КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ Российский патент 2001 года по МПК C09D157/02 C09D195/00 C09D123/16 

Изобретение относится к области дорожного строительства, а именно к составам полимерных композиций, используемых для получения защитных покрытий, в частности, предназначенных для ремонта и содержания автомобильных дорог, элементов дорожного обустройства и мостов.

Одними из основных транспортно-эксплуатационных показателей автомобильной дороги являются обеспечение скорости движения, способности пропустить автомобили с определенной осевой нагрузкой и скоростью, комфортность и безопасность движения.

К основным характеристикам, определяющим указанные показатели, относятся, в частности, ровность и сцепные качества покрытий, их прочность и отсутствие дефектов.

Отсюда следует, что в целях безопасности движения и улучшения его организации, актуальным является поддержание покрытия в рабочем состоянии без дефектов (выбоин, трещин, участков выкрашивания заполнителя и шелушения покрытия и т. д.) и, как следствие, разработка рецептур композиций, предназначенных для защиты поверхности дорожных покрытий и предупреждения появления дефектов.

Достаточно широкое применение в рецептурах защитных составов как пленкообразователи нашли нефтеполимерные смолы, обеспечивающие достаточно высокую скорость высыхания защитной пленки и их удовлетворительную водостойкость.

Так, известна краска на основе нефтеполимерной смолы, включающая растворители, пигменты и наполнитель [1 - SU 281713, A, 3.09.1970). Однако полученное защитное покрытие не обладает достаточной эластичностью, водо- и морозостойкостью в агрессивной солевой среде.

Для улучшения свойств покрытий нефтеполимерные смолы модифицируют высокомолекулярными каучуками.

Известна антикоррозионная композиция для покрытий, включающая, мас.%: нефтеполимерная смола 5,5 - 6,1, битум 11 - 50, хлоропреновый каучук 1 - 10, диметилсилоксановый каучук 0,05 - 0,03, мягчитель 0,26 - 0,8, оксид свинца 0,21 - 1,65, аэросил 0,26 - 1,6, кремнийорганическая жидкость 0,05 - 0,11, каптакс 0,01 - 0,05, стабилизатор 0,04 - 0,22, алкилфенолформальдегидная смола 1 - 8, полиизоцианат 0,2 - 2, молотая слюда 1 - 3, волокнистый и порошковый наполнитель 0,1 - 21,5, органический растворитель остальное [2 - RU 2024565, C1, 15.12.1994).

Эта композиция характеризуется высокой стойкостью к действию воды и агрессивных сред.

К ее недостаткам следует отнести многокомпонентность, что приводит к технологическим сложностям при изготовлении и обуславливает высокую стоимость. Получаемое покрытие, кроме того, имеет недостаточно высокую стойкость к термостарению из-за наличия в рецептуре вулканизующих агентов хлоропренового каучука - оксида свинца и каптакса.

Известна также композиция для покрытий полов, содержащая мас.ч.: нефтеполимерная смола - продукт полимеризации фракций 120 - 200^oC, выделенных из продуктов пиролиза, 18 - 24, синтетический эластомер - ненасыщенный полярный каучук (хлоропреновый, нитрильный) 8 - 11, смесь пигментов и наполнителей 64 - 71, технологическая добавка 1 - 1,5 [3 - SU 382659, A, 3.05.1973).

Полученное из композиции защитное покрытие имеет низкую истираемость и водопоглощение и удовлетворительную эластичность. Однако, вследствие высокой степени ненасыщенности входящего в ее состав каучука, покрытие характеризуется низкой стойкостью к термостарению и недостаточной морозостойкостью в условиях водно-солевой среды. Кроме того, функциональное назначение указанной композиции иное, чем у заявляемой.

Наиболее близкой по технической сущности и функциональному назначению к предлагаемой является композиция защитного покрытия преимущественно для бетонных поверхностей, состава, мас.ч.: кумароноинденовая смола 1 - 50, петролатум (пластификатор) 5 - 30, парафин 0,5 - 5, бутилкаучук 0,05 - 2, органический растворитель 10 - 200 [4 - SU 260877, A, 6.01.1970).

Данная композиция характеризуется ускоренным формированием и шероховатостью покрытия, однако оно имеет низкие физико-механические показатели, в том числе морозостойкость в агрессивной солевой среде.

Поставленная задача состояла в разработке состава органополимерной композиции защитного покрытия, обладающего высокими защитными свойствами, а именно высокой адгезией к защищаемой поверхности, водо- и морозоустойчивостью, а также достаточной стойкостью к термостарению.

1. Эта задача решена тем, что композиция защитного покрытия, содержащая смолу, синтетический эластомер, пластификатор и органический растворитель, в качестве смолы содержит продукт полимеризации ненасыщенных соединений фракций пиролиза C₈ - C₉, в качестве синтетического эластомера - полимерный модификатор "Модмэл" на основе этиленпропилендиенового каучука, в качестве пластификатора - масло ПН-6 или индустриальное при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Продукт полимеризации ненасыщенных соединений фракций пиролиза C₈-C₉ - 12- 30
Полимерный модификатор "Модмэл" - 18 - 30
Пластификатор - масло ПН-6 или индустриальное - 40 -70
Органический растворитель - Остальное
Композиция может содержать ПАВ и сиккативы.

Было определено, что сплавление полимерного модификатора "Модмэл" с пластификатором в соотношении (18-30):(45-75) мас.ч. с последующим объединением с продуктом полимеризации ненасыщенных соединений фракций пиролиза C₈-C₉, содержание которого составляет 12-20 мас.ч. (по прототипу инденкумароновая смола до 50 мас.ч.), хорошо совместимо, позволяет решить поставленную задачу и добиться вышеуказанного результата.

2. В тех случаях, когда не требуется создания осветленных защитных покрытий, как в случае обработки поверхностей цементобетонных покрытий, элементов дорожного обустройства и мостовых сооружений, композиция по п.1 может содержать дополнительно 10 - 50 мас.ч. битума.

3. Для придания поверхности дорожного покрытия противогололедных свойств защитные композиции по п.1 и п.2 могут содержать комплексную противогололедную добавку.

Комплексная противогололедная добавка состоит из солей щелочных или щелочноземельных металлов и фосфороорганических комплексонов; например, из традиционно используемых противогололедных добавок - хлористого кальция или натрия (CaCl₂, NaCl) и нитрилотриметилфосфоновой кислоты (НТФ) в количествах соответственно - 1-5 и 0,01-0,04 мас.ч.

Комплексоны - органические реактивы, образующие высокоустойчивые соединения с большинством ионов металлов. Их применение с противогололедными добавками указанного класса благодаря возникающему синергетическому эффекту позволяет при минимальном содержании хлористых солей добиться снижения температуры замерзания до (-10) - (-15)^oC.

Все разработанные составы, при необходимости, могут содержать абразивный наполнитель в виде каменной муки высокопрочных пород (0-0,315 мкм) в количестве 20-50 мас.ч. от массы вяжущего.

Согласно изобретению композиция содержит продукт полимеризации ненасыщенных соединений фракций пиролиза C₈ - C₉. Продукт выпускается промышленностью (ТУ 38.10916-79 "Смола нефтяная лакокрасочная"). Повышенная, против указанной, дозировка приводит к излишней хрупкости пленки и снижению ее эластичных свойств, снижение дозировки против заявленной снижает скорость высыхания и увеличивает период формирования пленки.

Заявленная композиция содержит также полимерный модификатор "Модмэл", который известен как модификатор битума и изготавливается на основе этиленпропиленового каучука (СКЭП или СКЭПТ) и добавок модифицирующих его свойства. Продукт "Модмэл" состоит из этиленпропилендиенового каучука - 90% и полипропилена - 10%. Модмэл содержит до 5% минерального антиадгезива на 100% модификатора.

Свойства полимерного модификатора "Модмэл" должны соответствовать требованиям ТУ 2294-009-41993527-98 "Полимерный модификатор битума "Модмэл".

Изменение дозировки полимерного модификатора за пределы указанных приводит или к недостаточному эффекту или к повышенной вязкости композиции.

В качестве пластификатора могут быть использованы экстракт селективной очистки масляных фракций масло ПН-6 (ТУ 38.1011217-89 "Пластификатор нефтяной (масло ПН-6)"), индустриальное масло (ГОСТ 20799-88 ТУ Масло индустриальное) или другие нефтяные пластификаторы, выпускаемые промышленностью. Предпочтительное соотношение полимерного модификатора "Модмэл" с пластификатором составляет (60-80):(20-40) мас.ч.

Предпочтительное соотношение смеси полимерного модификатора с пластификатором и продуктом полимеризации ненасыщенных соединений фракций пиролиза C₈ - C₉ составляет (12-30):(70-88) мас.ч.

В качестве растворителя могут быть использованы алифатические углеводороды, имеющие приблизительно одинаковые температуры кипения, небольшую токсичность и малую стоимость, в частности уайт-спирит - наиболее распространенный растворитель в лакокрасочной промышленности.

Предпочтительное соотношение вяжущего компонента и органического растворителя (15-30):(85-70) мас.ч.

Согласно изобретению композиция может содержать также различные марки битумов, например битумы нефтяные дорожные вязкие по ГОСТ 22245-90.

В качестве противогололедного компонента композиция может содержать соли щелочных или щелочноземельных металлов, такие как CaCl₂, NaCl, как наиболее распространенные, выпускаемые промышленностью согласно ТУ 13830; ТУ 6-12-26; ТУ 6-01-540, ГОСТ 450. Кроме того, композиция содержит органические соединения, относящиеся к классу комплексонов - полиаминполифосфоновые кислоты, например нитрилотриметилфосфоновую кислоту (НТФ), выпускаемую промышленностью согласно ТУ 6-02-1171 или ТУ 6-4919. Уменьшение дозировок противогололедных композиций ведет к отсутствию эффекта, увеличение дозировок сверх указанных приводит к перерасходу материалов.

Композиция может быть изготовлена на стандартном оборудовании смесительного типа.

Изобретение может быть проиллюстрировано следующим примером.

Пример.

Сначала готовят вяжущий компонент пленкообразующей композиции, по рецептам (1-6 табл. 1), для чего навеску полимерного модификатора "Модмэл" в виде гранул засыпают в смесительную емкость, содержащую пластификатор например масло ПН-6, нагретое до 100^oC и перемешивают до однородного состояния в течение 60 мин при температуре 180^oC, затем добавляют продукт полимеризации ненасыщенных соединений фракций пиролиза C₈-C₉ и осуществляют перемешивание еще в течение 20-30 мин до получения однородной массы без осадка. Полученный вяжущий компонент разводится органическим растворителем до требуемой концентрации.

Вяжущий компонент пленкообразующей композиции подвергли стандартным испытаниям, результаты которых представлены в табл. 2
Защитные и эксплуатационные свойства предлагаемых защитных покрытий могут быть охарактеризованы величиной водопоглощения образцов до и после обработки, временем высыхания пленки, морозостойкостью в солях обработанных образцов.

Значения этих показателей приведены в табл. 3
Приведенные экспериментальные данные показывают, что предлагаемые защитные покрытия обладают целым комплексом высоких физико-механических свойств, обеспечиваемых показателями свойств вяжущего компонента. Вяжущий компонент обладает высокой растяжимостью как при положительной, так и при отрицательной температуре, высокой адгезией к каменным материалам, устойчивостью против старения.

Кроме того, предлагаемые защитные покрытия обладают также достаточно высокими эксплуатационными показателями. Они позволяют снизить водопоглощение в 1,5-4 раза, обладают стойкостью в условиях отрицательной температуры и агрессивной солевой среды, коротким периодом формирования пленки, что превышает аналогичные показатели известного защитного покрытия.

Изобретение относится к составам композиций для дорожных покрытий. Композиция содержит, мас. ч. : продукт полимеризации ненасыщенных соединений фракций пиролиза C₈-C₉ 12-30, полимерный модификатор "Модмэл" 18-30, пластификатор - масло ПН-6 или индустриальное 40-70, органический растворитель 70-85. Композиция может также содержать 10-50 мас.ч. битума и 1-5 мас.ч. хлористого кальция или натрия в сочетании с 0,01-0,04 мас.ч, нитрилотриметиленфосфоновой кислоты. Композиция обладает высокими защитными свойствами, достаточной стойкостью к термостарению. 2 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Композиция для защитного покрытия, содержащая смолу, синтетический эластомер, пластификатор и органический растворитель, отличающаяся тем, что в качестве смолы она содержит продукт полимеризации ненасыщенных соединений фракций пиролиза C₈ - C₉ в качестве пластификатора - масло ПН-6 или индустриальное, а в качестве синтетического эластомера - полимерный модификатор "Модмэл" на основе этиленпропилендиенового каучука, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Продукт полимеризации ненасыщенных соединений фракций пиролиза C₈ - C₉ - 12 - 30
Полимерный модификатор "Модмэл" - 18 - 30
Пластификатор - масло ПН-6 или индустриальное - 40 - 70
Органический растворитель - 70 - 85
2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит 10 - 50 мас.ч. битума. 3. Композиция по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит 1 - 5 мас.ч. хлористого кальция или натрия и 0,01 - 0,04 мас.ч. нитрилотриметиленфосфоновой кислоты.