Результат интеллектуальной деятельности: Компонентный состав полимерной композиции для восстановления деструктивных участков элементов деревянных конструкций

Изобретение относится к области создания эпоксидных композиций холодного отверждения, которые могут быть использованы в строительстве.

Известна двухкомпонентная клеевая эпоксидная композиция холодного отверждения, включающая эпоксидно-диановую смолу, олигоуретандиэпоксид и комплексную отверждающую систему: аминофенольный отвердитель с соотвердителем - глицидиловым производным нафталинсульфонамида (А.с. СССР №1808852).

Данная эпоксидная композиция на основе отвердителя класса аминофенолов характеризуется хорошими адгезионными свойствами, меньшей склонностью к реакции карбонизации и способностью отверждаться при умеренно низких температурах.

Однако реакция отверждения данной композиции сопровождается сильным экзотермическим эффектом, в результате чего смесь может саморазогреваться до температуры, превышающей 80-100°С, что может привести к самовозгоранию и деструкции матрицы связующего.

Другими недостатками этой композиции являются: высокая вязкость и низкая проникающая способность в капиллярную структуру древесины, а также низкий показатель предела прочности при разрыве отвержденных образцов.

Известна эпоксидная композиция для клеевых и заполняющих составов, а также для проведения ремонтных работ на объектах нефтяной и газовой промышленности (пат. РФ №2186077, кл. C08L 63/02, публ. 27.07.2002 г.), включающая эпоксидную диановую смолу, алифатическое производное полиоксипропиленэпоксида, состоящее из трех компонентов, аминный многокомпонентный отвердитель, включающий полиэтиленполиамин и органический наполнитель.

Композиция обладает сравнительно высокой адгезионной прочностью к стали и стеклопластику, но имеет длительное время отверждения (3 суток), недостаточную жизнеспособность и сложна в приготовлении из-за большого количества компонентов в составе модификатора и отвердителя.

Другим техническим решением является двухкомпонентная эпоксидная композиция холодного отверждения, включающая эпоксидную основу - продукт совмещения 85% диглицидилового эфира бисфенола А (эпоксидная диановая смола) с 15% триметилолпропанатриглицидилового эфира (алифатическая эпоксидная смола) и комплексную аминную отверждающую систему, содержащую 95% фенольного основания Манниха (аминометилфенол) и 5% трис-(2,4,6-диметиламинометил)фенола (аминофенол), в стехиометриическом соотношении эпоксидных и аминных групп (ЕР 1475412).

Данная эпоксидная композиция используется в качестве связующего для изготовления конструкций из полимерных композиционных материалов на основе волокнистых наполнителей, используемых в строительной индустрии, а также для проведения ремонтно-восстановительных работ уже существующих строительных объектов.

Сильная экзотермия реакции отверждения приводит к тому, что система отверждается неравномерно, что препятствует полной конверсии эпоксидных групп. Этим можно объяснить невысокие показатели предела прочности при растяжении отвержденных образцов композиции.

Используемый комплексный отвердитель в этой композиции содержит соединения, относящихся к классу фенольных оснований Манниха (аминометилфенол) и аминофенолов, которые являются едкими и токсичными веществами, что ухудшает условия и увеличивает степень опасности работы с данным составом.

Известно также эпоксидное связующее (пат. РФ №2527086, кл. C08L 63/00, публ. 27.08.2014 г.) используемое для производства композиционных материалов, например, стеклопластиков и углепластиков, изготавливаемых методами вакуумной инфузии и RTM, широкого спектра применения. Эпоксидное связующее для полимерных композиционных материалов включает эпоксидную диановую смолу, разбавитель и отвердитель. В качестве разбавителя используют фурфуролацетоновую смолу, а в качестве отвердителя - триэтаноламинтитанат.

Недостатком этой композиции является то, что разбавитель является токсичным веществом, воздействующим на нервную систему и вызывающим раздражение кожи и слизистых оболочек, судороги и параличи.

Прототипом данного изобретения могут служить рецептуры полимерных составов различного назначения (таблица 1), приведенные в работе Воронкова А.Г. и Ярцева В.П. («Эпоксидные полимеррастворы для ремонта и защиты строительных конструкций» уч. пос./ А.Г. Воронков, В.П. Ярцев. Тамбов: изд-во Тамб. гос. тех. ун-та, 2006. - 92 с.)

Составы классов НК применяют для инъецирования трещин, полостей, каналов, приклеивания элементов усиления с различными коэффициентами расширения, клееболтовых соединений.

Составы классов СК используют для бетонирования с адгезионной обмазкой, ремонте отколов и раковин, омоноличивания элементов конструкций при монтаже, тампонаже.

Составы классов ВК применяют при ремонте отколов и раковин полимеррастворов, анкеровки арматуры, бессварочных соединений выпусков арматуры.

Технической задачей данного изобретения является создание высокотехнологичной эпоксидной композиции, обладающей малой начальной вязкостью, высокой проникающей способностью в капиллярную структуру древесины, необходимой жизнеспособностью, обеспечивающей технологический режим, хорошей адгезией к древесине, минимальной усадкой, характеризующейся высокими прочностными, термомеханическими и гидроизоляционными характеристиками для восстановления деструктивных участков элементов деревянных конструкций.

Поставленная задача достигается тем, что предлагаемая эпоксидная композиция холодного отверждения, в которую входят эпоксидно-диановая смола, отверждающая система на основе полиэтиленполиамина, пластификатора дибутилфталата и разбавителя ацетона, при смешивании компонентов в строгом соотношении образует полимерный состав с требуемыми физико-механическими и технологическими характеристиками.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что определен состав полимерной композиции, включающий эпоксидно-диановую смолу, пластификатор, отвердитель, разбавитель, новым является то, что в качестве пластификатора используют дибутилфталат, а также определены оптимальные соотношения всех компонентов, мас.ч.:

1. Эпоксидно-диановая смола неотвержденная марки ЭД-20 - 100 мас.ч.;

2. Отвердитель - полиэтиленполиамин (ПЭПА) - 8…12 мас.ч;

3. Пластификатор - дибутилфталат - 14…18 мас.ч.;

4. Разбавитель - ацетон - 3…6 мас.ч.

Сущность изобретения поясняется таблицей 2.

Заявленная полимерная композиция была испытана по следующим показателям:

- Динамическая вязкость композиции - 13,40 Па⋅с;

- Модуль упругости - 2600 МПа.

Особенностью использования выбранного пластификатора (дибутилфталата) и определение оптимального соотношения компонентов в композиции, непосредственно влияющего на указанный технический результат, является то, что, образуется полимерная композиция с требуемыми физико-механическими и технологическими характеристиками, а именно, обладающая малой начальной вязкостью, высокой проникающей способностью в капиллярную структуру деструктивной древесины, необходимой жизнеспособностью, хорошей адгезией, минимальной усадкой, высокими прочностными, термомеханическими и гидроизоляционными характеристиками.

Полученная композиция позволяет увеличить несущую способность элементов деревянных конструкций, подверженных деструкции по касательным напряжениям на 36-38% по сравнению с прототипом.

Данная полимерная композиция, полученная с применением нового пластификатора и определением оптимальных соотношений составляющих композиции, предполагается использовать при ремонте и реставрации строительных деревянных конструкций.