RU2326914C1

RU2326914C1 - Polymeric composition for coatings

Info

Publication number: RU2326914C1
Application number: RU2007101056/04A
Authority: RU
Inventors: Андриан Викторович Нистратов (RU); Андриан Викторович Нистратов; ничев Вадим Вадимович Лукь (RU); Вадим Вадимович Лукьяничев; Иван Александрович Новаков (RU); Иван Александрович Новаков; Марат Абдурахманович Ваниев (RU); Марат Абдурахманович Ваниев; Владислав Антонович Лукасик (RU); Владислав Антонович Лукасик; Виктори Ивановна Фролова (RU); Виктория Ивановна Фролова; Алексей Владимирович Лесничук (RU); Алексей Владимирович Лесничук
Priority date: 2007-01-09
Filing date: 2007-01-09
Publication date: 2008-06-20

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: polymeric composition can be used for elastomeric sealing and damp-proof materials of roof and anticorrosion coatings, run track covers and gym flooring systems and contains polysulfide oligomer - liquid thiocol with average molecular weight 1700-5500 and viscosity 7.5 - 50 Pa·c at 25°C temperature, the filler - hydrophobizsated calcium carbonate, plasticiser, manganese dioxide and booster compound 2,4,6 - tris-(dimethylaminomethyl)-phenol and additionally filling agent - carbon P-803.

EFFECT: enhanced physical and mechanical, dump-proof properties on the basis of the composition.

1 ex, 2 tbl

Description

Изобретение относится к полимерным строительным композициям и может быть использовано для изготовления эластомерных герметизирующих и гидроизоляционных материалов, кровельных и антикоррозионных покрытий.The invention relates to polymer building compositions and can be used for the manufacture of elastomeric sealing and waterproofing materials, roofing and anti-corrosion coatings.

Известна композиция для герметизации и склеивания, включающая жидкий тиокол, натрий двухромовокислый, воду, наполнитель, четырехфункциональную эпоксидную смолу и растворитель, являющийся одновременно катализатором отверждения [Патент РФ №2058363, Кл. С09К 3/10, опубл. 1996].A known composition for sealing and bonding, including liquid thiocol, sodium dichromate, water, a filler, a four-functional epoxy resin and a solvent, which is both a curing catalyst [RF Patent No. 2058363, CL. S09K 3/10, publ. 1996].

Недостатком композиции является многостадийность технологии получения, низкая жизнеспособность и высокое водопоглощение.The disadvantage of the composition is the multi-stage production technology, low viability and high water absorption.

Известна герметизирующая композиция, включающая полисульфидный олигомер, наполнитель, диоксид марганца, аэросил, дифенилгуанидин, эпоксидную диановую смолу, замедлитель вулканизации, пластификатор [АС СССР №1054397, Кл. С09К 3/10, опубл. 1983].Known sealing composition comprising a polysulfide oligomer, filler, manganese dioxide, aerosil, diphenylguanidine, epoxy diane resin, vulcanization inhibitor, plasticizer [USSR AS No. 1054397, Cl. S09K 3/10, publ. 1983].

Недостатками композиции являются низкие гидролитическая стабильность, физико-механические свойства и тиксотропность.The disadvantages of the composition are low hydrolytic stability, physico-mechanical properties and thixotropy.

Известна герметизирующая композиция, включающая полисульфидный олигомер, диоксид титана, гидрофобизированный мел, аэросил, полиэтиленгликольадипинат, диоксид марганца, стеариновую кислоту, дифенилгуанидин и пластификатор. [Патент РФ №2064955, Кл. 6 С09К 3/10, опубл. 1996].Known sealing composition comprising a polysulfide oligomer, titanium dioxide, hydrophobized chalk, aerosil, polyethylene glycol adipate, manganese dioxide, stearic acid, diphenylguanidine and plasticizer. [RF patent No. 2064955, Cl. 6 S09K 3/10, publ. 1996].

Недостатком данной композиции является недостаточная прочность при растяжении и относительное удлинение, высокое водопоглощение, а также необходимость ступенчатого режима вулканизации (2 стадии).The disadvantage of this composition is the lack of tensile strength and elongation, high water absorption, as well as the need for a stepwise vulcanization regime (2 stages).

Наиболее близкой к предлагаемой по сущности и достигаемому результату является герметизирующая и гидроизолирующая композиция, включающая полисульфидный олигомер - жидкие тиоколы со среднечисленной молекулярной массой 1700-5500 и вязкостью при 25°С 7,5-50 Па·c, мел гидрофобизированный, пластификатор, диоксид марганца и ускоритель при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:The closest to the proposed in essence and the achieved result is a sealing and waterproofing composition comprising a polysulfide oligomer - liquid thiocols with a number average molecular weight of 1700-5500 and a viscosity at 25 ° C of 7.5-50 Pa · s, hydrophobized chalk, plasticizer, manganese dioxide and an accelerator in the following ratio of components, parts by weight:

Полисульфидный олигомерPolysulfide oligomer 100one hundred Диоксид марганцаManganese dioxide 9-159-15 Мел гидрофобизированныйWater-repellent chalk 90-15090-150 ПластификаторPlasticizer 30-6030-60 РастворительSolvent 1-61-6 Меркаптобензимидазолят цинкаZinc mercaptobenzimidazolate 0,2-0,60.2-0.6

[Патент РФ №2283334, Кл. С09К 3/10, опубл. 2006].[RF patent No. 2283334, Cl. S09K 3/10, publ. 2006].

Недостатком данной композиции являются невысокие физико-механические свойства, а также гидролитическая стабильность. Кроме того, необходимость предварительного растворения ускорителя снижает технологичность процесса приготовления композиции.The disadvantage of this composition is the low physical and mechanical properties, as well as hydrolytic stability. In addition, the need for preliminary dissolution of the accelerator reduces the manufacturability of the process of preparing the composition.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка состава композиции, обладающей повышенными физико-механическими и гидроизоляционными свойствами.The task of the invention is to develop the composition with a high physical, mechanical and waterproofing properties.

Техническим результатом является повышение физико-механических свойств и гидроизоляционных характеристик покрытия, а также расширение областей применения заявленной композиции.The technical result is to increase the physico-mechanical properties and waterproofing characteristics of the coating, as well as the expansion of the scope of the claimed composition.

Поставленный технический результат решается использованием композиции, включающей полисульфидный олигомер - жидкие тиоколы со среднечисленной молекулярной массой 1700-5500 и вязкостью при 25°С 7,5-50 Па·с, наполнитель - гидрофобизированный мел, пластификатор, диоксид марганца и ускоритель, причем в качестве ускорителя она содержит 2,4,6-трис-(диметиламинометил)-фенол и дополнительно наполнитель - технический углерод - П-803 при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:The technical result is solved by using a composition comprising a polysulfide oligomer - liquid thiocols with a number average molecular weight of 1700-5500 and a viscosity at 25 ° C of 7.5-50 Pa · s, filler - hydrophobized chalk, plasticizer, manganese dioxide and accelerator, and as accelerator it contains 2,4,6-tris- (dimethylaminomethyl) -phenol and additionally filler - carbon black - P-803 in the following ratio, wt.h .:

Полисульфидный олигомерPolysulfide oligomer 100one hundred Диоксид марганцаManganese dioxide 9-159-15 Мел гидрофобизированныйWater-repellent chalk 40-5040-50 ПластификаторPlasticizer 30-6030-60 2,4,6-трис-(диметиламинометил)-фенол2,4,6-tris- (dimethylaminomethyl) phenol 0,2-0,60.2-0.6 Технический углерод П-803Carbon black P-803 25-3025-30

Сущность изобретения заключается в использовании ускорителя, содержащего третичные атомы азота, на которые метильные группы смещают электронную плотность. Проявление индукционного эффекта, обусловленное наличием метильных групп, обеспечивает высокую подвижность третичных атомов азота в 2,4,6-трис-(диметиламинометил)-феноле. В присутствии диоксида марганца происходит образование комплексной соли ускорителя с вулканизующим агентом с последующим присоединением комплекса к сульфогидрильным группам олигомера. В последующем концевой фрагмент диссоциирует с формированием тиоксильного макрорадикала (R-O-S°), который способствует образованию регулярной пространственной структуры в полисульфидном полимере, характеризующейся узким молекулярно-массовым распределением межузловых цепей. Регулярность строения обеспечивает более плотную упаковку макромолекул, что влечет за собой уменьшение сорбционной способности вулканизатов и повышение их физико-механических и гидроизоляционных показателей. Использование 2,4,6-трис-(диметиламинометил)-фенола, являющегося жидкостью, исключает необходимость предварительного растворения ускорителя. Введение в состав композиции наполнителя - технического углерода П-803, обладающего щелочной реакцией водной вытяжки, способствует более эффективному окислению меркаптогрупп полисульфидного олигомера и повышению прочностных свойств покрытия. Сочетание в композиции указанного количества гидрофобизированного мела и технического углерода П-803 обеспечивает достаточное адсорбционное взаимодействие наполнителей с эластомерной матрицей полисульфидного олигомера и повышает агрегативную стабильность и седиментационную устойчивость композиций.The essence of the invention lies in the use of an accelerator containing tertiary nitrogen atoms, on which methyl groups shift the electron density. The manifestation of the induction effect due to the presence of methyl groups provides high mobility of tertiary nitrogen atoms in 2,4,6-tris- (dimethylaminomethyl) phenol. In the presence of manganese dioxide, the formation of a complex salt of the accelerator with a vulcanizing agent occurs, followed by addition of the complex to the sulfohydryl groups of the oligomer. Subsequently, the terminal fragment dissociates with the formation of a thioxyl macroradical (R-O-S °), which promotes the formation of a regular spatial structure in the polysulfide polymer, characterized by a narrow molecular weight distribution of interstitial chains. The regularity of the structure provides a denser packing of macromolecules, which entails a decrease in the sorption capacity of the vulcanizates and an increase in their physicomechanical and waterproofing characteristics. The use of 2,4,6-tris- (dimethylaminomethyl) phenol, which is a liquid, eliminates the need for preliminary dissolution of the accelerator. The introduction of the filler composition - carbon black P-803, which has an alkaline reaction of aqueous extraction, contributes to a more efficient oxidation of the mercapto groups of the polysulfide oligomer and an increase in the strength properties of the coating. The combination in the composition of the specified amount of hydrophobized chalk and carbon black P-803 provides a sufficient adsorption interaction of the fillers with the elastomeric matrix of the polysulfide oligomer and increases the aggregative stability and sedimentation stability of the compositions.

При осуществлении заявленного изобретения покрытие при длительном контакте с водой в обычных условиях имеет более низкий уровень водопоглощения, высокие физико-механические, высокую гидроизоляционную надежность и адгезию к основанию. Как видно из таблицы 1 и 2, при содержании 2,4,6-трис-(диметиламинометил)-фенола менее 0,2 мас.ч. ухудшаются физико-механические свойства покрытия и гидролитическая стабильность покрытия. Увеличение концентрации ускорителя свыше 0,6 приводит к снижению жизнеспособности составов. При использовании диоксида марганца в количестве менее 9 мас.ч. уменьшается густота сшивки вулканизата, физико-механические и гидроизоляционные свойства. Использование большего чем 15 мас.ч. количества вулканизующего агента снижает жизнеспособность композиции.In the implementation of the claimed invention, the coating with prolonged contact with water under normal conditions has a lower level of water absorption, high physical and mechanical, high waterproofing reliability and adhesion to the base. As can be seen from tables 1 and 2, when the content of 2,4,6-tris- (dimethylaminomethyl) -phenol is less than 0.2 wt.h. the physical and mechanical properties of the coating and the hydrolytic stability of the coating are deteriorating. The increase in the concentration of the accelerator over 0.6 leads to a decrease in the viability of the compositions. When using manganese dioxide in an amount of less than 9 parts by weight the density of the crosslinking of the vulcanizate, physical, mechanical and waterproofing properties are reduced. Using more than 15 parts by weight the amount of curing agent reduces the viability of the composition.

При содержании мела менее 40 мас.ч. снижаются тиксотропные свойства композиции. Увеличение содержания мела свыше 50 мас.ч. приводит к ухудшению перерабатываемости композиции, снижению прочностных показателей и увеличению сорбционной способности покрытия.When the chalk content is less than 40 parts by weight thixotropic properties of the composition are reduced. The increase in the content of chalk over 50 wt.h. leads to a deterioration in the processability of the composition, a decrease in strength indicators and an increase in the sorption ability of the coating.

Использование пластификатора в количестве менее 30 мас.ч. снижает равномерность распределения компонентов состава и затрудняет переработку смесей из-за высокой вязкости. Увеличение содержания пластификатора выше 60 мас.ч. снижает прочностные и гидроизоляционные свойства.The use of plasticizer in an amount of less than 30 parts by weight reduces the uniform distribution of the components of the composition and complicates the processing of mixtures due to the high viscosity. The increase in the content of plasticizer above 60 wt.h. reduces strength and waterproofing properties.

При содержании технического углерода П-803 менее 25 мас.ч. снижаются прочностные свойства покрытия. Увеличение содержания технического углерода П-803 свыше 30 мас.ч. ухудшает перерабатываемость композиции.When the content of carbon black P-803 is less than 25 parts by weight strength properties of the coating are reduced. The increase in the content of carbon black P-803 over 30 wt.h. degrades the processability of the composition.

В качестве полисульфидного олигомера используются жидкие тиоколы со среднечисленной молекулярной массой 1700-5500 (ГОСТ 12812-80). Вязкость тиоколов при 25°С составляет 7,5-50 Па·с. Вулканизующий агент - диоксид марганца (ГОСТ 4470-79). Ускоритель вулканизации - 2,4,6-трис-(диметиламинометил)-фенол (ТУ 6-09-4136-75). Наполнитель - мел гидрофобизированный (ТУ 21-143-84), полученный осаждением водной суспензии в присутствии растительных жирных кислот. В качестве пластификатора используются соединения, совместимые с тиоколовыми олигомерами, например флотореагент-оксаль (ТУ 38 103429-88) и хлорпарафин ХП-470 (ТУ 6-01-16-90). Технический углерод П-803 (ГОСТ 7885-86) является активным наполнителем.As a polysulfide oligomer, liquid thiocols with a number average molecular weight of 1700-5500 (GOST 12812-80) are used. The viscosity of thiocols at 25 ° C is 7.5-50 Pa · s. The vulcanizing agent is manganese dioxide (GOST 4470-79). The vulcanization accelerator is 2,4,6-tris- (dimethylaminomethyl) -phenol (TU 6-09-4136-75). Filler - hydrophobized chalk (TU 21-143-84) obtained by precipitation of an aqueous suspension in the presence of vegetable fatty acids. Compounds compatible with thiol oligomers, for example, flotoreagent-oxal (TU 38 103429-88) and chlorine paraffin HP-470 (TU 6-01-16-90), are used as a plasticizer. Carbon black P-803 (GOST 7885-86) is an active filler.

Для изготовления композиции используется смесительное оборудование, обеспечивающее получение гомогенной суспензии компонентов смеси. Смесь наносится равномерным слоем на основание и выдерживается до полного отверждения при 15-25°С в течение 7-10 суток.For the manufacture of the composition, mixing equipment is used to ensure a homogeneous suspension of the components of the mixture. The mixture is applied in a uniform layer to the base and aged until fully cured at 15-25 ° C for 7-10 days.

Испытания отвержденных образцов проводят по известным методикам: условная прочность и относительное удлинение в момент разрыва по ГОСТ 270-75, твердость по ГОСТ 263-75, водопоглощение и прочность сцепления с бетоном по ГОСТ 26578-85, время жизнеспособности по ГОСТ 12812-80. Состав и свойства полимерной композиции для покрытия приведены в табл.1 и 2.Tests of cured samples are carried out according to well-known methods: conditional strength and elongation at the time of rupture according to GOST 270-75, hardness according to GOST 263-75, water absorption and adhesion to concrete according to GOST 26578-85, viability time according to GOST 12812-80. The composition and properties of the polymer composition for coating are given in tables 1 and 2.

Пример 1. В шаровую мельницу объемом 500 см³, в указанной последовательности, загружают 100 г полисульфидного олигомера, 30 г пластификатора (в данном примере хлорпарафин ХП-470), 40 г мела гидрофобизированного, 25 г технического углерода П-803 и 0,2 г 2,4,6-трис-(диметиламинометил)-фенола. Мельницу включают и проводят смешение в течение 3-5 часов. Полученную массу выгружают в стакан, добавляют 9 г диоксида марганца, перемешивают в смесителе в течение 5 мин, затем заливают в форму. Композицию выдерживают до полного отверждения в течение 7-10 суток при 25°С.Example 1. In a ball mill with a volume of 500 cm ³ , in the indicated sequence, 100 g of polysulfide oligomer, 30 g of plasticizer (in this example, chloroparaffin KP-470), 40 g of hydrophobized chalk, 25 g of carbon black P-803 and 0.2 are loaded g of 2,4,6-tris- (dimethylaminomethyl) phenol. The mill is turned on and mixed for 3-5 hours. The resulting mass is unloaded into a glass, 9 g of manganese dioxide are added, mixed in a mixer for 5 minutes, then poured into a mold. The composition is maintained until fully cured for 7-10 days at 25 ° C.

Аналогичным способом готовятся композиции по примерам 2-10, состав которых указан в таблице 1, а свойства - в таблице 2.In a similar way, the compositions are prepared according to examples 2-10, the composition of which is shown in table 1, and the properties in table 2.

Таблица 1.Table 1. Компоненты композицииComposition components Содержание компонентов в композиции, мас.ч. по примерамThe content of components in the composition, parts by weight by examples ПрототипPrototype 1one 22 33 4four 55 66 77 88 99 1010 11eleven Полисульфидный олигомерPolysulfide oligomer 100one hundred 100one hundred 100one hundred 100one hundred 100one hundred 100one hundred 100one hundred 100one hundred 100one hundred 100one hundred 100one hundred Мел гидрофобизированныйWater-repellent chalk 4040 4040 4040 50fifty 50fifty 4040 50fifty 20twenty 8080 50fifty 150150 Диоксид марганцаManganese dioxide 99 11eleven 1313 15fifteen 15fifteen 1010 77 18eighteen 15fifteen 11eleven 15fifteen Меркаптобензимидазолят цинкаZinc mercaptobenzimidazolate -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 0,60.6 Флотореагент-оксальFlotoreagent Oxal -- -- 50fifty 6060 50fifty -- 20twenty -- -- 50fifty 6060 Хлорпарафин ХП-470Chloroparaffin HP-470 30thirty 4040 -- -- -- 4040 -- 8080 6060 -- -- РастворительSolvent -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 66 2,4,6-трис-(диметиламинометил)-фенол2,4,6-tris- (dimethylaminomethyl) phenol 0,20.2 0,40.4 0,40.4 0,60.6 0,40.4 0,40.4 0,10.1 0,90.9 0,40.4 0,20.2 Технический углерод П-803Carbon black P-803 2525 30thirty 30thirty 2525 2525 2525 2525 1010 4040 30thirty -- Таблица 2.Table 2. ПоказательIndicator ПримерExample ПрототипPrototype 1one 22 33 4four 55 66 77 88 99 1010 11eleven Жизнеспособность, минViability, min 130130 125125 130130 120120 120120 110110 140140 140140 100one hundred 130130 110110 Твердость по Шору А, усл.ед.Shore A hardness, arb. 6565 6767 6464 6767 7272 7474 5757 5757 6868 7373 6060 Условная прочность при растяжении, МПаConditional tensile strength, MPa 2,682.68 2,762.76 2,692.69 2,762.76 2,802.80 2,792.79 2,462.46 2,262.26 2,712.71 2,642.64 2,522,52 Относительное удлинение, %Relative extension, % 360360 360360 380380 390390 390390 390390 340340 280280 330330 340340 330330 Прочность сцепления с бетоном, МПаAdhesion to concrete, MPa 0,720.72 0,750.75 0,800.80 0,800.80 0,770.77 0,750.75 0,660.66 0,760.76 0,730.73 0,700.70 0,650.65 Водопоглощение при 23+2°С через 120 сут, мас.%Water absorption at 23 + 2 ° C after 120 days, wt.% 16,516.5 16,516.5 16,516.5 16,816.8 16,716.7 16,416,4 17,617.6 17,417.4 17,617.6 16,716.7 17,117.1

Как видно из таблицы 2, наилучшие показатели имеют композиции состава по примерам 1-6.As can be seen from table 2, the best indicators are composition composition according to examples 1-6.

Пример по прототипу. В шаровую мельницу объемом 500 см³загружают 100 г полисульфидного олигомера, 60 г флотореагента-оксаль, 150 г гидрофобизированного мела и 0,6 г меркаптобензимидазолята цинка, предварительно растворенного в 6 г растворителя. Мельницу включают и проводят диспергирование в течение 3-5 часов. Полученную массу выгружают в стакан, добавляют 15 г диоксида марганца, перемешивают вручную в течение 5 мин, затем заливают в форму. Композицию выдерживают до полного отверждения в течение 7-10 суток при 25°С.An example of a prototype. In a ball mill with a volume of 500 cm ³ load 100 g of polysulfide oligomer, 60 g of flotation reagent-oxal, 150 g of hydrophobized chalk and 0.6 g of zinc mercaptobenzimidazolate, previously dissolved in 6 g of solvent. The mill is turned on and dispersed for 3-5 hours. The resulting mass is unloaded in a glass, add 15 g of manganese dioxide, mix by hand for 5 minutes, then pour into a mold. The composition is maintained until fully cured for 7-10 days at 25 ° C.

Таким образом, предлагаемая композиция обеспечивает получение эластомерного материала с повышенными гидроизоляционными и физико-механическими свойствами. Композиция может использоваться для создания герметизирующих, гидроизолирующих, кровельных и антикоррозионных покрытий. Достаточная тиксотропность состава и свойства покрытия позволяют применять композицию для герметизации вертикальных примыканий бетонных и металлических оснований.Thus, the proposed composition provides an elastomeric material with enhanced waterproofing and physico-mechanical properties. The composition can be used to create a sealing, waterproofing, roofing and anti-corrosion coatings. Sufficient thixotropy of the composition and properties of the coating allow the composition to be used to seal the vertical junctions of concrete and metal substrates.

Claims

A polymer coating composition comprising a polysulfide oligomer — liquid thiocols with a number average molecular weight of 1700–5500 and a viscosity at 25 ° C of 7.5–50 Pa · s, filler — hydrophobized chalk, plasticizer, manganese dioxide and accelerator, characterized in that as an accelerator, it contains 2,4,6-tris- (dimethylaminomethyl) -phenol and additionally a filler - carbon black P-803 in the following ratio of components, parts by weight:

Polysulfide oligomer one hundred Manganese dioxide 9-15 Water-repellent chalk 40-50 Plasticizer 30-60 2,4,6-tris- (dimethylaminomethyl) phenol 0.2-0.6 Carbon black P-803 25-30