Многокомпонентная композиция для получения антикоррозионного гидрогеля
Изобретение относится к способу получения (мет)акрилового гидрогеля, включающему стадии: обеспечения многокомпонентной композиции, содержащей следующие компоненты: a) по меньшей мере одно водорастворимое (мет)акриловое соединение, b) по меньшей мере один инициатор свободно-радикальной полимеризации, c) по меньшей мере один бензоат, d) необязательно по меньшей мере один катализатор для образования свободных радикалов, при этом содержание указанного по меньшей мере одного водорастворимого (мет)акрилового соединения составляет от 60,0 до 99,0% по массе в расчете на общую массу многокомпонентной композиции, за исключением количества воды, которое может присутствовать. Смешивание компонентов, присутствующих в многокомпонентной композиции, с водой так, что в полученной таким образом смеси массовое отношение общего количества указанного по меньшей мере одного водорастворимого (мет)акрилового соединения к количеству воды составляет от 0,1:1 до 5:1. Обеспечение образования из полученной смеси (мет)акрилового гидрогеля. Изобретение также касается гидрогеля, получаемого указанным способом, и способа герметизации трещин, пустот, дефектов и полостей в строительных конструкциях. Технический результат - обеспечение многокомпонентной композиции для получения гидрогеля, которую можно использовать для герметизации и заполнения трещин, пустот, дефектов и полостей в сталежелезобетонных конструкциях без повышенного риска коррозии. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 11 пр., 2 табл.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к многокомпонентным композициям для получения гидрогелей и к материалам для введения, которые используют для герметизации и заполнения трещин, пустот, дефектов и полостей в бетонных конструкциях, в частности, в строительной промышленности.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Способные к набуханию герметики, такие как гидрогели на основе поли(мет)акрилата, широко используются в строительной промышленности для герметизации и заполнения трещин, пустот, дефектов и полостей в бетонных конструкциях. Указанные герметики получают путем полимеризации водорастворимых (мет)акрилатных мономеров и/или преполимеров в водных растворах с получением гидрофильных полимеров, которые обычно сшивают для улучшения стабильности получаемого гидрогеля. Растворы, образующие гидрогель, обычно вводят в бетонную конструкцию, где они образуют гидрогели в пределах времени гелеобразования указанной композиции.
По сравнению с цементирующими герметиками гидрогели на основе поли(мет)акрилата имеют преимущество, заключающееся в легкости регулирования значений времени схватывания и способности поглощать до определенной степени деформации внутри заполненной массы без повреждений. В качестве систем на водной основе поли(мет)акрилаты также создают меньше проблем с экологической точки зрения по сравнению, например, полиуретановыми герметиками, содержащими свободные изоцианаты. Однако современные герметики на основе поли(мет)акрилатов содержат вещества, стимулирующие коррозию, такие как персульфаты, которые в присутствии воды могут привести к коррозии стальной арматуры бетонных конструкций в местах их контакта с герметиком. Соответственно, существующие герметизирующие материалы на основе поли(мет)акрилатов нельзя использовать в Германии для нагнетания в трещины сталежелезобетона.
Один из примеров попыток решить проблемы, связанные с низким значением рН герметиков на основе поли(мет)акрилата, описан в US 8915678 В2, в котором указано, что кислотность (мет)акриловых мономеров компенсируется за счет добавления цементирующего связующего вещества к композиции, которая после схватывания имеет щелочные свойства. Один из недостатков такой композиции, описанной в US 8915678 В2, состоит в том, что указанная композиция наряду с (мет)акрилатными мономерами и инициатором свободно-радикальной полимеризации содержит два дополнительных компонента, водную пластичную дисперсию и цементирующее связующее вещество. Во время применения материала для введения несхваченное цементирующее связующее вещество должно быть равномерно перемешано с мономерами для получения после отверждения смешанных фаз органического полимера и неорганического цемента. Сложность процесса смешивания увеличивает затраты при применении, при этом дополнительные компоненты повышают себестоимость материала для введения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задача настоящего изобретения заключается в обеспечении многокомпонентной композиции для получения гидрогеля, которую можно использовать для герметизации и заполнения трещин, пустот, дефектов и полостей в сталежелезобетонных конструкциях без повышенного риска коррозии.
Неожиданно было обнаружено, что многокомпонентная композиция по п. 1 позволяет решить перечисленные выше проблемы предшествующего уровня техники.
Основная идея настоящего изобретения состоит в том, что многокомпонентная композиция содержит, наряду с обычными компонентами композиции для получения гидрогеля, по меньшей мере один бензоат в качестве антикоррозионного агента.
Многокомпонентная композиция согласно настоящему изобретению имеет преимущество, заключающееся в том, что гидрогель, получаемый из указанной композиции, после полимеризации отвечает требованиям испытания на коррозийную стойкость согласно стандарту DIN EN 480-14. Для соответствия требованиям испытания на коррозийную стойкость исследуемый материал должен демонстрировать пассивирующий эффект сразу же после контакта со стержнем из армирующей стали, используемым в качестве исследуемого материала. На практике это означает, что коррозионное воздействие не наблюдается, даже если происходит ускорение электрохимических реакций за счет разности потенциалов, прилагаемой к стальному стержню.
В другом аспекте настоящего изобретения предложен способ получения (мет)акрилового гидрогеля, (мет)акриловый гидрогель, получаемый указанным способом, (мет)акриловый материал для введения и способ герметизации и/или заполнения трещин, пустот, дефектов и полостей в строительной конструкции.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Термин «(мет)акриловый» обозначает метакриловый или акриловый. Соответственно, (мет)акрилоил обозначает метакрилоил или акрилоил. (Мет)акрилоиловая группа также известна как (мет)акриловая группа. (Мет)акриловое соединение может содержать одну или более (мет)акриловых групп (моно- ди-, три- и т.п. функциональные (мет)акриловые соединения) и может представлять собой мономер, преполимер, олигомер или полимер.
Названия веществ, начинающиеся с «поли», обозначают вещества, которые формально содержат, на молекулу, две или более функциональные группы, встречающиеся в их названиях. Например, полиол относится к соединению, содержащему по меньшей мере две гидроксильные группы. Простой полиэфир относится к соединению, содержащему по меньшей мере две простые эфирные группы.
Термин «гидрогель» обозначает полимерный материал, который обладает способностью к набуханию и удерживанию значительной части воды внутри своей структуры, но который не будет растворяться в воде. Способность гидрогелей поглощать воду возникает благодаря гидрофильным функциональным группам, присоединенным к полимерной основной цепи, тогда как их устойчивость к растворению возникает вследствие поперечных связей между полимерными цепями. Полимерные цепи могут быть сшитыми посредством ковалентных связей (химический гель) или посредством нековалентных связей, таких как ионное взаимодействие или водородные связи (физический гель).
Термин «(мет)акриловый» гидрогель обозначает гидрогель, содержащий гидрофильные (мет)акриловые полимеры в качестве основного полимерного материала. (Мет)акриловый полимер представляет собой полимер одного или более (мет)акриловых соединений или мономеров и необязательно одного или более сомономеров, которые могут подвергаться сополимеризации с (мет)акриловыми соединениями или мономерами.
Термин «бензоат» обозначает группу соединений, включающую соли и сложные эфиры бензойной кислоты.
Термин «водорастворимое соединение», например, водорастворимое (мет)акриловое соединение, обозначает соединения, растворимость которых составляет по меньшей мере 5 г/100 г воды при температуре 20°С.
Термин «комнатная температура» обозначает температуру, составляющую 23°C.
Термин «время гелеобразования» обозначает диапазон времени, в пределах которого образуется гидрогель после того, как компоненты, образующие гидрогель, были смешаны друг с другом.
Термин «время схватывания» обозначает период времени, в течение которого композиция все еще может участвовать в процессе, например, может быть введена в трещину, после того как компоненты, образующие гидрогель, были смешаны друг с другом. Окончание времени схватывания обычно связано с таким повышением вязкости смеси, что использование указанной смеси в процессе становится больше невозможным.
Согласно первому аспекту изобретения настоящее изобретение относится к многокомпонентной композиции для получения (мет)акрилового гидрогеля, содержащей компоненты:
Многокомпонентная композиция, содержащая составные части:
a) по меньшей мере одно водорастворимое (мет)акриловое соединение,
b) по меньшей мере один инициатор свободно-радикальной полимеризации,
c) по меньшей мере один бензоат,
d) необязательно по меньшей мере один катализатор для образования свободных радикалов.
Композиция согласно настоящему изобретению представляет собой многокомпонентную композицию. Термин «компонент» обозначает часть композиции, которая содержит один или более компонентов многокомпонентной композиции. Для предотвращения преждевременной реакции компонентов, компоненты многокомпонентной композиции обеспечивают в виде физически отделенных друг от друга компонентов. Как правило, такие компоненты хранятся в отдельных воздухо- и влагонепроницаемых упаковках или отделениях одной упаковки, при этом их смешивают друг с другом и необязательно с другими компонентами во время применения или непосредственно перед временем применения композиции.
В принципе, составные части многокомпонентной композиции могут быть обеспечены в компонентах любым обычным способом. Однако предпочтительно, чтобы по меньшей мере инициатор свободно-радикальной полимеризации и катализатор для образования свободных радикалов не присутствовали в одном и том же компоненте для предотвращения преждевременной реакции указанных составных частей и получения стабильной при хранении композиции. Термин «стабильная при хранении композиция» относится здесь к композиции, которая, в частности, при отсутствии влаги может храниться в подходящей упаковке или устройстве, таком как ящик, сумка или картридж, например, в течение периода времени от нескольких месяцев до одного года или более, не претерпевая какого-либо связанного с эксплуатацией изменения потребительских свойств и/или реакционной способности композиции.
Согласно одному из вариантов реализации композиция представляет собой двухкомпонентную композицию, состоящую из первого компонента K1 и второго компонента K2, при этом составные части b) и необязательная составная часть d) не присутствуют в одном и том же компоненте. Компоненты K1 и K2 могут быть обеспечены в двух отдельных упаковках или в одной упаковке, содержащей две камеры, отделенные друг от друга. Подходящие форматы двухкамерной упаковки включают, например, двойные картриджи, такие как сдвоенные или коаксильные картриджи, многокамерные сумки или мешки с адаптерами.
Согласно другому варианту реализации композиция представляет собой трехкомпонентную композицию, состоящую из первого компонента K1, второго компонента K2 и третьего компонента K3, при этом по меньшей мере одно водорастворимое (мет)акриловое соединение присутствует в первом компоненте K1 и по меньшей мере один инициатор свободно-радикальной полимеризации и по меньшей мере один катализатор для образования свободных радикалов присутствуют во втором и третьем компонентах K2 и K3, соответственно. Компоненты K1-K3 могут быть обеспечены в отдельных упаковках или в одной упаковке, содержащей три камеры, отделенные друг от друга.
Согласно еще одному варианту реализации композиция представляет собой четырехкомпонентную композицию, состоящую из первого компонента K1, второго компонента K2, третьего компонента K3 и четвертого компонента K4, при этом по меньшей мере одно водорастворимое (мет)акриловое соединение присутствует в первом компоненте K1 и по меньшей мере один инициатор свободно-радикальной полимеризации, по меньшей мере один катализатор для образования свободных радикалов и по меньшей мере один бензоат присутствуют во втором, третьем и четвертом компонентах K2, K3 и K4, соответственно.
Одна из характеристик настоящего изобретения состоит в том, что многокомпонентную композицию можно использовать для получения (мет)акрилового гидрогеля. Во время применения компоненты многокомпонентной композиции и составные части, содержащиеся в указанных компонентах, смешивают друг с другом и с таким количеством воды, чтобы в полученной таким образом смеси массовое отношение общего количества водорастворимых (мет)акриловых соединений к воде составляло от 0,1:1 до 5:1, предпочтительно от 0,1:1 до 3:1. После смешивания составных частей с водой начинается реакция полимеризации, при этом (мет)акриловый гидрогель образуется в течение периода времени, продолжительность которого зависит от варианта реализации композиции.
Вода, необходимая для получения (мет)акрилового гидрогеля, может также содержаться в одном или нескольких компонентах многокомпонентной композиции, в этом случае (мет)акриловый гидрогель получают путем смешивания компонентов многокомпонентной композиции и составных частей, содержащихся в указанных компонентах, друг с другом. Однако предпочтительно, чтобы по меньшей мере значительная часть воды, необходимая для получения (мет)акрилового гидрогеля, не присутствовала в многокомпонентной композиции, но была добавлена к композиции при применении указанной многокомпонентной композиции для получения гидрогеля. Вода предпочтительно присутствует в количестве менее 30,0% по массе, более предпочтительно менее 20,0% по массе, наиболее предпочтительно менее 15% по массе относительно массы многокомпонентной композиции. Поскольку по меньшей мере один бензоат может присутствовать в многокомпонентной композиции, растворенной в воде, может быть предпочтительно, чтобы содержание воды составляло по меньшей мере 1,0%, более предпочтительно по меньшей мере 2,5% по массе, наиболее предпочтительно по меньшей мере 5,0% по массе относительно массы многокомпонентной композиции.
По меньшей мере одно водорастворимое (мет)акриловое соединение может представлять собой мономер, олигомер или полимер и может иметь, например, молекулярную массу или, если оно представляет собой олигомер или полимер с молекулярно-массовым распределением, средневесовую молекулярную массу, составляющую не более 12000 г/моль, предпочтительно не более 8000 г/моль и более предпочтительно не более 4000 г/моль. Средневесовую молекулярную массу можно определить посредством гель-проникающей хроматографии (GPC) с полистирольным стандартом.
Для обеспечения образования (мет)акрилового гидрогеля при полимеризации по меньшей мере одно (мет)акриловое соединение является водорастворимым. Растворимость по меньшей мере одного (мет)акрилового соединения предпочтительно составляет по меньшей мере 5 г/100 г воды при температуре 20°С. Наиболее предпочтительно, если вода и по меньшей мере одно (мет)акриловое соединение полностью растворяются друг в друге, т.е. они образуют гомогенную фазу при любом соотношении компонентов в смеси. (Мет)акриловые соединения, которые не являются водорастворимыми, нельзя использовать в качестве основного полимеризуемого соединения для получения гидрогеля, поскольку они приводят к отделению воды от полученного (мет)акрилового полимера.
Такие соединения могут присутствовать в многокомпонентной композиции, однако предпочтительно только в незначительных количествах.
По меньшей мере одно водорастворимое (мет)акриловое соединение может содержать одну, две или более двух (мет)акрилоиловых групп. По меньшей мере одно водорастворимое (мет)акриловое соединение предпочтительно содержит одну, две или три (мет)акрилоиловые группы.
Многокомпонентная композиция предпочтительно содержит по меньшей мере одно водорастворимое (мет)акриловое соединение, содержащее одну (мет)акрилоиловую группу, и по меньшей мере одно водорастворимое (мет)акриловое соединение, содержащее две или три (мет)акрилоиловые группы. Дополнительно могут содержаться водорастворимые (мет)акриловые соединения, содержащие четыре или более (мет)акрилоиловых групп, но обычно это не является предпочтительным.
По меньшей мере одно (мет)акриловое соединение предпочтительно присутствует в количетсве от 60,0 до 99,0% по массе, более предпочтительно от 70,0 до 99,0% по массе, даже более предпочтительно от 75,0 до 99,0% по массе, наиболее предпочтительно от 85,0 до 95,0% по массе относительно массы многокомпонентной композиции, при этом указанные пропорции приведены в расчете на общую массу многокомпонентной композиции, за исключением количества воды, которое может присутствовать. В случае, когда в композиции присутствуют несколько (мет)акриловых соединений, «содержание по меньшей мере одного (мет)акрилового соединения» относится к общему содержанию всех (мет)акриловых соединений.
Кроме того, многокомпонентная композиция согласно настоящему изобретению содержит по меньшей мере один бензоат, предпочтительно водорастворимый бензоат. По меньшей мере один бензоат можно выбрать из группы, состоящей из солей бензойной кислоты и щелочных металлов, щелочноземельных металлов, аммония, аминов и алканоламинов и их смесей, предпочтительно из группы, состоящей из солей бензойной кислоты и щелочных металлов, щелочноземельных металлов, аммония и алканоламинов и их смесей. Анион бензоата в указанных солях бензойной кислоты может представлять собой замещенный или незамещенный анион бензоата, предпочтительно незамещенный анион бензоата. По меньшей мере один бензоат может присутствовать в многокомпонентной композиции, растворенной в растворе, например, в водном растворе, в этом случае бензоат находится в многокомпонентной композиции в виде аниона бензоата и соответствующего катиона указанной соли бензойной кислоты.
Подходящие соли бензойной кислоты и щелочных металлов и щелочноземельных металлов включают бензоат натрия, бензоат калия, бензоат кальция и бензоат магния.
Подходящие соли бензойной кислоты и алканоламинов включают соли бензойной кислоты и первичных алканоламинов, соли бензойной кислоты и вторичных алканоламинов и соли бензойной кислоты и третичных алканоламинов. Особенно подходящие соли бензойной кислоты и алканоламинов включают соли бензойной кислоты и этаноламина, диэтаноламина, триэтаноламина, пропаноламина, дипропаноламина, трипропаноламина, изопропаноламина, диизопропаноламина, N-метилдиизопропаноламина и триизопропаноламина.
Многокомпонентная композиция предпочтительно содержит по меньшей мере один бензоат, выбранный из группы, состоящей из бензоата натрия, бензоата калия, бензоата кальция, бензоата магния и их смесей, более предпочтительно из группы, состоящей из бензоата натрия, бензоата калия, аниона бензоата и их смесей.
По меньшей мере один бензоат предпочтительно присутсвует в количетсве от 0,05 до 15,0% по массе, предпочтительно от 0,5 до 10,0% по массе, более предпочтительно от 2,0 до 10,0% по массе, наиболее предпочтительно от 5,0 до 10,0% по массе относительно массы многокомпонентной композиции, при этом указанные пропорции приведены в расчете на общую массу многокомпонентной композиции, за исключением количества воды, которое может присутствовать. Если в композиции присутствуют несколько бензоатов, «содержание по меньшей мере одного бензоата» относится к общему содержанию всех бензоатов.
По меньшей мере одно водорастворимое (мет)акриловое соединение предпочтительно выбрано из группы, состоящей из гидроксил-функциональных (мет)акрилатов, карбоксил-функциональных (мет)акриловых соединений, солей карбоксил-функциональных (мет)акриловых соединений, простых полиэфирных (мет)акрилатов, (мет)акриламидов, (мет)акрилатов, содержащих группу сульфоновой кислоты, (мет)акриламидов, содержащих группу сульфоновой кислоты, солей или сложных эфиров (мет)акрилатов, содержащих группу сульфоновой кислоты, солей (мет)акриламидов, содержащих группу сульфоновой кислоты, (мет)акрилатов, содержащих группу, содержащую четвертичный азот, (мет)акриламидов, содержащих группу, содержащую четвертичный азот, и их смесей.
Гидроксил-функциональный (мет)акрилат представляет собой (мет)акрилат, содержащий одну или более гидроксильных групп. Примерами подходящих водорастворимых гидроксил-функциональных (мет)акрилатов являются гидроксиэтилметакрилат (НЕМА), гидроксиэтилакрилат (НЕА), гидроксипропилметакрилат (НРМА), гидроксипропилакрилат (НРА), гидроксибутилметакрилат (НВМА) и гидроксибутилакрилат (НВА).
Карбоксил-функциональное (мет)акриловое соединение представляет собой (мет)акриловое соединение, содержащее одну или более карбоксильных групп, такое как, например, (мет)акриловые кислоты или (мет)акриловые кислоты, содержащие одну или более дополнительных карбоксильных групп. Примерами подходящих карбоксил-функциональных водорастворимых (мет)акриловых соединений и их ангидридов являются метакриловая кислота, ангидрид метакриловой кислоты, акриловая кислота, ангидрид акриловой кислоты, аддукты гидроксиэтилметакрилата с ангидридами, итаконовая кислота, малеиновая кислота, малеиновый ангидрид, аддукт малеинового ангидрида и ангидрид янтарной кислоты.
Катионом для указанных солей карбоксил-функциональных (мет)акриловых соединений может быть любой обычный катион, применяемый в таких соединениях. Примерами подходящих солей являются соли металлов, в частности соли щелочных металлов или соли щелочноземельных металлов, такие как соли натрия, соли калия или соли магния, или соли аммония. Примерами подходящих солей карбоксил-функциональных (мет)акриловых соединений являются соли (мет)акриловой кислоты, такие как акрилат натрия, метакрилат натрия, акрилат калия, метакрилат калия, диакрилат магния и диметакрилат магния.
Простые полиэфирные (мет)акрилаты представляют собой полиэфиры, содержащие одну, две, три или более (мет)акрилатных групп, соответственно, предпочтительно на их концевых участках, при этом указанный полиэфир предпочтительно представляет собой полиэтиленгликоль (PEG), метоксиполиэтиленгликоль (MPEG), сополимер полиэтиленгликоля и полипропиленгликоля (PEG/PPG), в частности, блок-сополимер, этоксилированный триметилолпропан или этоксилированный пентаэритритол. Когда указанный полиэфир представляет собой сополимер или блок-сополимер PEI7PPG, соответственно, для достижения подходящей растворимости в воде количество содержащегося в нем PEG предпочтительно составляет по меньшей мере 30% по массе. Простой полиэфирный (мет)акрилат предпочтительно представляет собой полиэфир, содержащий одну (мет)акрилатную группу, или простой полиэфирный ди(мет)акрилат.
Простые полиэфирные (мет)акрилаты и простые полиэфирные ди(мет)акрилаты также включают полиэфиры, содержащие одну или две (мет)акрилатные группы, соответственно, при этом указанный полиэфир содержит дополнительные структурные звенья, такие как уретановые группы, например, олигомеры или преполимеры, полученные посредством реакции полиэфирполиолов, в частности, полиэфирдиолов или полиэфирмоноолов, с соединениями, содержащими две функциональные группы, которые являются реакционноспособными в отношении гидроксильных групп, такими как полиизоцианаты. Например, простые полиэфирные (мет)акрилаты и простые полиэфирные ди(мет)акрилаты можно получить посредством реакции полиэфирполиолов или полиэфирмоноолов, таких как PEG, MPEG, блок-сополимеры PEG-PPG или MPEG-PPG или MPPG-PEG, с полиизоцианатами с получением изоцианат-функционального продукта, который впоследствии взаимодействует с гидроксил-функциональным (мет)акриловым соединением, таким как гидроксиэтилметакрилат. Что касается растворимости в воде, в этом случае блок-сополимеры PEG/PPG также предпочтительно содержат количество PEG, составляющее по меньшей мере 30% по массе.
Примерами подходящих водорастворимых простых полиэфирных (мет)акрилатов и простых полиэфирных ди(мет)акрилатов являются РЕО-ди(мет)акрилаты, такие как PEG 200 диметакрилат, PEG 400 диметакрилат, PEG 600 диметакрилат, PEG 2000 диметакрилат, МРЕО-(мет)акрилаты, такие как MPEG 350 (мет)акрилат, MPEG 550 (мет)акрилат, MPEG 1000 (мет)акрилат и MPEG 2000 (мет)акрилат. Перечисленные соединения можно приобрести, например, в компании Sartomer, Франция, например, SR252, представляющий собой диметакрилат полиэтиленгликоля (600), в компании Geo Specialty Chemicals, США, например, Bisomer MPEG-350MA, представляющий собой метакрилат метоксиполиэтиленгликоля.
Примерами подходящих этоксилированных триметилолпропан (мет)акрилатов и этоксилированных пентаэритритол (мет)акрилатов являются этоксилированный триметилолпропан три(мет)акрилат или этоксилированный пентаэритритол тетра(метакрилат). Перечисленные соединения можно приобрести, например, в компании Sartomer Americas, США, например, SR415, представляющий собой этоксилированный (20) триметилолпропан триакрилат (20 молей этоксилированных групп на моль ТМР), SR454, представляющий собой этоксилированный (3) триметилолпропан триакрилат (3 моля этоксилированных групп на моль ТМР), или SR494, представляющий собой этоксилированный (4) пентаэритритол тетраакрилат (4 моля этоксилированных групп на моль РЕ).
Многокомпонентная композиция может необязательно содержать один или более водорастворимых сомономеров. Указанные сомономеры способны подвергаться сополимеризации с акриловыми и/или метакриловыми соединениями или мономерами, соответственно. В частности, растворимость водорастворимых сомономеров составляет по меньшей мере 5 г/100 г воды при 20°С. Понятно, что водорастворимый сомономер отличается от акриловых и/или метакриловых соединений. Водорастворимый сомономер предпочтительно представляет собой виниловое соединение, такое как виниловый сложный эфир, дивиниловый сложный эфир, виниловый простой эфир или дивиниловый простой эфир, предпочтительно гидроксил-функциональный виниловый простой эфир или гидроксил-функциональный дивиниловый простой эфир.
Один или более водорастворимых сомономеров, при применении, предпочтительно используют в сравнительно низких количествах относительно водорастворимых (мет)акриловых соединений, например, в количестве не более 15% по массе, предпочтительно не более 5% по массе, более предпочтительно не более 1% по массе, при этом указанные пропорции приведены в расчете на общую массу водорастворимых (мет)акриловых соединений и водорастворимых сомономеров, содержащихся в многокомпонентной композиции, за исключением всех других компонентов.
Примерами подходящих водорастворимых (мет)акрилатов или (мет)акриламидов, содержащих группу сульфоновой кислоты, и их солей или сложных эфиров являются 2-акриламидо-2-метилпропан сульфоновая кислота (AMPS® (АМПС)) или натриевая соль 2-акриламидо-2-метилпропан сульфоновой кислоты (Na-AMPS® (Na-АМПС)) и сульфатоэтилметакрилат.
Примерами подходящих водорастворимых (мет)акрилатов и (мет)акриламидов, содержащих группу, содержащую четвертичный азот, являются хлорид 2-триметиламмонияметилметакрилата и хлорид 3-триметиламмонияпропилметакриламида.
По меньшей мере одно водорастворимое (мет)акриловое соединение предпочтительно выбирают из группы, состоящей из гидроксиэтилметакрилата (НЕМА), гидроксипропилметакрилата (НРМА), диметакрилата полиэтиленгликоля (PEG-DMA), метакрилата метоксиполиэтиленгликоля (MPEG-MA), этоксилированного триметилолпропан три(мет)акрилата (ТМР-ТМА), малеиновой кислоты, итаконовой кислоты, диакрилата магния, акрилата натрия, метакрилата натрия, акрилата калия, метакрилата калия, калиевой соли 3-сульфопропилакрилата, 2-акриламидо-2-метилпропан сульфоновой кислоты (AMPS® (АМПС)), натриевой соли 2-акриламидо-2-метилпропан сульфоновой кислоты (Na-AMPS® (Na-АМПС)) и их смесей.
Согласно одному из вариантов реализации по меньшей мере одно водорастворимое (мет)акриловое соединение выбирают из группы, состоящей из гидроксиэтилметакрилата (НЕМА), гидроксипропилметакрилата (НРМА), диметакрилата полиэтиленгликоля (PEG-DMA), метакрилата метоксиполиэтиленгликоля (MPEG-MA), этоксилированного триметилолпропан три(мет)акрилата (ТМР-ТМА), малеиновой кислоты, итаконовой кислоты, диакрилата магния, акрилата натрия, метакрилата натрия, акрилата калия, метакрилата калия, калиевой соли 3-сульфопропилакрилата, 2-акриламидо-2-метилпропан сульфоновой кислоты (AMPS® (АМПС)), натриевой соли 2-акриламидо-2-метилпропан сульфоновой кислоты (Na-AMPS® (Na-АМПС)) и их смесей, при этом содержание по меньшей мере одного (мет)акрилового соединения составляет от 70,0 до 99,0% по массе, даже более предпочтительно от 75,0 до 99,0% по массе, наиболее предпочтительно от 85,0 до 95,0% по массе относительно массы многокомпонентной композиции, при этом указанные пропорции приведены в расчете на общую массу многокомпонентной композиции, за исключением количества воды, которое может присутствовать.
Инициатор свободно-радикальной полимеризации служит для инициирования полимеризации (мет)акриловых соединений. Такие инициаторы известны специалистам в данной области техники. Инициатор может представлять собой, например, органический или неорганический гидропероксид, органический или неорганический пероксид, такой как пероксодисульфатная или персульфатная соль, азосоединение или любой другой материал, известный эксперту способностью генерировать радикалы.
По меньшей мере один инициатор свободно-радикальной полимеризации предпочтительно выбран из группы, состоящей из азобисизобутиронитрила (AIBN), персульфата натрия (NAPS), персульфата калия, персульфата аммония, пероксида водорода, пероксида бензоила, гидропероксида кумола, гидропероксида трет-бутила, гидропероксида диизопропилбензола и их смесей.
Содержание указанного по меньшей мере одного инициатора свободно-радикальной полимеризации предпочтительно составляет от 0,05 до 5,0% по массе, более предпочтительно от 0,1 до 4,0% по массе, даже более предпочтительно от 0,1 до 3,0% по массе, наиболее предпочтительно от 0,1 до 2,0% по массе относительно массы многокомпонентной композиции, при этом указанные пропорции приведены в расчете на общую массу многокомпонентной композиции, за исключением количества воды, которое может присутствовать. Если в композиции присутствуют несколько инициаторов свободно-радикальной полимеризации, «содержание по меньшей мере одного инициатора свободно-радикальной полимеризации» относится к общему содержанию всех инициаторов свободно-радикальной полимеризации.
Катализатор для образования свободных радикалов служит для катализирования реакции полимеризации (мет)акриловых соединений. Катализирующий эффект катализатора может быть, например, основан на взаимодействии с инициатором, способствующим образованию радикалов. Такие катализаторы известны специалистам в данной области техники. Предпочтительно, чтобы композиция содержала по меньшей мере один катализатор для образования свободных радикалов.
Подходящие катализаторы для образования свободных радикалов включают восстановители, предпочтительно выбранные из группы, состоящей из аскорбиновой кислоты, формальдегидсульфоксилатов натрия (SFS), таких как Rongalit® (Ронгалит) (доступный для приобретения в компании BASF), органических производных сульфиновой кислоты и их солей, таких как Bruggolite® (Бругголит) FF6 и FF7 (доступные для приобретения в компании Bruggeman Chemical), производных толуидина, солей переходных металлов, комплексов переходных металлов, алкиламиноалкил(мет)акриламидов, алкиламиноалкил(мет)акрилатов, алканоламинов, этоксилированных алканоламинов, неорганических серосодержащих солей, восстанавливающего сахара, такого как глюкоза, и их смесей.
Подходящие алканоламины для применения в качестве катализатора для образования свободных радикалов включают моноалканол-, диалканол- и триалканоламины, предпочтительно, выбранные из группы, состоящей из этаноламина, диметиламиноэтанола, метилэтаноламина, N,N-диэтилэтаноламина, 2-амино-2-метилпропанола, N-бутилэтаноламина, N-метилдиизопропаноламина, метилдиэтаноламина, диизопропаноламина, диэтаноламина, триэтаноламина, N-бутилдиэтаноламина, 2-амино-2-метил-1,3-пропандиола и их смесей.
Подходящие алкиламиноалкил(мет)акриламиды и алкиламиноалкил(мет)акрилаты для применения в качестве катализатора для образования свободных радикалов включают диметиламинопропилметакриламид (DMAPMA) и диметиламиноэтилметакрилат (DMAEMA).
Многокомпонентная композиция предпочтительно содержит по меньшей мере один катализатор для образования свободных радикалов, выбранный из группы, состоящей из диэтаноламина, триэтаноламина, N-бутилдиэтаноламина, 2-амино-2-метил-1,3-пропандиола, диметиламинопропилметакриламида (DMAPMA), диметиламиноэтилметакрилата (DMAEMA) и их смесей.
Содержание указанного по меньшей мере одного катализатора для образования свободных радикалов предпочтительно составляет от 0,05 до 7,5% по массе, более предпочтительно от 0,1 до 5,0% по массе, даже более предпочтительно от 0,1 до 3,0% по массе, наиболее предпочтительно от 0,5 до 3,0% по массе относительно массы многокомпонентной композиции, при этом указанные пропорции приведены в расчете на общую массу многокомпонентной композиции, за исключением количества воды, которое может присутствовать. Если в композиции присутствуют несколько катализаторов для образования свободных радикалов, «содержание по меньшей мере одного катализатора для образования свободных радикалов» относится к общему содержанию всех катализаторов для образования свободных радикалов.
Было обнаружено, что количество бензоатов, необходимое для получения (мет)акрилового гидрогеля, отвечающего требованиям испытания на коррозийную стойкость согласно стандарту DIN 480-14, можно сократить путем применения в многокомпонентной композиции алканоламинов в качестве вторичных антикоррозионных агентов. Алканоламины, применяемые в качестве вторичных антикоррозионных агентов, могут также одновременно катализировать образование свободных радикалов. Алканоламины могут находиться в многокомпонентной композиции в своих протонированных формах в виде алканоламиновых катионов или в формах своего свободного основания или частично в виде алканоламиновых катионов и частично в форме свободного основания.
Многокомпонентная композиция может дополнительно содержать по меньшей мере один алканоламин, отличающийся от указанного по меньшей мере одного катализатора для образования свободных радикалов, при этом указанный по меньшей мере один алканоламин выбирают из группы, состоящей из этаноламина, диметиламиноэтанола, метилэтаноламина, N,N-диэтилэтаноламина, 2-амино-2-метил-пропанола, N-бутилэтаноламина, N-метилдиизопропаноламина, метилдиэтаноламина, диизопропаноламина, диэтаноламина, триэтаноламина, N-бутилдиэтаноламина, 2-амино-2-метил-1,3-пропандиола, более предпочтительно из группы, состоящей из этаноламина, диметиламиноэтанола, метилэтаноламина, N,N-диэтилэтаноламина, 2-амино-2-метил-пропанола, N-бутилэтаноламина, N-метилдиизопропаноламина, метилдиэтаноламина, диизопропаноламина и их смесей.
Содержание указанного по меньшей мере одного алканоламина, отличающегося от по меньшей мере одного катализатора для образования свободных радикалов, предпочтительно составляет от 0,05 до 10,0% по массе, более предпочтительно от 0,5 до 10,0% по массе, даже более предпочтительно от 1,0 до 10,0% по массе, наиболее предпочтительно от 2,0 до 10,0% по массе относительно массы многокомпонентной композиции, при этом указанные пропорции приведены в расчете на общую массу многокомпонентной композиции, за исключением количества воды, которое может присутствовать. «Содержание по меньшей мере одного алканоламина, отличающегося от указанного по меньшей мере одного катализатора для свободнорадикальной реакции» относится здесь к общему содержанию всех алканоламинов, присутствующих в композиции, за исключением содержания алканоламинов, применяемых в качестве катализатора для образования свободных радикалов.
По меньшей мере один катализатор для свободнорадикальной реакции может иметь двойную функциональность в качестве катализатора для образования свободных радикалов и в качестве вторичного антикоррозионного агента при применении в более высоких количествах, которые обычно требуются для катализирования реакций образования свободных радикалов. Согласно одному из вариантов реализации по меньшей мере один катализатор для свободнорадикальной реакции представляет собой алканоламин, при этом указанный алканоламин присутствует в количетсве от 0,05 до 17,5% по массе, предпочтительно от 0,1 до 12,5% по массе, более предпочтительно от 2,0 до 10,0% по массе, наиболее предпочтительно от 2,0 до 7,5% по массе относительно массы многокомпонентной композиции, при этом указанные пропорции приведены в расчете на общую массу многокомпонентной композиции, за исключением количества воды, которое может присутствовать.
Было обнаружено, что количество бензоатов, необходимое для получения (мет)акрилового гидрогеля, отвечающего требованиям испытания на коррозийную стойкость согласно стандарту DIN 480-14, можно дополнительно уменьшить путем применения в многокомпонентной композиции фосфатов в качестве третичного антикоррозионного агента.
Многокомпонентная композиция может дополнительно содержать по меньшей мере один фосфат, предпочтительно соль фосфорной кислоты, более предпочтительно водорастворимую соль фосфорной кислоты. В частности, по меньшей мере один фосфат предпочтительно выбирают из группы, состоящей из солей фосфорной кислоты и щелочных металлов, щелочноземельных металлов, аммония и аминов, более предпочтительно из группы, состоящей из дигидрофосфата калия, дикалия гидрофосфата, фосфата калия, дигидрофосфата натрия, динатрия гидрофосфата, фосфата натрия и их смесей.
Содержание указанной по меньшей мере одной соли фосфорной кислоты предпочтительно составляет от 0,05 до 10,0% по массе, более предпочтительно от 0,1 до 7,5% по массе, даже более предпочтительно от 0,1 до 5,0% по массе, наиболее предпочтительно от 0,1 до 4,0% по массе относительно массы многокомпонентной композиции, при этом указанные пропорции приведены в расчете на общую массу многокомпонентной композиции, за исключением количества воды, которое может присутствовать. Если в композиции присутствуют несколько солей фосфорной кислоты, «содержание по меньшей мере одной соли фосфорной кислоты» относится к общему содержанию всех солей фосфорной кислоты.
Согласно одному из вариантов реализации многокомпонентная композиция содержит по меньшей мере одно водорастворимое (мет)акриловое соединение, по меньшей мере один инициатор свободно-радикальной полимеризации, по меньшей мере один катализатор для образования свободных радикалов, по меньшей мере одну соль щелочного металла и бензойной кислоты и по меньшей мере один алканоламин, отличающийся от по меньшей мере одного катализатора для образования свободных радикалов, при этом содержание по меньшей мере одного (мет)акрилового соединения составляет от 60,0 до 99,0% по массе, более предпочтительно от 75,0 до 95,0% по массе, при этом содержание по меньшей мере одной соли щелочного металла и бензойной кислоты составляет от 0,05 до 15,0% по массе, предпочтительно от 2,0 до 10,0% по массе, при этом содержание по меньшей мере одного алканоламина, отличающегося от по меньшей мере одного катализатора для образования свободных радикалов, составляет от 0,05 до 10,0% по массе, предпочтительно от 1,0 до 10,0% по массе, при этом указанные пропорции приведены в расчете на общую массу многокомпонентной композиции, за исключением количества воды, которое может присутствовать.
Согласно другому варианту реализации многокомпонентная композиция содержит по меньшей мере одно водорастворимое (мет)акриловое соединение, по меньшей мере один инициатор свободно-радикальной полимеризации, по меньшей мере один катализатор для образования свободных радикалов, по меньшей мере одну соль щелочного металла и бензойной кислоты, по меньшей мере один алканоламин, отличающийся от по меньшей мере одного катализатора для образования свободных радикалов, и по меньшей мере одну соль щелочного металла и фосфорной кислоты, при этом содержание по меньшей мере одного (мет)акрилового соединения составляет от 60,0 до 99,0% по массе, более предпочтительно от 75,0 до 95,0% по массе, при этом содержание по меньшей мере одной соли щелочного металла и бензойной кислоты составляет от 0,05 до 15,0% по массе, предпочтительно от 2,0 до 10,0% по массе, при этом содержание по меньшей мере одного алканоламина, отличающегося от по меньшей мере одного катализатора для образования свободных радикалов, составляет от 0,05 до 10,0% по массе, предпочтительно от 1,0 до 10,0% по массе, при этом содержание по меньшей мере одной соли щелочного металла и фосфорной кислоты составляет от 0,05 до 10,0% по массе, предпочтительно от 0,1 до 4,0% по массе, при этом указанные пропорции приведены в расчете на общую массу многокомпонентной композиции, за исключением количества воды, которое может присутствовать.
Согласно другому варианту реализации многокомпонентная композиция содержит по меньшей мере одно водорастворимое (мет)акриловое соединение, по меньшей мере один инициатор свободно-радикальной полимеризации, катализатор для образования свободных радикалов и по меньшей мере одну соль щелочного металла и бензойной кислоты, при этом катализатор для образования свободных радикалов представляет собой алканоламин, при этом содержание по меньшей мере одного (мет)акрилового соединения составляет от 60,0 до 99,0% по массе, более предпочтительно от 75,0 до 95,0% по массе, при этом содержание указанного алканоламина составляет от 0,1 до 12,5% по массе, предпочтительно от 2,0 до 7,5% по массе, при этом содержание по меньшей мере одной соли щелочного металла и бензойной кислоты составляет от 0,05 до 15,0% по массе, предпочтительно от 2,0 до 10,0% по массе, при этом указанные пропорции приведены в расчете на общую массу многокомпонентной композиции, за исключением количества воды, которое может присутствовать.
Согласно другому варианту реализации многокомпонентная композиция содержит по меньшей мере одно водорастворимое (мет)акриловое соединение, по меньшей мере один инициатор свободно-радикальной полимеризации, катализатор для образования свободных радикалов, по меньшей мере одну соль щелочного металла и бензойной кислоты и по меньшей мере одну соль щелочного металла и фосфорной кислоты, при этом катализатор для образования свободных радикалов представляет собой алканоламин, при этом содержание по меньшей мере одного (мет)акрилового соединения составляет от 60,0 до 99,0% по массе, более предпочтительно от 75,0 до 95,0% по массе, при этом содержание указанного алканоламина составляет от 0,1 до 12,5% по массе, предпочтительно от 2,0 до 7,5% по массе, при этом содержание по меньшей мере одной соли щелочного металла и бензойной кислоты составляет от 0,05 до 15,0% по массе, предпочтительно от 2,0 до 10,0% по массе, при этом содержание по меньшей мере одной соли щелочного металла и фосфорной кислоты составляет от 0,05 до 10,0% по массе, предпочтительно от 0,1 до 4,0% по массе, при этом указанные пропорции приведены в расчете на общую массу многокомпонентной композиции, за исключением количества воды, которое может присутствовать.
Многокомпонентная композиция может дополнительно содержать по меньшей мере один наполнитель, выбранный из группы, состоящей из инертных минеральных наполнителей, органических наполнителей, минеральных связующих веществ и их смесей.
Термин «наполнитель» относится к твердым материалам в форме частиц, которые обычно имеют низкую растворимость в воде, предпочтительно составляющую менее 0,5 г/100 г воды, более предпочтительно менее 0,1 г/100 г воды, наиболее предпочтительно менее 0,01 г/100 г воды при температуре 20°С.
В настоящем изобретении специально не ограничены химическая природа и размер частиц наполнителя. Размер частиц d50 по меньшей мере одного наполнителя предпочтительно составляет от 0,1 до 200,0 мкм, более предпочтительно от 0,1 до 100,0 мкм, наиболее предпочтительно от 0,1 до 50,0 мкм.
Термин медианный размер частиц d50 относится к размеру частиц, ниже которого 50 % всех частиц по объему имеют размер меньше, чем значение d50. Термин «размер частиц» относится к эквивалентному по площади сферическому диаметру частицы. Распределение частиц по размерам можно измерить с помощью лазерной дифракции согласно способу, описанному в стандарте ISO 13320-1:2009.
Термин «инертный минеральный наполнитель» относится к минеральным наполнителям, которые не являются химически реакционноспособными. Их получают из природных минеральных источников путем добычи с последующим измельчением до требуемого размера и формы частиц. В частности, инертные минеральные наполнители включают кварц, измельченный или осажденный карбонат кальция, кристаллические кремнеземы, доломит, глину, тальк, графит, слюду, волластонит, барит, диатомовую землю и пемзу.
Термин «органический наполнитель» относится к наполнителям, содержащим или состоящим из органических материалов. В частности, органические наполнители включают материалы, содержащие или состоящие из целлюлозы, полиэтилена, полипропилена, полиамида, сложного полиэфира и диспергируемых полимерных композиций или их дисперсий, таких как Vinnapas (от компании Wacker Chemie AG) и Axilat 8510 (от компании Hexion).
Термин «минеральное связующее вещество» относится к гидравлическим, негидравлическим, скрытым связующим веществам и пуццолановым связующим веществам. В частности, минеральные связующие вещества включают материалы, содержащие или состоящие из цемента, цементного клинкера, гидравлической извести, негидравлической извести и гипса.
Содержание по меньшей мере одного наполнителя предпочтительно составляет от 0,0 до 35,0% по массе, более предпочтительно от 1,0 до 30,0% по массе, наиболее предпочтительно от 5,0 до 25,0% по массе относительно массы многокомпонентной композиции, при этом указанные пропорции приведены в расчете на общую массу многокомпонентной композиции, за исключением количества воды, которое может присутствовать. Если в композиции присутствуют несколько наполнителей, «содержание по меньшей мере одного наполнителя» относится к общему содержанию всех наполнителей.
Многокомпонентная композиция может необязательно содержать ингибиторы. Ингибиторы часто добавляют к (мет)акриловым соединениям, в частности, в коммерческие продукты, для избежания самопроизвольной полимеризации и/или для регулирования значений времени схватывания и времени реакции, соответственно. Примеры подходящих ингибиторов включают бутилгидрокситолуол (ВТН), гидрохинон (HQ), монометиловый эфир гидрохинона (MEHQ), PTZ (фенотиазин) и 4-гидрокси-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-1-оксил (4-гидрокси-ТЕМРО).
Помимо перечисленных выше ингредиентов композиция может необязательно содержать одну или более дополнительных добавок, которые являются общепринятыми в данной области. Примерами являются цветные красители и водорастворимые разбавители, такие как полиэтиленгликоль. Цветные красители могут подходить для маркировки смеси.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения предложен способ получения (мет)акрилового гидрогеля, включающий стадии:
i) обеспечения многокомпонентной композиции согласно настоящему изобретению,
ii) смешивания компонентов многокомпонентной композиции с водой так, что в полученной таким образом смеси массовое отношение общего количества указанного по меньшей мере одного водорастворимого (мет)акрилового соединения к количеству воды составляет от 0,1:1 до 5:1, предпочтительно от 0,1:1 до 3:1,
iii) формирование из полученной смеси (мет)акрилового гидрогеля.
Стадию смешивания ii) обычно осуществляют путем объединения компонентов многокомпонентной композиции с водой при перемешивании. Подходящими средствами для смешивания являются статические смесители и динамические смесители, в частности, смесители типа контейнер-мешалка, такие как роторно-статорные смесители, смесители с резервуаром для растворения, смесители для коллоидных растворов и другие смесители с большими сдвиговыми усилиями. Выбор подходящего устройства для смешивания зависит от времени схватывания композиции. В случае длительного времени схватывания смешивание можно осуществить с помощью контейнера, оборудованного мешалкой, тогда как в случае короткого времени схватывания при смешивании предпочтительно используют статический смеситель.
Время, необходимое для завершения стадии iii), предпочтительно составляет от 30 секунд до 240 минут, предпочтительно от 1 до 120 минут, наиболее предпочтительно от 5 до 90 минут.
Вначале вязкость смеси обычно является сравнительно низкой, поскольку смесь основана главным образом на воде и водорастворимых ингредиентах. Вязкость можно регулировать, например, путем регулирования соотношения воды и (мет)акриловых соединений, и/или путем регулирования молекулярной массы (мет)акрилового соединения(ий), и/или путем регулирования типа и количества реологических добавок, и/или путем регулирования типа и количества наполнителей, при наличии их в композиции.
Реакция полимеризации предпочтительно протекает при температурах окружающей среды, например, при температурах в диапазоне от -10 до 60°C, более предпочтительно в диапазоне от 0 до 50°С.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения предложен (мет)акриловый гидрогель, получаемый способом, описанным выше.
Согласно еще другому аспекту настоящего изобретения предложен (мет)акриловый материал для введения, при этом указанный (мет)акриловый материал для введения получают путем смешивания компонентов многокомпонентной композиции согласно настоящему изобретению с водой так, что в полученной таким образом смеси массовое отношение общего количества водорастворимых (мет)акриловых соединений к воде составляет от 0,1:1 до 5:1, предпочтительно от 0,1:1 до 3:1.
Время схватывания (мет)акрилового материала для введения предпочтительно составляет от 30 секунд до 240 минут, предпочтительно от 1 до 120 минут, наиболее предпочтительно от 5 до 90 минут.
Вязкость (мет)акрилового материала для введения, измеренного с помощью вискозиметра Брукфильда при температуре 23°С и скорости вращения вискозиметра в диапазоне от 150 до 200 оборотов в минуту, предпочтительно составляет менее 500 мПа⋅с, более предпочтительно менее 200 мПа⋅с, наиболее предпочтительно менее 150 мПа⋅с. Указанную вязкость (мет)акрилового материала для введения измеряют сразу же после полного растворения компонентов композиции в воде.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения предложен способ герметизации и/или заполнения трещин, пустот, дефектов и полостей в строительной конструкции, включающий стадии:
i) обеспечения многокомпонентной композиции согласно настоящему изобретению,
ii) смешивания компонентов, присутствующих в многокомпонентной композиции, с водой таким образом, чтобы массовое отношение общего количества указанного по меньшей мере одного водорастворимого (мет)акрилового соединения к количеству воды в смеси составляло от 0,1:1 до 5:1, предпочтительно от 0,1:1 до 3:1,
iii) нанесения указанной смеси на участок, подвергаемый герметизации/заполнению, в строительной конструкции и образования из полученной смеси (мет)акрилового гидрогеля.
Реакция полимеризации начинается почти сразу же после смешивания композиции и воды. Соответственно, стадию iii) следует начинать вскоре после получения смеси и в любом случае в пределах времени схватывания указанной смеси.
ПРИМЕРЫ
В примерах использовали следующие соединения и продукты, соответственно:
Иллюстративные композиции Пр1 - Пр8 были приготовлены путем смешивания ингредиентов с водой с получением смесей, образующих гидрогель. Ингредиенты иллюстративных композиций и их количества в частях по массе (pbw) приведены в таблице 2. Свойства гидрогелей исследовали с точки зрения коррозионных свойств, времени гелеобразования, консистенции и набухания геля. Полученные результаты также приведены в таблице 2. Примеры ПрС6, ПрС7 и ПрС8 являются сравнительными примерами композиций, не прошедших испытания на коррозийную стойкость.
Во всех примерах в качестве катализатора для образования свободных радикалов использовали триэтаноламин. Бензойная кислота сначала взаимодействовала с алканоламином, присутствующим в иллюстративных композициях в качестве вторичного ингибитора коррозии, перед ее смешиванием с другими ингредиентами.
Испытание на коррозийную стойкость
Коррозионные свойства материалов гидрогеля, полученных путем полимеризации иллюстративных композиций, исследовали с помощью потенциостатического электрохимического испытания на коррозийную стойкость согласно Европейскому стандарту EN 480-14.
Для испытания на коррозийную стойкость из каждой иллюстративной композиции готовили три цилиндрических испытательных образца гидрогеля, содержащих стальной рабочий электрод, встроенный в гидрогель. Рабочий электрод располагался в пресс-форме по центру, так что гидрогель симметрично покрывал встроенную часть стального электрода.
Цилиндрические испытательные образцы гидрогеля получали путем применения подходящей компоновки тефлоновых пресс-форм. Компоненты иллюстративных композиций смешивали друг с другом до тех пор, пока все ингредиенты полностью не растворились в воде и не образовался гомогенный раствор, после чего тефлоновые пресс-формы заполняли полученными таким образом смесями. После трех часов реакции цилиндрические испытательные образцы гидрогеля со встроенными рабочими электродами удаляли из тефлоновых пресс-форм и хранили, погруженными в насыщенный раствор карбоната кальция в течение 24 часов перед испытанием на коррозийную стойкость.
При испытании на коррозийную стойкость к стальному рабочему электроду прикладывали постоянный потенциал 500 мВ относительно стандартного каломельного электрода и возникающий в результате анодный ток, протекающий между стальным стержнем и противоэлектродом, контролировали в течение 24 часов. В качестве электролита использовали насыщенный раствор гидроксида кальция при температуре 20°С.
Для прохождения испытания на коррозийную стойкость согласно EN 480-14 расчетная плотность тока с любым из трех испытательных образцов не должна превышать значение 10 мкА/см2 в любое время между 1 часом после начала и 24 часами после начала испытания на коррозийную стойкость. Кроме того, зафиксированная кривая плотности тока в качестве функции времени должна проявлять аналогичную тенденцию по сравнению с кривой плотности тока, полученной при аналогичной компоновке с контрольным образцом (без исследуемого материала). В качестве третьего критерия визуальный осмотр стального рабочего электрода не должен выявить каких-либо признаков коррозии. Результат испытания на коррозийную стойкость «пройден», если выполнены все три критерия. В противном случае результат испытания на коррозийную стойкость «не пройден».
Время гелеобразования (мин)
Время гелеобразования при 23°С определяли путем визуального осмотра (время гелеобразования достигается в тот момент, когда наблюдаются гелеподобные структуры).
Консистенция геля
Консистенцию полученного гидрогеля исследовали тактильным способом.
Набухание в течение 1 дня в воде
Для измерения набухаемости исследуемый образец с размерами 1,0×1,5×1,5 см вырезали из материала гидрогеля, полученного из каждой из иллюстративных композиций. Исследуемые образцы хранили в водопроводной воде при температуре 23°С и в конце однодневного периода испытания определяли изменение массы исследуемого образца. Материал гидрогеля отверждался в течение 24 часов перед проведением испытания на набухание. Величины набухания, приведенные в таблице 2, были определены как процентное изменение массы исследуемого образца во время испытания на набухание.
а в качестве вторичного ингибитора коррозии
b Согласно испытанию EN DIN 480-14 на коррозийную стойкость
c S = мягкая, М = средняя
1. Способ получения (мет)акрилового гидрогеля, включающий стадии:
i) обеспечения многокомпонентной композиции, содержащей следующие компоненты:
a) по меньшей мере одно водорастворимое (мет)акриловое соединение,
b) по меньшей мере один инициатор свободно-радикальной полимеризации,
c) по меньшей мере один бензоат,
d) необязательно по меньшей мере один катализатор для образования свободных радикалов, при этом содержание указанного по меньшей мере одного водорастворимого (мет)акрилового соединения составляет от 60,0 до 99,0% по массе в расчете на общую массу многокомпонентной композиции, за исключением количества воды, которое может присутствовать;
ii) смешивания компонентов, присутствующих в многокомпонентной композиции, с водой так, что в полученной таким образом смеси массовое отношение общего количества указанного по меньшей мере одного водорастворимого (мет)акрилового соединения к количеству воды составляет от 0,1:1 до 5:1;
iii) обеспечение образования из полученной смеси (мет)акрилового гидрогеля.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанное по меньшей мере одно водорастворимое (мет)акриловое соединение присутствует в многокомпонентной композиции в количестве от 70,0 до 99,0% по массе, предпочтительно от 75,0 до 99,0% по массе, наиболее предпочтительно от 85,0 до 95,0% по массе, при этом указанные пропорции приведены в расчете на общую массу многокомпонентной композиции, за исключением количества воды, которое может присутствовать.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что указанный по меньшей мере один бензоат выбран из группы, состоящей из солей бензойной кислоты и щелочных металлов, щелочноземельных металлов, аммония, алканоламинов и аминов и их смесей.
4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что многокомпонентная композиция содержит по меньшей мере один бензоат, выбранный из группы, состоящей из бензоата натрия, бензоата калия и их смесей.
5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что указанный по меньшей мере один бензоат присутствует в количестве от 0,05 до 15,0% по массе, предпочтительно от 0,5 до 10,0% по массе, более предпочтительно от 2,0 до 10,0% по массе, наиболее предпочтительно от 5,0 до 10,0% по массе, при этом указанные пропорции приведены в расчете на общую массу многокомпонентной композиции, за исключением количества воды, которое может присутствовать.
6. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что указанный по меньшей мере один инициатор свободно-радикальной полимеризации присутствует в количестве от 0,05 до 5,0% по массе, более предпочтительно от 0,1 до 4,0% по массе, даже более предпочтительно от 0,1 до 3,0% по массе, наиболее предпочтительно от 0,1 до 2,0% по массе, при этом указанные пропорции приведены в расчете на общую массу многокомпонентной композиции, за исключением количества воды, которое может присутствовать.
7. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что многокомпонентная композиция содержит по меньшей мере один катализатор для образования свободных радикалов, при этом указанный по меньшей мере один катализатор выбран из группы, состоящей из аскорбиновой кислоты, формальдегидсульфоксилатов натрия, органических производных сульфиновой кислоты и их солей, производных толуидина, солей переходных металлов, комплексов переходных металлов, алкиламиноалкил(мет)акриламидов, алкиламиноалкил(мет)акрилатов, алканоламинов, этоксилированных алканоламинов, неорганических серосодержащих солей, восстанавливающих сахаров и их смесей.
8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что указанный по меньшей мере один катализатор для образования свободных радикалов присутствует в количестве от 0,05 до 7,5% по массе, более предпочтительно от 0,1 до 5,0% по массе, даже более предпочтительно от 0,1 до 3,0% по массе, наиболее предпочтительно от 0,5 до 3,0% по массе, при этом указанные пропорции приведены в расчете на общую массу многокомпонентной композиции, за исключением количества воды, которое может присутствовать.
9. Способ по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что многокомпонентная композиция дополнительно содержит по меньшей мере один алканоламин, выбранный из группы, состоящей из моноалканол-, диалканол-, триалканоламинов и их смесей, при этом указанный по меньшей мере один алканоламин отличается от указанного по меньшей мере одного катализатора для образования свободных радикалов.
10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что указанный по меньшей мере один алканоламин, отличающийся от указанного по меньшей мере одного катализатора для образования свободных радикалов, присутствует в количестве от 0,05 до 10,0% по массе, более предпочтительно от 0,5 до 10,0% по массе, даже более предпочтительно от 1,0 до 10,0% по массе, наиболее предпочтительно от 2,0 до 10,0% по массе, при этом указанные пропорции приведены в расчете на общую массу многокомпонентной композиции, за исключением количества воды, которое может присутствовать.
11. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что многокомпонентная композиция содержит катализатор для образования свободных радикалов, при этом указанный катализатор для образования свободных радикалов представляет собой алканоламин, при этом указанный алканоламин присутствует в количестве от 0,05 до 17,5% по массе, предпочтительно от 0,1 до 12,5% по массе, более предпочтительно от 2,0 до 10,0% по массе, наиболее предпочтительно от 2,0 до 7,5% по массе, при этом указанные пропорции приведены в расчете на общую массу многокомпонентной композиции, за исключением количества воды, которое может присутствовать.
12. Способ по любому из пп. 1-11, отличающийся тем, что многокомпонентная композиция дополнительно содержит по меньшей мере один фосфат в количестве от 0,05 до 10,0% по массе, более предпочтительно от 0,1 до 7,5% по массе, даже более предпочтительно от 0,1 до 5,0% по массе, наиболее предпочтительно от 0,1 до 4,0% по массе, при этом указанные пропорции приведены в расчете на общую массу многокомпонентной композиции, за исключением количества воды, которое может присутствовать.
13. (Мет)акриловый гидрогель, получаемый способом по любому из пп. 1-12.
14. Способ герметизации и/или заполнения трещин, пустот, дефектов и полостей в строительной конструкции, включающий стадии:
i) обеспечения многокомпонентной композиции, содержащей компоненты, как определено в любом из пп. 1-12,
ii) смешивания компонентов, присутствующих в многокомпонентной композиции, с водой так, что в полученной таким образом смеси массовое отношение общего количества указанного по меньшей мере одного водорастворимого (мет)акрилового соединения к количеству воды составляет от 0,1:1 до 5:1,
iii) нанесения указанной смеси на участок, подвергаемый герметизации/заполнению, в строительной конструкции и обеспечения образования из полученной смеси (мет)акрилового гидрогеля.
