольного масла и 1,9% нефраса (бензинового разбавителя).

Физико-химические показатели мастики изол приведены ниже, в табл. 1.

К недостаткам данной мастики относится к относительно низкая когезионная способность, что значительно снижает прочность покрытия, нанесенного на твердый материал. Кроме того, известная мастика характеризуется относительно высокими показателями температуры гибкости, что приводит к трещинообразованию при нанесении покрытия.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение когезионной способности мастики по отношению к твердым материала и понижение ее температуры гибкости (улучшение эластичности).

Указанная задача решается за счет того, что известная гидроизоляционная мастика, включающая нефтяное связующее, бензиновый разбавитель, каменноугольное масло, инден-кумароновую смолу, поверхностно-активное вещество (ПАВ), а также асбест, резину в качестве наполнителя, согласно изобретению содержит в качестве вяжущего продукт пропановой деасфальтизации нефтяных остатков (гудрона) и дополнительно асфальтит, поливинилхлорид при следующем соотношении компонентов, мас.

Продукт пропановой деасфальтизации нефтяных остатков 41,0-61,5
Каменноугольное масло 0,7-1,0
Инден-кумароновая смола 5,5-7,0
Асбест 12,5-14,0
Резина 15,6-1909
Асфальтит 0,8-9,0
Поливинилхлорид 1,0-5,0
ПАВ 0,5-2,0
Бензиновый разбавитель 1,9-2,0
Продукт пропановой деасфальтизации нефтяных остатков гудрона (брикетин) представляет собой концентр смолисто-асфальтовых компонентов с маслами, представленными в основном тяжелыми ароматическими углеводородами. Брикетин имеет следующие показали:
Температура размягчения, ^oC 3,4-45,0
Глубина проникания иглы при 25^oC, PO^-1, мм 40-90
Растяжимость при 25^oC, см 100
Температура вспышки, ^oC 240
Температура хрупкости, ^oC -1(-3)
Нерастворимые в бензоле вещества отс.

Групповой состав, мас.

асфальтены 2,7-5,8
смолы 48,0-57,3
масла 49,3-36,9
Возможность применения продукта пропановой деасфальтизации нефтяных остатков (ППДНО) брикетина в качестве вяжущего материала обусловлена значительным содержанием в нем смолистых компонентов (до 57%). В меньшей мере на вяжущие свойства ППДНО влияют содержащиеся в нем масла. ППДНО в сочетании с указанными выше наполнителями (асбестом, резиной и асфальтитом) образует пластинчатые двумерные системы с определенным числом параллельных слоев, что определяет физико-химические свойства заявляемой композиции и, в первую очередь, когезионные свойства мастики при нанесении ее на поверхность твердого материала.

В заявляемой гидроизоляционной мастике ППДНО содержится 41,0-61,5% При содержании ППДНО в мастике ниже 41,0% мастика имеет низкую вязкость, неудовлетворительную адгезию к наполнителю, что повышает температуру гибкости и снижает когезию системы твердый материал мастика твердый материал. При содержании ППДНО выше 61,5% увеличивается вязкость мастики и повышается температура гибкости ее на стержне. В интервале содержания ППДНО 41,0-61,5% получают мастику с низкой температурой гибкости на стержне и высокой когезией по отношению к твердым материалам.

В качестве наполнителя в заявляемой мастике наряду с известными ранее и применяемыми в прототипе асбестом марки 7-450, ГОСТ 12871-83, изм. 1, 2, 3, 4 и резиной (например, регенерат шинный РШ- ОСТ 38.04307-88), используют асфальтит.

Асфальтит продукт глубокого обезмасливания нефтяных остатков, содержание асфальто-смолистых веществ в котором достигает более 80% По внешнему виду асфальтит представляет собой порошкообразный продукт бурого или черного цвета, легко компаундируется с вяжущими материалами без осаждения и расслоения. Причем, чем больше ароматических углеводородов содержится в масляной части, тем выше степень растворения асфальтита.

Асфальтит имеет следующие средние показатели:
1. Плотность, кг/м³ 1080
Коксуемость, мас. 50-55
Температура размягчения по КиШ, ^oC 80-120
Молекулярная масса 1200
2. Элементный состав, мас.

Углерод 85,7
Водород 8,6
Сера 4,8
Азот 0,6
3. Групповой химический состав по МВХ, мас.

Парафино-нафтеновые 1,2
Легкая ароматика 3,3
Средняя ароматика 2,6
Тяжелая ароматика 24,0
Легкие смолы I 9,6
Тяжелые смолы II 17,3
Асфальтены 41,7
Не растворимые в н-гептане 54,9
Высокое содержание асфальтенов в асфальтите (выше 40%) способствует образованию в системе с ППДНО пластинчатых двухмерных молекулярных соединений с оптимальным числом (5-6) параллельных слоев, что приводит к понижению температуры гибкости мастики на стержне и повышению ее когезии в системах с твердым материалом.

Асфальтит содержится в мастике в пределах 0,8-9,0% При содержании асфальтита в мастике менее 0,8% резко снижается когезия мастики с твердым материалом. Если содержание асфальтита в мастике превышает 9,0% то заметно повышается хрупкость и вязкость вяжущего материала, а у мастики повышается температура гибкости на стержне, она становится склонной к трещинообразованию (высокая остаточная деформация). При содержании 0,8-9,0% асфальтита, а также при 12,5-14,0% асбеста, 15,6-19,0% резины в качестве наполнителя получают мастику с оптимальными показателями по температуре хрупкости и гибкости ее на стержне и по когезии с твердым материалом.

В качестве пластифицирующих добавок в заявляемой композиции используют известные по прототипу инден-кумароновую смолу (ТУ 14-6-72-89) и масло каменноугольное (ГОСТ 2770-74, изм. 1, 2, 3), которое одновременно обладает и антисептическими свойствами, а также предложено дополнительно ввести поливинилхлорид в количестве 1,0-5% Качество полихлорвинила соответствует маркам ПВХ-С-7059-М и ПВХ-С-7056-М ГОСТа 14332-78, которые имеют одинаковые значения констант Фекенчера (70-73) и насыпной плотности (0,45-0,55 г/см³, но отличаются по времени поглощения пластификатора соответственно не более 10 и 25 мин, массе поглощенного пластификатора не менее 54 и 17 г/100 г ПВХ, по массовой доле влаги и летучих веществ не более 0,30 и 0,50% соответственно. Термостабильность при 160^oC для марки ПВХ-С-7059-М должна быть не менее 10 мин, а для марки ПВХ-С-7056-М не нормируется.

При содержании поливинилхлорида в мастике ниже 1,0% и выше 5% ухудшается когезия мастики с твердыми материалами и увеличивается температура гибкости на стержне. В интервале содержания поливинилхлорида в мастике 1,0-5,0% получается мастика с высокой когезией по отношению к твердому материалу и низкой температурой гибкости на стержне.

В состав заявляемой мастики (композиции) вводят ПАВ (например, кислоты синтетические жирные сырые по ТУ 38.107105-77, изм. 1, 2, 3) в количестве 0,5-2,0% что позволяет наносить мастику без предварительной осушки поверхности обрабатываемого материала.

В качестве бензинового разбавителя может быть применен Нефрас С2 80/120 по ГОСТ 443-76 изм. 1, 2.

Предложенная композиция гидроизоляционной мастики позволяет повысить когезию мастики с твердой поверхностью при заявленном соотношении компонентов, что подтверждается нижеследующими примерами, которые свидетельствуют о возможности осуществления предполагаемого изобретения.

Пример 1. Гидроизоляционнную мастику получают путем смешения компонентов в следующем соотношении, мас. ППДНО 61,5, каменноугольное масло 0,7, инден-кумароновая смола 5,5, асбест 12,5, резина 15,6, асфальтит 0,8, поливинилхлорид 1,0, ПАВ 0,5, Нефрас (бензиновый растворитель) 1,9.

Смешивание компонентов мастики проводили на лабораторном смесителе типа ТП-1077А производительностью 1 кг/ч. Сначала в работающий смеситель загружали продукт пропановой деасфальтизации гудрона при 20^oC, затем постепенно засыпки наполнитель (асбест, резину, асфальтит, поливинилхлорид), добавляя при затрудненном ходе смесителя 5-10 г бензина или другого жидкого компонента, входящего в состав мастики (каменноугольное масло, инден-кумарoновую смолу, ПАВ). Смесь перемешивали 3 ч. После получения указанной выше смеси к ней добавляли шинный регенератор (резину), развальцованный в тонкий лист совместно с инден-кумароновой смолой, резиной, нарезанный мелкими кусочками. Смесь перемешивали 8 ч. После этого через 10-15 мин в смеситель вводили инден-кумароновую смолу, перемешивали смесь еще 90 мин и использовали.

Полученная мастика имеет температуру размягчения по КиШ 60,0^oC, температуру гибкости образца при изгибе на стержне диаметром 20 мм -20^oC, когезию бетон-мастика-бетон 7,0 кг/см², бетон-мастика-металл 8,7 кг/см², металл-мастика-металл 16,5 кг/см² (см. табл. 2).

Примеры 2-3 выполнены аналогично примеру 1. Составы мастик и их качество приведены в табл. 2.

Из таблицы следует, что предлагаемая мастика по сравнению с прототипом обладает повышенной когезией по отношению к бетону, металлу и пониженной температурой гибкости на стержне.

Таким образом, использование в предлагаемой мастике в качестве вяжущего продукта пропановой деасфальтизации нефтяных остатков, взаимодействующего при смешении с указанными выше компонентами (поливинилхлоридом, асфальтитом, ПАВ и др. ) в заявляемом соотношении, позволяет улучшить физико-химические (когезионные и др.) свойства гидроизоляционной мастики.

Использование: гидроизоляционная мастика для защиты подземных сооружений (трубопроводов, хранилищ и т.д.), в качестве кровельных материалов, для герметизации швов, трещин, защиты металлов от коррозии. Сущность изобретения: мастика содержит следующие компоненты, мас.%: продукт пропановой деасфальтизации гудрона 41,0-61,5; резина 15,6-19,0; асбест 12,5-14,0; инден-кумароновая смола 5,5-7,0; бензиновый разбавитель 1,9-3,0; поливинилхлорид 1,0-5,0; асфальтит - 0,8-9,0; каменноугольное масло 0,7-1,0; поверхностно-активное вещество 0,5-2,0. Продукт пропановой деасфальтизации гудрона содержит в своем составе следующие компоненты, мас.%: смолы 48,0-57,3; масла 36,9-49,3; асфальтены 2,7-5,8. 2 табл.

Гидроизоляционная мастика, включающая нефтяное вяжущее, резину, каменноугольное масло, асбест, поверхностно-активное вещество, инден-кумароновую смолу, бензиновый разбавитель, отличающаяся тем, что в качестве нефтяного вяжущего мастика содержит продукт пропановой деасфальтизации гудрона, содержащий следующие компоненты в своем составе, мас.

Смолы 48,0 57,3
Масла 36,9 49,3
Асфальтены 2,7 5,8
и дополнительно она содержит поливинилхлорид и асфальтит при следующем соотношении компонентов композиции, мас.

Продукт пропановой деасфальтации гудрона 41,0 61,5
Резина 15,6 19,0
Асбест 12,5 14,0
Инден-кумароновая смола 5,5 7,0
Бензиновый разбавитель 1,9 2,0
Поливинилхлорид 1,0 5,0
Асфальтит 0,8 9,0
Каменноугольное масло 0,7 1,0
Поверхностно-активное вещество 0,5 2,0