НЕВЫСЫХАЮЩИЙ ПЛАСТИЧНЫЙ ГЕРМЕТИЗИРУЮЩИЙ СОСТАВ Российский патент 1998 года по МПК C09K3/10 C03C8/24 C09D5/34 

Изобретение относится к созданию защитных герметизирующих составов, в частности невысыхающих пластичных герметиков для промышленного и гражданского строительства.

В связи с развитием современной техники и появлением новых конструкций и изделий, используемых в условиях воздействия повышенных и пониженных температур, агрессивных сред, проблема уплотнения приобрела важное значение. В качестве уплотнительных материалов широко применяются герметизирующие составы. Так как основными видами деформации, которые испытывают герметики в условиях эксплуатации, являются сдвиг, растяжение и сжатие, то их основой служат синтетические высокомолекулярные каучуки и различные олигомеры, а также пластические материалы.

Одним из наиболее распространенных типов герметизирующих составов являются невысыхающие известные герметики [1, 2, 3] Эти термопластичные материалы, в зависимости от температуры находящиеся в высокоэластическом или вязкотекучем состоянии, отличаются пластическими или пластоэластическими свойствами в рабочем состоянии и применяются для уплотнения разъемных или подвергающихся периодическому демонтажу соединений. Они изготавливаются, как правило, на основе высоко- и низкомолекулярных соединений с низкой ненасыщенностью или полностью насыщенных (полиизобутилен, бутилкаучук, этилен-пропиленовый каучук). Эти герметизирующие составы характеризуются высокой стойкостью к кислороду, действию кислот, щелочей, окислителей, низкой газо- и водопроницаемостью и нашли широкое применение в технике. В состав невысыхающих герметиков в качестве основных компонентов входят полимеры, наполнители и разбавители.

Известен обкладочный материал ПСГ из высокомолекулярного полиизобутилена, технического углерода (сажи) и графита, используемый в технике защиты аппаратуры и строительных конструкций от коррозии [1] Он дополнительно может содержать другие наполнители тальк, асбест, а также разбавители (парафины и вазелиновое масло). Этот материал выдерживает действие многих агрессивных химических сред при повышенных температурах.

Для уплотнения стыков в крупноблочных бетонных сооружениях используют рецептуру высоконаполненного герметика, состоящего из, мас.ч. низкомолекулярного полиизобутилена 15-35; высокомолекулярного полиизобутилена 25-35; битума 100; масла нейтрального минерального 60; молотого известняка 500-600; асбеста 80-90 [2]
Наиболее удобной в работе и близкой к изобретению является применяемая в промышленном и гражданском строительстве мастика УМС-50, состоящая из полиизобутилена ПИБ-118 (5), нейтрального масла (20) и высокодисперсного мела (75 ) [3] К недостаткам композиции герметика относится хладотекучесть или ползучесть при комнатной или при повышенных температурах и низкая хемостойкость (к кислым средам), так как в рецептуре используется кислотонестойкий наполнитель мел.

В изобретении предлагается разработанный пластичный герметизирующий состав из доступного углеводородного и технического сырья, который лишен указанных недостатков, т. е. отличается пониженной хладотекучестью при повышенных температурах и устойчивостью к кислым и другим средам. Поставленная цель достигается тем, что в качестве углеводородного полимерного компонента герметика используют низкомолекулярный полиэтилен, наполнителя штапельное стекловолокно, разбавителя фенольная смола (побочный продукт производства фенола и ацетона кумольным способом) в следующих соотношениях, мас. низкомолекулярный полиэтилен 60-80; фенольная смола 10-20; штапельное стекловолокно 10-20. Оптимизация состава композиции герметика проводилась по четырем основным показателям: пластичности (пенетрация), химической стойкости и морозостойкости, а также липкости.

Новизна герметизирующего состава состоит в том, что в предлагаемой дисперсной системе низкомолекулярный полиэтилен играет роль пластичной дисперсионной среды и одновременно за счет частичной кристаллизации твердого дисперсного наполнителя. Основным наполнителем служит замасленное штапельное стекловолокно (длиной до 3 см), придающее герметику необходимые физико-механические свойства. Фенольная смола, хорошо совмещающаяся с низкомолекулярным полиэтиленом, играет двоякую роль разбавителя и антиокислителя, обеспечивающего стабильность герметика к кислороду воздуха. Отсутствие в составе герметика кислотонестойкого компонента обуславливает его высокую химическую устойчивость, в частности к кислым средам. Оптимальный состав герметика определяется уровнем достигаемых свойств. Содержание штапельного стекловолокна составляет 10-20 мас. при меньших количествах не проявляется заметного усиливающего действия стекловолокна, снижается теплостойкость, а при больших наблюдается несовместимость компонентов системы и нарушение монолитности. Фенольная смола, добавляемая в количествах вне предлагаемого интервала (100-20 мас. ), либо является слабым разбавителем (низкий эффект понижения вязкости, невысокая морозостойкость), либо уменьшает совместимость полимерной матрицы с волокном, нарушая монолитизацию и снижая физико-механические свойства.

Липкость и адгезия герметика к различным поверхностям увеличивается при введении 25-100 к фенольной смоле канифоли или госсиполовой смолы. На другие свойства эти добавки практически не влияют.

На основании совокупности свойств герметика он предназначается для использования в интервале температур от минус 20 до плюс 70^o и нанесения при температуре 30-50^o. Может использоваться в контакте с кислыми и другими средами.

Пример 1. Герметизирующий состав приготовляется по следующей схеме. В реактор с термостатирующей рубашкой и перемешивающим устройством загружают фенольную смолу кубовый остаток при производстве фенола и ацетона кумольным способом (ТУ 38.402-62-126-91), представляющий темную вязкую массу. Использовался продукт, содержащий 38,9 кумилфенола, 29,7 димеров альфаметилстирола, 25,5 неидентифицированных, 2,8 ацетофенона и 3,1 (в сумме) фенола, изопропилбензола и диметилфенилкарбинола. Смесь нагревают до 80-100^oС и при перемешивании добавляют расчетное количество низкомолекулярного полиэтилена побочного продукта производства полиэтилена высокого давления (ТУ 6-05-1837-82, мазеподобная или воскоподобная масса светло-серого цвета, мол. м. 1500-2000, температура плавления 65-85^oС, вязкость расплава 80-120 Па•с). При достижении однородности расплава вводят расчетное количество штапельного замасленного стекловолокна длиной до 3 см (мягкие отходы при выработке и текстильной переработке стеклотканей).

После загрузки всех компонентов смесь перемешивается 15 мин и в жидком состоянии разливается в цилиндрические формы из полистирола, где охлаждается до комнатной температуры и уплотняется. После извлечения из формы получают образцы герметиков в форме цилиндрических блоков, которые подвергают испытаниям по известным методикам ("Клеи и герметики". М. 1978, с.181-191). Хотя испытания, как отмечается во многих руководствах, и не являются жестко регламентированными и модифицируются с учетом природы образцов, тем не менее характеризуют возможности предложенных герметизирующих составов. Отметим, что вместо традиционного водопоглощения измерялось равновесное (максимальное) набухание в разбавленной (10) соляной кислоте, а липкость характеризовалась температурным интервалом, в котором она проявилась.

Данные по составу и свойствам герметика согласно описанному примеру 1 приведены в таблице. Там же приведены данные для других составов герметика из трех вышеуказанных компонент (примеры 2-5). В примерах 6 и 7 использовалась добавка канифоли. Бралась сосновая экстракционная канифоль (ГОСТ 19113-84) или ее модифицированная форма (ТУ 81-05-47-76), представляющие собой прозрачные стекловидные массы с температурой размягчения 60-75^oC и состоящие преимущественно из смоляных и жирных кислот с кислотным числом 160-170. Она добавлялась в рецептуру в последнюю очередь, после распределения стекловолокна или одновременно с ним. В примерах 8 и 9 использовалась добавка госсиполовой смолы вторичного продукта масложирового производства из хлопка (ТУ 18 УзССР 50-83), представляющего собой вязкотекучую темную массу, мол. м. 600-1000, удельный вес 0,99 кг/м³, кислотное число 50-70, состоящую в основном из жирных и оксижирных кислот. Госсиполовая смола вводилась в фенольную смолу во вторую очередь, т.е. перед добавкой низкомолекулярного полиэтилена.

Из таблицы видно, что максимальный интервал рабочих температур композиций составляет от минус 20^o (морозостойкость) до 70^o (теплостойкость), т.е. в этом интервале отсутствует ползучесть или хладотекучесть композиций. Отметим наличие ползучести у композиции согласно прототипу. Судя по значениям пенетрации композиций они характеризуются хорошими пластичными свойствами. Все составы отличаются высокой устойчивостью к действию соляной кислоты (небольшое набухание без потери массы), что ожидалось ввиду отсутствия в рецептуре кислотонестойких компонент. Липкость, косвенно характеризующая адгезию, увеличивается в области минусовых температур при дополнительном введении в рецептуры герметика канифоли или госсиполовой смолы.

Учитывая вышеуказанный комплекс свойств и доступность используемых компонент, разработанный герметизирующий состав представляет интерес для использования в технике, в соответствующих климатических зонах.

Использование: для создания защитных герметизирующих составов, в частности невысыхающих пластичных герметиков для промышленного и гражданского строительства. Сущность изобретения: невысыхающий пластичный герметизирующий состав состоит из низкомолекулярного полиэтилена 60-80 мас.%, фенольной смолы 10-20 мас. % и штапельного стекловолокна 10-20 мас.%, смешиваемых в требуемых пропорциях при повышенной температуре. Дополнительно состав может содержать канифоль, или модифицированную канифоль, или госсиполовую смолу в количестве 25-100 мас.% от фенольной смолы. Герметизирующий состав базируется на доступных компонентах, в том числе вторичном сырье, и может быть использован в качестве герметика общего назначения в соответствующих климатических зонах. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Невысыхающий пластичный герметизирующий состав, включающий полимерный компонент, наполнитель и разбавитель, отличающийся тем, что он в качестве полимерного компонента содержит низкомолекулярный полиэтилен, в качестве наполнителя штапельное волокно, а в качестве разбавителя фенольную смолу при следующем соотношении компонентов, мас.

Полиэтилен низкомолекулярный 60 80
Штапельное стекловолокно 10 20
Фенольная смола 10 20
2. Состав по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит канифоль, или модифицированную канифоль, или госсиполовую смолу в количестве 25 100 мас. от содержания фенольной смолы.