РЕМОНТНЫЙ СОСТАВ Российский патент 2002 года по МПК C08L63/02 C08K13/02 C09D5/34 C08L63/02 C08L71/02 C08K13/02 C08K3/08 C08K3/36 C08K5/18 

Изобретение относится к композициям на основе эпоксидных смол, а именно к металлонаполненным составам для ремонта металлических поверхностей.

Известны составы разных типов на основе эпоксидных смол (ЭС) для ремонта различных металлических изделий:
- эпоксидный состав с 40 об. % порошка нержавеющей стали от массы ЭС (заявка Японии 90263875, кл. C 09 D 5/34, С 09 К 3/08, oп. 1990 г.), однако низкое содержание металлического наполнителя из-за разницы коэффициентов термического расширения металла и пластмассы может привести к отслаиванию в месте ремонта в процессе эксплуатации при воздействии переменных температур.

- ряд пластифицированных металлонаполненных композиций на основе диановых ЭС, например композиция, состоящая из 100 мас. частей ЭД-20, 25 частей дибутилфталата, 11-12 частей полиэтиленполиамина и смеси 150-200 частей железного порошка и 10 частей порошка алюминия (Г.В.Матовилин и др. Автомобильные материалы. Справочник. М.: Транспорт, 1989, с. 366).

Однако такие композиции довольно хрупкие и склонны к выпотеванию пластификатора, что ведет к изменению их физико-механических свойств в процессе эксплуатации.

Известна также эпоксидная шпатлевка для заделки глубоких и мелких дефектов в изделиях, работающих во влаго- и маслонасыщенных средах.

Шпатлевка состоит из диановой ЭС, аминного отвердителя АФ-2, алюминиевого наполнителя и пластификатора дибутилфталата. Согласно приведенным примерам соотношение ЭС и наполнителя по массе 1:1 и менее (патент РФ 2100394, кл. C 09 D 5/34, oп. 1997).

По количеству общих признаков эта шпатлевка принята за прототип.

Однако из-за присутствия пластификатора и недостаточно высокого наполнения металлом этой шпатлевке присущи указанные выше недостатки.

Изобретение решает задачу разработки эпоксидного ремонтного состава, удобного при работе, простого в приготовлении и обеспечивающего с его применением длительную эксплуатацию участков газопроводов.

Задача решается тем, что эпоксидный металлонаполненный состав, включающий диановую ЭС, отвердитель аминного типа АФ-2 и наполнитель - дисперсный алюминиевый порошок, по сравнению с прототипом дополнительно содержит полиоксипропиленэпоксид с мол. массой 700, полиоксипропиленамин и реологическую добавку диоксид кремния при следующем соотношении компонентов, мас. ч:
Эпоксидная диановая смола - 100
Полиоксипропиленэпоксид - 17-19
Полиоксипропиленамин - 14-15
Отвердитель АФ-2 - 44-45
Алюминиевый порошок или его смесь с порошком из нержавеющей стали - 263-408
Реологическая добавка из класса диоксидов кремния - 6,6-48,0
Смесевой отвердитель берется в стехиометрическом количестве к эпоксидному компоненту состава (диановая ЭС и полиоксипропиленэпоксид), но возможно его незначительное (±1%) отклонение от стехиометрического количества, при большем отклонении физико-механические свойства состава ухудшаются, используемое связующее (эпоксидный и аминный компоненты состава) повышает эластичность состава и позволяет отказаться от пластификатора, увеличить степень наполнения и достичь необходимой консистенции наполненного состава. Кроме того, массовое (и объемное) соотношение эпоксидного и аминного компонента составляет 2: 1, что делает ремонтный состав очень удобным в приготовлении. Наполнение эпоксидного и аминного компонентов в этом же соотношении сводит приготовление рабочей смеси к соединению и перемешиванию 2 объемов эпоксидного и 1 объема аминного компонентов.

В качестве наполнителя кроме алюминиевого порошка может быть использована и его смесь с порошком из нержавеющей стали в оптимальном соотношении 1:2,2-2,6.

Указанное количество наполнителя в составе обеспечивает достижение коэффициента термического расширения ремонтного состава, близкого к аналогичному коэффициенту металла. Верхний предел количества наполнителя определяется свойствами связующего. Меньшее, чем вышеуказанное количество наполнителя не обеспечивает требуемой консистенции и приводит к изменению коэффициента термического расширения.

Реологическая добавка в указанных пределах препятствует оседанию наполнителя и стеканию состава с вертикальных поверхностей.

Состав может содержать и другие целевые добавки, в частности пигменты, которые не оказывают влияния на эксплуатационные характеристики, но могут быть введены для придания ему цвета.

ПРИМЕРЫ
В ремонтном составе используются известные компоненты:
- эпоксидная диановая смола ЭД-20 (ГОСТ 10587-84),
- полиоксипропиленэпоксид (Лапроксид) м.м. 700 (ТУ 2226-335-10488057-97),
- отвердитель полиоксипропиленамин ДА-500 (ТУ6-02-1235-82),
- отвердитель АФ-2 - продукт взаимодействия формальдегида, фенола и этилендиамина (ТУ 6-05-1663-74).

В качестве наполнителя используются наиболее доступные и широко применяемые порошки алюминия и нержавеющей стали дисперсностью 20-200 мкм.

Состав готовится следующим образом.

В смеситель любого типа, пригодный для перемешивания вязких продуктов, загружается расчетное количество ЭС и 2/3 от необходимого количества наполнителя и реологической добавки. Аналогично готовится аминный компонент с 1/3 наполнителя и добавками. Полученные компоненты хранят в герметичных емкостях.

Перед применением отмеряют 2 части (весовые или объемные) наполненного эпоксидного компонента и 1 часть наполненного аминного компонента, перемешивают и наносят шпателем на место, подлежащее ремонту. Время гелеобразования состава не более 4 часов, время до начала эксплуатации 20 часов.

Важнейшей эксплуатационной характеристикой, по которой судят о пригодности состава, является величина давления внутри трубы, при котором сохраняется целостность отремонтированного соединения.

Испытания состава проводили на трубах с внутренним диаметром 50 мм, на которых имитировались дефекты типа "круглое отверстие". Образцы нагружались монотонно возрастающим внутренним давлением до потери герметичности. Испытания проводились на стенде для гидравлических испытаний. Полученные данные представлены в таблице.

Как видно из данных, приведенных в таблице, ремонтный состав может быть рекомендован для использования при ремонте газопроводов низкого и среднего давления, а также для проведения ремонтных работ в цеховых и полевых условиях по устранению дефектов различного происхождения взамен сварочных, паяльных и строительных работ на объектах нефтяной и газовой промышленности, машиностроения, технологического оборудования и в городском хозяйстве.

Изобретение относится к металлонаполненным композициям на основе эпоксидных смол, предназначенных для ремонта металлических поверхностей, в частности газопроводов. Ремонтный состав состоит из 100 мас.ч. эпоксидной диановой смолы, 17-19 мас.ч. полиоксипропиленэпоксида мол. массы 700, 14-15 мас. ч. полиоксипропиленамина марки ДА-500, 44-45 мас.ч. аминного отвердителя АФ-2, 263-408 мас.ч. дисперсного наполнителя алюминия или его смеси с нержавеющей сталью, 6,6-48 мас.ч. диоксида кремния в качестве реологической добавки. Ремонтный состав по изобретению прост в приготовлении, удобен в работе и обеспечивает длительную эксплуатацию участков газопровода. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Ремонтный состав, включающий эпоксидную диановую смолу, аминный отвердитель марки АФ-2 и дисперсный алюминийсодержащий наполнитель, отличающийся тем, что он дополнительно содержит полиоксипропиленэпоксид мол. м. 700, полиоксипропиленамин марки ДА-500 и реологическую добавку из класса диоксида кремния при следующем соотношении компонентов, мас. ч. :
Эпоксидная диановая смола - 100
Полиоксипропиленэпоксид мол. м. 700 - 17 - 19
Отвердитель АФ-2 - 44 - 45
Полиоксипропиленамин ДА-500 - 14 - 15
Дисперсный алюминийсодержащий наполнитель - 263 - 408
Реологическая добавка - 6,6 - 48
2. Ремонтный состав по п. 1, отличающийся тем, что в качестве дисперсного алюминийсодержащего наполнителя он содержит алюминий или его смесь с нержавеющей сталью в соотношении 1: 2,2-3,8.