НЕВЫСЫХАЮЩИЙ ПЛАСТИЧНЫЙ ГЕРМЕТИЗИРУЮЩИЙ СОСТАВ Российский патент 2000 года по МПК C09K3/10 

Изобретение относится к защитным герметизирующим составам, в частности невысыхающим герметикам - мастикам с повышенной химической стойкостью.

В связи с развитием современной техники, появлением новых изделий, конструкций, эксплуатирующихся в условиях воздействия повышенных или пониженных температур, агрессивных сред проблема уплотнения приобрела важное значение. В качестве уплотнительных материалов применяются герметизирующие составы как природного происхождения (битумы, смолы, асфальты и др.), так и синтетического (олигомеры, высокомолекулярные каучуки и т.д.). Учитывая широкий спектр деформационных воздействий на герметики (сдвиг, растяжение, сжатие), в качестве материалов для них наиболее подходят высокомолекулярные соединения с эластическими или пластическими свойствами.

Хотя классификация герметиков может быть проведена по многим признакам (область применения, число компонент, способ применения и многие другие), наиболее принципиальным является разделение герметизирующих составов по природе исходного полимера - на вулканизирующиеся или отверждающиеся и невысыхающие или нетвердеющиеся /1. Клеи и герметики. Под ред. Кардашова. М.: Химия, 1978, 200 с. 2. Р.А. Смыслова, С.В. Котлярова. Справочное пособие по герметизирующим материалам на основе каучуков. М.: Химия, 1971, 72 с./.

Последние представляют собой термопластичные материалы, в зависимости от температуры находящиеся в высокоэластическом или вязкотекучем состоянии и применяющиеся для уплотнения разъемных или подвергающихся периодическому демонтажу соединений.

Невысыхающие герметики изготавливаются на основе полимеров-эластомеров с низкой ненасыщенностью или ее отсутствием (полимеры и сополимеры изобутилена, этиленпропиленовый каучук), благодаря чему характеризуются высокой стойкостью к кислороду, действию кислот, щелочей, окислителей, низкой газо- и водопроницаемостью. Как правило, эти герметики, кроме полимера, содержат наполнитель (наполнители) и разбавитель. В сочетании они определяют основные свойства невысыхающих герметиков - вязкость (мягкость, пластичность, консистенция) и адгезию (липкость, клейкость, сцепляемость) к различного рода поверхностям) /1. Клеи и герметики под ред. Д.А. Кардашова. М.: Химия, 1978, 200 с./.

К числу наиболее доступных и часто используемых невысыхающих герметизирующих составов относятся композиции на основе полиизобутилена. Применяют различные сорта полиизобутилена, преимущественно низкой и средней молекулярной массы (3 - 50 тысяч) или в смеси с высокомолекулярным полиизобутиленом, широкий круг доступных наполнителей (мел, известняк, асбест и др.) и разбавителей (масла, битумы и т.п.). Например, для уплотнения стыков в крупноблочных бетонных сооружениях используют рецептуру высоконаполненного герметика, состоящего из (в мас. частях) низкомолекулярного полиизобутилена (15 - 35), высокомолекулярного полиизобутилена (25 - 35), битума (100), нейтрального минерального масла (60), молотого известняка (500 - 600) и асбеста (80 - 90) /3. Л.Л.Лабутин. Антикоррозионные и герметизирующие материалы на основе синтетических каучуков. Л. Химия 1982, с. 65 - 67/.

При получении погонажных материалов круглого, прямоугольного, треугольного сечений, а также более сложной формы ориентируются на полиизобутилены с молекулярной массой 100 - 200 тыс. Так, наиболее близкой к предлагаемому изобретению является широко применяемая в гражданском и промышленном строительстве герметизирующая мастика УМС-50, в состав которой входят высокомолекулярный полиизобутилен ПИБ-118 (5% мас.), нейтральное масло (20% мас.) и высокодисперсный мел (75% мас.) /3/. Мастика атмосферо- и водостойка, долговечна, нетоксична, не вызывает коррозию, эксплуатируется в широком температурном интервале (-50-70^o), имеет низкую стоимость. К числу основных трудноустранимых недостатков герметизирующей мастики УМС-50 относится текучесть под нагрузкой и нестабильность в маслах с растворителями. Эти недостатки могут быть частично преодолены использованием в рецептуре мастики высыхающих масел, которые, мигрируя на поверхность, образуют на ней при окислении эластичные пленки, защищающие массу герметика от контакта с воздухом и жидкой средой и предупреждающие оползание герметика.

Более серьезный недостаток, делающий рецептуру УМС-50 нерациональной, состоит в использовании в паре с химстойким полимером - полиизобутиленом некислотостойкого наполнителя - мела, делающего композицию в целом неустойчивой к действию кислот. Известные более химически стойкие, чем мел, наполнители (углеродная сажа, белая сажа, силикаты магния, кальция, алюминия, диатомит, литолон и др.) плохо смачиваются углеводородными полимерами, трудно совмещаются с ними и поэтому мало пригодны в составе полиизобутиленовых герметиков /4. Захарченко П.И. и др. Справочник резинщика. Материалы резинового производства. М., Химия, 1971, 607 с./.

Целью изобретения является разработка пластичного герметика типа УМС-50, сочетающего его достоинства и химическую устойчивость к кислым средам. Поставленная цель достигается тем, что в рецептуре герметизирующего состава - прототипа вместо мела используется наполнитель - дисперсная древесина в виде гидрофобизированной древесной муки, а в качестве дополнительного компонента - живица сосновая, при следующем соотношении компонент, мас.%:
ПИБ-118 - 7,5-12,5
Индустриальное масло И-20 - 30-50
Гидрофобизированная древесная мука - 30-50
Живица сосновая - 7,5-12,5
Оптимизация состава проводилась по показателям пластичности (пенетрация), водо- и кислотостойкости, тепло- и морозостойкости, миграции масла - пластификатора согласно /1/. Так, общее содержание разбавителей и жидкой добавки (масло, живица) определяется требуемым уровнем пластических свойств (пенетрация). Содержание наполнителя (30 - 50% мас.) - древесной муки определяется совместимостью с остальными компонентами: при меньших количествах снижается усиливающее действие и теплостойкость; при больших - проявляется несовместимость компонент и комкование композиции. Добавки живицы увеличивают клейкость (адгезию) композиции.

Заявляемый состав герметика позволяет использовать его в интервале температур -35(-40)-55(60) при температуре нанесения 30-40^o.

Новизна герметизирующего состава состоит в использовании дисперсного наполнителя - гидрофобизированной древесной муки. Исходная древесная мука как гидрофильный материал не является оптимальным наполнителем; после гидрофобизации с помощью кремнийорганического гидрофобизатора - этилсиликата-40 древесная мука приобретает устойчивость к кислым средам и соответственно придает устойчивость соответствующим композициям герметика.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Примеры
Герметизирующий состав приготавливается по следующей схеме. В смеситель с термостатирующей рубашкой и перемешивающим устройством загружают 7,5 мас. ч. полиизобутилена с молекулярной массой -120.000 и индустриальное масло И-20 - 30 мас.ч. Смесь выдерживают сначала на холоду 24 ч, а потом при перемешивании нагревают при 80^o до растворения полимера. Затем вводят живицу сосновую (ОСТ 13-128-82) в количестве 12,5 мас.ч. В последнюю очередь добавляют 50 мас.ч. древесной муки (хвойной породы, ГОСТ 16361-87), гидрофобизированной для улучшения совместимости с углеводородными компонентами композиции. Последнюю получают обработкой этилсиликатом-40, взятым в избытке, при 180^o. Продукт содержит -10 - 11% мас. кремния. После 30 мин перемешивания смеси углеводородных компонент с древесной мукой ее выдавливают в форму и охлаждают до комнатной температуры. Образец испытывается по известным стандартным методикам. Свойства образца приведены в табл. 1 (пример 1). Для других составов свойства образцов иллюстрируются примерами 2-5 (табл. 1).

Из таблицы видно, что наряду с высокой водостойкостью, композиции герметика характеризовались высокой стойкостью к соляной кислоте (примеры 1 - 5). Состав согласно прототипу в условиях испытания на кислотостойкость терял форму и разрушался. По эксплуатационным температурам (теплостойкость и морозостойкость) и значениям пенетрации предложенные составы герметика находятся на уровне прототипа. По показателю "миграция пластификатора (масла)", характеризующего степень удерживания его в композиции, предложенные композиции, за исключением состава согласно примера 5, также не уступают прототипу.

Со временем на поверхности герметиков образуется защитная пленка, очевидно связанная с окислением живицы на поверхности. Она должна способствовать стабилизации свойств герметика при эксплуатации.

Учитывая вышеприведенные свойства, разработанные составы герметика могут быть рекомендованы для использования в промышленном и гражданском строительстве.

Описывается невысыхающий пластичный герметизирующий состав, включающий полиизобутилен ПИБ-118, индустриальное масло и наполнитель, отличается тем, что он в качестве наполнителя содержит гидрофобизированную древесную муку и дополнительно содержит живицу сосновую при следующем соотношении компонентов, мас. %: полиизобутилен ПИБ-118 - 7,5 - 12,5, индустриальное масло - 30-50, гидрофобизированная древесная мука - 30-50, живица сосновая - 7,5-12,5. Технический результат: разработка пластичного герметика типа УМС-50, сочетающего его достоинства и химическую устойчивость к кислым средам. 1 табл.

Невысыхающий пластичный герметизирующий состав, включающий полиизобутилен ПИБ-118, индустриальное масло и наполнитель, отличающийся тем, что он в качестве наполнителя содержит гидрофобизированную древесную муку и дополнительно содержит живицу сосновую при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Полиизобутилен ПИБ-118 - 7,5 - 12,5
Индустриальное масло - 30 - 50
Гидрофобизированная древесная мука - 30 - 50
Живица сосновая - 7,5 - 12,5