Термопластичные составы для склеивания резин на основе СКЭПТ

УДК 678.073+666.968.1/.8

Л. Ю. Закирова, Л. И. Идиятуллина, Ю. Н. Хакимуллин

ТЕРМОПЛАСТИЧНЫЕ СОСТАВЫ ДЛЯ СКЛЕИВАНИЯ РЕЗИН

НА ОСНОВЕ СКЭПТ

Ключевые слова: этиленпропиленовый каучук, адгезионные добавки, термопластичные клеи, когезионная

прочность, адгезия к резинам на основе СКЭПТ.

Проведены исследования по разработке термопластичных композиций клеевого назначения на основе СКЭПТ, путем подбора типа и содержания различных адгезионных добавок. Изучено влияние адгезионных добавок на адгезионные и прочностные свойства.

Key words: EPDM, adhesive additives, thermoplastic glue, cohesion strengh, adhesion strengh to rubber base on the

EPDM.

Investigation on the development of the termoplastic compounds for the bonding adhesive based on the EPDM by choice of the type and quantity different adhesives additives were realized. Influence of different adhesives additives to the adhesion and strengh properties were analyzed.

На сегодняшний день рулонные кровельные и гидроизоляционные эластомерные материалы (РКГЭМ) являются основным видом материалов для устройства кровель. В качестве эластомерной основы для таких материалов чаще всего выступают этиленпропиленовые и бутилкаучуки. Защитная эффективность изоляционных покрытий определяется физико-механическими свойствами и условиями работы покрытия, а также планируемым сроком службы. Срок службы определяется не только качеством кровельного материала, но и качеством герметизации клеевых швов.

Для стыковки кровельных материалов должны поставляться комплектующие, монтажный клей (для приклеивания кровельного покрытия к основанию кровли) включающие стыковые клея и краевые герметики.

Герметики в строительстве служат для дополнительного уплотнения клеевых швов и примыканий к вертикальным плоскостям. По своему положению при укладке относительно клеевого шва герметики разделяются на две группы:

1 Краевые герметики (Lap sealant), которые наносятся вдоль кромки клеевого шва при склеивании внахлест полотнищ (ковров) из РКГЭМ или при устройстве примыканий к вертикальным плоскостям (по верхней кромке приклеенного полотнища). Герметик наносится из шприца в форме узкой полоски шириной от 5 до 10 мм. В качестве краевых герметиков могут применяться как твердеющие (вулканизующиеся при комнатной температуре), так и нетвердеющие полимерные композиции.

2 Герметики, укладываемые внутрь клеевого шва (In seam sealant) в процессе склеивания полотнищ РКГЭМ. Такие герметики должны легко наноситься в форме узкой полоски шириной 5 - 7 мм и быть совместимыми с полимерной основой клея.

Основное требование к защитному покрытию состоит в полной изоляции строительных конструкций от окружающей среды. Необходимо, чтобы защитное покрытие было сплошным, без дефектов, через которые возможно проникновение разрушающих воздействий (УФ, влага, тепло). Покрытие должно иметь хорошую адгезию, непроницаемость и химическую стойкость к агрессивным факторам.

Нашей задачей явилась разработка ТЭП растворного типа для защиты края стыка, с повышенной адгезией к РКГЭМ на основе СКЭПТ, способного легко наносится, обладающего хорошими физико-механическими и тиксотропными свойствами. Необходимость использования в качестве основы СКЭПТ объясняется тем, что краевой герметик должен обладать практически такой же устойчивостью к ультрафиолетовым лучам, озону, перепадам температур и воде, как и сам кровельный материал.

Композиции на основе СКЭПТ характеризуются высокой стойкостью к озонному и тепловому старению, к действию агрессивных сред при температурах до 150°С, повышенной стойкостью к набуханию в воде и отличными диэлектрическими показателями. Недостатком таких смесей является плохая адгезия к большинству субстратов. Зачастую уровень адгезии лимитируется когезионной прочностью композиции. Известным методом повышения прочности является отверждение (вулканизация).

У неотверждающихся композиций, прочность не высокая, если делать холодного отверждения, то это приводит к удорожанию и композиция становится двухкомпонентной, а это не всегда удовлетворяет потребителей. Если делать композиции растворного типа в виде клеев, то это приводит к удорожанию за счет использования растворителя, кроме того, необходимо нанесение нескольких слоев, для получения определенной толщины покрытия. Просушка каждого слоя отнимает время, это опять может не устраивать потребителей. Одним из путей решения этих проблем является получение безрастворных клеев расплавного типа (обычно на основе термопластов или ТЭП).

Целью исследования явилось разработать ТЭП на основе СКЭПТ, клеевого назначения, с хорошей адгезией к РКГЭМ на основе СКЭПТ. Композиции ТЭП смесевого типа содержали СКЭПТ, в качестве эластомерной основы и сополимер этилена с винилацетатом (СЭВА), в качестве пластика. Композиции ТЭП (СКЭПТ/СЭВА) готовились в виде

высококонцентрированных мастик, наносимых на предварительно праймированную поверхность. В качестве праймера использовали 10-15% раствор тех же композиций.

Для начала, было оценено влияние некоторых технологических параметров, таких как время просушки праймера, времени и температуры прессования. Исходя из полученных данных, для образцов был выбран следующий режим: время просушки праймера - 10 мин., время прессования - 2 мин., температура прессования - 100° С.

Для увеличения прочности и повышения адгезионных показателей ТЭП вводили сополимер этилена с винилацетатом СЭВА(11808-340). Соотношение СКЭПТ и СЭВА варьировали в пределах: 80/20, 70/30, 60/40, 50/50. ТЭП с большим содержанием СЭВА не делали, так как дальнейшее увеличение содержания СЭВА может отрицательно сказываться на морозостойкости композиций. Рассмотрено влияние содержания винилацетата в составе СЭВА. Для этого в композиции вводились СЭВА с содержанием винилацетата 10-14% (11306075), 17-21% (11607-040), 26-30% (11808-340). В связи с тем, что краевой герметик используют для склеивания стыков кровельных материалов, определяли прочность крепления композиций к кровельному материалу на сдвиг и при отслаивании, также определяли когезионную прочность всех разработанных ТЭП. Анализируя зависимости когезионной и адгезионной прочности от состава ТЭП оптимальное соотношение компонентов 50:50, а содержание винилацетата 26-30%.

При разрушении склеенных образцов преобладал адгезионный характер разрыва, поэтому с целью повышения адгезионных свойств вводились различные адгезионные добавки: канифоль, алкилфенолформальдегидная смола БР-1045[1], Октафор БР-1045-К, Алькорез, Паволан, полиизобутилен, перхлорвиниловая смола.

Результаты исследования показали, что совместное введение Октафор БР 1045, канифоли в количестве 30 мас.ч. и 20 мас.ч., соответственно, увеличивает когезионную прочность ТЭП, но к улучшению адгезионных показателей это не приводит. Анализируя данные адгезионных и когезионных свойств всех композиций был оптимизирован состав ТЭП. Уровень свойств оптимального состава ТЭП представлен в таблице 1.

Из таблицы 1 видно, что разработанный ТЭП имеет хороший уровень адгезионных свойств и будет обладать высокой атмосферостойкостью за счет наличия СКЭПТ в составе ТЭП. Образцы оптимального состава подвергались ускоренным испытаниям на старение в воде (при 20° С и при 70° С), термостарение 170° С и водопоглощение.

Таблица 1 - Свойства ТЭП оптимального состава

Свойства оптимального состава ТЭП

Когезионная прочность, МПа Адгезионная прочность, при испытании на сдвиг, МПа Водопоглощение , %

1,6- 2,0 0,2 - 0,3 0,16

Рис. 1 - Влияние термостарения (170° С) на когезионную прочность ТЭП и адгезию ТЭП к резине на основе СКЭПТ

Рис. 2 - Влияние старения в воде (при 20° С) на когезионную прочность ТЭП и адгезию ТЭП к резине на основе СКЭПТ

Ф когезионная прочность

Ш адгезионная прочность (при испытании на сдвиг) время старения в воде при 709 С, час.

Рис. 3 - Влияние старения в воде (70° С) на когезионную прочность ТЭП и адгезию ТЭП к резине на основе СКЭПТ

При термостарении при 70°С (рис.1) происходит существенное повышение когезионной прочности и адгезии к резине, что можно связать с процессами конденсации фенольной смолы в процессе старения. При старении в воде (рис.2, 3) как при 20°С, так и при 70°С наблюдается снижение уровня адгезии, с некоторым повышением прочности, что коррелирует со степенью набухания ТЭП. Не смотря на это свойства после старения в воде удовлетворительны.

Результаты испытаний на водопоглощение представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Зависимость водопоглощения ТЭП от времени

Водопоглощение Время, сутки

1 3 7 14

При 20°С, % 0,16 0,30 0,40 0,72

1 3 5 7

При 70°С, % 1,28 1,44 2,65 3,85

Из данных таблицы 2 можно сделать вывод, что ТЭП на основе СКЭПТ обладает низким водопоглощением. Таким образом, разработанные композиции будут иметь достаточный уровень адгезионных и защитных свойств к резинам на основе СКЭПТ.

Выводы

1 Изучена возможность получения композиций клеевого назначения термопластичного типа на основе СКЭПТ и СЭВА. Осуществлена оценка влияния соотношения компонентов и адгезионных добавок на прочностные и адгезионные свойства получаемых термоэластопластов.

2 Оценка свойств разработанных ТЭП показала возможность их применения в качестве однокомпонентных клеев, как расплавного, так и растворного (50 %) типа для склеивания резин на основе СКЭПТ.

3 Проведена их расширенная оценка и показана их потенциальная возможность эксплуатации в реальных условиях.

Литература

1. Перова, М. С. Возможности использования алкилфенолформальдегидных смол в неотверждаемых герметиках на основе бутилкаучука / М.С.Перова, Ю.Н. Хакимуллин/ / Вестник Казан. технол. ун-та.-2010.- №11.- С.142-146.

© Л. Ю. Закирова - канд. техн. наук, доц. каф. химии и технологии переработки эластомеров КНИТУ, lazaur285@yandex.ru; Л. И. Идиятулина - студентка КНИТУ; Ю. Н. Хакимуллин - д-р техн. наук, проф. каф. химии и технологии переработки эластомеров КНИТУ.