(54) ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
Изобретение относится к получению полимерной пастообразной тиксотропной композиции, используемой в качестве шпаклевки, клеев, уплотне- 5 НИИ и покрытий.
Известны сухие строительные растворы и массы для шпаклевки на основе обожженного гипса, содержащие микроинкапсулированные вспомогательные ве-Ю щества fl .
Однако, несмотря на долгий срок набухания, растворения и интенсивных механических напряжений, капсулы разрушаются незначительно, что не позволяет получать массу со стабильными свойствами и высокими значениями вязкости.
Наиболее близкой по технической сущности и получаемому результату к 20 предлагаемой является уплотняющая или склеивающая композиция, содержащая жидкий полимер и отвердитель, причем один из компонентов может быть инкапсулирован Г2 .25
Однако данная композиция имеет повышенное время отверждения. При использовании композиций с добавкой наполнителей для придания высокой вязкости и тиксотропии происходит полом д
капсул и имеет место частичное отверждение, потеря адгезии или неплотности.
Цель изобретения - снижение времени отверждения и повышение жизнеспособности .
Поставленная цель достигается тем, что полимерная композиция, включающая полимер и отвердитель, причем один из компонентов инкапсулирован, содержит в качестве полимера соединение, выбранное из группы, включающей ненасыщенную полиэфирную смолу, поливинилацетат, полисульфид, мочевино-формальдегидную смолу, эпоксидную смолу, хлоропреновый каучук, поли(мет)акри-л лат, полиуретан, кремнийорганический полимер и дополнительно полые микросферы из силиката или органического полимера с диаметром 20-500 мк при следующем соотношении компонентов, вес.ч.:
Полимер 100
Отвердитель 2-100
Полые микросферы 1-600
В предлагаемой композиции полимерные соединения или отвердитель инкапсулированы, т.е. окружены защитной оболочкой, полые микросферы являются
средством разбухания защитной оболочки, так как образуют при воздействии механических сил на композицию угловатые и/или острые части, а также наполнителями .
Образующиеся после разрушения полых микросфер промежуточные свободные полости могут способствовать повЕлшению реакционной способности к достижению высокого коэффициента распределения реакционноспособных и вспомогательиых веществ, так как они создают внутренние свободные участки потока, т.е. достигается однородность и тщательность перемешивания масс. Можно выравнивать напряжения давления ч силы расширения.
Полые микросферы могут быть получены из неорганических и органических веществ. Они имеют полую шарообразную форму и их продукты разрушения должны давать, в частности, угловатые и/или острые частицы, щепу и прочее.
Неорганические полые микросферы могут быть получены из стекла, керамики, вспученных и/или расширенных минеральных наполнителей, таких к.ак перлит, силикат, силикат кальция, а органические - из синтетических материалов, таких как термореактивная пластмасса, например аминопласты и фенопласты.
Величины зерен полых микротел могут варьировать в широких пределах и их диаметры составляют предпочтительно 1.500 мк. Кроме того, они имеют низкие насыпные и удельные веса, предпочтительно 1,0 г/см , в частности 0,7 г/см , ниже удельного веса масс, в которых они содержатся. Могут также содержаться смеси полых микросфер различных диаметров. Количества полых микротел в массах также могут варьировать в широких пределах, вчастности от 1 до 600 вес.% в пересчете на незагруженные исходные вещества. Содержание полых микросфер зависит от содержания микрокапсул, емкости средства разбухания защитной оболочки, степени наполнения и т.п. Однако однокомпонентные массы, содержащие микроинкапсулированные вещества, должны содержать по меньшей мере 10-100, предпочтительно от 30 до 70 вес.%, в пересчете на незагруженные основные вещества (полимерные соединения).
В качестве отвердителей могут быть использованы инициаторы реакции для отдельных систем вулканизации, полимеризации, поликонденсации и/или полиприсоединения - общеизвестные реакционноспособные соединения, которые могут инициировать реакции. К ним принадлежат наряду с кореактантами отвердители, например полиамиды, полиамидоамины, известные соединения, образующие перекиси, гидроокиси, надкислоту, их производные и соли; окислители, например двуокись свинца, двуокись марганца; изоцианаты и их производные, меркаптаны и меркаптосоединения.
Композиция может содержать растворители, которые применяют вследствие набухания и/или размягчения физически отверждаемых систем для реактивизации сухих пленок. К ускорителям реакции для атверждения компонентов, например соединениям, которые легко отдают электроны и таким образом выполняют такие задачи, как ускоренный распад перекиси, относятся соли тяжелых металлов, амины, амиды, имины, имиды, меркапт аны, азосоединения и т.п.
Композиция может также содержать консервирующие средства, придающие гидрофобность, замедлители и/или ускорители отверждения схватывающих масс,
Не регулирующиеся при нормальных условиях процессы реакции высокореакционных способных веществ, например, в связи со слишком коротким временем хранения и обработки, с помощью предлагаемой композиции поддаются управлению, и вещества можно наносить путем временного активирования защитны оболочек.
Таким образом, получают однокомпонентные системы, которые реактивируются и отверждаются при .
Реактивируемые однокомпонентные массы, содержащие микроинкапсулированные реакционноспособные вещества, во время их получения и/или хранения остаются неактивными. Выбор реакционноспособных веществ, которые следует временно дезинактивировать путе защитных оболочек для того, чтобы их можно было прибавить к другим реактивам, зависит от технологии инкапсулирования, от вида нанесения и экономичности. Такие реактивные вещества имеются в защитных оболочках, которые содержатся в системе в незначительных количествах. В инкапсулированном виде лучше использовать отвердитель.
Композиция может содержать вспомогательные добавки: масла, смолы, асфальты, битумы, растворители, красители, пигменты, тиксотропические средства, неорганические и/или органические наполнители и волокна, стабилизаторы .и/или ингибиторы.
Применяемые в массах полые микротела, микрокапсулы и/или наполнители могут быть дополнительно покрыты образующими липкий мостик веществами, такими как силаны, хромовые комплексы, чтобы таким образом достигнуть на поверхности более прочные комбинации. Однако для дезактивирования по отношению к химическим сорбционным процессам они могут быть покрыты
веществами, например жирными кислотами, сложными эфирами жирной кислоты Для получения предлагаемых композиций пригодны смесительные агрегаты, которые во время перемешивания не развивают в смеси слишком высоких тел сдвига и/или фрикции, К ним принадлежат планетарные, барабанные и шнековые смесители.
При получении композиций с высокими значениями вязкости и/или тиксотропии, в частности, когда имеются угловатые и/или острые частицы наполнителя, требуется особая тщательност Микрокапсулы предварительно смачивают и/или прибавляют их как первое вещество. После этого прибавл5пот полые микросферы. Полые микротела выполняют дополнительную функцию, величина их полых тел составляет приблизительно одно- или трехкратную величину микрокапсул, при этом они выполняют защитную функцию по отношению к микрокапсулам, которая является характерной, в частности, у повышающих вязкость и/или диоксотропию добавок, предпочтительно в присутствии угловатых и/или острых наполнительных частиц.
Композиции хранятся в тюбиках-картушах, Hobbocks и пр., месяцами осРезультаты испытаний показывают, что активируемая емкость из полых микросфер в качестве средств разбухания защитной оболочки Нс1много выше чем само давление или давление в сочетании с угловатым и/или острым наполнителем.
Кроме того, при содержании острог и/или угловатого наполнителя можно уменьшач-ь количество полых микротел.
Пример 2. Получают композиции для клеев в виде клеящей массы для штыря..
Клеящее вещество 1 содержит, вес.ч.: ненасыщенная полиэфирная смола 100; микроинкапсулированная 40%-ная перекись с величиной ядер 50 мк 10; полые микросферы из вздутаваясь стабильными. Они применяются для получения клеев, уплотнений шпаклевок и покрытий.
Пример 1. Получают 4 смеси окрашенных, содержащих толуол микрокапсул, ПОЛЕЛХ микросфер и кварцевого песка.
Смесь 1 состоит из 100 вес.ч. микрокапсул, величина ядер 100 мк, смесь 2 - 100 вес.ч. микрокапсул, величина ядер 100 мк, 10 вес.ч.
0 кварцевого песка, величина ядер 100300 мк, смесь 3 - из 100 вес.ч. микрокапсул, величина ядер JOO мк, 10 вес.ч. полых микросфер из набухшего силиката, величина ядер 1005300 мк, смесь 4 - 100 вес.ч. микрокапсул, величина ядер 100 мк, 5 вес.ч. полых микросфер, величина ядер 100-300 мк, 5 вес.ч. кварцевого песка, величина ядер 100-300 мк.
0
По 5 вес.ч. каждой из этих смесей помещают между двумя толстыми стеклянными пластинами, которые подвергают постепенно повышающему давлению на всей поверхности. После достиже5ния испытательного давления его удерживают в течение 60 с без изменений, а затем опять удаляют.
В табл.1 представлены результаты разрыва или разрушения капсул,%:
Таблица 1
того силиката, величина ядер ЗООмк, 30; окись магния 2; окись цинка 2; привитой сополимер олефина с 2,1%-ной акриловой кислотой 8; кремнезем, величина ядер 100 мк,20.
Клеящее вещество II содержит, вес.ч.: ненасыщенная полиэфирная смола 100; микроинкапсулированная 40%ная перекись с величиной ядер 50 мк 10; окись магния 2; окись цинка 2 привитой сополимер олефина с 2,1%-ной акриловой кислотой 8;,кварцевый песок с величиной ядер 300 мк 30; крвмнезем с величиной ядер 10 мк, 20.
Клеящее вещество III содержит, вес.ч.: ненасыщенная полиэфирная смола, 100; микроинкапсулированная 40%ная перекись с величиной ядер 50 мк
10) окись магния 2; окись цинка 2 привитой сополимер олефина с 2,1%-ной акриловой кислотой В; кремнезем с величиной ядер 10 мк 50.
Клеящие массы для штыря помещают в картуши. После просверливания отверстий в бетоне класса по качеству ВЗОО
П р .и м е р 3. Готовят клеящие вещества для предварительного покрытия.
Клей J содержит, вес.ч.: метилметакрилат, микроинкапсулированный с величиной ядер 200 мк 25; связу.ющее вещество из смолы 15; высокодисперсная кремниевая кислота 4; перекись бензола в 40% пластификатора 6; смесь растворителей бензин+толуол в соотношении 1:1 50.
Клей II готовят аналогично клею 1,нЬ добавляют 10 вес.ч. микросфер.
Пример 4. Получают клеящие стремительные растворы.
Клей I содержит, вес.ч.: стиролсодержсицая ненасыщенная смола 100; микроинкапсулированная перекись с размером частиц 100 мк, 40% 15; октоат кобальта 2; полые микросферы с размером частиц 300 мк 40; МдО 1; ZnO 3} высокодисперсная кремниевая кислота 1; порошкообразный привитой сополимер, содержащий 6%
их промывают и наполняют клеящей массой для штыря. После этого в наполненные просверленные отверстия вставляют вручную обычные стальные болты, а якорные стержни - посредством .машин .
Результаты опытов представлены в табл.2.
Таблица2
акриловой кислоты, 5f кварцевый песо с размером частиц 0,1-0,3 мм 33.
Пример 5. Получают уплотнительные массы.
Уплотнительная масса 1 содержит, вес.ч.: полисульфид 100 микрокапсулированная двуокись свинца с величиной ререн 100-300 мк 5; полые микросферы с величиной зерен 300 мк 30; хлорированный пластификатор 30; высокодисперсная кремниевая кислота 5; покрыть1й наполнитель (мел) 45.
Уплотнительная масса II аналогична массе 1, только вместо 30 вес.ч. микросфер применяют 30 вес.ч. кварцевого песка с размером частиц 0,3 мк.
Пример 6. Получают шпаклевочные , наполнительные и трамбовочные массы.
: Шпаклевка содержит, вес.ч.: акриловый полимер (в виде раствора в afttриловом мономере) 100; микроинкапсулированная перекись, 40% 8; микросферы с размером частиц 300 мк 50 Г кварцевый песок с размером частиц 0,5 мм 150; высокодисперсная кремниевая кислота 2,
Пример 7, Получают два клея и покрытия.
Клей I содержит, вес.ч,: эпоксидная смола, инкапсулированная с эпоксидным числом 0,5 размером частиц 300 мк 100;полиамидоамин (отвер- ; дитель) 100; микрос.феры с размером частиц 300 мк 40; высокодисперсная кислота 5; покрытый мел 50.
Клей II аналогичен клею , однако 40. вес.ч. микросфер заменены таким же-количеством кварцевого песка с размером частиц 0,3 мм.
Пример 8. Получают клей для дерева, содержащий, вес.ч.: 50% ПВАдисперсии 100; микрокапсулы ацетилацетоната ванадия (10%-ный раствор в гликольбутиловом эфире) 5; микросферы с размером частиц 100-300 мк 35; легкий шпат 30.
Пример 9. Готовят клеи на основе хлоропрена.
Клей I содержит, вес.ч.: полихлоропрёновый клей 100; микрокапсулы толуола с размером частиц 100 мк 25; полые микросферы 25.
Клей II содержит, вес.ч.: полихлоропреновый клей 100; микрокапсулы из толуола 25.
Пример 10. Получают компо- зиции для стеклопластиков, содержащие, вес.ч.: полиэфирная ненасыщенная смола 100; микрокапсулированная перекись 40% с величиной частиц
40 мк 4; мел 100; стеарит цинка 5; окись магния 1; микросферы с размером частиц 0,1-0,3 мм.40.
Пример 11. Готовят массу для предварительного покрытия резьбы, содержащую, вес.ч.: микроинкапсулированный неопентилгликольдиметакрилат; величина ядер 200 мк 100; микроинкапсулированная 50%-ная п-дихлорбензоил-перекись, величина ядер 100 мк 5; полые микротела из силиката с диаметром 300 мк 50; вода 50.
Этой водной суспензией покрывают ходы резьбы 10 винтов.
После испарения воды предварительно покрытые винты ввинчивают в противорезьбу, например гайку. При ввинчивании разрушаются полые микротела и микрокапсулы. Через 3 устанавливают момент отламывания 250 см-кп. Для сравнения опыт повторяют без добавки пс5лых микротел. Эти предварительно покрытые винты имеют момент отламывания 80 см-кп. При микроскопическом исследовании устанавливают, что разрушение капсул 50%.
Пример 12. Получают клеящую массу для шпаклевки следующего состава, вес.ч.: ненасыщенная смола, 70% в этилметакрилате, вязкость
Массу наносят на алюминиевую полоску и заклеивают плоскость в 6 см . После этого при давлении 20 кп/см действуют силой на соединенные металлические полоски, посредством чего они активируются. Через 24 ч устанав.ливают предел прочности при растяже0нии и сдвиге 50 кп/см.
Пример 13. Получают;трамбовочную массу со следующим составом, .вес.ч.: микроинкапсулированная эпоксидная смола, степень эпоксидности
5 0,53, с величиной зерен 500 100; амйнОзатвердитель 50; Н-эквивалент 0,3; ускоритель, например 2,4,5-трис-{N,N-диметил-аминометил)-фенол, 4; полые микротела из разбухшего силиката, величина зерен 300 мк 600.
0
Трамбовочную массу трамбуют в пробуравленное отверстие в бетоне, разрушают микроинкапсулированную смолу и таким образом достигают затвердения (ступенчатая полимеризация).
5
Пример 14. Получают массу для шпаклевки в планетарном- смесителе со скоростью 15 об/мин следующего состава, вес.ч.: ненасыщенная высокоактивная смола с содержанием ;
0 стирола 35%, кислотное число 25,вязкость 800 сР/20с, 100; 2,4-дихлорбензоилперекись, 50% в мягчителе, микроинкапсулированная, величина зерен 250 мк 3; пирогеновая крем5ниевая кислота 4; полые микротела из разбухшего силиката величина зерен 75 мк, удельный вес 0,175 г/см 1; тяжелый шпат (BaSO) Ю; двуокись титана 5; талька 100.
0
Массу наносят на обезжиренный металлический лист металлическим шпателем. Посредством давления она активируется, а через 30 мин затвердевает и ее можно отшлифовывать шлифовальной бумагой. Для сравнения изго-
5 тавливают массу, но без добавки полых микротел. Через 90 мин она остается мягкой.
Добавки полых микросфер в клеящем веществе I по сравнению с клеящим ве0ществом III (пример 2) образуют большую активируемую емкость, чем средство разбухания защитной оболочки, и, таким, образом, вследствие улучшенного перемешивания достигают повышен 1ую
5 скорость затвердевания и дают повы- . шенные выходы.
Связующее вещество, содержащееся в клеях I и II, применяется в качестве носителя и связующего для фиксации микрокапсул на поверхности (при0мер 3). Данными клеями покрывают 10 болтов (М10) таким образом, что после высушивания винты остаются заполненными на 50%. После этого насаживают и притягивают гайки с предвари5тельнБ1м натяжением 3 мкп. В случае навинчивания на болты, предварительно покрытые клеящим веществом I, слой последнего частично удаляется, в то время как болты, покрытые до этого клеем II, имеют в винтах слой с уравнивающими и уплотняющими свойствами. Моменты отламывания через 3 ч болтов с клеем I : 200 см.-1сп вариационный коэффициент 40%, болто с клеем II: 310 см-кп, вариационный коэффицие н т 18%. По примеру 4 в качестве опытных тел применяют бетонные камни, котор помещают в низкотемпературную холодильную камеру при -21°С в течение суток и после этого наносят на клеящие поверхности.клеи 1 и II. Изготавливают четыре образца. Бетонные камни вдавливают в сосуд с клеями и образцы вновь помещают в холодильну камеру при -21°С. Через 4 ч клей I отверждается, излом в результате разрушающей нагрузки происходит вне клеевого шва. Клеющее вещество II через двое суто отверясдаётся частично. Опытные обра цы, можно отделять рукой (в клеевом шве) . По примеру 5 уплотнительные масс помещают между двумя поверхностями фланца, которые сцепляют винтами. Через сутки уплотнительная масса вулканизована полностью, в то время как уплотнительная масса II остается пластичной и . По -примеру 6 массу применяют для шпаклевания поверхности бетона. Через 8 ч масса вулканизована полностью, поверхности поддаются шлифованию. Массой также заполняют сверлительное отверстие, причем её шпаклю ют с применением стального долота. Масса вулканизуется через 4 ч. По примеру 7 композиции использу ются для склеивания бетона. Клей на носят шпателем с последующим запрес совыванием. Композицию также исполь зуют для получения покрытия на поверхности искусственного камня. В случае заклеивания бетон/бетон с помощью клея I через сутки получается монолитное соединение. Излом происходит вне клеевого шва. Клей II отверждается лишь через 6 сут, причем излом происходит в зоне клеевого шва. Композиция I через сутки дает гомогенное покрытие, в то время как-композиция. II клейкая. По примеру 8 клей для дерева применяют для заклеивания цапф букового дерева. После хранения в течение 8 сут склеенные образцы выдерживают 4 недели в холодной воде. Без применения микроинкапсулированного ацетилацетоната ванадия после 2-х недель клеевой шов отрывается. По примеру 9 с помощью клеев покрывают резиновые профили. После удаления растворителя профили хранят в течение 2-х недель. Профили с реактивируемыми слоями клея затем кладут на поверхность букового дерева и сильно стучат молотком. Покрытые клеем I профили через 10 мин соединяются с буковым деревом, в то время как у клея II появляются только отдельные точки прилипания. - По примеру 10 композиции подвергают прессованию при и давлении 4 кп/см. Композиция с полыми микросферами вулканизуется через 5 мин, а без полых микросфер остается клейкой и мягкой. В табл.3 представлены сырье и состав предлагаемой композиции. В таблице введены обозначения основы средств разбухания защитных оболочек (полых микротел): № 1 - силикаты бора, диаметр зерна 20-70 мк; 2силикаты магния/кальция, диаметр зерна 70-300 мк; № 3 - корунд алюминия, диаметр зерна 250-1000 мк; 4 - эпоксидные смолы, диаметр зерна 60200 мк; № 5 - фенольные смолы, диаметр зерна 5-15.0 мк; № 6 полиэфирные смолы, диаметр зерна 20-50 мк; № 7 - силикаты бора, покрытые, например, силаном, эфиром жирных кислот и т.д., диаметр зерна 20-50 мк.
IIr
о
о
1Л CM
тН
оо
in I Ifo
II rI
о
о
О го
о о
о
00
(N
л к
0) S
о
п я
о
о
н 0)
гН
04
о о
ш
rv)
1 Я;
9t
to
R Ю
a n
X 0)
i
I
00
с
и О) n
CM
О
N
о о
о
1Л
n
о о
- °
о о
о о
VO
о о
о ег1
тНI
IftК
dо0)S
о о
кt-iюя
1Л CS
SоН(1)
за«оч
Iо,к
1бо01S
о о
о о
XhтX
Sон0)
аско«
(М
& & Как следует из примеров, приведенных в табл.3, предлагаемая композиция может применяться для получени покрытий, клеев, шпаклевок, обеспечи вая при этом высокие физико-механические характеристики получаемых материалов. Композиция стабильна, имеет пониженное время отверждения. формула изобретения Полимерная композиция, включающая полимер и отвердитель, причем один из компонентов инкапсулирован о -т личающаяся тем, что, с целью снижения времени отверждения и повышения жизнеспособности, она содержит в качестве полимера соединение, выбранное из группы, включающей ненасыщенную полиэфирную смолу, поливинилацетат, полисульфид, мочевйноформальдегидную смолу, эпоксидную смолу, хлоропреновый каучук, поли(мет)акрилат, полиуретан и кремнийорганический полимер, и дополнительно полыемикросферы из силиката или органического полимера диаметром 20500 мк при следующем соотношении компонентов, вес.ч.; Полимер 100 Отвердитель 2-100 Полые микро.сферы 1-600 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент ФРГ № 2200163, кл. С .04 В 13/14, опублик.1974. 2.Патент Франции 2064220, кл. С 09 J 3/00, опублик.1971 (прототип) .
