Композиция для покрытий - RU2063938C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к композициям на основе жидких углеводородных каучуков, предназначенных для изготовления наливных эластомерных покрытий в спортивных сооружениях и устройства кровли на строительных объектах.

Известна резиновая смесь для покрытий, включающая полидивинилизопрендиуретанэпоксид, сложноэфирный пластификатор, краситель, полиэтиленполиамин, наполнители и кубовый остаток производства бутиловых спиртов.

Данная смесь имеет низкую вязкость, что обеспечивается совместным использованием пластификатора и отхода производства бутилового спирта. Недостатком композиции является неудовлетворительная адгезия к различным подложкам.

Наиболее близким решением к предложенному изобретению (прототип) является композиция для покрытий, включающая олигодивинилизопренуретанэпоксид, сложноэфирный пластификатор, олигопипериленовый каучук, наполнитель и полиэтиленнолиамин при следующих соотношениях компонентов, мас.ч.

олигодивинилизопренуретанэпоксид ПДИ-ЗАК 100
сложноэфирный пластификатор 10 80
олигопипериленовый каучук 10 110
наполнитель 180 200
полиэтиленполиамин 3 7
Недостатком указанной композиции является повышенная вязкость и недостаточно высокий уровень адгезионных свойств.

Данная композиция имеет низкий технический уровень, что обусловлено использованием в ней в качестве наполнителя мела, каолина или талька или смеси мела и каолина. В гетерофазных суспензиях, к которым относятся рассматриваемые композиции, наполнитель играет роль дисперсной фазы, распределенной в дисперсионной среде реакционноспособном олигомере и пластификаторе. Между дисперсной фазой и дисперсной средой существует переходный слой, структура которого определяется термодинамикой взаимодействия дисперсной среды с твердой поверхностью. При использовании в качестве наполнителя мела сольватные оболочки, составляющие переходный слой, имеют низкую плотность и относительно большие размеры. Это приводит к увеличению "кажущейся" степени наполнения, обеднению дисперсной среды жидкими компонентами, что влечет за собой повышение вязкости системы. Такие наполнители, как тальк или каолин, имеют анизодиаметрическую (листинчатую или игольчатую) форму исходных частиц, что также обуславливает повышенную вязкость суспензий. Увеличение вязкости смесей приводит к ухудшению смачиваемости композицией микрорельефа поверхности субстрата, что сопровождается снижением адгезионных свойств.

В этой связи важной задачей является создание новой композиции, в которой поверхностные свойства дисперсной фазы обеспечивают образование плотных сольватных оболочек небольших размеров.

Техническим результатом заявленной композиции является использование в ней наполнителя, включающего комплекс соединений с различающимися поверхностными свойствами комбинацию оксидов металлов, карбоната кальция с добавками железа и элементов V группы, что обуславливает образование на поверхности дисперсной фазы участков с повышенной плотностью сольватных оболочек и меньшими размерами переходного слоя. Это достигается при использовании наполнителя, включающего определенные концентрационные интервалы входящих в его состав компонентов, и приводит к снижению локальной концентрации низкомолекулярных жидких компонентов в зоне адгезионного контакта (за счет обогащения ими сольватных оболочен на твердой поверхности), снижению вязкости композиции и улучшению адгезии к различным подложкам.

За счет этого повышается технологичность реакционной смеси при переработке и улучшается качество покрытия.

Указанный технический результат достигается тем, что композиция для покрытий, включающая олигодиенуретандиэпоксид ПДИ ЗАК, пластификатор, наполнитель и аминный отвердитель, в качестве наполнителя содержит побочный продукт производства обожженной извести следующего состава, мас. оксид кальция 62,6 86,9: карбонат кальция 3,77 13,00; оксид магния 0,30 3,20; оксид кремния 1,92 16,42; оксид алюминия 0,5 4,1; фосфор 0,001 0,020; сера 0,008 0,260; железо 0,15 0,40 при следующих соотношениях компонентов, мас.ч.

олигодиенуретандиэпонсид ПДИ-ЗАК 100
пластификатор 40-100
побочный продукт производства обожженой извести 100-240
аминный отвердитель 2-8.

Сущность изобретения заключается в создании новой композиции на основе олигодиена с концевыми эпоксидными группами, содержащей новый смесевой наполнитель.

Указанный наполнитель является объединенной фракцией побочных продуктов, образующихся на различных стадиях производства обожженной извести: при транспортировке известняка, очистке дымовых газов, отсеве из систем пылеочистки. Представляет собой тонкодисперсный порошок светло-серого цвета следующего гранулометрического состава:
Размеры частиц, мкм менее 63, менее 125, менее 250, менее 315
Содержание, соответственно 20-30, 20-25, 15-20, 10-25
Размеры частиц, мкм более 315
Содержание, 0-10.

Насыпная плотность 0,90-1,20 г/см³, истинная плотность 2,02-2,35 г/см³. Адсорбционная емкость (по диоктилфталату) 0,6-1,1 мл/г. рН водной вытяжки 6,5- 7,5.

В качестве олигодиенуретандиэпоксида в композиции используется низкомолекулярный сополимер бутадиена и изопрена (80 20) ПДИ-ЗАК, выпускаемый в соответствии с ТУ 38-103410-78. Среднечисленная молекулярная масса каучука ПДИ ЗАК 4000-4500, содержание концевых эпоксидных групп 1,7-3,2% Могут использоваться другие типы диенуретанэподсидных каучуков.

В качестве пластификатора композиция может содержать соединения, традиционно применяемые при производстве эластомерных материалов, например эфиры алифатических спиртов и дикарбоновых кислот или их ангидридов. Так как температура стеклования ПИД-ЗАК (-70^oС) ниже температуры стеклования большинства промышленных пластификаторов, для этой цепи могут применяться другие соединения, известные как эффективные разбавители эпоксидных олигомеров: кубовые остатки бутиловых спиртов, олигопипериленовый каучук СКПО, хлорпарафины и т.п. или их комбинации со сложноэфирными пластификаторами.

В качестве отвердителя используются полиалкиламины, промышленно выпускаемые для низкотемпературного отверждения эпоксидных смол: полиэтиленполиамины, триэтилентетрамин, гексаметилендиамин, дициандиамид и т.п.

При изготовлении покрытия из композиции в ее состав могут дополнительно вводиться компоненты, не влияющие на достижение положительного эффекта, но придающие материалу другие преимущества. В качества добавки, обеспечивающей снижение расхода композиции на изготовление 1 кв. метра покрытия, используется резиновая крошка, для придания покрытию эстетического внешнего вида в состав композиций могут вводиться красящие вещества.

Для изготовления композиции используется смесительное оборудование, обеспечивающее получение однородной суспензии порошкообразных компонентов в жидкой углеводородной среде со степенью перетира твердых частиц не более 100 мкм. Отвердитель поставляют в комплекте с вышеуказанной суспензией и добавляют в нее на месте укладки покрытия. Резиновую крошку смешивают с композицией в момент введения в нее отвердителя.

Приведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного решения, позволил установить, что не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого решения из совокупности признаков, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию "изобретательского уровня" 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 исследования свойств предложенного и известного покрытий готовили композицию путем перемешивания исходных компонентов до однородного состояния. Приготовленные смеси наносили слоем фиксированной толщины на специальные формы и выдерживали до полного отверждения при 18 25^oС в течение 10 15 суток.

Динамическую вязкость композиций определяли на ротационном вискозиметре "Полимер-1PПЭ. M" при температуре 25 ± 2^oС и скорости сдвига 1 c^-l. Измерительная ячейка система "цилиндр-цилиндр".

Физико-механические испытания отвержденных композиций проводили в соответствии со стандартными методиками.

Адгезионные показатели композиции определяли путем измерения прочности ее сцепления с бетоном и асфальтобетоном методом отрыва. Для этого свежеприготовленную композицию наносили равномерным споем толщиной 1 мм на основание кубика, изготовленного из соответствующего субстрата, с длиной ребра 40 мм, состыковывали с другим кубиком, фиксировали в этом состоянии под нагрузкой 100 г и выдерживали до полного отверждения. Прочность сцепления определялась по результатам испытаний шести образцов как напряжение, необходимое для отрыва одного кубика от другого. Испытания проводились при температуре 18 25^oС на разрывной машине МР 05 1 со скоростью раздвижения зажимов 25 мм/мин.

Для определения прочности сцепления композиции с рубероидом использовали метод расслаивания. На прямоугольный кусок рубероида размером 150 X 200 мм равномерным слоем толщиной 2 3 мм наносили свежеприготовленную композицию. После ее полного отверждения из дублированного материала вырезали 5 образцов
полосок шириной 25 мм и длиной 200 мм, один из концов которых расслаивали на 30 500 мм по длине для закрепления его в зажимах машины. Испытания проводили на разрывной машине РМИ 60 при скорости движения нижнего зажима 250 мм. Расслаивание производили на участке 100 150 мм длины образца и записывали не менее трех пар максимальных и минимальных показаний нагрузки по шкале. Средняя нагрузка подсчитывалась как среднее арифметическое всех записанных значений. Прочность сцепления при расслаивании (в кН/м) вычислялась по отношению средней нагрузки к ширине образца.

Составы и свойства композиций приведены в табл. 1 3
При содержании в композиции менее 40 мас.ч. пластификатора не достигается эффект снижения вязкости. При введении свыше 120 мас.ч. пластификатора ухудшаются адгезионные показатели композиции.

Увеличение концентрации аминного отвердителя более 8 мас.ч сопровождается снижением твердости покрытия. С уменьшением содержания отвердителя ухудшаются адгезионные и физико-механические показатели отвержденной композиции.

Содержание наполнителя в композиции согласно формуле изобретения составляет 100 240 мас.ч. что обеспечивает требуемые вязкость и комплекс других свойств покрытия из нее. При меньшем его содержании композиция характеризуется низкими адгезионными показателями. Увеличение его концентрации сверх указанного интервала также не приводит к улучшению адгезионных свойств.

Пример. В смеситель с якорной мешалкой помещают 100 г каучука, 40 г пластификатора дибутилфталата и 100 г наполнителя. В качестве наполнителя используют побочный продукт производства обожженой извести, включающий 86,9 г оксида кальция, 3,77 г карбоната кальция, 3,2 г оксида кремния, алюминия, 3,2 г оксида магния, 0,001 г фосфора, 0,019 г серы, 0,29 г железа. Смешение проводят в течение 10 минут. Затем добавляют 8 г полиэтиленполиамида марки "1" и вновь перемешивают в течение 5 минут. Полученную смесь заливают в форму и выдерживают до полного отверждения при 18 25^oС в течение 10 15 суток.

Композиции по другим примерам, базовую и прототип готовят аналогичным образом.

Как видно из представленных данных, предложенная композиция отличается низкой вязкостью и более высокой адгезией к бетону, асфальтобетону и рубероиду. Так, если у композиции по прототипу с вязкостью 320 Пз прочность сцепления с указанными основаниями составляет соответственно 0,3 МПа, 0,5 МПа и 0,3 кН/м, то у предлагаемых композиций при вязкости, меньшей на 6 44% превышение адгезионных показателей составляет 10 166, 20 80 и 70 170% соответственно. При использовании композиции по прототипу, менее уступающей предлагаемой по адгезионным свойствам (на 16 38%), отмечается значительное преимущество предложенной композиции по вязкости (на 74 84%). По другим свойствам сравниваемые композиций равноценны.

Предложенная композиция по сравнению с известными имеет технологические, технические и технико-экономические преимущества, которые заключаются в следующем. Снижаются нормы технологического режима при производстве композиции за счет использования наполнителя кaк одного компонента (вместо традиционно используемой комбинации мела и каолина )и сокращения продолжительности технологических операций, связанных с перекачкой композиции за счет ее более высокой текучести. Облегчается технологический процесс устройства покрытия вследствие лучшей растекаемости композиции и ее способности к разравниванию. Улучшается качество покрытия и увеличивается срок его службы, утилизируются отходы производства, основная масса которых в настоящее время вывозится в отвал. Снижается потребление дефицитных минеральных наполнителей. Снижается себестоимость композиции и покрытия из нее.

Таким образом, применение данной композиции позволит упростить технологический процесс производства композиций, улучшить эксплуатационные свойства материалов, изготавливаемых из них; облегчить технологический процесс устройства покрытия; утилизовать побочные продукты производства.

Вышеизложенное свидетельствует о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий. Композиция для покрытий, включающая олигодиенуретандиэпоксид, пластификатор, побочный продукт производства обожженной извести и аминный отвердитель, воплощающая заявленное изобретение при его осуществлении, предназначена для применения в производстве эластомерных покрытий для спортивных сооружений, наливных кровельных покрытий и обеспечивает снижение вязкости композиции при увеличении ее адгезионных показателей, упрощение технологического процесса изготовления композиций. Для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления в соответствии с описанием и экспериментальными результатами. Композиция для покрытий, воплощающая заявленное изобретение при его осуществлении, способна обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость". ТТТ1 ТТТ2 ТТТ3

Реферат

Использование: устройство упругих покрытий в спортивных сооружения ; изготовление наливных кровельных покрытий. Сущность изобретения: композиция для покрытия, включающая олигодиенуретандиэпоксид ПДИ-ЗАК, пластификатор, наполнитель и аминный отвердитель, в качестве наполнителя содержит побочный продукт производства обожженной извести состава, мас.%: оксид кальция 62,6 - 86,9, карбонат кальция 3,77 - 13,00, оксид кремния 1,92 - 16,43, оксид алюминия 0,5 - 4,1, оксид магния 0,3 - 3,2, железо 0,15 - 0,40, сера 0,008 - 0,260 и фосфор 0,001 - 0,020 при следующих соотношениях компонентов, мас.ч: олигодиенуретандиэпоксид 100; пластификатор 40-100; побочный продукт производства обожженной извести 100 - 240; аминный отвердитель 2 - 8. Динамическая вязкость композиции при 25±2^oС 180 - 680 Пз, прочность сцепления с бетоном 0,1 - 0,9 МПа. 3 табл.

Формула