МАСТИКА
MASTIC

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации магистральных нефтепроводов, нефтепродуктопроводов и газопроводов, в частности к материалам для защиты от коррозии металлических поверхностей трубопроводов.
Известна битумно-полимерная мастика, включающая битум, дивинилстирольный термоэластопласт, индустриальное масло в качестве пластификатора и каучук в качестве модификатора при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Битум
40-80
Дивинилстирольный термоэластопласт
1-10
Пластификатор
1-6
Модификатор
1-7
[Пат №2192578, кл. F16L 58/12, опубл. 2002 г.].
Однако данная мастика не обеспечивает надежной защиты трубопровода из-за недостаточно высокой адгезии к металлической поверхности (0,5-0,6 МПа), что объясняется низкой адгезивной способностью к металлу основного компонента - битума.
Авторами разработана мастика, включающая в качестве основного компонента - нефтеполимер «асмол», имеющий физико-химические характеристики, близкие к битумам, но со значительно более высокой адгезией к металлу (1,0-1,5 МПа). Впервые асмол (асфальтосмолистое соединение в виде асфальтосмолистого олигомера) был получен путем взаимодействия асфальта деасфальтизации гудрона с кубовым остатком производства изопрена стадии регенерации диметилформальдегида в присутствии серной кислоты [Пат. РФ №2074224, кл. С10С, опубл. 1997 г.]. В дальнейшем для получения асмола с аналогичными качествами второй компонент был заменен на тяжелую смолу - кубовый остаток регенерации диметилформамида (КОРД) [Н.М.Черкасов, И.Ф.Гладких, К.М.Гумеров, И.У.Субаев. Асмол и новые изоляционные материалы для подземных трубопроводов. - М.: ООО «Недра-Бизнес-центр», 2005 г., стр.108].
Наиболее близкой к заявляемому объекту является мастика, содержащая асфальтосмолистое соединение «асмол», минеральное масло С-9 в качестве пластификатора, дивинилстирольный термоэластостопласт, антиоксидант и мел при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Асмол
73,0-77,0
Минеральное масло С-9
15,5-17,0
Дивинилстирольный термоэластопласт
3,5-4,0
Антиоксидант
0,5-1,9
Мел
1,0-4,0
[Патент РФ №2138884, кл. Н01М 2/08, С09К 3/10, опубл. 1999].
Данная мастика предназначена для герметизации аккумуляторов и непригодна для применения в качестве клеевого слоя полимерных липких лент. Мастика имеет хорошую адгезию к металлу и полипропилену, однако температура размягчения по КиШ выше 100°С делает невозможным осуществление технологического процесса изготовления ленты, так как имеет низкую текучесть расплава мастики. Кроме того, повышенное содержание мела в мастике (до 4%) приводит к повышению водопоглощения мастики.
Изобретение направлено на улучшение качества мастики для придания ей высоких защитных свойств и применения ее в качестве клеевого слоя для полимерных липких лент: снижение температуры размягчения мастики, увеличение адгезии к полиэтилену и поливинилхлориду при отрицательных температурах применения, уменьшение водопоглощения, увеличение стойкости покрытия к отслаиванию при катодной поляризации и деформационным нагрузкам.
Это достигается тем, что мастика на основе асмола, содержащая дивинилстирольный термоэластопласт ДСТ, масло в качестве пластификатора, согласно изобретению дополнительно содержит клей АСМ, растворитель «нефрас» и синдиотактический 1,2 полибутадиен, при этом в качестве масла мастика содержит рапсовое масло при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Асмол
61,0-94,0
Растворитель «нефрас»
1,0-6,0
Дивинилстирольный
термоэластопласт ДСТ
0,9-3,0
Синдиотактический
1,2-полибутадиен
0,1-2,0
Рапсовое масло
1,0-17,0
Клей АСМ
6,0-11,0
Мастика может дополнительно содержать мел при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Асмол
61,0-94,0
Растворитель «нефрас»
1,0-6,0
Дивинилстирольный
термоэластопласт ДСТ
0,9-3,0
Синдиотактический
1,2-полибутадиен
0,1-2,0
Рапсовое масло
1,0-17,0
Клей АСМ
6,0-11,0
Мел
0,3-0,5.
Асмол представляет собой твердый эластичный материал черного цвета плотностью 0,99-1,06 кг/см и выпускается на ОАО УЗЭМИК (г.Уфа) по ТУ 5623-002-05111644-96 «Мастичная композиция для противокоррозионных покрытий «Асмол»».
Растворитель «нефрас» производится в отечественной промышленности в крупнотоннажном масштабе по ГОСТ 10214-78 «Сольвент нефтяной. Технические условия». Например, он выпускается на ОАО «Салаваторгсинтез», ОАО «Уфаоргсинтез», ОАО «Лукойл-Пермнефтеоргсинтез» и др.
Дивинилстирольный термоэластопласт ДСТ является блок-сопилимером на основе стирола и бутадиена и выпускается в ОАО «Воронежсинтезкаучук» по ТУ 38.40327-98.
Синдиотактический 1,2 полибутадиен является товарным продуктом и выпускается, в частности, под торговой маркой «Ефродиен» СН-8000 на ОАО «Ефремовский завод синтетического каучука».
Рапсовое масло выпускается на предприятии ОАО «Татрапс» по ГОСТ 8988-77 «Масло рапсовое. Технические условия».
Клей АСМ представляет собой раствор резиновой смеси на основе бутилкаучука и асмола в бензине-растворителе для резиновой промышленности. Клей АСМ является доступным товарным продуктом и выпускается на ОАО «УЗЭМИК» (г.Уфа) по ТУ 2513-032-16802026-2007 «Антикоррозионная клеевая композиция (Клей АСМ)».
Приготовление предлагаемой мастики осуществляют следующим образом.
Загружают расчетное количество рапсового масла, клея АСМ, растворителя «нефрас», дивинилстирольного термоэластопласта ДСТ, синдиотактического 1,2-полибутадиена с повышением температуры до 100-110°С, перемешивают до полного растворения полимеров, затем повышают температуру до 125-130°С и добавляют асмол с последующим перемешиванием до полного растворения при температуре 130-150°С (в течение 8-13 часов), затем мел, при необходимости.
Согласно заявляемому способу были получены мастики, составы которых, а также физико-химические характеристики представлены в таблице. Там же для сравнения приведены состав и свойства мастики, полученной согласно прототипу.
Как видно из таблицы, предлагаемая мастика по своим физико-механическим свойствам превосходит прототип: имеет более низкую температуру размягчения по КиШ, более высокие адгезионные свойства к металлу и полимерной основе, высокую стойкость к катодному отслаиванию, низкое водопоглощение мастики.
Таким образом, использование предлагаемой мастики позволит по сравнению с мастикой по прототипу применять ее в качестве клеевого слоя полимерных липких лент, обеспечивающего их высокие защитные свойства: высокую адгезию к металлу и полимерной основе, стойкость к отслаиванию при катодной поляризации и деформационным нагрузкам, низкое водопоглощение, возможность использования ленты при низких температурах (до минус 20°С).
Состав и сравнительные характеристики предлагаемой мастики и мастики по прототипу
Показатели
Примеры
по предлагаемой мастике
по прототипу
1
2
3
4
Содержание компонентов, мас.%:
- Асмол
61,0
79,0
78,7
94,0
77,0
- Дивинилстирольный термоэластопласт ДСТ
3,0
2,0
2,0
0,9
4,0
- 1,2-полибутадиен
2,0
2,0
2,0
0,1
-
- Растворитель «нефрас»
6,0
1,0
1,0
3,5
-
- Рапсовое масло
17,0
10,0
10,0
1,0
-
- Клей АСМ
11,0
6,0
6,0
-
-
- Мел
-
-
0,3
0,5
3,0
- Минеральное масло С-9
-
-
-
-
15,0
- Антиоксидант
-
-
-
-
1,0
Физико-химические свойства мастики:
- Температура размягчения по КиШ, °С
75
83
85
94
102
- Пенетрация мастики при 25°С, 0,1 мм
90
72
60
64
60
- Адгезия к стали при (20±3)°С, кгс/см
2,5
3,1
3,2
3,7
2,0
- Адгезия к полиэтилену и поливинилхлориду (в нахлесте) при (20±3)°С, кгс/см
2,1
2,5
2,6
2,6
1,5
- Гибкость ленты
Отсутствие трещин на изгиб при температуре
-20°С
-10°С
-10°С
0°C
0°C
- Водопоглощение за 24 ч три (20±3)°С, %
0,10
0,10
0,15
0,17
3,0
Площадь отслаивания* при катодной поляризации после выдержки в электролите при (20±3)°С в течение 30 суток, см<sup>2</sup>,
2,7
3,2
3,4
3,0
15,2
*Чем больше площадь отслаивания, тем ниже защитные свойства покрытия