Изобретение относится к гидроизоляционным материалам, применяемым в строительстве в качестве кровельных мастик, для гидроизоляции фундаментов, сооружений, трубопроводов и других конструкций.
Известны битумно-полимерные композиции, включающие битум, пластификаторы - минеральные масла или их отходы, наполнитель минерального или органического происхождения, растворители, в качестве полимерных добавок синтетический бутадиеновый каучук СКД или его отходы (Пат. РФ 2184751, С 08 L 95/00, 12.04.2000), синтетический полиизопреновый каучук СКИ-3, каучук этиленпропиленовый СКЭПТ-40 или полиэтилен высокого давления (Пат. РФ 2158742, С 08 L 95/00, 19.07.1999), полисульфидный каучук тиокол или полисульфидный ТПМ-2-полимер (Пат. РФ 2179986, С 09 D 195/00, 07.12.1999).
Однако эти композиции имеют недостаточную адгезию к основанию, узкий температурный диапазон эксплуатации, размягчаются при нагревании под действием солнца и хрупко растрескиваются при естественных минусовых температурах, утрачивая гидроизолирующую способность. Другим недостатком этих композиций является необходимость разогрева при нанесении на основание (кровлю) до температуры 140°С и выше, невозможность формирования гидроизолирующего покрытия сплошным монолитным бесшовным слоев наливным способом. Эти композиции используют в виде раствора в органических растворителях (жидкого праймера) для обработки поверхностей перед приклеиванием рулонных гидроизоляционных материалов.
Наиболее близким аналогом (прототипом) является холодная мастика для гидроизоляции (см. патент РФ 2159786, С 09 D 195/00, 03.06.1999), содержащая в мас.%:
с добавкой С2-С4 спирта 1-20%
При этом указанный уротропинсодержащий комплекс содержит, мас.%:
Недостатком данной композиции является низкая адгезия к основанию. Композиция используется в качестве грунтовки для последующего наплавления с использованием открытого пламени рулонных гидроизоляционных материалов или праймера. В последнем случае ее разводят бензином в соотношении 1:1. Перед наплавлением рулонного гндроизолирующего материала обязательна сушка нанесенного грунтовочного слоя в течение 4-5 часов. При этом в процессе сушки, а также последующего наплавления изолирующего материала возможно образование усадочных трещин, пузырей, что снижает эксплуатационные качества покрытия. По этой причине из-за высокого содержания легколетучего растворителя (37,5-46,5%) формирование гидроизолирующего или кровельного покрытий наливным способом слоем необходимой толщины невозможно без дополнительной приклейки рулонного материала.
Целью изобретения является повышение адгезии композиции к основанию при условии достижения возможности формирования гидроизолирующих и кровельных покрытий холодным способом путем налива или обмазки без применения огня или нагрева и использования дополнительных рулонных изолирующих материалов.
Поставленная задача решается тем, что по первому варианту гидроизоляционная кровельная композиция, включающая битум, пластификатор и/или растворитель и полимерную добавку, в качестве полимерной добавки содержит низкомолекулярный гидроксилсодержащий каучук - сополимер изопрена и бутадиена ПДИ-1К и дополнительно полиизоцианатный отвердитель, катализатор уретанообразования, агент разветвления цепи с не менее чем двумя гидроксильными или аминными группами, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
В качестве полимерной добавки композиция может содержать низкомолекулярный гидроксилсодержащий дивинилпипериленовый каучук СКДП-Н или низкомолекулярный гидроксилсодержащий бутадиеновый каучук молекулярной массой 2000-5000, содержанием гидроксильных групп 0,6-1,9%.
По второму варианту гидроизоляционная кровельная композиция, включающая битум, пластификатор и/или растворитель, полимерную добавку, в качестве полимерной добавки содержит каучуковую композицию из низкомолекулярного гидроксилсодержащего сополимера изопрена и бутадиена ПДИ-1К, пластификатора, наполнителя, антиоксиданта, при следующем соотношении компонентов полимерной добавки, мас.ч.:
и дополнительно полиизоцианатный отвердитель, катализатор уретанообразования, агент разветвления цепи с не менее чем двумя гидроксильными или аминными группами, при следующем соотношении компонентов композиции, мас.ч.:
По третьему варианту гидроизоляционная кровельная композиция, включающая битум, пластификатор и/или растворитель и полимерную добавку, в качестве полимерной добавки содержит каучуковую композицию из низкомолекулярного гидроксилсодержащего дивинилпипериленового каучука СКДП-Н, пластификатора, наполнителя, антиоксиданта, при следующем соотношении компонентов полимерной добавки, мас.ч.:
при следующем соотношении компонентов композиции, мас.ч.:
Композиция по вариантам 2 и 3 может дополнительно содержать влагопоглотители. Полимерная добавка, используемая в вариантах 2 и 3, представляет собой каучуковую композицию (мастику полиуретановую или композицию диенуретановую "Спортлайн" или композицию "Эластур"), суспензию порошкообразных наполнителей, пигментов, противостарителя, влагопоглотителя, с добавлением агента разветвления цепи, пластификаторов, полиизоцианатного отвердителя и катализатора уретанообразования в жидких каучуках ПДИ-1К, СКДП-Н, красол. Выпускают ее соответственно по техническим условиям ТУ 5775-004-22474224-96, ТУ 5775-001-34702890-99, ТУ 2513-560-22462037-98.
Наполнители, влагопоглотители, агент разветвления цепи, дополнительно включаемые в состав композиции, способствуют усилению положительного технического результата, так как также участвуют в формировании эластомерной сетчатой структуры при химическом взаимодействии с каучуком, битумом и полиизоцианатом. Агент разветвления цепи в виде низкомолекулярного спирта или компонента АФ-2 повышает плотность поперечного сшивания образующейся эластомерной сетки как центра разветвления. Наполнители, создавая границы раздела полимерной и твердой фаз, способствуют протеканию процессов химического взаимодействия компонентов композиции на их поверхности.
Низкомолекулярный гидроксилсодержащий каучук ПДИ-1К, используемый в композиции, представляет собой сополимер изопрена и бутадиена с соотношением мономеров 20:80 средней молекулярной массой 3500, содержанием гидроксильных групп 0,7-1,1%. Соответствует ТУ 38.103342-88.
Низкомолекулярный гидроксилсодержащий каучук СКДП-Н выпускается в промышленном масштабе по ТУ 2294-076-05766741-97, является продуктом совместной полимеризации бутадиена с пипериленом в соотношении 50:50 (по массе), содержание гидроксильных групп 0,7-0,9%, молекулярной массой 1200-3200.
Низкомолекулярный гидроксилсодержащий бутадиеновый каучук, например, крассол марки LBH с молекулярной массой 2000, 3000, 5000, содержанием гидроксильных групп соответственно (1,2-1,9)%; (0,88-1,36)%; (0,6-0,8)%, продукт анионной полимеризации линейной структуры:
где R - Н; СН3
Микроструктура каучука: 1,4-цис - 10-18%
Для приготовления композиции используется нефтяной битум дорожный, строительный, например битум БН 90/10, 80/10, 70/30 и другие марки.
В качестве полиизоцианатного отвердителя в композиции используются полиметиленполифениленизоцианаты на основе 4,4-дифенилметандиизоцианата (ТУ 6-03-375-75, 113-03-38-106-90, 113-03-603-86, 2224-152-04691277-96) или их импортные аналоги: десмодур, супрасек 5005, воратекс СД-100 и другие с содержанием изоцианатных групп 29-32%.
В качестве катализатора уретанообразования применяют третичные амины или металлорганические соединения, обычно применяемые в химии полиуретанов, например триэтиламин (ГОСТ 9966-85), трибутиламин (ТУ 6-09-287078), диметилбензиламин (ТУ 6-09-29-74-78), дибутилдилаурат олова (ТУ 6-02-818-73), октоат олова и другие оловоорганические и аминосоединения.
В качестве влагопоглотителей используется оксид кальция, сернокислый кальций (гипс), цемент, способные к химическому и сорбционному взаимодействию с водой на стадии смешения композиции и диспергирования компонентов в каучуковой матрице или битуме до момента уретанообразования.
Наполнителями служат минеральные порошки и резиновая крошка, например, мел, известь-отсев, каолин, тальк, доломитовая мука, барит.
В качестве пластификаторов композиция включает алкил(арил)овые эфиры фталевой или фосфорной кислот, хлорпарафины, например дибутилфталат, диоктилфталат, хлорпарафин ХП-330, ХП-470; масло мягчитель «ПМ» и масло «Нетоксол» нефтяного происхождения; алкил(арил)фосфаты, например гидравлическая жидкость НГЖ (ТУ 6-00-0210054-008-90), представляющая собой смесь дибутилфенилфосфата (80%), трибутилфосфата (10%), дифенилбутилфосфата (9%) и трифенилфосфата (1%); уайт-спирит, соляровое масло, отработанные индустриальные масла, толуол, сольвент.
В качестве агента разветвления цепи композиция содержит низкомолекулярный спирт например: глицерин, триметилолпропан, триэтаноламин, полиэфир Лапрол 373 (ТУ 2226-024-1048857-95), получаемый конденсацией глицерина и окиси пропилена, аминофенольный компонент АФ-2 (ТУ 06-05-1663-79, ТУ 38-3034083) формулы:
В качестве компонентов, улучшающих реологические свойства, смачиваемость, способствующих диспергированию и удалению газов, композиция может включать поверхностно-активные вещества, например олеиновую или стеариновую кислоту или органосилоксановые модификаторы, а также противостарители и антиоксиданты.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволило выявить совокупность по отношению к усматриваемому техническому результату отличительных признаков в заявленной композиции, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».
Для проверки соответствия заявленного изобретения условию «изобретательский уровень» заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение для специалиста не следует явным образом из известного уровня техники.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «изобретательский уровень».
Для изготовления композиции используют смесительное оборудование, обеспечивающее гомогенизацию компонентов в низкомолекулярном каучуке и битуме, диспергирование порошкообразных наполнителей, растворение каучука в пластификаторе и битуме либо пластификатора и битума в каучуке. Степень перетира твердых частиц не должна превышать 100 мкм. При промышленном использовании композиции полиизоцианат поставляют в комплекте с композицией и перемешивают с ней непосредственно перед нанесением покрытия. Катализатор уретанообразования может перемешиваться с композицией перед ее использованием.
В таблицах 1 и 3 приведены качественные и количественные составы предлагаемой композиции.
Способ получения композиции осуществляют следующим образом. В нагретый до 150-190°С битум вводится при помешивании пластификатор и растворитель. Смесь перемешивается до однородного состояния. Полученная битумная смесь перемешивается с каучуком либо полимерной композицией, наполнителями, влагопоглотителями, низкомолекулярным спиртом, катализатором уретанообразования согласно рецептурному составу, указанному в таблицах 1, 3. Гомогенизированная композиция в виде жидкотекучей мастики переливается в тару. Для получения покрытия в готовую композицию непосредственно перед ее использованием вводят и перемешивают полиизоцианатный отвердитель и наносят на основание кистью, шпателем, наливом слоем заданной толщины. Отверждение покрытия происходит в результате химического взаимодействия компонентов смеси между собой при температуре окружающей среды в течение 12-72 часов. Скорость отверждения регулируется количеством катализатора уретанообразования, которое подбирается из соображений обеспечения необходимой жизнеспособности композиции.
В таблицах 2, 4 приведены свойства предлагаемой композиции и образцов №4 и №10 композиции по прототипу согласно пат. РФ №2159786. Адгезия при сдвиге определялась путем разрыва стальных пластин размером 100×40 мм, склеенных внахлест. Адгезию к бетону на отрыв определяли на образцах бетона в форме куба размером 40×40×40 мм, склеенных попарно испытуемой композицией. Испытания проводились на разрывной машине РМ-05. Образцы с нанесенной композицией выдерживались перед испытаниями при температуре не ниже 25°С в течение 7 суток.
Состав композиций
1. В составах 1-6 использован полиизоцианат на основе 4,4-дифенилметандиизоцианата, в составах 7-12 использован десмодур 44/20, в составах 13-19 использован супросек 5005.
2. В составах 8, 12 использовался диметилбензиламин, в составах 11, 16 и 17 - триэтиламин, в остальных дибутилдилаурат олова.
3. В составах 2, 3, 8, 10-13 использовалась негашеная известь, в составе 7-гипс, в составе 19-цемент.
4. В составе 11 использован каучук молекулярной массы 2000, 1,9% ОН-групп; в составах 12, 19-3000, 1,1% ОН-групп; в составе 13-5000, 0,8% ОН-групп
Свойства композиций, представленных в таблице 1
Состав гидроизоляционной кровельной композиции с полимерной добавкой в виде каучуковой композиции
1. В составах 20-24 использовался полиизоцианат Супросек 5005 на основе дифенилметанизоцианата; в составах 25-30 использован полиизоцианат Воротекс СД-100 на основе дифенилметандиизоцианата.
2. В составах 20, 21, 28 использовался диметилбензинамин, в остальных дибутилдилаурат олова.
3. В составах 20-24, 26-30 использовалась негашеная известь, в составе 25 - цемент.
4. В составах 23, 27 - пигмент железоокисный красный, в составе 28 - фталоцианиновый зеленый, в составах 22, 29 - фталоцианиновый синий.
5. В составах 21, 22, 27 использовался антиоксидант ионол, в составах 23, 24, 28, 29 - антиоксидант П-23.
Свойства композиций, представленных в таблице 3
Предлагаемые композиции по уровню адгезионных свойств значительно превосходят известную. Прочность связи покрытия с бетоном и сталью в 2-3 раза выше, чем у прототипа. При этом композиция отличается лучшей технологичностью и более широким диапазоном использования. Она может наноситься слоем любой заданной толщины при температуре окружающей среды, без нагрева, использования источников тепла. Отверждение нанесенного покрытия происходит самопроизвольно. Нанесенный слой композиции непосредственно выполняет функции кровельного и изолирующего покрытия без наклейки дополнительных рулонных материалов.
Более низкие адгезионные свойства композиции составов 20-23 связаны с отклонением содержания компонентов композиции от оптимальных. Уменьшение количества полиизоцианатного отвердителя менее 12 мас.ч. и 4 мас.ч. в составах, включающих соответственно каучук или полимерную композицию на его основе, приводит к образованию слабосшитой структуры. Слишком высокое содержание полиизоцианата усиливает склонность к вспениванию при отверждении.
Количество водопоглотителя должно обеспечивать связывание всей влаги, содержащейся в компонентах, для получения монолитной, беспористой структуры покрытия.
Содержание пластификатора и/или растворителя должно быть подобрано таким образом, чтобы обеспечить необходимую вязкость и технологичность. При этом пластификатор не должен выпотевать из готового покрытия при черезмерных дозировках.
Количество катализатора уретанообразования должно обеспечить необходимую жизнеспособность и скорость отверждения. Свойства композиции не зависят от природы катализатора и его количества. Слишком малые дозировки (менее 0,001 мас.ч.) приводят к увеличению времени отверждения, большие (более 3 мас.ч.) - к снижению жизнеспособности.
Повышение степени наполнения может привести к ухудшению технологических свойств из-за повышения вязкости, затруднению формирования адгезионного контакта с основанием.
Соотношения битума и полимерной добавки подбираются с учетом возможности образования однородной гомогенной, взаиморастворимой системы с требуемой вязкостью. При больших количествах битума невозможно получить жидкую композицию, способную перерабатываться при обычных температурах методом налива, при малой доле битума также нарушается однородность смеси.
Предлагаемые гидроизоляционные кровельные композиции могут успешно в жидком виде, без нагрева использоваться в строительстве для устройства кровельных и других изоляционных покрытий. Отличается высокой морозостойкостью и теплостойкостью, т.к. основой покрытия является сшитая (вулканизованная) резина. Высокая гибкость каучуковых цепей исключает хрупкое растрескивание при минусовых температурах, а наличие сшивки каучука исключает размягчение при нагреве, тем самым обеспечивается более широкий температурный диапазон, стабильность свойств и долговечность покрытий.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ХОЛОДНАЯ МАСТИКА ДЛЯ ГИДРОИЗОЛЯЦИИ (ВАРИАНТЫ) | 2004 |
|
RU2280055C2 |
КАУЧУКОВОЕ ПОКРЫТИЕ | 2003 |
|
RU2268279C2 |
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОКРЫТИЙ | 2009 |
|
RU2412971C2 |
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОКРЫТИЙ | 2009 |
|
RU2405800C2 |
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОКРЫТИЙ | 2009 |
|
RU2421493C2 |
КАУЧУКОВОЕ ПОКРЫТИЕ | 2003 |
|
RU2285026C2 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИТУМНО-КАУЧУКОВОЙ МАСТИКИ | 2004 |
|
RU2263692C1 |
ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ | 2009 |
|
RU2421495C2 |
ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ | 2009 |
|
RU2421494C2 |
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОКРЫТИЙ | 2009 |
|
RU2405801C1 |
Изобретение относится к гидроизоляционным материалам, применяемым в строительстве в качестве кровельных мастик, для гидроизоляции фундаментов, сооружений, трубопроводов и других конструкций. Гидроизоляционная кровельная композиция, включает битум, пластификатор, и/или растворитель и полимерную добавку. В качестве полимерной добавки она содержит низкомолекулярный гидроксилсодержащий каучук - сополимер изопрена и бутадиена ПДИ-1К или дивинилпипериленовый каучук СКДП-Н или бутадиеновый каучук молекулярной массой 2000-5000, содержанием гидроксильных групп 0,6-1,9% и дополнительно полиизоцианатный отвердитель, катализатор уретанообразования, агент разветвления цепи с не менее чем двумя гидроксильными или аминными группами при следующем соотношении, мас.ч.: низкомолекулярный гидроксилсодержащий каучук - 100, полиизоцианатный отвердитель - 12-36, катализатор уретанообразования - 0,001-3,0, агент разветвления цепи - 0,6-8,0, пластификатор и/или растворитель - 20-200, битум - 50-200. Вариант композиции включает битум, пластификатор и/или растворитель и полимерную добавку-каучуковую композицию на основе низкомолекулярного гидроксилсодержащего сополимера изопрена и бутадиена ПДИ-1К, пластификатор, наполнитель, антиоксидант. Соотношение компонентов полимерной добавки, мас.ч.: низкомолекулярный гидроксилсодержащий каучук ПДИ-1К - 100, пластификатор - 80-100, наполнитель - 160-220, антиоксидант - 1-2; и дополнительно полиизоцианатный отвердитель, катализатор уретанобразования, агент разветвления цепи с не менее чем двумя гидроксильными или аминными группами, при следующем соотношении компонентов композиции, мас.ч.: полимерная добавка - 100, полиизоцианатный отвердитель - 4-14, катализатор уретанообразования - 0,001-3,0, агент разветвления цепи - 0,6-8,0, пластификатор и/или растворитель - 25-200, битум - 25-200. Вариант композиция, включает битум, пластификатор и/или растворитель и полимерную добавку- каучуковую композицию из низкомолекулярного гидроксилсодержащего дивинилпипериленового каучука СКДП-Н, пластификатор, наполнитель, антиоксидант. Соотношение компонентов полимерной добавки, мас.ч.: низкомолекулярный гидроксилсодержащий дивинилпипериленовый каучук СКДП-Н - 100, пластификатор - 20-80, наполнитель - 60-100, антиоксидант - 1-2, при следующем соотношении компонентов композиции, мас.ч.: полимерная добавка - 100, полиизоцианатный отвердитель - 4-14, катализатор уретанообразования - 0,001-3,0, агент разветвления цепи - 0,6-8,0, пластификатор и/или растворитель - 25-200, битум - 25-200. Изобретение позволяет повысить адгезию композиции к основанию при формировании гидроизолирующих и кровельных покрытий холодным способом. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 табл.
и дополнительно полиизоцианатный отвердитель, катализатор уретанобразования, агент разветвления цепи с не менее чем двумя гидроксильными или аминными группами при следующем соотношении компонентов композиции, мас.ч.:
при следующем соотношении компонентов композиции, мас.ч.:
ХОЛОДНАЯ МАСТИКА ДЛЯ ГИДРОИЗОЛЯЦИИ И АНТИКОРРОЗИОННОЙ ЗАЩИТЫ | 1999 |
|
RU2159786C1 |
БИТУМ-ПОЛИМЕРНОЕ ВЯЖУЩЕЕ | 2000 |
|
RU2184751C2 |
RU 2058348 C1, 20.04.1996 | |||
ГИДРОИЗОЛЯЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОКРЫТИЙ | 1999 |
|
RU2169749C1 |
CA 1080599 A, 01.07.1980. |
Авторы
Даты
2006-06-20—Публикация
2004-05-24—Подача