Результат интеллектуальной деятельности: Полимерная композиция для антикоррозионного покрытия

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к полимерной композиции для покрытия и может быть использовано для защиты от коррозии строительных конструкций из бетона и железобетона, при создании износоустойчивых наливных полов, в качестве герметизирующего материала при ремонте бетонных и железобетонных конструкций, а также для декоративной отделки бетонных поверхностей.

В строительстве используются антикоррозионные составы на основе эпоксидных смол вследствие их высокой химической стойкости, а также хорошей адгезии к различным поверхностям. Несмотря на внушительный список преимуществ, широкое использование таких составов в значительной мере ограничено высокой стоимостью эпоксидных связующих. В настоящее время основным способом снижения стоимости защитных покрытий является уменьшение расхода связующих за счет введения в их состав различных наполнителей, в качестве которых широко используют кварцевый песок (RU 2250946, МПК E01C 13/00, C04B 26/02, опубл. 27.04.2005), тальк, графит (RU 2264428, МПК C09K 3/10, опубл. 20.11.2005) и другие. Кроме природных наполнителей при получении полимерных композитов также используются различные техногенные отходы, что позволяет получать материалы с новыми свойствами, а также частично решает проблемы утилизации.

В последние десятилетия активное применение в производстве полимеров находит микрокальцит, получаемый путем механического измельчения отходов обработки белого мрамора с последующей сепарацией. Благодаря постоянству физико-химических показателей, гранулометрического состава и высокой степени белизны микрокальцит широко используется в производстве пластмасс, сухих строительных смесей и бумаги. Микрокальцит является перспективным наполнителем и для полимерных покрытий, в том числе высоконаполненных.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является эпоксидный полимерраствор, содержащий эпоксидную диановую смолу, аминный отвердитель, пластификатор и наполнитель, в качестве которого используют отходы производства керамзита (RU 2248950, МПК C04B26/14, C08J11/00, C09D163/02 и др., опубл. 27.03.2005).

Недостатком известного решения является недостаточно высокая прочность, не превышающая 24,7 МПа при сжатии и 16,6 МПа при изгибе (20°С).

Технический результат заключается в повышении прочностных характеристик при сжатии и изгибе полимерной композиции за счет использования низковязкого двухкомпонентного эпоксидного связующего, не требующего применения пластификаторов, и микрокальцита двух фракций 0,5-1 мм и менее 0,2 мм в количестве 80 % от предельного наполнения, позволяющее сформировать оптимальное распределение наполнителя по объему полимерных композитов.

Сущность изобретения заключается в том, что полимерная композиция для антикоррозионного покрытия содержит эпоксидную смолу и минеральный наполнитель. В качестве эпоксидной смолы используют прозрачный эпоксидный компаунд Этал-27НТ/12НТ, при соотношении компонентов А:В равном 81,6:18,4 м.ч., а в качестве минерального наполнителя – микрокальцит с содержанием карбоната кальция CaCO₃ не менее 97 % с частицами фракции 0,5-1 мм и фракции менее 0,2 мм, при следующем соотношении компонентов, м.ч.:

Используемое связующее представляет собой бесцветный прозрачный низковязкий двухупаковочный эпоксидный компаунд Этал-27НТ/12НТ холодного отверждения производства фирмы АО «ЭНПЦ ЭПИТАЛ» (г. Москва). Не содержит растворителей, не выделяет при отверждении токсичных веществ, применяется при температуре не ниже 0 °С. При комнатной температуре отверждается за 2,5 ч.

Эпоксидный компаунд является двухупаковочным и образован совмещением компонента А и компонента Б при их соотношении 1:0,225. Компонент А представляет собой бесцветную, прозрачную низковязкую эпоксидную смолу, компонент Б – низковязкий отвердитель типа ЭТАЛ.

Используемый эпоксидный компаунд Этал-27НТ/12НТ обладает высокой подвижностью – через 1 мин после смешивания при температуре (25±0,1)°С имеет динамическую вязкость 0,668 Па⋅с, что в 4 раза меньше вязкости связующего на основе ЭД-20 и ПЭПА (2,684 Па⋅с).

В качестве минерального наполнителя используют микрокальцит (карбонат кальция, микромрамор, мраморная мука), производства компании ООО «Полипарк» (г. Москва) по ГОСТ Р 56775-2015 с содержанием карбоната кальция CaCO₃ не менее 97 % трех различных фракций:

1) МКМ1 – крупная фракция (0,5–1 мм), предельное содержание 300 г на 100 г эпоксидного связующего;

2) МКМ2 – средняя фракция (0,2–0,5 мм), предельное содержание 250 г на 100 г эпоксидного связующего;

3) МКМ3 – мелкая фракция (менее 0,2 мм), предельное содержание 200 г на 100 г эпоксидного связующего.

Степень наполнения композита варьируют в диапазоне от 40 до 80 % от предельного содержания наполнителя. Суммарное содержание наполнителей (МКМ1+МКМ2+МКМ3) для всех составов принималось равным 1.

Пример 1. Для приготовления состава 1 (табл. 1) полимерной композиции со степенью наполнения 80 %, в котором только мелкая фракция микрокальцита, используют эпоксидный компаунд Этал-27НТ/12НТ – 100 г, МКМ1 – 0 г, МКМ2 – 0 г, МКМ3 – 80 % от 200 г = 160 г.

Пример 2. Для приготовления состава 4 (табл. 1) полимерной композиции со степенью наполнения 80 %, в котором доля микрокальцита крупной фракции 0,3, а доля мелкой фракции 0,7, используют эпоксидный компаунд Этал-27НТ/12НТ – 100 г, МКМ1 – 80 % от 0,3·300 = 0,8·0,3·300 = 72 г, МКМ2 – 0 г, МКМ3 – 80 % от 0,7·200 г = 112 г.

Прочностные показатели определяют на образцах-балочках размером 20×20×70 мм. Изготовление образцов полимерной композиции осуществляют путем литья смеси минерального наполнителя и эпоксидного компаунда Этал-27НТ/12НТ. Образцы отверждают на воздухе при натурных условиях в течение 24 ч с последующим доотверждением в течение 6 ч при температуре 80°С.

В табл. 1 представлены результаты испытаний полимерной композиции.

С ростом степени наполнения для всех составов наблюдается увеличение предела прочности при сжатии. Изменения предела прочности при изгибе с ростом степени наполнения существенно зависят от фракционного состава наполнителя. Учитывая то, что наибольший экономический эффект достигается при степени наполнения 80 %, наилучшим комплексом свойств, сочетающих высокую прочность как при сжатии, так и при изгибе, обладают составы, наполненные микрокальцитом крупной (МКМ1) и мелкой (МКМ3) фракции в соотношении 0,3÷0,5/0,7÷0,5 соответственно.

По сравнению с известным решением предлагаемое позволяет повысить прочностные характеристики при сжатии (не менее 65 МПа) и изгибе (не менее 60 МПа) полимерной композиции за счет использования низковязкого двухкомпонентного эпоксидного связующего, не требующего применения пластификаторов, и микрокальцита двух фракций 0,5-1 мм и менее 0,2 мм в количестве 80% от предельного наполнения, позволяющее сформировать оптимальное распределение наполнителя по объему полимерных композитов.

Источники информации

1. RU 2250946, МПК E01C13/00, C04B26/02 опубл. 27.04.2005.

2. RU 2264428, МПК C09K3/10, опубл. 20.11.2005.

3. RU 2248950, МПК C04B 26/14, C08J 11/00, C09D 163/02, C04B 18/18, C04B 18/20, C08L 63/02, опубл. 27.03.2005.

4. ГОСТ 10587-84 Смолы эпоксидно-диановые неотвержденные. Технические условия.

5. ГОСТ Р 56775-2015 Микрокальцит для строительных материалов. Технические условия.