ГЕРМЕТИЗИРУЮЩАЯ И ГИДРОИЗОЛИРУЮЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2006 года по МПК C09K3/10 

Изобретение относится к полимерным строительным материалам и может быть использовано для изготовления герметизирующих и гидроизоляционных композиций, перерабатываемых методом заливки.

Известен состав для герметизации и склеивания, включающий жидкий тиокол, натрий двухромовокислый, воду, наполнитель, эпоксидную смолу, дифенилгуанидин [Аверко-Антонович Л.А. и др. Полисульфидные олигомеры и герметики на их основе. Л.: Химия, 1983, с.75-78].

Недостатками состава являются высокое водопоглощение, а также низкая скорость отверждения при комнатной температуре и высокая вязкость.

Известна композиция для герметизации и склеивания, включающая жидкий тиокол, натрий двухромовокислый, воду, наполнитель, четырехфункциональную эпоксидную смолу и растворитель, являющийся одновременно катализатором отверждения [Патент РФ №2058363, Кл. С 09 К 3/10, опубл. 1996].

Недостатком композиции является многостадийность технологии получения, низкая жизнеспособность и высокое водопоглощение.

Известна герметизирующая композиция, включающая полисульфидный олигомер, наполнитель, диоксид марганца, аэросил, дифенилгуанидин, эпоксидную диановую смолу, замедлитель вулканизации, пластификатор [АС СССР №1054397, Кл. С 09 К 3/10, опубл. 1983].

Недостатками композиции являются низкие: гидролитическая стабильность, физико-механические свойства и тиксотропность.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является герметизирующая композиция, включающая полисульфидный олигомер, диоксид титана, гидрофобизированный мел, аэросил, полиэтиленгликольадипинат, диокид марганца, стеариновую кислоту, дифенилгуанидин и пластификатор при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Полисульфидный олигомер100Диоксид титана79-81Гидрофобизированный мел16-18Аэросил4,3-4,6Полиэтиленгликольадипинат0,7-1,4Диоксид марганца8,8-14,8Стеариновую кислоту0,9-1,5Дифенилгуанидин2,7-4,5Смесь диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров9,5-12,5

[Патент РФ №2064955, Кл. 6 С 09 К 3/10, опубл. 1996].

Недостатком данной композиции является недостаточная прочность при растяжении и относительное удлинение, высокое водопоглощение, а также необходимость ступенчатого режима вулканизации (2 стадии).

Использование в составе прототипа и аналогов изобретения таких гидрофильных веществ как аэросил, диоксид титана, полиэфир, смеси диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров в значительной степени снижает гидроизоляционные свойства покрытий. Присущая вулканизатам тиоколов гидрофильность полимерной матрицы и наличие вышеназванных компонентов в композиции обуславливают высокое водопоглощение покрытия. Помимо этого, комплекс свойств материалов на основе полисульфидных олигомеров существенно зависит от топологической структуры вулканизационной сетки, определяемой типом и содержанием окислителя и ускорителя.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка состава композиции, обладающей повышенными физико-механическими свойствами, а также высокими гидроизоляционными свойствами.

Техническим результатом является повышение физико-механических свойств и гидроизоляционных характеристик покрытия, а также расширение областей применения заявленной композиции.

Поставленный технический результат решается использованием композиции, включающей полисульфидный олигомер, гидрофобизированный мел, пластификатор, диоксид марганца и ускоритель, причем в качестве полисульфидного олигомера она содержит жидкие тиоколы со среднечисленной молекулярной массой 1700-5500 и вязкостью при 25°С - 7,5-50 Па*с, в качестве ускорителя она содержит N-o-гидроксифенил-м-феноксифенилметанимин или N-п-метилфенилфенилметанимин и дополнительно растворитель, представляющий собой смесь толуола и ацетона в соотношении 60:40 мас.% при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Указанный полисульфидный олигомер100Диоксид марганца9-15Мел гидрофобизированный90-150Пластификатор30-60Указанный растворитель1-6N-o-гидроксифенил-м-феноксифенилметанимин или N-п-метилфенилфенилметанимин0,2-0,6

Сущность изобретения заключается в использовании ускорителя, содержащего азометиновую группу. Активирующее влияние азометиновой группы на атом водорода концевых сульфгидрильных групп полисульфидного олигомера облегчает процесс его вулканизации. Использование в качестве ускорителей азометиновых соединений обеспечивает регулярность строения вулканизационной сетки вследствие более глубокого окисления тиольных групп под действием диоксида марганца. Регулярность строения, высокая плотность упаковки и узкое молекулярно-массовое распределение межузловых цепей вулканизатов позволяют получать материалы с высокими физико-механическими и гидроизоляционными свойствами.

При осуществлении заявленного изобретения покрытие при длительном контакте с водой в обычных условиях имеет более низкий уровень водопоглощения, высокие физико-механические свойства, высокую гидроизоляционную надежность и адгезию к основанию. Как видно из таблицы 1 и 2 при содержании N-o-гидроксифенил-м-феноксифенилметанимина или N-п-метилфенилфенилметанимина менее 0,2 мас.ч. ухудшаются физико-механические свойства покрытия и гидростабильность покрытия. Увеличение концентрации ускорителя выше 0,6 приводит к снижению жизнеспособности составов. При использовании диоксида марганца в количестве менее 9 мас.ч. уменьшается густота сшивки вулканизата, физико-механические и гидроизоляционные свойства. Использование большего количества вулканизующего агента снижает жизнеспособность композиции. Увеличение содержания мела выше 150 мас.ч. приводит к снижению прочностных показателей и увеличивает сорбционную способность покрытия.

Использование пластификатора в количестве менее 30 мас.ч. снижает равномерность распределения компонентов состава и затрудняет переработку смесей из-за высокой вязкости. Увеличение содержания пластификатора выше 60 мас.ч. снижает прочностные и гидроизоляционные свойства.

Концентрация растворителя менее 1 мас.ч. ухудшает диспергирование ускорителя в смесь. Увеличение содержания растворителя более 6 мас.ч. приводит к образованию капиллярных пор в покрытии.

В качестве полисульфидного олигомера используются жидкие тиоколы со среднечисленной молекулярной массой 1700-5500 (ГОСТ 12812-80). Вязкость тиоколов при 25°С составляет 7,5-50 Па*с. Вулканизующий агент - диоксид марганца (ГОСТ 4470-79). Ускоритель вулканизации - N-o-гидроксифенил-м-феноксифенилметанимин или N-п-метилфенилфенилметанимин. N-o-гидроксифенил-м-феноксифенилметанимин получают взаимодействием феноксибензальдегида и 2-гидроксианилина. Представляет собой оранжевый порошок, растворимый в толуоле и ацетоне. Температура плавления 105°С. Молекулярная масса 276 у.е. Элементный состав, % вычислено/найдено: С - 82,61/82,59, О - 11,59/11,57, H - 0,72/0,70, N - 5,07/5,04. Структурная формула:

Известно его применение в качестве противостарителя и противоутомителя для вулканизованных каучуков [Патент РФ 2117000, МКИ С 07 С 251124, С 08 К 5/29, опубл. 1998 г.].

N-п-метилфенилфенилметанимин получают взаимодействием 4-метиланилина и бензальдегида. Представляет собой кристаллы светло-желтого цвета, растворимые в толуоле и ацетоне. Температура плавления 40°С. Молекулярная масса 186 у.е. Элементный состав, % вычислено/найдено: С - 90,32/90,29, Н - 2,15/2,14, N - 7,52/7,50. Структурная формула:

[Танков Д.Ю. Дисс. канд. техн. наук, 2003 г.]. Наполнитель - мел гидрофобизированный (ТУ 21-143-84). В качестве пластификатора используются соединения, совместимые с тиоколовыми олигомерами, например флотореагент-оксаль (ТУ 38 103429-88) и хлорпарафин ХП-470 (ТУ 6-01-16-90). В качестве растворителя используется смесь толуола (ГОСТ 14710-78) и ацетона (ГОСТ 2768-84) в соотношении 60:40 мас.%. Указанное количество толуола и ацетона вследствие благоприятного соотношения скоростей испарения растворителя и формирования пространственной структуры обеспечивает монолитность отвержденного покрытия.

Для изготовления композиции используется смесительное оборудование, обеспечивающее получение гомогенной суспензии компонентов смеси. Смесь наносится равномерным слоем на основание и выдерживается до полного отверждения при 15-25°С в течение 7-10 суток.

Испытания отвержденных образцов проводят по известным методикам: условная прочность и относительное удлинение в момент разрыва по ГОСТ 270-75, твердость по ГОСТ 263-75, водопоглощение и прочность сцепления с бетоном по ГОСТ 26578-85, время жизнеспособности по ГОСТ 12812-80. Реологические свойства композиций определялись на ротационном вискозиметре «РПЭ-1м» при скорости сдвига 1 с^-1 с использованием измерительной ячейки «цилиндр-цилиндр» при 23±2°С. Плотность эффективных и химических поперечных связей определяли методом Клаффа-Глединга по модулю сжатия набухших и ненабухших образцов [Gluff F.S., Gladding M.K., Parisor R.A new method for measuring the degree of crosslinking in elastomers. - J. Polim. Sci. 1960. V.45. №e. - P.341-345].

Состав и свойства герметизирующей и гидроизоляционной композиции приведены в табл.1 и 2.

Пример 1. В шаровую мельницу объемом 500 см³ загружают 100 г полисульфидного олигомера, 30 г пластификатора (в данном примере хлорпарафин ХП-470), 90 г мела гидрофобизированного и 0,2 г N-o-гидроксифенил-м-феноксифенилметанимина, предварительно растворенного в 1 г растворителя. Мельницу включают и проводят диспергирование в течение 3-5 часов. Полученную массу выгружают в стакан, добавляют 9 г диоксида марганца, перемешивают вручную в течение 5 мин, затем заливают в форму. Композицию выдерживают до полного отверждения в течение 7-10 суток при 25°С.

Аналогичным способом по примеру 1 готовятся композиции по примерам 2-8, состав которых указан в таблице 1, а свойства - в таблице 2.

Как видно из таблицы 2, наилучшие показатели имеют композиции состава по примерам 1-4.

Пример по прототипу. 100 мас.ч. полисульфидного олигомера смешивают с 79 мас.ч. диоксида титана, с 16 мас.ч. гидрофобизированного мела, с 4,3 мас.ч. аэросила, с 0,7 мас.ч. полиэтиленгликольадипината, с 8,8 мас.ч. диоксида марганца, с 0,9 мас.ч. стеариновой кислоты, с 2,7 мас.ч. дифенилгуанидина и 9,5 мас.ч. диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров при комнатной температуре до образования однородной массы. Вулканизацию проводят в две стадии: при 20°С 24 часа и 70°С 24 часа.

Таким образом, предлагаемая композиция обеспечивает получение эластомерного материала с повышенными гидроизоляционными и физико-механическими свойствами. Композиция может использоваться для создания герметизирующих, гидроизолирующих и кровельных покрытий. Достаточная тиксотропность состава и свойства покрытия позволяют применять композицию для герметизации вертикальных примыканий бетонных оснований.

Таблица 1.Компоненты композицииСодержание компонентов в композиции, мас.ч. по примерамПрототип123456789Полисульфидный олигомер100100100100100100100100100Диоксид титана--------80Мел гидрофобизированный90110130150707017017017Аэросил--------4,5Полиэфир--------1,0Диоксид марганца91113157177911,8Стеариновая кислота--------1,2Дифенилгуанидин--------3,6N-o-гидроксифенил-м-феноксифенилметанимин0,20,4    0,40,8-N-п-метилфенилфенилметанимин  0,40,60,10,6  -Смесь диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров--------11Флотореагент-оксаль--506020-40--Хлорпарафин ХП-4703040---80-80-Растворитель12460,55108-

Таблица 2.ПоказательПримерПрототип123456789Вязкость (23±2°С), Па*с196194192194190180200197215Жизнеспособность, мин120115110110130105110100110Твердость по Шору А, усл.ед.566058605460566054Условная прочность при растяжении, МПа2,442,462,432,502,062,472,262,351,14Относительное удлинение, %320330330320340320310310310Относительное остаточное удлинение после разрыва, %444464456Условная прочность при раздире, кН/м1,3311,3491,3411,3401,2011,3451,3311,3351,210Прочность сцепления с бетоном, МПа0,640,640,640,650,620,640,630,640,61Водопоглощение, мас.%         При 23+2°С         Через 1 сут1,41,31,41,52,31,31,51,72,6Через 120 сут17,116,817,117,31817,017,417,525,2Плотность эффективных цепей υ*10⁴, моль/см³2,32,52,42,22,01,92,22,11,80

Изобретение относится к полимерным строительным материалам и может быть использовано для изготовления герметизирующих и гидроизоляционных композиций, перерабатываемых методом заливки. Задача заключается в разработке состава композиции, обладающей повышенными физико-механическими свойствами, а также высокими гидроизоляционными свойствами. Поставленная задача решается тем, что композиция включает полисульфидный олигомер - жидкие тиоколы со среднечисленной молекулярной массой 1700-5500 и вязкостью при 25°С - 7,5-50 Па*с, мел гидрофобизированный, пластификатор, диоксид марганца и ускоритель - N-o-гидроксифенил-м-феноксифенилметанимин или N-п-метилфенилфенилметанимин и дополнительно растворитель, представляющий собой смесь толуола и ацетона в соотношении 60:40 мас.% 2 табл.

Герметизирующая и гидроизолирующая композиция, включающая полисульфидный олигомер, мел гидрофобизированный, пластификатор, диоксид марганца и ускоритель, отличающаяся тем, что в качестве полисульфидного олигомера она содержит жидкие тиоколы со среднечисленной молекулярной массой 1700-5500 и вязкостью при 25°С 7,5-50 Па·с, в качестве ускорителя она содержит N-o-гидроксифенил-м-феноксифенилметанимин или N-п-метилфенилфенилметанимин и дополнительно растворитель, представляющий собой смесь толуола и ацетона в соотношении 60:40 мас.%, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Указанный полисульфидный олигомер100Диоксид марганца9-15Мел гидрофобизированный90-150Пластификатор30-60Указанный растворитель1-6N-o-гидроксифенил-м-феноксифенилметанимин  или N-п-метилфенилфенилметанимин0,2-0,6