Результат интеллектуальной деятельности: Герметизирующая мастика

Изобретение относится к области химии, в частности к составам, предназначенным для проведения работ по выравниванию, уплотнению и герметизации муфтовых стыков стеклопластиковых труб, подверженных воздействия высокоагрессивных сред.

Известна двухкомпонентная герметизирующая мастика (пат. РФ №2443745, кл. C09K 3/10, опубл. 2010 г.), включающая два компонента. Первый компонент состоит из однородной герметизирующей пасты на основе жидкого полисульфидного полимера. Паста содержит в качестве наполнителей двуокись титана, мел природный и белую сажу, а также эпоксидную смолу и хлорпарафин. Второй компонент состоит из однородной вулканизирующей пасты. Паста содержит оксид цинка, двуокись марганца в качестве вулканизатора, хлорпарафин, а также двуокись титана, мел природный и белую сажу в качестве наполнителей, дифенилгуанидин, тиурам в качестве ускорителей вулканизации и воду. Первый и второй компоненты перед применением смешиваются друг с другом в соотношении мас. ч. 2:1 соответственно.

Использование в указанном составе диоксида титана, каолина и мела значительно снижает гидроизоляционные свойства композиции.

Известна герметизирующая композиция (пат. РФ №2153517, кл. С09К 3/10, 2000), включающая полисульфидный олигомер, наполнитель, диоксид марганца, пластификатор, стеариновую кислоту, аэросил, дифенилгуанидин и ненасыщенную полиэфирную смолу, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

Недостатком данной композиции являются низкие показатели гидростабильности и стойкости к действию растворов кислот и щелочей.

По технической сущности и достигаемым результатам наиболее близким изобретением является мастика (пат. РФ №2093534, кл. C09D 5/34, C09D 167/06, опубл. 1995 г.) для выравнивания металлических, деревянных, пластиковых и других поверхностей, а также для склеивания изделий из указанных материалов. Мастика содержит в качестве полиэфирного связующего стиролсодержащую ненасыщенную полиэфирную смолу 57-60 мас. %, в качестве инициирующей отверждающей системы - пероксид метилэтилкетона 0,8-2,6 мас. %, в сочетании с ускорителем нафтенатом кобальта 0,8-3,2 мас. %, в качестве пластификатора - дибутилфталат 2,8-3,4 мас. %, в качестве наполнителя - базальтовую пыль с размером частиц менее 0,063 мм 27-35 мас. %, с добавлением аэросила 3,0-6,0 мас. %.

Основными недостатками данной композиции являются сравнительно низкие адгезионные характеристики, низкая гидростабильность и стойкость к действию растворов кислот и щелочей.

Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание химстойкой заполняющей герметизирующей мастики, обладающей достаточно высокими адгезивными показателями, а также стойкостью к воздействию агрессивных сред.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявленного изобретения, является повышение стойкости к воздействию агрессивных сред, что увеличивает длительность работы муфтовых соединений стеклопластиковых труб.

Для решения поставленного технического результата предложена герметизирующая мастика, содержащая полиэфирную ненасыщенную смолу, инициирующую отверждающую систему - перекись метилэтилкетона в сочетании с ускорителем нафтенатом кобальта, и наполнитель, согласно изобретению мастика дополнительно содержит винилэфирную смолу ЭВС-9133, стирол, в качестве наполнителя используют коллоидно-графитовый препарат С-1, нанопорошок диоксида кремния Таркосил Т-20 и диабазовую муку, в качестве полиэфирной ненасыщенной смолы используют смолу ПН-15, а инициирующая отверждающая система содержит смесь гидроперекиси изопропилбензола (гипериз) и перекиси метилэтилкетона (50%-ный раствор в стироле) в соотношении 1÷(0.6-0.7), при следующем соотношении компонентов в составе, мас. %:

При реализации изобретения использование в составе мастики названных смол, а в качестве наполнителя коллоидно-графитового препарата С-1, нанопорошка диоксида кремния ТаркосилТ-20 и диабазовой мука значительно увеличивается химическая стойкость герметизирующей мастики.

При реализации изобретения используют известные химические продукты и технологический процесс для изготовления герметизирующей мастики, а именно:

полиэфирная смола - торговое обозначение ПН-15, плотность при 20°С - 1,04-1,06 г/см³;

винилэфирная смола - торговое обозначение ЭВС-9133 - ТУ 2226-055-05758799-01;

ускоритель НК-1 - стирольный раствор кобальтовой соли нафтеновых кислот, содержащий 1 мас. % кобальта, плотность 0,92-0,95 г/см³;

наночастицы силикатного типа - нанопорошок диоксида кремния Таркосил Т-20, (производство ООО «Бардаханов», г. Новосибирск);

коллоидно-графитовый препарат С-1 (ТУ 113-08-48-63-90);

пирогенная двуокись кремния - Аэросил А-300, производство фирмы EVONIC Industries;

аналоги Аэросил-300 - кремнезем, двуокись кремния, диоксид кремния, росил-300, орисил-300, аэросил А-300 и др.;

диабазовая мука - порошок минеральный кислотоупорный - ТУ 5716-001-41357914-2009;

инициирующая отверждающая система мастики:

перекись метилэтилкетона - используют 50% (по массе) раствор перекиси метилэтилкетона в стироле (терминология для продукта см. ГОСТ 21970-76, ГОСТ 22181-91 (ИСО 2535-74);

гипериз - гидроперекись изопропилбензола (ТУ 38-402-62-121-90);

растворитель - стирол (ГОСТ 10003-90), плотность 0,9 г/см³.

Сущность изобретения поясняется примерами.

Пример 1

В реактор-смеситель, снабженный мешалкой, загружают полиэфирную смолу (марка ПН-15), винилэфирную смолу (марка ЭВС-9133), стирол, ускоритель НК-1 и перемешивают в течение (10±2) мин с момента загрузки. Далее, продолжая перемешивание, производят загрузку малыми дозами нанопорошка диоксида кремния Таркосил Т-20 (наночастицы силикатного типа), коллоидно-графитового препарата С-1, диабазовой муки и продолжают перемешивание в течение (85±5) мин. Тщательно перемешанная масса выдерживается в помещении в течение не менее 24 ч до набухания. Затем готовая масса выгружается в краскотерку, где она перетирается до однородной консистенции. Приготовленный таким образом продукт выгружается в герметично закрывающиеся емкости. Перед использованием в данный продукт для получения мастики добавляют инициирующую отверждающую систему: гидроперекись изопропилбензола (гипериз) и перекись метилэтилкетона в соотношении 1÷0.6.

Примеры 2-3 осуществляют аналогично примеру 1.

Соотношения компонентов (мас. %) композиционных составов герметизирующих мастик (примеры 1-3) показаны в таблице 1. Пример 4 осуществляли согласно способу, указанному в прототипе (пат. РФ №2093534).

Заданное по изобретению соотношение компонентов в составе оптимально.

Заданное по изобретению соотношение компонентов в составе оптимально по созданию химстойкой заполняющей герметизирующей мастики, обладающей достаточно высокими адгезивными показателями, а также стойкостью к воздействию агрессивных сред, что подтверждается нижеприведенными испытаниями полученных по изобретению композиционных материалов.

Свойства полученных композиционных материалов определяли с помощью стандартных методик.

Для определения химстойкости образцы отвержденных составов вырезали из пленок, полученных методом свободной заливки в открытые формы.

Адгезионную прочность к стеклопластику определяли по ГОСТ 14759-69, прочность при изгибе определяли согласно ГОСТ 4648-2014.

Химстойкость оценивали по показателю коэффициента сохранения прочности при изгибе образцов отвержденных составов после 1 месяца экспозиции в 60%-ном растворе серной кислоты.

Свойства заявленной композиции в сравнении с прототипом представлены в таблице 2.

Как видно из таблицы 2, предлагаемая химстойкая герметизирующая мастика обладает значительно более высокими эксплуатационными свойствами в сравнении с известной мастикой.

Совокупность достигнутых показателей предлагаемой химстойкой герметизирующей мастики позволяют использовать ее для герметизации муфтовых стыков стеклопластиковых труб, подверженных действию агрессивных сред.