RU2144554C1

RU2144554C1 - Nondrying plastic sealing composition

Info

Publication number: RU2144554C1
Application number: RU98107391A
Authority: RU
Inventors: Ю.А. Сангалов; А.И. Ильясова; Н.А. Красулина; Н.Е. Антонова
Original assignee: Институт нефтехимии и катализа АН Республики Башкортостан
Priority date: 1998-04-15
Filing date: 1998-04-15
Publication date: 2000-01-20

Abstract

FIELD: chemical industry. SUBSTANCE: nondrying plastic sealing composition comprises polyisobutylene, industrial, oil, filler, pine oleoresin, ratios of components being as follows, wt.%: polyisobutylene, 7.5-12.5; industrial oil, 30-50; water-repelling wood meal, 30-50; pine oleoresin 7.5-12.5. EFFECT: plastic sealant with chemical resistance to acid media. 5 ex, 1 tbl

Description

Изобретение относится к защитным герметизирующим составам, в частности невысыхающим герметикам - мастикам с повышенной химической стойкостью. The invention relates to protective sealing compounds, in particular non-drying sealants - mastics with high chemical resistance.

В связи с развитием современной техники, появлением новых изделий, конструкций, эксплуатирующихся в условиях воздействия повышенных или пониженных температур, агрессивных сред проблема уплотнения приобрела важное значение. В качестве уплотнительных материалов применяются герметизирующие составы как природного происхождения (битумы, смолы, асфальты и др.), так и синтетического (олигомеры, высокомолекулярные каучуки и т.д.). Учитывая широкий спектр деформационных воздействий на герметики (сдвиг, растяжение, сжатие), в качестве материалов для них наиболее подходят высокомолекулярные соединения с эластическими или пластическими свойствами. In connection with the development of modern technology, the emergence of new products, structures, operating under conditions of exposure to elevated or low temperatures, aggressive environments, the problem of compaction has become important. As sealing materials, sealing compounds of both natural origin (bitumen, resins, asphalts, etc.) and synthetic (oligomers, high molecular weight rubbers, etc.) are used. Given the wide range of deformation effects on sealants (shear, tension, compression), high molecular weight compounds with elastic or plastic properties are most suitable as materials for them.

Хотя классификация герметиков может быть проведена по многим признакам (область применения, число компонент, способ применения и многие другие), наиболее принципиальным является разделение герметизирующих составов по природе исходного полимера - на вулканизирующиеся или отверждающиеся и невысыхающие или нетвердеющиеся /1. Клеи и герметики. Под ред. Кардашова. М.: Химия, 1978, 200 с. 2. Р.А. Смыслова, С.В. Котлярова. Справочное пособие по герметизирующим материалам на основе каучуков. М.: Химия, 1971, 72 с./. Although the classification of sealants can be carried out according to many criteria (field of application, number of components, method of application, and many others), the most important is the separation of sealing compounds by the nature of the original polymer - into vulcanizable or cured and non-drying or non-hardening / 1. Glues and sealants. Ed. Kardashova. M .: Chemistry, 1978, 200 p. 2. R.A. Smyslova, S.V. Kotlyarova. A guide to rubber-based sealing materials. M .: Chemistry, 1971, 72 pp. /.

Последние представляют собой термопластичные материалы, в зависимости от температуры находящиеся в высокоэластическом или вязкотекучем состоянии и применяющиеся для уплотнения разъемных или подвергающихся периодическому демонтажу соединений. The latter are thermoplastic materials that, depending on the temperature, are in a highly elastic or viscous flowing state and are used to seal detachable or periodically dismantled joints.

Невысыхающие герметики изготавливаются на основе полимеров-эластомеров с низкой ненасыщенностью или ее отсутствием (полимеры и сополимеры изобутилена, этиленпропиленовый каучук), благодаря чему характеризуются высокой стойкостью к кислороду, действию кислот, щелочей, окислителей, низкой газо- и водопроницаемостью. Как правило, эти герметики, кроме полимера, содержат наполнитель (наполнители) и разбавитель. В сочетании они определяют основные свойства невысыхающих герметиков - вязкость (мягкость, пластичность, консистенция) и адгезию (липкость, клейкость, сцепляемость) к различного рода поверхностям) /1. Клеи и герметики под ред. Д.А. Кардашова. М.: Химия, 1978, 200 с./. Non-drying sealants are made on the basis of elastomeric polymers with low or no unsaturation (polymers and copolymers of isobutylene, ethylene propylene rubber), due to which they are characterized by high resistance to oxygen, the action of acids, alkalis, oxidizing agents, low gas and water permeability. As a rule, these sealants, in addition to polymer, contain filler (s) and diluent. In combination, they determine the basic properties of non-drying sealants - viscosity (softness, ductility, consistency) and adhesion (stickiness, stickiness, adhesion) to various surfaces) / 1. Adhesives and Sealants Ed. YES. Kardashova. M .: Chemistry, 1978, 200 pp. /.

К числу наиболее доступных и часто используемых невысыхающих герметизирующих составов относятся композиции на основе полиизобутилена. Применяют различные сорта полиизобутилена, преимущественно низкой и средней молекулярной массы (3 - 50 тысяч) или в смеси с высокомолекулярным полиизобутиленом, широкий круг доступных наполнителей (мел, известняк, асбест и др.) и разбавителей (масла, битумы и т.п.). Например, для уплотнения стыков в крупноблочных бетонных сооружениях используют рецептуру высоконаполненного герметика, состоящего из (в мас. частях) низкомолекулярного полиизобутилена (15 - 35), высокомолекулярного полиизобутилена (25 - 35), битума (100), нейтрального минерального масла (60), молотого известняка (500 - 600) и асбеста (80 - 90) /3. Л.Л.Лабутин. Антикоррозионные и герметизирующие материалы на основе синтетических каучуков. Л. Химия 1982, с. 65 - 67/. Among the most accessible and commonly used non-drying sealants are compositions based on polyisobutylene. Apply various grades of polyisobutylene, mainly low and medium molecular weight (3-50 thousand) or mixed with high molecular weight polyisobutylene, a wide range of available fillers (chalk, limestone, asbestos, etc.) and diluents (oils, bitumen, etc.) . For example, to seal joints in large-block concrete structures, a highly filled sealant is used, consisting of (in wt. Parts) low molecular weight polyisobutylene (15 - 35), high molecular weight polyisobutylene (25 - 35), bitumen (100), neutral mineral oil (60), ground limestone (500 - 600) and asbestos (80 - 90) / 3. L.L. Labutin. Anticorrosive and sealing materials based on synthetic rubbers. L. Chemistry 1982, p. 65 - 67 /.

При получении погонажных материалов круглого, прямоугольного, треугольного сечений, а также более сложной формы ориентируются на полиизобутилены с молекулярной массой 100 - 200 тыс. Так, наиболее близкой к предлагаемому изобретению является широко применяемая в гражданском и промышленном строительстве герметизирующая мастика УМС-50, в состав которой входят высокомолекулярный полиизобутилен ПИБ-118 (5% мас.), нейтральное масло (20% мас.) и высокодисперсный мел (75% мас.) /3/. Мастика атмосферо- и водостойка, долговечна, нетоксична, не вызывает коррозию, эксплуатируется в широком температурном интервале (-50-70^o), имеет низкую стоимость. К числу основных трудноустранимых недостатков герметизирующей мастики УМС-50 относится текучесть под нагрузкой и нестабильность в маслах с растворителями. Эти недостатки могут быть частично преодолены использованием в рецептуре мастики высыхающих масел, которые, мигрируя на поверхность, образуют на ней при окислении эластичные пленки, защищающие массу герметика от контакта с воздухом и жидкой средой и предупреждающие оползание герметика.Upon receipt of molded materials of round, rectangular, triangular sections, as well as more complex shapes, they are oriented to polyisobutylenes with a molecular weight of 100 to 200 thousand. So, the closest to the present invention is the UMS-50 sealing mastic, widely used in which includes high molecular weight polyisobutylene PIB-118 (5% wt.), neutral oil (20% wt.) and highly dispersed chalk (75% wt.) / 3 /. The mastic is weather and water resistant, durable, non-toxic, non-corrosive, is used in a wide temperature range (-50-70 ^o ), has a low cost. The main difficult to eliminate disadvantages of the sealing paste UMS-50 include fluidity under load and instability in oils with solvents. These disadvantages can be partially overcome by using drying oils in the formulation of mastic, which, migrating to the surface, form elastic films on it during oxidation, protecting the sealant mass from contact with air and liquid medium and preventing the sealant from slipping.

Более серьезный недостаток, делающий рецептуру УМС-50 нерациональной, состоит в использовании в паре с химстойким полимером - полиизобутиленом некислотостойкого наполнителя - мела, делающего композицию в целом неустойчивой к действию кислот. Известные более химически стойкие, чем мел, наполнители (углеродная сажа, белая сажа, силикаты магния, кальция, алюминия, диатомит, литолон и др.) плохо смачиваются углеводородными полимерами, трудно совмещаются с ними и поэтому мало пригодны в составе полиизобутиленовых герметиков /4. Захарченко П.И. и др. Справочник резинщика. Материалы резинового производства. М., Химия, 1971, 607 с./. A more serious drawback that makes the UMS-50 formulation irrational is that it is paired with a chemically resistant polymer, polyisobutylene, a non-acid-resistant filler, chalk, which makes the composition as a whole unstable to acids. Known more chemically resistant than chalk fillers (carbon black, white carbon, silicates of magnesium, calcium, aluminum, diatomite, litholone, etc.) are poorly wetted by hydrocarbon polymers, difficult to combine with them and therefore of little use in polyisobutylene sealants / 4. Zakharchenko P.I. et al. Directory rubberman. Rubber manufacturing materials. M., Chemistry, 1971, 607 pp. /.

Целью изобретения является разработка пластичного герметика типа УМС-50, сочетающего его достоинства и химическую устойчивость к кислым средам. Поставленная цель достигается тем, что в рецептуре герметизирующего состава - прототипа вместо мела используется наполнитель - дисперсная древесина в виде гидрофобизированной древесной муки, а в качестве дополнительного компонента - живица сосновая, при следующем соотношении компонент, мас.%:
ПИБ-118 - 7,5-12,5
Индустриальное масло И-20 - 30-50
Гидрофобизированная древесная мука - 30-50
Живица сосновая - 7,5-12,5
Оптимизация состава проводилась по показателям пластичности (пенетрация), водо- и кислотостойкости, тепло- и морозостойкости, миграции масла - пластификатора согласно /1/. Так, общее содержание разбавителей и жидкой добавки (масло, живица) определяется требуемым уровнем пластических свойств (пенетрация). Содержание наполнителя (30 - 50% мас.) - древесной муки определяется совместимостью с остальными компонентами: при меньших количествах снижается усиливающее действие и теплостойкость; при больших - проявляется несовместимость компонент и комкование композиции. Добавки живицы увеличивают клейкость (адгезию) композиции.The aim of the invention is to develop a plastic sealant type UMS-50, combining its advantages and chemical resistance to acidic environments. This goal is achieved by the fact that in the formulation of the sealing composition - prototype instead of chalk, filler is used - dispersed wood in the form of hydrophobized wood flour, and pine gum as an additional component, in the following ratio, wt.%:
PIB-118 - 7.5-12.5
Industrial oil I-20 - 30-50
Hydrophobized wood flour - 30-50
Zhivitsa pine - 7.5-12.5
The composition was optimized according to the indicators of plasticity (penetration), water and acid resistance, heat and frost resistance, migration of oil - plasticizer according to / 1 /. So, the total content of diluents and liquid additives (oil, gum) is determined by the required level of plastic properties (penetration). The content of the filler (30 - 50% wt.) - wood flour is determined by compatibility with other components: with smaller amounts, the enhancing effect and heat resistance are reduced; at large - incompatibility of components and clumping of the composition is manifested. Additives of gum increase the stickiness (adhesion) of the composition.

Заявляемый состав герметика позволяет использовать его в интервале температур -35(-40)-55(60) при температуре нанесения 30-40^o.The inventive composition of the sealant allows you to use it in the temperature range -35 (-40) -55 (60) at a temperature of application of 30-40 ^o .

Новизна герметизирующего состава состоит в использовании дисперсного наполнителя - гидрофобизированной древесной муки. Исходная древесная мука как гидрофильный материал не является оптимальным наполнителем; после гидрофобизации с помощью кремнийорганического гидрофобизатора - этилсиликата-40 древесная мука приобретает устойчивость к кислым средам и соответственно придает устойчивость соответствующим композициям герметика. The novelty of the sealing composition is the use of dispersed filler - gidrofobizirovannogo wood flour. Raw wood flour as a hydrophilic material is not an optimal filler; after hydrophobization using an organosilicon hydrophobizing agent - ethyl silicate-40, wood flour acquires resistance to acidic media and, accordingly, gives stability to the corresponding sealant compositions.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими примерами. The invention is illustrated by the following examples.

Примеры
Герметизирующий состав приготавливается по следующей схеме. В смеситель с термостатирующей рубашкой и перемешивающим устройством загружают 7,5 мас. ч. полиизобутилена с молекулярной массой -120.000 и индустриальное масло И-20 - 30 мас.ч. Смесь выдерживают сначала на холоду 24 ч, а потом при перемешивании нагревают при 80^o до растворения полимера. Затем вводят живицу сосновую (ОСТ 13-128-82) в количестве 12,5 мас.ч. В последнюю очередь добавляют 50 мас.ч. древесной муки (хвойной породы, ГОСТ 16361-87), гидрофобизированной для улучшения совместимости с углеводородными компонентами композиции. Последнюю получают обработкой этилсиликатом-40, взятым в избытке, при 180^o. Продукт содержит -10 - 11% мас. кремния. После 30 мин перемешивания смеси углеводородных компонент с древесной мукой ее выдавливают в форму и охлаждают до комнатной температуры. Образец испытывается по известным стандартным методикам. Свойства образца приведены в табл. 1 (пример 1). Для других составов свойства образцов иллюстрируются примерами 2-5 (табл. 1).Examples
The sealing composition is prepared according to the following scheme. In the mixer with a thermostatic jacket and a mixing device, 7.5 wt. including polyisobutylene with a molecular weight of -120.000 and industrial oil I-20 - 30 parts by weight The mixture is kept first in the cold for 24 hours, and then with stirring is heated at 80 ^° until the polymer is dissolved. Then enter pine resin (OST 13-128-82) in an amount of 12.5 wt.h. Lastly, 50 parts by weight are added. wood flour (coniferous, GOST 16361-87), hydrophobized to improve compatibility with hydrocarbon components of the composition. The latter is obtained by treatment with ethyl silicate-40, taken in excess, at 180 ^o . The product contains -10 - 11% wt. silicon. After 30 minutes of mixing the mixture of hydrocarbon components with wood flour, it is extruded into a mold and cooled to room temperature. The sample is tested according to well-known standard methods. The properties of the sample are given in table. 1 (example 1). For other compositions, the properties of the samples are illustrated by examples 2-5 (table. 1).

Из таблицы видно, что наряду с высокой водостойкостью, композиции герметика характеризовались высокой стойкостью к соляной кислоте (примеры 1 - 5). Состав согласно прототипу в условиях испытания на кислотостойкость терял форму и разрушался. По эксплуатационным температурам (теплостойкость и морозостойкость) и значениям пенетрации предложенные составы герметика находятся на уровне прототипа. По показателю "миграция пластификатора (масла)", характеризующего степень удерживания его в композиции, предложенные композиции, за исключением состава согласно примера 5, также не уступают прототипу. The table shows that along with high water resistance, the sealant compositions were characterized by high resistance to hydrochloric acid (examples 1 to 5). The composition according to the prototype under conditions of testing for acid resistance lost its shape and collapsed. According to operating temperatures (heat resistance and frost resistance) and penetration values, the proposed sealant compositions are at the level of the prototype. In terms of "migration of plasticizer (oil)", characterizing the degree of retention of it in the composition, the proposed composition, with the exception of the composition according to example 5, is also not inferior to the prototype.

Со временем на поверхности герметиков образуется защитная пленка, очевидно связанная с окислением живицы на поверхности. Она должна способствовать стабилизации свойств герметика при эксплуатации. Over time, a protective film forms on the surface of the sealants, obviously associated with the oxidation of the resin on the surface. It should help stabilize the properties of the sealant during operation.

Учитывая вышеприведенные свойства, разработанные составы герметика могут быть рекомендованы для использования в промышленном и гражданском строительстве. Given the above properties, the developed sealant compositions can be recommended for use in industrial and civil engineering.

Claims

A non-drying plastic sealing composition, including PIB-118 polyisobutylene, industrial oil and a filler, characterized in that it contains hydrophobized wood flour and additionally contains pine resin in the following ratio of components, wt. %:
Polyisobutylene PIB-118 - 7.5 - 12.5
Industrial oil - 30 - 50
Water-repellent wood flour - 30 - 50
Zhivitsa pine - 7.5 - 12.5