Герметизирующая и гидроизолирующая композиция

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.

 

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 олигомер	100
Диоксид титана	79-81
Гидрофобизированный мел	16-18
Аэросил	4,3-4,6
Полиэтиленгликольадипинат	0,7-1,4
Диоксид марганца	8,8-14,8
Стеариновую кислоту	0,9-1,5
Дифенилгуанидин	2,7-4,5
Смесь диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров	9,5-12,5

[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 олигомер	100
Диоксид марганца	9-15
Мел гидрофобизированный	90-150
Пластификатор	30-60
Указанный растворитель	1-6
N-o-гидроксифенил-м-феноксифенилметанимин
или N-п-метилфенилфенилметанимин	0,2-0,6

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 композиции	Содержание компонентов в композиции, мас.ч. по примерам	Прототип
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Полисульфидный олигомер	100	100	100	100	100	100	100	100	100
Диоксид титана	-	-	-	-	-	-	-	-	80
Мел гидрофобизированный	90	110	130	150	70	70	170	170	17
Аэросил	-	-	-	-	-	-	-	-	4,5
Полиэфир	-	-	-	-	-	-	-	-	1,0
Диоксид марганца	9	11	13	15	7	17	7	9	11,8
Стеариновая кислота	-	-	-	-	-	-	-	-	1,2
Дифенилгуанидин	-	-	-	-	-	-	-	-	3,6
N-o-гидроксифенил-м-феноксифенилметанимин	0,2	0,4					0,4	0,8	-
N-п-метилфенилфенилметанимин			0,4	0,6	0,1	0,6			-
Смесь диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров	-	-	-	-	-	-	-	-	11
Флотореагент-оксаль	-	-	50	60	20	-	40	-	-
Хлорпарафин ХП-470	30	40	-	-	-	80	-	80	-
Растворитель	1	2	4	6	0,5	5	10	8	-

Таблица 2.
Показатель	Пример	Прототип
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Вязкость (23±2°С), Па*с	196	194	192	194	190	180	200	197	215
Жизнеспособность, мин	120	115	110	110	130	105	110	100	110
Твердость по Шору А, усл.ед.	56	60	58	60	54	60	56	60	54
Условная прочность при растяжении, МПа	2,44	2,46	2,43	2,50	2,06	2,47	2,26	2,35	1,14
Относительное удлинение, %	320	330	330	320	340	320	310	310	310
Относительное остаточное удлинение после разрыва, %	4	4	4	4	6	4	4	5	6
Условная прочность при раздире, кН/м	1,331	1,349	1,341	1,340	1,201	1,345	1,331	1,335	1,210
Прочность сцепления с бетоном, МПа	0,64	0,64	0,64	0,65	0,62	0,64	0,63	0,64	0,61
Водопоглощение, мас.%
При 23+2°С
Через 1 сут	1,4	1,3	1,4	1,5	2,3	1,3	1,5	1,7	2,6
Через 120 сут	17,1	16,8	17,1	17,3	18	17,0	17,4	17,5	25,2
Плотность эффективных цепей υ*104, моль/см3	2,3	2,5	2,4	2,2	2,0	1,9	2,2	2,1	1,80

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 олигомер	100
Диоксид марганца	9-15
Мел гидрофобизированный	90-150
Пластификатор	30-60
Указанный растворитель	1-6
N-o-гидроксифенил-м-феноксифенилметанимин
или N-п-метилфенилфенилметанимин	0,2-0,6