ПОЛИМЕРБЕТОННАЯ ИЗОЛЯЦИЯ Российский патент 2001 года по МПК C04B26/32 C04B12/04 C04B24/40 

Изобретение относится к технологии защиты магистральных трубопроводных коммуникаций, подземных и наземных металлических и железобетонных конструкций от теплопотерь, тепловоздействия со стороны, и может быть использовано в качестве антикоррозионного покрытия.

В настоящее время известны принципиальные направления технических решений в этой области, наиболее представительным и наиболее близким из которых является полимербетонная изоляция, содержащая вяжущее на основе полимера и минеральный наполнитель (пат. РФ N 2005731, C 08 C 18/08, 1992).

Обладая определенными преимуществами перед другими аналогами, в частности незначительным объемным весом и требуемой теплоизоляционной способностью, эта полимербетонная изоляция обладает очевидными и существенными недостатками, которые заключаются в выбранном наборе компонентов, включающем полиизоционат, диэтиленгликоль, диметилкетон, триэтаноламин, которые представляют собой сложные и дорогостоящие мономеры и полимеры, каждый из которых обладает своей реакционной способностью и совместить их в едином сбалансированном реакционном процессе представляется довольно технологически сложным процессом ввиду того, что начальное время реакции полимеризации у каждого указанного компонента различное, - это приводит к образованию нереакционноспособных объемов и каверн, не приводящих к образованию желаемых монолитных поверхностей на контакте с защищаемым материалом, то же - на свободной наружной поверхности, к получению неравномерной внутренней структуры изоляции, что приводит к несоответствию расчетным характеристикам изоляции и вызывает увеличение толщины слоя изоляции и - габаритов конструкции.

Технический результат данного изобретения заключается в повышении теплозащитных свойств изоляции, снижении теплопотерь от защищаемой конструкции при упрощении композиции и процесса приготовления, формования и нанесения на защищаемые поверхности независимо от рода защищаемого материала; в управлении процессом отверждения наносимой и нанесенной изоляции при безусадочности ее в линейном и объемном отношениях и повышении антикоррозионных свойств за счет образования на контакте с защищаемым материалом и на поверхности изоляции гидрофобной и аэрозольногидронепроницаемой пленки.

Указанный технических результат в изобретении достигается за счет того, что полимербетонная изоляция, содержащая вянущее на основе полимера и минеральный наполнитель, в качестве вяжущего содержит циклолинейный силоксановый блок-сополимер с отвердителем в виде оловоорганического компонента при содержании отвердителя 3-5 мас.ч. на 100 мас.ч. блок-сополимера, а в качестве наполнителя изоляция содержит смесь 5-15 мас.ч. минерального порошка в виде пыли и муки от камнедробления и от сит, 65-89 мас.ч. строительного песка и 15-25 мас. ч. силикатной содовой муки, а такие изоляция содержит гранулы из смеси полиэлектролитного гидрогеля (ПГГ) с негашеной строительной известью, которые перед смешиванием с минеральным наполнителем орошают водой, при содержании ПГГ в гранулах 5-8 мас.ч. на 100 мас.ч. массы гранулы и при абсолютной влажности гранул 25%, при следующем содержании указанных компонентов (мас.ч.):
Циклолинейный силоксановый блок-сополимер с отвердителем - 3-10
Минеральный наполнитель - 88-96
Гранулы полиэлектролитного гидрогеля с негашеной строительной известью - 1 - 2
При этом указанные гранулы (из смеси ПГГ и негашеной строительной извести) перед смешиванием с минеральным наполнителем орошают дистиллированной водой.

Выбранные компоненты и их количественный состав позволяют получить высокоэффективную массу для полимербетонного покрытия теплогидроизолируемых поверхностей конструкций, и в этом процессе особо важную роль выполняют указанное вяжущее с отвердителем и наличие гранул ПГГ с негашеной строительной известью, последние приводят к значительному вспениванию массы и удержанию газа в этой вспененной массе оболочной ПГГ. В этой композиции компонентов только две составляющие: вяжущее и минеральный наполнитель, что и определяет простоту исходных материалов для приготовления массы: наполнитель + вяжущее, где в состав компонента - наполнитель входят, как единая смесь, указанные выше составляющие, а в качестве вяжущего выбирают циклолинейный силоксановый блок-сополимер общей формулы:

где R-CH₃, 198 - степень полимеризации.

Такой количественный и качественный состав компонентов в полимербетонной изоляции позволяет получить высокий технический и экономический эффект за счет высокой изолирующей способности по предупреждению теплопотерь и предупреждению теплового воздействия, а также высокой степени защиты материала от коррозии средой.

Полимербетонную изоляцию готовят следующим образом. Берут два указанных исходных компонента: минеральный наполнитель и вяжущее. При этом минеральный наполнитель готовят заранее параллельным технологически сопроцессом приготовления изоляции. Для состава минерального наполнителя используют: минеральный порошок (отходы: пыль и мука от камнедробления и от сит), строительный песок (речной, морской и т.п. без содержания глины), силикатную содовую муку с добавлением в нее гранул, приготовленных из порошка негашеной строительной извести и порошка полиэлектролитного гидрогеля (ПГГ) - из этих компонентов готовят методом смешивания единый минеральный наполнитель, в котором содержится и незначительная добавка ПГГ (далее указываются содержания компонентов в мас.ч.). Вяжущее - циклолинейный силоксановый блок-сополимер (указанной общей его химической формулы) нагревают до 50-60%, для повышения его реакционной способности, и перед подачей вяжущего в перемешанный до однородного состава минеральный наполнитель, в вяжущее вводят отвердитель СБО; всю массу перемешивают в течение 3-10 мин (до получения однородного состава) и используют или для формования определенных по профилю теплогидроизоляционных покрытий, или непосредственно наносят на защищаемую поверхность.

Количественный состав компонентов при этом выбирают следующим:
- циклолинейный силоксановый блок-сополимер с введенным в него отвердителем СБО при содержании отвердителя 3-5 мас.ч. берут в количестве (мас.ч.) 3-10; гранулы: ПГГ + негашеная строительная известь при содержании ПГГ 5-8 мас.ч. в массе гранулы и при абсолютной влажности гранул около 25% берут 1-2 мас.ч.; минеральный наполнитель, в составе которого минеральный порошок 5-15 мас. ч., строительный песок 80-85 мас.ч., силикатная содовая мука 15-20 мас. ч. , берут в количестве 96-88 мас.ч. (или остальное); при этом гранулы перед введением в массу минерального наполнителя орошают водой (для задания началу реакции интенсивного теплогазовыделения), для исключения побочных процессов в гранулах орошение их ведут дистиллированной (или тщательно отфильтрованной от механических примесей) водой (соответствующей ГОСТ-82 "Питьевая вода" ).

Качество вяжущего проверяют лабораторным методом и на соответствие требованиям ГОСТ 8420-74 (на подвижность, вязкость, удлинение, остаточное удлинение); СБО проверяют на соответствие требованию ГОСТ 270-75 и ТУ 38.103.85; а физико-химические и физико-механические характеристики вяжущего проверяют на соответствие ГОСТ 270-75; остальные компоненты -минерального наполнителя проверяют на соответствие соответствующим ТУ и местным производственным нормам.

Характеристики вяжущего, полученные по результатам не менее четырех испытаний (экспериментов), должны удовлетворять следующим требованиям, приводимым в таблице 1:
Полученное вяжущее испытывают сначала без наполнителя, затем с введенным наполнителем на свойства и качества получаемого теплогидроизоляционного покрытия. Для этого берут пробу (кусок) трубы (или другого материала, подвергаемого изоляции), неподверженной коррозии, и для сравнения кусок трубы, подверженный коррозии. Вяжущее наносят на тот и другой кусок трубы; одновременно такое же испытание (равноценное) проводят вяжущего по прототипу. Все покрытые образцы (2 + 2) подвергают воздействию нагрузок: вибрации, нагреву при понижении давления соответственно при 50 Гц, 60 Дб; Т = 70-95%; давление ниже атмосферного на 150 Top; кроме того, все образцы испытывают на циклы замораживания-оттаивания при - 20^oC и при +20^oC с наложением тех же акустических воздействий.

После таких комплексных существенных нагрузок механически отделяют слой вяжущего от металла, осматривают и делают заключение о применимости и эффективности предлагаемого вяжущего и вяжущего по прототипу. После этого повторяют такие же испытания, но уже с нанесенным слоем изоляции (по предложению и прототипу), исследуют полученные характеристики и делают заключение об эффективности (или неэффективности) полученных полимербетонных изоляций.

Полученные физико-химические, физико-механические и общие эксплуатационные свойства и характеристики позволяют сделать вывод о существенных преимуществах предлагаемой полимербетонной изоляции по сравнению с прототипом, что очевидно свидетельствует приводимая табл. 2 сравнимых показателей.

Таким образом, разработанная полимербетонная изоляция отвечает высоким требованиям технологической эффективности к подобным материалам для теплоизоляционных и теплогидроизоляционных покрытий.

При необходимости заявитель может привести более подробные данные по технологической сущности, составу и эффективности предлагаемого изобретения - полимербетонная изоляция.

Полимербетонная изоляция, по своей совокупности существенных признаков исследована заявителем на соответствие критериям изобретения: новизна, уровень решенной технической задачи, при промышленной применимости изобретения,
При этом во внимание были приняты источники информации в данной и родственных областях технологий.

Так, в указанных источниках (авт.свид. СССР N 1392049 и N 1137099), в источнике (Буянов А.Л. Механизм образования, структура и свойства полиэлектролитных гидрогелей с аллилцеллюлозными узлами сшивки. Л., 1990, с, 24-29) и в источнике (Т.В.Будтова, С.Я.Френкель. Полиэлектролитный гидрогель, полимерн.соедин. Т. 34, N 5, 1992) выявлены отдельные и порознь используемые признаки: применение олигомера в составе полимерного компонента, применение минерального наполнителя в составе бетонных и полимербетонных смесей, использование полиэлектролитного гидрогеля в процессах, аккумулирующих жидкости.

Выполненный предметный сопоставительный анализ показал, что известные признаки ни порознь, ни в их искусственной совокупности не порочат заявляемый состав полимербетонной изоляции ни по одному из критериев изобретения.

Это дает основание заявителю для вывода о том, что предлагаемая полимербетонная изоляция соответствует критерию изобретения.

Изоляция применима в технологии покрытия металлических поверхностей полимербетонной изоляцией и изолирующей полимербетонной композицией и предназначена для защиты от коррозии металла трубопроводов и предупреждения теплопотерь от стенок этих трубопроводов. Полимербетонная композиция включает исходные компоненты: вяжущее на основе циклолинейного силоксанового блок-сополимера, к которому добавляют отвердитель при выполнении работ по изоляции магистральных и локальных трубопроводов, прокладываемых как открытым способом, так и при траншейной укладке. Основную массу полимербетонной изоляции составляет минеральный наполнитель в количестве 88-96 мас.ч., в качестве которого берут смесь минерального порошка, строительного песка и силикатной содовой муки. Перемешивают минеральную составляющую общей полимербетонной композиции, добавляют в нее незначительное количество (1-2 мас.ч.) вспенивающего компонента на основе увлажненного полиэлектролитного гидрогеля, перемешивая смесь, нагревают до 50-80°С и вводят вяжущее, как указано выше, на основе силоксанового блок-сополимера (3-10 мас.ч.) с добавлением к нему отвердителя типа СБО (ТУ-38.103.85) в количестве его структурной физико-химической потребности. Окончательно перемешивают смесь, вспенивают и направляют или на процесс формования изоляционных изделий, или непосредственно наносят на изолируемые металлические поверхности. Изоляция обладает высоким коэффициентом сцепления с металлами, предупреждая коррозионные процессы, и одновременно обладает высокой теплоизоляционной способностью. 1 з.п.ф-лы, 2 табл.

1. Полимербетонная изоляция, содержащая вяжущее на основе полимера и минеральный наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве вяжущего она содержит циклолинейный силоксановый блок-сополимер с отвердителем в виде оловоогранического компонента при содержании отвердителя 3 - 5 мас.ч. на 100 мас.ч. блок-сополимера, а в качестве наполнителя изоляция содержит смесь 5 - 15 мас. ч. минерального порошка в виде пыли муки от камнедробления и от сит, 65 - 89 мас.ч. строительного песка и 15 - 25 мас.ч. силикатной содовой муки, а также изоляция содержит гранулы из смеси полиэлектролитного гидрогеля с негашеной строительной известью, которые перед смешиванием с минеральным наполнителем орошают водой, при содержании полиэлектролитного гидрогеля в гранулах 5 - 8 мас.ч. на 100 мас.ч. массы гранулы и при абсолютной влажности гранул 25% при следующем содержании указанных компонентов, мас.ч.:
Циклолинейный силоксановый блок-сополимер с отвердителем - 3 - 10
Минеральный наполнитель - 88 - 96
Гранулы полиэлектролитного гидрогеля с негашеной строительной известью - 1 - 2
2. Полимербетонная изоляция по п.1, отличающаяся тем, что указанные гранулы (из смеси полиэлектролитного гидрогеля и негашеной строительной извести) перед смешиванием с минеральным наполнителем орошают дистиллированной водой.