Герметизирующая мастика
SEALING COMPOUND

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.:
Полисульфидный олигомер
100
Наполнитель
83,43-142
Диоксид марганца
6,2-10
Пластификатор
7,19-15
Стеариновая кислота
0,13-0,7
Аэросил
0,55-4,34
Дифенилгуанидин
0,2-1,5
Ненасыщенная полиэфирная смола
0,5-5
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. %:
смола полиэфирная ненасыщенная
ПН-15
46.5-64.5
смола винилэфирная ЭВС-9133
9.5-22.5
коллоидно-графитовый препарат С-1
9.0-10.0
диабазовая мука
2.0-4.5
нанопорошок диоксида кремния
Таркосил Т-20
1.5-4.5
ускоритель НК-1
3.0-3.5
гидроперекись изопропилбензола
2.5-3.0
перекись метилэтилкетона (50%-ный раствор в стироле)
1.5-2.0
стирол
остальное
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:
3
полиэфирная смола - торговое обозначение ПН-15, плотность при 20°С - 1,04-1,06 г/см;
винилэфирная смола - торговое обозначение ЭВС-9133 - ТУ 2226-055-05758799-01;
3
ускоритель НК-1 - стирольный раствор кобальтовой соли нафтеновых кислот, содержащий 1 мас. % кобальта, плотность 0,92-0,95 г/см;
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);
3
растворитель - стирол (ГОСТ 10003-90), плотность 0,9 г/см.
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.