Патент на изобретение №2248950

(54) ЭПОКСИДНЫЙ ПОЛИМЕРРАСТВОР

(57) Реферат:

Изобретение относится к способу получения эпоксидного полимерраствора, который может быть использован в строительстве в качестве герметизирующего и гидроизоляционного материала при восстановлении поврежденных участков элементов бетонных и железобетонных конструкций. Полимерраствор содержит следующее соотношение компонентов, мас. ч.: 100 эпоксидной диановой смолы ЭД-20, 15 полиэтиленполиамина, 50 пластификатора, 200 наполнителя. В качестве пластификатора используют отходы производства эпоксидных смол, в качестве наполнителя – отходы производства керамзита. Изобретение позволяет создать эпоксидный полимерраствор с повышенными эксплуатационными свойствами, а также значительно снизить себестоимость получаемого материала. 5 табл., 8 ил.

Изобретение используется в строительстве в качестве герметизирующего и гидроизоляционного материала, а также при восстановлении поврежденных участков элементов бетонных и железобетонных конструкций.

За аналог принимался полимерраствор (патент РФ №2022943). Состав полимерной композиции, ч. по массе: смола эпоксидная ЭД-20 – 100, отвердитель полиэтиленполиамин (ПЭПА) – 10…15, наполнитель (отходы производства) – 100…110.

Недостатками данного материала являются:

– высокая стоимость вследствие большого расхода эпоксидного вяжущего;

– хрупкость и невысокая ударная вязкость отвержденного материала.

В качестве прототипа принимался эпоксидно-фенольный полимерраствор (в книге – Соколова Ю.А. Модифицированные эпоксидные клеи и покрытия в строительстве / Ю.А.Соколова, Е.М. Готлиб. – М.: Стройиздат, 1990. – С.130-150). Состав эпоксидно-фенольного полимерраствора, ч. по массе: эпоксидная смола ЭД-20 – 100, фенольная смесь – 100, отвердитель ПЭПА – 10, наполнитель (песок кварцевый молотый) – 400.

Недостатками данного материала являются:

– содержание в составе композиции сложного (замещенного) фенола, что экологически небезопасно, учитывая возможность его выделения;

– необходимость дополнительного помола наполнителя приводит к удорожанию материала.

Была поставлена техническая задача разработать экологически безопасный ремонтно-строительный эпоксидный раствор, обладающий высокими эксплуатационными свойствами и более низкой себестоимостью.

В состав эпоксидного полимерраствора входят: базовый компонент (связующее), наполнитель, пластификатор и отвердитель. В качестве связующего использовали эпоксидно-диановую смолу марки ЭД-20 (ГОСТ 10587-84). Снижение себестоимости было достигнуто за счет использования в качестве компонентов (наполнителя и пластификатора) разрабатываемого эпоксидного раствора утилизируемых отходов промышленных производств. В качестве наполнителя использовали керамзитовую крошку – отходы производства керамзита, пластификатора – маточную смолу эпоксидную (МСЭ-I марки Б) – отходы производства эпоксидных смол ОАО “Котовский ЛКЗ” (г.Котовск, Тамбовская обл.). Отверждение проводили при помощи полиэтиленполиамина (ПЭПА) (ТУ 2413-357-00203447-99) при комнатной температуре и атмосферном давлении.

МСЭ-I (СТП 6-21-700-1.24-93) является технологическими промышленными отходами и представляет собой раствор смеси смол и продуктов дегидрохлорирования в толуол-бутаноле или толуоле, выделенных из маточника от производства эпоксидных смол: ЭД-20, Э-40, Э-05к, Э-23. Маточная смола МСЭ-I должна соответствовать требованиям и нормам, указанным в таблице 1.

Оценку влияния степени наполнения и пластификации на физико-механические свойства эпоксидной смолы ЭД-20 проводили по результатам кратковременных испытаний на сжатие и поперечный изгиб при комнатной (20°С) и повышенных (40 и 60°С) температурах. Расчет состава композитов выполняли в частях по массе (ч. по массе) эпоксидной смолы ЭД-20, массу которой принимали за 100. Результаты испытаний представлены в таблицах 2, 3 и на фиг.1…6.

Таблица 2 – Влияние количества керамзитовой крошки на физико-механические свойства ЭД-20
Кол-во керамзита, ч. по массе	Хар-ка	20°С		40°С		60°С
		Сжатие	Изгиб	Сжатие	Изгиб	Сжатие	Изгиб
0	,МПа	89,9	56,4	20,8	14,5	7,9	8,6
	Е,МПа	1780	3680	604	492	30,5	404
	,%	6,9	1,53	10,0	4,05	17,5	6,66
20	,МПа	55,8	22,1	34,8	15,2	9,3	8,3
	Е,МПа	1094	2755	630	1052	112,8	785
	,%	6,4	0,81	9,3	3,22	17,3	6,23
40	,МПа	83,3	24,0	36,2	17,3	16,5	12,3
	Е,МПа	1364	3105	734	1458	277	903
	,%	5,8	0,7	9.01	2,98	17,17	6,01
60	,МПа	79,5	31,7	28,5	18,0	10,5	11,6
	Е,МПа	1503	3488	697	1652	338	1125
	,%	5,3	0,57	8,7	2,89	17,0	5,95
100	,МПа	50,4	18,0	16,1	13,6	2,27	8,3
	Е,МПа	1239	2987	526	1108	334	897
	,%	4,7	0,51	7,5	2,67	16,68	5,46

Таблица 3 – Влияние количества пластификатора МСЭ на физико-механические свойства ЭД-20
Кол-во МСЭ, ч. по массе	Хар-ка	20°С		40°С		60°С
		Сжатие	Изгиб	Сжатие	Изгиб	Сжатие	Изгиб
25	,МПа	24,6	–	11,9	–	7,2	–
	Е, МПа	853	–	248	–	89,1	–
	,%	4,98	–	10,2	–	9,9	–
50	,МПа	19,2	23,4	7,8	6,19	6,6	4,12
	Е,МПа	741	864,5	67,1	95,2	35,6	61,4
	,%	4,63	3,99	16,2	4,28	15,8	4,89
75	,МПа	12,7	–	6,16	–	4,3	–
	Е,МПа	547	–	56,8	–	28,6	–
	,%	4,47	–	15,5	–	14,9	–
100	,МПа	7.4	14,3	4,13	4,52	2,84	2,45
	Е,МПа	256	445,8	45,4	69,6	25,6	44,8
	,%	5,64	4,7	14,5	4,81	12,1	5,21
150	,МПа	5,64	8,79	4,03	3,98	2,18	2,27
	Е,МПа	152	257,1	34,2	67,6	20,5	39,6
	,%	7,8	4,97	19,3	5,11	10,8	5,29
200	,МПа	2,39	–	2,27	–	2,00	–
	Е,МПа	16,8	–	14,9	–	9,5	–
	,%	14,6	–	18,1	–	15,9	–
300	,МПа	2,05	–	1,66	–	1,27	–
	Е,МПа	8,6	–	6,8	–	6,8	–
	,%	22,2	–	20,3	–	13,2	–

Проведенные исследования показали, что использование в составе эпоксидного композита отходов керамзита в качестве наполнителя позволяет заменить традиционные наполнители, специально выпускаемые промышленностью, без ухудшения эксплуатационных свойств материала (таблица 2 и фиг.1, 2), что значительно снижает его себестоимость.

С введением пластификатора происходит снижение вязкости связующего и улучшаются условия переработки состава. Однако снижаются прочность и жесткость композита как при комнатной, так и при повышенных температурах испытания (таблица 3 и фиг. 3, 4).

Исходя из критерия минимальной стоимости полимерраствора при сохранении высоких физико-механических характеристик в качестве граничных условий было выбрано содержание пластификатора в количестве 50 и 100 ч. по массе ЭД-20. Введение пластификатора свыше 100 ч. по массе нецелесообразно вследствие значительного снижения прочностных характеристик композитов. Результаты испытаний представлены в таблице 4 и на фиг. 5…8.

Таблица 4 – Влияние количества наполнителя и пластификатора на физико-механические свойства ЭД-20

Состав композита, ч. по массе			Хар-ка	20°С		40°С		60°С
				Сжатие	Изгиб	Сжатие	Изгиб	Сжатие	Изгиб
МСЭ-100	Керамзит	400	,МПа	6,6	6,8	2,89	4,0	2,08	3,00
			Е,МПа	217	645	33,1	205	24,6	62,3
			,%	3,49	1,06	8,60	2,02	8,4	4,82
		350	,МПа	8,3	9,7	3,93	4,76	2,26	2,66
			Е,МПа	272	792	44,2	253	32,8	54,2
			,%	3,72	1,23	8,9	2,28	6,92	4,91
		300	,МПа	11,1	7,3	5,69	4,52	4,13	2,57
			Е,МПа	307	580	56,9	143	39,4	51,2
			,%	3,59	1,26	10,03	3,15	10,5	5,01
МСЭ-50	Керамзит	250	,МПа	16,3	14,9	8,9	5,59	6,3	3,35
			Е,МПа	702	1635	57,8	214	41,4	67,6
			,%	3,25	0,93	15,2	2,61	15,3	4,96
		200	,МПа	24,7	16,6	12,5	7,05	8,69	3,45
			Е,МПа	819	1440	80,9	252	48,2	67,6
			,%	4,04	1,16	15,7	2,92	18,1	5,11
		150	,МПа	23,7	15,0	11,4	5,98	8,14	3,10
			Е,МПа	792	1230	87,4	180	51,4	60,6
			,%	4,08	1,23	13,3	3,32	15,9	5,12

Из приведенных зависимостей (фиг. 5…8) видно, что наилучшим комплексом физико-механических показателей обладает состав, содержащий 50 ч. по массе пластификатора МСЭ и 200 ч. по массе наполнителя.

Авторами предлагается следующий состав полимерраствора, ч. по массе:

– эпоксидная смола ЭД-20 – 100;

– отвердитель ПЭПА – 15;

– пластификатор (маточная смола эпоксидная МСЭ-I) – 50;

– наполнитель (отходы производства керамзита) – 200±25.

Предлагаемый эпоксидный полимерраствор обладает:

– более низкой себестоимостью по сравнению с аналогом за счет использования в своем составе отходов производства;

– удовлетворительными физико-техническими характеристиками (таблица 5);

– экологической безопасностью.

Формула изобретения

Полимерраствор, включающий эпоксидную диановую смолу, аминный отвердитель, минеральный наполнитель и пластификатор, отличающийся тем, что он содержит в качестве минерального наполнителя керамзитовую крошку – отходы производства керамзита, а в качестве пластификатора – маточную смолу эпоксидную – отходы производства эпоксидных смол при следующем содержании компонентов, ч. по массе:

Эпоксидная диановая смола ЭД-20 100

Полиэтиленполиамин 15

Пластификатор (отходы производства эпоксидных смол) 50

Наполнитель (отходы производства керамзита) 200

РИСУНКИ

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 01.11.2005

Извещение опубликовано: 27.01.2007 БИ: 03/2007