RU2822837C1 - Methacrylic composition for concrete repair - Google Patents
Methacrylic composition for concrete repair Download PDFInfo
- Publication number
- RU2822837C1 RU2822837C1 RU2023134618A RU2023134618A RU2822837C1 RU 2822837 C1 RU2822837 C1 RU 2822837C1 RU 2023134618 A RU2023134618 A RU 2023134618A RU 2023134618 A RU2023134618 A RU 2023134618A RU 2822837 C1 RU2822837 C1 RU 2822837C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- component
- concrete
- composition
- solution
- methacrylate
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 90
- 239000004567 concrete Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 125000005395 methacrylic acid group Chemical group 0.000 title claims abstract description 9
- 230000008439 repair process Effects 0.000 title description 8
- WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N Hydroxyethyl methacrylate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCCO WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 21
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 21
- MHCLJIVVJQQNKQ-UHFFFAOYSA-N ethyl carbamate;2-methylprop-2-enoic acid Chemical compound CCOC(N)=O.CC(=C)C(O)=O MHCLJIVVJQQNKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- JLTDJTHDQAWBAV-UHFFFAOYSA-N N,N-dimethylaniline Chemical compound CN(C)C1=CC=CC=C1 JLTDJTHDQAWBAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 15
- 239000004342 Benzoyl peroxide Substances 0.000 claims abstract description 11
- OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N Benzoylperoxide Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)OOC(=O)C1=CC=CC=C1 OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 235000019400 benzoyl peroxide Nutrition 0.000 claims abstract description 11
- GYVGXEWAOAAJEU-UHFFFAOYSA-N n,n,4-trimethylaniline Chemical compound CN(C)C1=CC=C(C)C=C1 GYVGXEWAOAAJEU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims abstract description 4
- 150000002734 metacrylic acid derivatives Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 150000003513 tertiary aromatic amines Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 claims description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract description 13
- 238000002347 injection Methods 0.000 abstract description 8
- 239000007924 injection Substances 0.000 abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 7
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 abstract description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 abstract description 2
- 229940044192 2-hydroxyethyl methacrylate Drugs 0.000 abstract 4
- 239000004035 construction material Substances 0.000 abstract 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 31
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 13
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 13
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- -1 hydroxypropyl Chemical group 0.000 description 9
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 9
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 7
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M Methacrylate Chemical compound CC(=C)C([O-])=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 6
- 150000002978 peroxides Chemical group 0.000 description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- AMFGWXWBFGVCKG-UHFFFAOYSA-N Panavia opaque Chemical compound C1=CC(OCC(O)COC(=O)C(=C)C)=CC=C1C(C)(C)C1=CC=C(OCC(O)COC(=O)C(C)=C)C=C1 AMFGWXWBFGVCKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 4
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 4
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 4
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 4
- 238000010526 radical polymerization reaction Methods 0.000 description 4
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 description 4
- IBDVWXAVKPRHCU-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methylprop-2-enoyloxy)ethyl 3-oxobutanoate Chemical group CC(=O)CC(=O)OCCOC(=O)C(C)=C IBDVWXAVKPRHCU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001252 acrylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 3
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 3
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 150000003512 tertiary amines Chemical class 0.000 description 3
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 3
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 3
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- ZQMIGQNCOMNODD-UHFFFAOYSA-N diacetyl peroxide Chemical compound CC(=O)OOC(C)=O ZQMIGQNCOMNODD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 2
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 2
- 229920013730 reactive polymer Polymers 0.000 description 2
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 2
- 230000000699 topical effect Effects 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 2
- 229920002818 (Hydroxyethyl)methacrylate Polymers 0.000 description 1
- JFZVSHAMRZPOPA-UHFFFAOYSA-N 1-[n-(2-hydroxypropyl)-4-methylanilino]propan-2-ol Chemical group CC(O)CN(CC(C)O)C1=CC=C(C)C=C1 JFZVSHAMRZPOPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JUVSRZCUMWZBFK-UHFFFAOYSA-N 2-[n-(2-hydroxyethyl)-4-methylanilino]ethanol Chemical compound CC1=CC=C(N(CCO)CCO)C=C1 JUVSRZCUMWZBFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OJPDDQSCZGTACX-UHFFFAOYSA-N 2-[n-(2-hydroxyethyl)anilino]ethanol Chemical compound OCCN(CCO)C1=CC=CC=C1 OJPDDQSCZGTACX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IEVADDDOVGMCSI-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxybutyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CCC(O)COC(=O)C(C)=C IEVADDDOVGMCSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GNSFRPWPOGYVLO-UHFFFAOYSA-N 3-hydroxypropyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCCCO GNSFRPWPOGYVLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XDLMVUHYZWKMMD-UHFFFAOYSA-N 3-trimethoxysilylpropyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCOC(=O)C(C)=C XDLMVUHYZWKMMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YKXAYLPDMSGWEV-UHFFFAOYSA-N 4-hydroxybutyl 2-methylprop-2-enoate Chemical class CC(=C)C(=O)OCCCCO YKXAYLPDMSGWEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JFFOZTXYCINRQZ-UHFFFAOYSA-N CC1=CC=C(N(C)C)C=C1.CN(C1=CC=CC=C1)C Chemical compound CC1=CC=C(N(C)C)C=C1.CN(C1=CC=CC=C1)C JFFOZTXYCINRQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GAWIXWVDTYZWAW-UHFFFAOYSA-N C[CH]O Chemical group C[CH]O GAWIXWVDTYZWAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YIVJZNGAASQVEM-UHFFFAOYSA-N Lauroyl peroxide Chemical compound CCCCCCCCCCCC(=O)OOC(=O)CCCCCCCCCCC YIVJZNGAASQVEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DAKWPKUUDNSNPN-UHFFFAOYSA-N Trimethylolpropane triacrylate Chemical compound C=CC(=O)OCC(CC)(COC(=O)C=C)COC(=O)C=C DAKWPKUUDNSNPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 239000002998 adhesive polymer Substances 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 229960000686 benzalkonium chloride Drugs 0.000 description 1
- AOJOEFVRHOZDFN-UHFFFAOYSA-N benzyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCC1=CC=CC=C1 AOJOEFVRHOZDFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CADWTSSKOVRVJC-UHFFFAOYSA-N benzyl(dimethyl)azanium;chloride Chemical compound [Cl-].C[NH+](C)CC1=CC=CC=C1 CADWTSSKOVRVJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical compound C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QUZSUMLPWDHKCJ-UHFFFAOYSA-N bisphenol A dimethacrylate Chemical group C1=CC(OC(=O)C(=C)C)=CC=C1C(C)(C)C1=CC=C(OC(=O)C(C)=C)C=C1 QUZSUMLPWDHKCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000007809 chemical reaction catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 150000001868 cobalt Chemical class 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 1
- YQHLDYVWEZKEOX-UHFFFAOYSA-N cumene hydroperoxide Chemical compound OOC(C)(C)C1=CC=CC=C1 YQHLDYVWEZKEOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- XJOBOFWTZOKMOH-UHFFFAOYSA-N decanoyl decaneperoxoate Chemical compound CCCCCCCCCC(=O)OOC(=O)CCCCCCCCC XJOBOFWTZOKMOH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012933 diacyl peroxide Substances 0.000 description 1
- GGSUCNLOZRCGPQ-UHFFFAOYSA-N diethylaniline Chemical compound CCN(CC)C1=CC=CC=C1 GGSUCNLOZRCGPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- VOZRXNHHFUQHIL-UHFFFAOYSA-N glycidyl methacrylate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCC1CO1 VOZRXNHHFUQHIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 231100000171 higher toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 description 1
- IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N isocyanate group Chemical group [N-]=C=O IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- JDEJGVSZUIJWBM-UHFFFAOYSA-N n,n,2-trimethylaniline Chemical compound CN(C)C1=CC=CC=C1C JDEJGVSZUIJWBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KHLYPCDHQMQXET-UHFFFAOYSA-N n,n-dihydroxy-4-methylaniline Chemical compound CC1=CC=C(N(O)O)C=C1 KHLYPCDHQMQXET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000005608 naphthenic acid group Chemical class 0.000 description 1
- FEZFGASTIQVZSC-UHFFFAOYSA-N nonanoyl nonaneperoxoate Chemical compound CCCCCCCCC(=O)OOC(=O)CCCCCCCC FEZFGASTIQVZSC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NWAHZAIDMVNENC-UHFFFAOYSA-N octahydro-1h-4,7-methanoinden-5-yl methacrylate Chemical compound C12CCCC2C2CC(OC(=O)C(=C)C)C1C2 NWAHZAIDMVNENC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920001228 polyisocyanate Polymers 0.000 description 1
- 239000005056 polyisocyanate Substances 0.000 description 1
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 description 1
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000002986 polymer concrete Substances 0.000 description 1
- 239000003505 polymerization initiator Substances 0.000 description 1
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 239000005077 polysulfide Substances 0.000 description 1
- 229920001021 polysulfide Polymers 0.000 description 1
- 150000008117 polysulfides Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000007870 radical polymerization initiator Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 210000002345 respiratory system Anatomy 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 230000009182 swimming Effects 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 229920006337 unsaturated polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004078 waterproofing Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к материалам проникающего действия, применяемым в строительстве для скоростного восстановления прочности бетона за счет инъектирования трещин и создания в них упрочняющего полимерного клеевого слоя.The invention relates to penetrating materials used in construction to quickly restore the strength of concrete by injecting cracks and creating a strengthening polymer adhesive layer in them.
Составы для инъекционного ремонта трещин успешно применяют для ремонта бетонных сооружений, включая сухой и обводненный бетон: бассейны, морские и пресноводные пирсы и сваи, резервуары для хранения воды и сооружения, плотины и т.д. В кн. «Рекомендации по ремонту и восстановлению железобетонных конструкций полимерными составами. – М.: НИИЖБ, 1986. – 28 с.» отмечено, что после склеивания трещин в конструкционном бетоне восстанавливается прочность треснувших бетонных компонентов, прекращается процесс коррозии основания и дальнейшего разрушения конструкции бетонного сооружения.Injection crack repair compounds have been successfully used to repair concrete structures, including dry and wet concrete: swimming pools, marine and freshwater piers and piles, water storage tanks and structures, dams, etc. In the book. “Recommendations for the repair and restoration of reinforced concrete structures with polymer compositions. – M.: NIIZHB, 1986. – 28 p.» It was noted that after gluing cracks in structural concrete, the strength of the cracked concrete components is restored, the process of corrosion of the base and further destruction of the structure of the concrete structure stops.
Материалы на основе полимеров сегодня самые востребованные в строительстве и ремонте для инъектирования трещин и создания прочного клеевого соединения между бетонными поверхностями. Прочность клеевого соединения зависит от состава и свойств инъекционного материала. Известно множество различных видов полимеризующихся композиций для инъектирования и упрочнения бетона. К ним относятся эпоксидные и силиконовые составы, полисульфиды, полиуретаны и полиэфиры. Наиболее пригодны для создания композиций скоростного отверждения составы, полимеризующиеся по свободно-радикальному механизму, где в качестве реакционно-способных компонентов содержатся такие винилсодержащие соединения, как ненасыщенные полиэфирные смолы. Однако при комнатной температуре отверждение полиэфирных смол в большинстве случаев отсутствует или обычно происходит очень медленно. Нагрев смол ускоряет отверждение. Отверждение термореактивных полиэфирных смол обычно проводят при температуре в пределах 50-175°C. Естественно, однако, что применение тепла для достижения повышенной скорости отверждения является существенным недостатком при наружных работах на различных строительных объектах. Кроме того, в качестве сшивающего агента и разбавителя в полиэфирных смолах во многих случаях применяют такой ненасыщенный мономер, как токсичный стирол, что ограничивает применение подобных составов, так как они требуют использования мер повышенной безопасности.Polymer-based materials today are the most popular in construction and repair for injecting cracks and creating a strong adhesive connection between concrete surfaces. The strength of the adhesive connection depends on the composition and properties of the injection material. There are many different types of polymerizing compositions for injecting and strengthening concrete. These include epoxy and silicone compounds, polysulfides, polyurethanes and polyesters. The most suitable for creating rapid-curing compositions are those that polymerize by a free radical mechanism, where vinyl-containing compounds such as unsaturated polyester resins are contained as reactive components. However, at room temperature, the curing of polyester resins in most cases is absent or usually occurs very slowly. Heating the resins speeds up curing. Thermoset polyester resins are typically cured at temperatures ranging from 50-175°C. Naturally, however, the use of heat to achieve an increased curing rate is a significant disadvantage in exterior work on various construction sites. In addition, in many cases an unsaturated monomer such as toxic styrene is used as a cross-linking agent and diluent in polyester resins, which limits the use of such compositions, since they require the use of increased safety measures.
Целью патента US 4426243A является создание состава на акриловой основе, который сочетает в себе способность отверждения при комнатной температуре и быстрое схватывание с образованием прочного клеевого соединения. Применение предложенного состава предусматривает нанесение одного компонента на поверхность склеиваемой заготовки. На поверхность сопрягаемой детали наносится некоторое количество активирующего или инициирующего материала, после чего детали соединяются. Раздельное нанесение состава на сопрягаемые поверхности вызвано низкой текучестью состава, одним из компонентов которого является высоковязкий продукт метакрилирования эпоксидных смол на основе дифенилолпропана. Предложенный состав неудобен с технологической точки зрения, поскольку требует применения дополнительной оснастки и времени на операции склеивания, и совершенно не пригоден для выполнения инъекционных работ.The purpose of US 4426243A is to create an acrylic-based composition that combines room temperature cure and rapid setting to form a strong adhesive bond. The use of the proposed composition involves applying one component to the surface of the workpiece to be glued. A certain amount of activating or initiating material is applied to the surface of the mating part, after which the parts are connected. Separate application of the composition to the mating surfaces is caused by the low fluidity of the composition, one of the components of which is a high-viscosity product of methacrylation of epoxy resins based on diphenylolpropane. The proposed composition is inconvenient from a technological point of view, since it requires the use of additional equipment and time for gluing operations, and is completely unsuitable for performing injection work.
Для выполнения работ снаружи и внутри помещений были разработаны отверждающиеся при 20°С акрилатные составы. Использовали такие акриловые мономеры, как акрилонитрил, метилметакрилат (ММА) и другие. Составы на их основе позволяют получать дешевые, легко обрабатываемые и универсальные композиции, которые при правильном выборе инициирующей системы полимеризуются по цепному механизму реакции полимеризации. Наилучшие результаты получены при использовании комбинации метилметакрилата с таким полифункциональным мономером, как триметилолпропантриакрилат [Guide for the Use of Polymers in Concrete. Reported by ACI Committee 548, ACI 548.1R-97]. Составы, состоящие из акриловых мономеров, не только хорошо затекают в трещины, но и глубоко пропитывают пористую структуру бетона. Наряду с очевидными достоинствами метилметакрилата отмечается и такой существенный недостаток, как повышенная летучесть, которая способствует быстрому испарению мономера с поверхности бетона [Steinberg, M. et al. Concrete-Polymer Materials: First Topical Report, BNL 50134, Brookhaven National Laboratory, New York, December 1968; Konuray O, Fernández-Francos X, Ramis X, Serra À. State of the Art in Dual-Curing Acrylate Systems. Polymers (Basel). 2018 Feb 12;10(2):178. doi: 10.3390/polym10020178. PMID: 30966214; PMCID: PMC6415122].Acrylate compositions that cure at 20°C have been developed for indoor and outdoor work. Acrylic monomers such as acrylonitrile, methyl methacrylate (MMA) and others were used. Compositions based on them make it possible to obtain cheap, easily processed and universal compositions, which, with the correct choice of initiating system, polymerize according to a chain polymerization reaction mechanism. The best results are obtained when using a combination of methyl methacrylate with a polyfunctional monomer such as trimethylolpropane triacrylate [Guide for the Use of Polymers in Concrete. Reported by ACI Committee 548, ACI 548.1R-97]. Compositions consisting of acrylic monomers not only flow well into cracks, but also deeply impregnate the porous structure of concrete. Along with the obvious advantages of methyl methacrylate, there is also such a significant disadvantage as increased volatility, which contributes to the rapid evaporation of the monomer from the surface of concrete [Steinberg, M. et al. Concrete-Polymer Materials: First Topical Report, BNL 50134, Brookhaven National Laboratory, New York, December 1968; Konuray O, Fernández-Francos X, Ramis X, Serra À. State of the Art in Dual-Curing Acrylate Systems. Polymers (Basel). 2018 Feb 12;10(2):178. doi: 10.3390/polym10020178. PMID: 30966214; PMCID: PMC6415122].
Высокая летучесть метилового эфира метакриловой кислоты требует особых мер предосторожности при работе с композициями на его основе, включая усиленную вентиляцию по месту выполнения работ, и поддержание концентрации паров ниже уровня, рекомендуемого техническим регламентом [Kukacka, L.E., & Depuy, G.W. (1972). Concrete-Polymer Materials: Fourth Topical Report.; Soler et al., 1973; Fowler et al., 1973; Kukacka et al., 1972; Steinberg et al., 1970; DePuy and Dikeou., 1973]. The high volatility of methacrylic acid methyl ester requires special precautions when working with compositions based on it, including increased ventilation at the work site, and maintaining vapor concentrations below the level recommended by technical regulations [Kukacka, L.E., & Depuy, G.W. (1972). Concrete-Polymer Materials: Fourth Topical Report.; Soler et al., 1973; Fowler et al., 1973; Kukacka et al., 1972; Steinberg et al., 1970; DePuy and Dikeou., 1973].
Отсутствие альтернативы в выборе исходных компонентов, выпускаемых промышленностью, вынудила такие организации, как НИИ железобетона и ООО НПП «Интерремстрой-М» разработать инъекционный состав на основе метилметакрилата по ТУ 5775-066-46854090-2000 («Полимеррастворы на основе метилметакрилата (ММА) для гидроизоляции, ремонта и восстановления железобетонных и каменных конструкций»). По токсичности применяемое полимерное связующее относится к 3 классу опасности (согласно ГОСТ – умеренно опасные вещества). При работе с ММА внутри помещений, особенно при больших объемах ремонтных работ, необходимо обеспечить принудительную вентиляцию. Инъекционный раствор поставляется как трехкомпонентный состав: компонент А (прозрачная низковязкая жидкость, динамическая вязкость при 20°С 0,6÷0,7 мПа⋅с, компонент Б (коричневая вязкая жидкость, динамическая вязкость при 20°С 400-500 мПа⋅с.) и компонент В (белый порошок или белая паста). Композиция предназначена для инъектирования трещин, швов бетонирования, примыканий стен и бетонного основания, для инъекционного приклеивания бетонной стяжки к бетонному основанию. Время полимеризации при комнатной температуре составляет 120-150 мин. Полный набор прочности при +20°С составляет 6-8 час. Адгезия к бетону превышает величину предела прочности бетона при растяжении.The lack of an alternative in the choice of initial components produced by industry forced organizations such as the Research Institute of Reinforced Concrete and LLC NPP Interremstroy-M to develop an injection composition based on methyl methacrylate according to TU 5775-066-46854090-2000 (“Polymer solutions based on methyl methacrylate (MMA) for waterproofing, repair and restoration of reinforced concrete and stone structures"). In terms of toxicity, the polymer binder used belongs to hazard class 3 (according to GOST - moderately hazardous substances). When working with MMA indoors, especially with large volumes of repair work, it is necessary to provide forced ventilation. The injection solution is supplied as a three-component composition: component A (transparent low-viscosity liquid, dynamic viscosity at 20°C 0.6÷0.7 mPa⋅s, component B (brown viscous liquid, dynamic viscosity at 20°C 400-500 mPa⋅s .) and component B (white powder or white paste). The composition is intended for injection of cracks, concreting joints, walls and concrete bases, for injection gluing of concrete screed to a concrete base. The polymerization time at room temperature is 120-150 minutes. strength at +20°C is 6-8 hours. Adhesion to concrete exceeds the tensile strength of concrete.
Руководствуясь преимуществами метилметакрилата в быстром отверждении после пропитки бетонных и железобетонных поверхностей, в России был также разработан состав ГЭКОС-М ТУ 6-06-101-9-91. Пропиточная композиция ГЭКОС-М представляет собой низковязкий раствор акрилатов, содержащих кремнийорганические олигомеры [Высокопрочный быстротвердеющий полимерный композиционный материал / В.П. Рыбалко [и др.] // Журнал. – 2014. т. 87, № 9. - С.1362-1367]. Композиция применяется для защиты и упрочнения бетонных и железобетонных дымовых труб и градирен, бетонных конструкций мостов, путепроводов, тоннелей, зданий элеваторов и бетонных силосов, бетонных поверхностей портовых и речных сооружений, монументов, очистных сооружений, коллекторов, а также для обеспыливания бетонных полов перед нанесением наливного пола. Для нанесения состава ГЭКОС-М бетонная поверхность должна быть очищена, не содержать свободной влаги. Вязкость состава ГЭКОС-М составляет не более 15с (по вискозиметру ВЗ-4), что позволяет наносить его кистью, валиком или окунанием. Время завершения полимеризации пропиточного состава ГЭКОС-М на бетонной поверхности при температуре 20°С составляет 24 часа. При защите бетона предусмотрено многослойное нанесение состава ГЭКОС-М, каждый последующий слой состава рекомендуется наносить на очищенную сухую поверхность. Межслойная сушка между нанесением каждого слоя составляет не менее 4 часов. Полное время выдержки обработанной ГЭКОС-М бетонной поверхности достаточно длительное, и составляет не менее 10 суток.Guided by the advantages of methyl methacrylate in rapid curing after impregnation of concrete and reinforced concrete surfaces, the composition GEKOS-M TU 6-06-101-9-91 was also developed in Russia. The impregnating composition GEKOS-M is a low-viscosity solution of acrylates containing organosilicon oligomers [High-strength fast-hardening polymer composite material / V.P. Rybalko [and others] // Journal. – 2014. t. 87, no. 9 . - P.1362-1367]. The composition is used to protect and strengthen concrete and reinforced concrete chimneys and cooling towers, concrete structures of bridges, overpasses, tunnels, elevator buildings and concrete silos, concrete surfaces of port and river structures, monuments, sewage treatment plants, sewers, as well as for dust removal of concrete floors before application self-leveling floor. To apply the GEKOS-M composition, the concrete surface must be clean and free of free moisture. The viscosity of the GEKOS-M composition is no more than 15c (according to the VZ-4 viscometer), which allows it to be applied by brush, roller or dipping. The completion time for polymerization of the GEKOS-M impregnating composition on a concrete surface at a temperature of 20°C is 24 hours. When protecting concrete, a multi-layer application of the GEKOS-M composition is provided; each subsequent layer of the composition is recommended to be applied to a clean, dry surface. Interlayer drying between applying each layer is at least 4 hours. The total exposure time of a concrete surface treated with GECOS-M is quite long, and is at least 10 days.
В настоящее время для обеспечения экологических требований существует возрастающая потребность в низкоэмиссионных продуктах, которые имеют небольшое содержание летучих веществ, высвобождаемых при отверждении. В патенте US 4299761А предложен состав акриловой композиции для полимербетонов, в котором в качестве исходного мономера применяют дициклопентанилакрилат или дициклопентанилметакрилат. Используемые мономеры не проявляют такого токсического воздействия на органы дыхания, который имеет метилметакрилат. Отверждение предложенного состава происходит в присутствии гидроперекиси изопропилбензола и катализатора, состоящего из солей органических кислот и поливалентных металлов. Наиболее часто применяют кобальтовые соли нафтеновых кислот. Чтобы инициировать ускоренный распад перекиси в состав связующего может дополнительно вводиться от 0,1 до 0,2% от массы мономера таких третичных аминов, как диметиланилин, диэтиланилин, N,N-дигидрокси-п-толуидин. После смешивания и растворения указанных компонентов состав сохраняет низкую вязкость и жизнеспособность около 1,5 часов. К недостаткам предложенной системы относится ее хрупкость и низкая химическая активность. При необходимости снижения хрупкости полученного полимера, в состав связующего рекомендуется вводить акриловые эфиры с длинноцепочечным (С12-С30) радикалом.Currently, to meet environmental requirements, there is an increasing need for low-emission products that have a low content of volatile substances released during curing. Patent US 4299761A proposes an acrylic composition for polymer concrete, in which dicyclopentanyl acrylate or dicyclopentanyl methacrylate is used as the starting monomer. The monomers used do not exhibit the same toxic effects on the respiratory system as methyl methacrylate. Curing of the proposed composition occurs in the presence of isopropylbenzene hydroperoxide and a catalyst consisting of salts of organic acids and polyvalent metals. The most commonly used are cobalt salts of naphthenic acids. To initiate the accelerated decomposition of peroxide, 0.1 to 0.2% by weight of the monomer of tertiary amines such as dimethylaniline, diethylaniline, N,N-dihydroxy-p-toluidine can be additionally introduced into the binder composition. After mixing and dissolving these components, the composition retains low viscosity and pot life for about 1.5 hours. The disadvantages of the proposed system include its fragility and low chemical activity. If it is necessary to reduce the fragility of the resulting polymer, it is recommended to introduce acrylic esters with a long-chain (C 12 -C 30 ) radical into the binder composition.
Для предотвращения ингибирования реакции полимеризации кислородом воздуха в состав отверждаемой смеси вводят низкоплавкие парафины или воски, которые мигрируют из объема на поверхность образуемого слоя, и предотвращают замедление процесса полимеризации за счет воздействия атмосферного кислорода. Например, в патенте US 7049355 описана акриловая композиция с низким запахом, содержащая парафин и/или воск. Композиция содержит низколетучие мономеры метакрилата, нереактивный гранулированный полимер, и окислительно-восстановительную систему, содержащую ускоритель и пероксидный инициатор в количестве, достаточном для термического отверждения используемых мономеров метакрилата. Предпочтительно в качестве инициаторов перекисного типа включают ароматические диацилпероксиды, такие как бензоилпероксид, который является наиболее предпочтительным, лауроилпероксид, деканоилпероксид, пеларгонилпероксид, ацетилпероксид. To prevent inhibition of the polymerization reaction by atmospheric oxygen, low-melting paraffins or waxes are introduced into the curing mixture, which migrate from the volume to the surface of the layer being formed and prevent the polymerization process from slowing down due to exposure to atmospheric oxygen. For example, US Pat. No. 7,049,355 describes a low odor acrylic composition containing paraffin and/or wax. The composition contains low-volatile methacrylate monomers, a non-reactive granular polymer, and a redox system containing an accelerator and a peroxide initiator in an amount sufficient to thermally cure the methacrylate monomers used. Preferably, peroxide type initiators include aromatic diacyl peroxides such as benzoyl peroxide, which is most preferred, lauroyl peroxide, decanoyl peroxide, pelargonyl peroxide, acetyl peroxide.
Состав применяемых ускорителей отверждения раскрыт в патенте US 3914200, и включают, например, N,N-диметил-о-толуидин, N,N-диметил-п-толуидин и фенилдиэтаноламин.Эти ускорители могут использоваться как отдельно, так и в совместимой комбинации друг с другом. Обычно ускоритель используют в количестве примерно от 0,05% до 0,5%.The composition of the curing accelerators used is disclosed in US Pat. No. 3,914,200 and includes, for example, N,N-dimethyl-o-toluidine, N,N-dimethyl-p-toluidine and phenyldiethanolamine. These accelerators can be used either alone or in compatible combinations of each other. with a friend. Typically, the accelerator is used in an amount of about 0.05% to 0.5%.
Композиции по патентам US 10252290B2 и US 7049355 содержат реакционноспособный полимер, содержащий акрилатные или метакрилатные группы; реакционноспособные ненасыщенные мономеры, например, акриловые или метакриловые мономеры; активируемый термическим способом или ультрафиолетовым излучением инициатор радикальной полимеризации; инертный и неполярный воск, или вязкое масло, и ускоритель радикальной полимеризации из класса третичных аминов. Акриловая композиция может быть полностью отверждена в течение от 30 минут до 1 часа.The compositions of US patents 10252290B2 and US 7049355 contain a reactive polymer containing acrylate or methacrylate groups; reactive unsaturated monomers, for example acrylic or methacrylic monomers; thermally or ultraviolet radiation activated radical polymerization initiator; an inert and non-polar wax, or viscous oil, and a radical polymerization accelerator from the class of tertiary amines. The acrylic composition can be completely cured within 30 minutes to 1 hour.
В патенте US 20170029653А1 приводится композиция с низким запахом, быстрым отверждением с улучшенными механическими свойствами, которая легко отверждается с образованием покрытия на поверхности бетона. Композиция содержит: a) реакционноспособный полимер, олигомер или форполимер, имеющий акрилатные или метакрилатные группы; б) мономеры акрилата или метакрилата, а также гидроксилсодержащие акрилаты с низким запахом, типичным примером которых являются гидроксиэтил-, гидроксипропил-, гидроксибутилметакрилаты и др.; в) перекисный инициатор полимеризации и ускоритель полимеризации из ряда третичных аминов; г) полифункциональный изоцианат для поперечного сшивания образующихся цепей, и реакционно-способный разбавитель. Композиция отверждается несколькими путями, например, радикальной полимеризацией, инициированной пероксидом, и ступенчатой полимеризацией с образованием уретана. В состав полиуретана входят активные акриловые или метакриловые звенья. Отличительной особенностью применяемых компонентов является их достаточно высокая, более 105°С, температура кипения при нормальном атмосферном давлении. Молекулярная масса входящих в состав олигомеров (форполимеров) и полимеров находится в диапазоне от 500 до 500000. Реакционноспособные мономеры имеют молекулярную массу менее 1000.US Pat. No. 20170029653A1 discloses a low-odor, fast-curing composition with improved mechanical properties that easily cures to form a coating on the surface of concrete. The composition contains: a) a reactive polymer, oligomer or prepolymer having acrylate or methacrylate groups; b) monomers of acrylate or methacrylate, as well as hydroxyl-containing acrylates with low odor, typical examples of which are hydroxyethyl, hydroxypropyl, hydroxybutyl methacrylates, etc.; c) peroxide polymerization initiator and polymerization accelerator from a number of tertiary amines; d) a polyfunctional isocyanate for cross-linking the resulting chains, and a reactive diluent. The composition cures in several ways, for example, peroxide-initiated radical polymerization and step polymerization to form urethane. Polyurethane contains active acrylic or methacrylic units. A distinctive feature of the components used is their fairly high, more than 105°C, boiling point at normal atmospheric pressure. The molecular weight of the constituent oligomers (prepolymers) and polymers ranges from 500 to 500,000. Reactive monomers have a molecular weight of less than 1000.
В патенте RU 2640077C2 предложена отверждаемая при низких температурах композиция адгезива, содержащая:Patent RU 2640077C2 proposes an adhesive composition curable at low temperatures containing:
a) по меньшей мере, одну реакционно-активную смолу, содержащую полимеризуемый мономер;a) at least one reactive resin containing a polymerizable monomer;
б) по меньшей мере, один мономер с функциональной ацетоацетоксигруппой;b) at least one monomer with a functional acetoacetoxy group;
в) по меньшей мере, один силановый мономер;c) at least one silane monomer;
г) инициатор свободно-радикальной полимеризации;d) initiator of free radical polymerization;
д) ускоритель.d) accelerator.
Инициатор свободно-радикальной полимеризации представляет собой перекись бензоила, ускоритель выбран из группы, состоящей из N,N-диизопропанол-п-толуидина, N,N-дигидроксиэтил-п-толуидина; N,N-метилгидроксиэтил-п-толуидина и их смесей.The initiator of free radical polymerization is benzoyl peroxide, the accelerator is selected from the group consisting of N,N-diisopropanol-p-toluidine, N,N-dihydroxyethyl-p-toluidine; N,N-methylhydroxyethyl-p-toluidine and mixtures thereof.
В композиции содержится реакционноспособный мономер-разбавитель, выбранный из мономеров с одной функциональной группой или мономеров, с множеством функциональных групп, и комбинаций вышеуказанных мономеров, например гидроксиэтилметакрилата, гидроксипропилметакрилата; гидроксибутилметакрилата; бензилметакрилата и др.The composition contains a reactive diluent monomer selected from monomers with a single functional group or monomers with multiple functional groups, and combinations of the above monomers, for example hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl methacrylate; hydroxybutyl methacrylate; benzyl methacrylate, etc.
Приведенная композиция отличается тем, что полимеризуемый мономер представляет собой диметакрилат этоксилированного бисфенола А (бис-ГМА), а мономер с функциональной ацетоацетоксигруппой представляет собой ацетоацетоксиэтилметакрилат. Адгезив дополнительно содержит силановый мономер – метакрилоксипропилтриметоксисилан.The present composition is characterized in that the polymerizable monomer is ethoxylated bisphenol A dimethacrylate (bis-GMA), and the acetoacetoxy-functional monomer is acetoacetoxyethyl methacrylate. The adhesive additionally contains a silane monomer – methacryloxypropyltrimethoxysilane.
Функциональная ацетоацетокси группа может внедряться в полимерную матрицу адгезивов согласно настоящему изобретению с введением ацетоацетоксиалкилакрилатов, реакционноспособным мономером-разбавителем предпочтительно является ацетоацетоксиэтилметакрилат. Было обнаружено, что благодаря присутствию как ацетоацетокси- фрагмента, так и силанового фрагмента проявляется синергический эффект, вследствие которого нарастание прочности протекает при низких температурах. Например, когда в композиции адгезива вместе применяются ацетоацетоксиэтилметакрилат и метакрилоксипропилтриметоксисилан, наблюдается увеличение механической прочности на 20% при отверждении адгезива при низких температурах, и его последующем нагревании до стандартной температуры.The acetoacetoxy functional group can be incorporated into the polymer matrix of the adhesives of the present invention by introducing acetoacetoxyalkyl acrylates, the reactive diluent monomer preferably being acetoacetoxyethyl methacrylate. It was found that due to the presence of both the acetoacetoxy fragment and the silane fragment, a synergistic effect occurs, due to which the increase in strength occurs at low temperatures. For example, when acetoacetoxyethyl methacrylate and methacryloxypropyltrimethoxysilane are used together in an adhesive composition, a 20% increase in mechanical strength is observed when the adhesive is cured at low temperatures and then heated to a standard temperature.
Эксплуатационные характеристики оценивали после отверждения при комнатной температуре 23±4°C, и при более низких температурах (-10°C). Испытания показали, что композиция способна отверждаться при -10°С , но при этом прочность адгезионного соединения по сравнению с отверждением при 23°С снижается более чем на 50%.Performance was assessed after curing at room temperature 23±4°C, and at lower temperatures (-10°C). Tests have shown that the composition is capable of curing at -10°C, but the strength of the adhesive joint is reduced by more than 50% compared to curing at 23°C.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является композиция, описанная в патенте US 5288767A. В состав полимеризуемой смеси композиции входит акриловая смола – бис-ГМА – продукт метакрилирования эпоксидиановой смолы. Преимуществом заявленных композиций является способность смолы к скоростному отверждению при комнатной температуре, с приобретением высоких физико-механических свойств, присущими материалам на основе эпоксидиановых смол. Поскольку вследствие высокой вязкости смола бис-ГМА непригодна для затекания в трещины в бетоне, требуется разбавлять ее низковязкими акриловыми мономерами, как это предложено в патенте: вводятся глицидилметакрилат, метакриловая кислота – сомономеры, содержащие реакционноспособные эпоксидные и карбоксильные функциональные группы. Предпочтение отдается составам с содержанием сомономера от 5 до 25% по массе. Введение реакционноспособных мономеров в высокой концентрации снижает вязкость композиции, обеспечивает хорошую текучесть и глубокое проникновение в поры и трещины бетона. Но при этом проявляются недостатки заявляемого состава. Понижаются прочностные свойства, и присутствует повышенная токсичность из-за высокой летучести таких мономеров, как имеющая резкий запах метакриловая кислота и ее производные. Не вступивший при комнатной температуре в реакцию мономер может наносить вред здоровью человека и окружающей среде. Кроме того, введение в состав известных отверждающихся композиций инициаторов и ускорителей производится непосредственно перед проведением ремонта бетона. Это ограничение вызвано химической активностью составов, содержащих стандартную систему инициатор-ускоритель.The closest in technical essence to the proposed invention is the composition described in US patent 5288767A. The polymerizable mixture of the composition includes acrylic resin - bis-GMA - a product of methacrylation of epoxy resin. The advantage of the claimed compositions is the ability of the resin to quickly cure at room temperature, with the acquisition of high physical and mechanical properties inherent in materials based on epoxy resins. Since, due to its high viscosity, bis-GMA resin is unsuitable for flowing into cracks in concrete, it is required to dilute it with low-viscosity acrylic monomers, as proposed in the patent: glycidyl methacrylate and methacrylic acid are introduced - comonomers containing reactive epoxy and carboxyl functional groups. Preference is given to compositions with a comonomer content of 5 to 25% by weight. The introduction of reactive monomers in high concentration reduces the viscosity of the composition, ensures good fluidity and deep penetration into the pores and cracks of concrete. But at the same time, the shortcomings of the proposed composition appear. Strength properties are reduced, and there is increased toxicity due to the high volatility of monomers such as methacrylic acid and its derivatives, which have a pungent odor. A monomer that does not react at room temperature can be harmful to human health and the environment. In addition, the introduction of initiators and accelerators into the known curing compositions is carried out immediately before repairing concrete. This limitation is caused by the chemical reactivity of formulations containing a standard initiator-accelerator system.
Кроме того, низкая температура вспышки и высокая летучесть применяемых метакрилатных или акрилатных мономеров и требуют дополнительных затрат во время производства на специальную упаковку, транспортировку, организацию хранения.In addition, the low flash point and high volatility of the methacrylate or acrylate monomers used require additional costs during production for special packaging, transportation, and storage.
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание метакриловой композиции с длительным сроком хранения и ускоренного отверждения при комнатной температуре со слабым запахом и низкой летучестью входящих в ее состав компонентов, для восстановления прочности бетона за счет заполнения композицией трещин в бетоне, образования в них прочного клеевого полимерного слоя. Требования к прочностным свойствам композиции установлены стандартом СТО 36554501-048-2016. Высокая скорость отверждения и способность образующегося полимера за несколько минут при 20°С приобретать высокие прочностные свойства, необходима для сокращения времени ремонтно-монтажных работ.The technical objective of the proposed invention is to create methacrylic compositions with a long shelf life and accelerated curing at room temperature with a low odor and low volatility of its constituent components, to restore the strength of concrete by filling cracks in the concrete with the composition, forming a durable adhesive polymer layer in them. The requirements for the strength properties of the composition are established by the STO 36554501-048-2016 standard. The high curing speed and the ability of the resulting polymer to acquire high strength properties in a few minutes at 20°C are necessary to reduce the time of repair and installation work.
Технический результат достигается тем, что композиция состоит из двух компонентов: компонента А, содержащего перекисный инициатор, в котором вместо метилового эфира метакриловой кислоты используется смесь специально подобранных низковязких, низколетучих метакрилатов в оптимальном количественном соотношении между ними, и компонента Б, содержащего раствор аминосодержащих ускорителей низкотемпературной полимеризации. В качестве инициирующей системы компонент А содержит перекись бензоила. Применяемое сочетание аминов позволяет получать длительно, не менее 6 месяцев, хранящиеся при комнатной температуре составы, не изменяющие первоначальную вязкость, и в тоже время сохраняющие высокую скорость полимеризации в момент заполнения трещины и образования прочного клеевого слоя.The technical result is achieved by the fact that the composition consists of two components: component A, containing a peroxide initiator, in which, instead of methacrylic acid methyl ester, a mixture of specially selected low-viscosity, low-volatile methacrylates is used in an optimal quantitative ratio between them, and component B, containing a solution of amine-containing low-temperature accelerators polymerization. Component A contains benzoyl peroxide as an initiating system. The combination of amines used makes it possible to obtain long-term, at least 6 months, compositions stored at room temperature that do not change the initial viscosity, and at the same time maintain a high polymerization rate at the moment of filling the crack and forming a durable adhesive layer.
Низкая вязкость раствора таких выбранных метакрилатов, как 2-гидроксиэтиловый эфир метакриловой кислоты и уретанметакрилатная смола, обеспечивает качественное смешивание компонентов метакриловой композиции, быстрое истечение приготовленного состава под действием гравитации или небольшого избыточного давления в процессе пропитки пор, капилляров и трещин в отвержденном бетоне. В отличие от бис-ГМА (метакрилированная эпоксидиановая смола, используемая в прототипе), применяемый 2-гидроксиэтиловый эфир метакриловой кислоты представляет собой подвижную низковязкую жидкость, образующую с уретанметакрилатной смолой раствор, легко проникающий в зазоры малоразмерных трещин бетона. 2-гидроксиэтилметакрилат ускоряет процесс гелеобразования в смесях с уретанметакрилатной смолой, что позволяет формировать прочное клеевое соединениев бетонной конструкции. Сохранение в структуре образующейся полимерной цепи вторичной гидроксильной группы, как и в заполимеризованном бис-ГМА, способствует повышению адгезии материала к поверхности бетона. Длительный срок хранения при комнатной температуре с сохранением первоначальной вязкости и одновременно скоростной набор прочности (не более 2 ч при 20°С) в композиции достигается использованием в качестве катализатора реакции смеси раствора КАТАПАВ 1214С.80 (ТУ 2482-003-04706205-2004) (80%-ный раствор хлорида бензалкония в пропилбутиловом растворителе), с раствором третичного ароматического амина (N,N-диметиланилин, N,N-диметил-п-толуидин) в 2-гидроксиэтилметакрилате, при этом композиция имеет следующий состав:The low viscosity of the solution of such selected methacrylates as 2-hydroxyethyl ester of methacrylic acid and urethane methacrylate resin ensures high-quality mixing of the components of the methacrylic composition, rapid flow of the prepared composition under the influence of gravity or slight excess pressure in the process of impregnation of pores, capillaries and cracks in hardened concrete. Unlike bis-GMA (methacrylated epoxy resin used in the prototype), the 2-hydroxyethyl ester of methacrylic acid used is a mobile low-viscosity liquid that forms a solution with urethane methacrylate resin that easily penetrates into the gaps of small cracks in concrete. 2-hydroxyethyl methacrylate accelerates the gelation process in mixtures with urethane methacrylate resin, which allows the formation of strong adhesive joints in concrete structures. The preservation of the secondary hydroxyl group in the structure of the resulting polymer chain, as in polymerized bis-GMA, helps to increase the adhesion of the material to the concrete surface. A long shelf life at room temperature while maintaining the original viscosity and at the same time a rapid increase in strength (no more than 2 hours at 20°C) in the composition is achieved by using a mixture of CATAPAV 1214C.80 solution (TU 2482-003-04706205-2004) as a reaction catalyst ( 80% solution of benzalkonium chloride in propylbutyl solvent), with a solution of tertiary aromatic amine (N,N-dimethylaniline, N,N-dimethyl-p-toluidine) in 2-hydroxyethyl methacrylate, the composition having the following composition:
вес. чContents,
weight. h
N,N-диметиланилин
N,N-диметил-п-толуидинTertiary aromatic amine:
N,N-dimethylaniline
N,N-dimethyl-p-toluidine
-0.75-1.05
-
0,26-0,36-
0.26-0.36
Пригодность заявляемых композиций для получения прочного клеевого соединения с бетоном проверяли путем сравнительных испытаний, включающих определение вязкости, времени гелеобразования клеевого состава при комнатной температуре, предела прочности при растяжении и адгезии к бетону марки М300. Летучесть компонентов оценивали по потере массы после испарения испытуемой жидкости при комнатной температуре.The suitability of the proposed compositions for obtaining a strong adhesive connection with concrete was tested through comparative tests, including determination of viscosity, gelation time of the adhesive composition at room temperature, tensile strength and adhesion to concrete grade M300. The volatility of the components was assessed by the loss of mass after evaporation of the test liquid at room temperature.
Соответствие свойств заявленных метакриловых композиций поставленным целям подтверждается результатами испытаний, представленных в следующих ниже примерах.The compliance of the properties of the claimed methacrylic compositions with the stated goals is confirmed by the test results presented in the following examples.
Пример 1.Example 1.
В таблице 1 приведены данные по сравнительной летучести метилметакрилата, метакриловой кислоты, уретанметакрилатной смолы и 2-гидроксиэтилметакрилата.Table 1 shows the comparative volatility of methyl methacrylate, methacrylic acid, urethane methacrylate resin and 2-hydroxyethyl methacrylate.
Уретанметакрилатная смола и 2-гидроксиэтилметакрилат по сравнению с метилметакрилатом обладают низкой летучестью, в течение 60 мин образец не теряет массу, что позволяет применять композиции на их основе в помещениях без усиленной вентиляции. Метакриловая кислота менее летуча, чем метилметакрилат, однако в течение часа теряет 74,3% массы, что не позволяет использовать ее в плохо вентилируемых условиях.Urethane methacrylate resin and 2-hydroxyethyl methacrylate have low volatility compared to methyl methacrylate; the sample does not lose weight within 60 minutes, which makes it possible to use compositions based on them in rooms without enhanced ventilation. Methacrylic acid is less volatile than methyl methacrylate, but within an hour it loses 74.3% of its mass, which does not allow its use in poorly ventilated conditions.
Пример 2.Example 2.
Уретанметакрилатную смолу получали взаимодействием полиизоцианата с содержанием изоцианатных групп 31,5-33,5%, имеющего вязкость 15-30 сП (при 20°С) c 2-гидроксиэтилметакрилатом. Полученный продукт имеет вязкость 500 сП (20°С) и коэффициент преломления 1,5130. Определение вязкости проводили в соответствии с ГОСТ 25271-93 и ГОСТ 33768-2015.Urethane methacrylate resin was prepared by reacting a polyisocyanate with an isocyanate group content of 31.5-33.5%, having a viscosity of 15-30 cP (at 20°C) with 2-hydroxyethyl methacrylate. The resulting product has a viscosity of 500 cP (20°C) and a refractive index of 1.5130. Viscosity was determined in accordance with GOST 25271-93 and GOST 33768-2015.
Примеры 3-5. Демонстрируют состав (табл. 2) и свойства (табл. 3) композиций, содержащих уретанметакрилатную смолу и 2-гидроксиэтилметакрилат при массовом соотношении между ними от 1:1,5 до 1:2,5 при использовании в качестве активатора распада перекиси третичного ароматического амина – N,N-диметиланилина.Examples 3-5. Demonstrate the composition (Table 2) and properties (Table 3) of compositions containing urethane methacrylate resin and 2-hydroxyethyl methacrylate at a mass ratio between them from 1:1.5 to 1:2.5 when used as an activator for the decomposition of tertiary aromatic amine peroxide – N,N-dimethylaniline.
Примеры 6-8. Демонстрируют состав (табл. 2) и свойства (табл. 3) композиций, содержащих уретанметакрилатную смолу и 2-гидроксиэтилметакрилат при массовом соотношении между ними от 1:1,5 до 1:2,5 при использовании в качестве активатора распада перекиси третичного ароматического амина – N,N-диметил-п-толуидина.Examples 6-8. Demonstrate the composition (Table 2) and properties (Table 3) of compositions containing urethane methacrylate resin and 2-hydroxyethyl methacrylate at a mass ratio between them from 1:1.5 to 1:2.5 when used as an activator for the decomposition of tertiary aromatic amine peroxide – N,N-dimethyl-p-toluidine.
Композиции по примерам 3-8 готовили, смешивая компоненты в стеклянной емкости с помощью пропеллерной мешалки до образования гомогенной смеси в соответствии с таблицей 2. Полученный компонент А во всех примерах имеет вязкость 150±5 сП (20°С). Полученный компонент B во всех примерах имеет вязкость 11±1 сП (20°С). Вязкость компонентов А и В сохраняется без изменений при хранении в течение не менее 6 месяцев при температуре 20°С. Полученные композиции обладают хорошей способностью заполнять трещины в бетоне, имеют высокую скорость гелеобразования (8-9 мин в присутствии N,N-диметиланилина, 6-7 мин в присутствии N,N-диметил-п-толуидина) с последующим набором механической прочности. Испытания на прочность проводили после отверждения в течение 2 часов при температуре 20°С в соответствии с ГОСТ 11262-2017. Композиции имеют высокую прочность при растяжении (в пределах 83-88 МПа), высокую прочность на сжатие, которая увеличивается с увеличением доли уретанметакрилатной смолы с 120-124 до 150-154 МПа, и высокую адгезионную прочность соединения с бетоном, которая во всех примерах превышает когезионную прочность бетона М300 (табл. 3).The compositions of examples 3-8 were prepared by mixing the components in a glass container using a propeller stirrer until a homogeneous mixture was formed in accordance with table 2. The resulting component A in all examples has a viscosity of 150±5 cP (20°C). The resulting component B in all examples has a viscosity of 11±1 cP (20°C). The viscosity of components A and B remains unchanged when stored for at least 6 months at a temperature of 20°C. The resulting compositions have a good ability to fill cracks in concrete, have a high gelation rate (8-9 minutes in the presence of N,N-dimethylaniline, 6-7 minutes in the presence of N,N-dimethyl-p-toluidine) with a subsequent increase in mechanical strength. Strength tests were carried out after curing for 2 hours at a temperature of 20°C in accordance with GOST 11262-2017. The compositions have high tensile strength (within 83-88 MPa), high compressive strength, which increases with increasing proportion of urethane methacrylate resin from 120-124 to 150-154 MPa, and high adhesive strength of the connection with concrete, which in all examples exceeds cohesive strength of M300 concrete (Table 3).
Таблица 1Table 1
Потеря массы метакриловых мономеров в результате испарения при температуре 20°С.Loss of mass of methacrylic monomers due to evaporation at a temperature of 20°C.
*)Потерю массы определяли по результатам взвешивания капли жидкости, нанесенной на поверхность стеклянной пластины с помощью весов VibraHT-224 с точностью 0,0001 г. *) Weight loss was determined by weighing a drop of liquid applied to the surface of a glass plate using a VibraHT-224 balance with an accuracy of 0.0001 g.
Таблица 2table 2
Состав композиций в вес. ч. по примерам 3-8.Composition of compositions in weight. hours according to examples 3-8.
Таблица 3Table 3
Свойства композиций, полученных по примерам 3-8.Properties of compositions obtained according to examples 3-8.
(ГОСТ 11262-2017)Tensile strength after 2 hours curing
(GOST 11262-2017)
(ГОСТ 32299-2013)Adhesion to concrete M300
(GOST 32299-2013)
Claims (5)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2822837C1 true RU2822837C1 (en) | 2024-07-15 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU833782A1 (en) * | 1979-01-02 | 1981-05-30 | Всесоюзное Научно-Производственноеобъединение "Союзжелезобетон" | Method of producing composition for protecting concrete surface |
| US5288767A (en) * | 1991-09-21 | 1994-02-22 | Basf Aktiengesellschaft | Two-component adhesive composition for the chemical fixing technique |
| RU2202582C2 (en) * | 2000-11-30 | 2003-04-20 | Поляков Андрей Вадимович | Adhesive composition for concrete surfaces |
| RU2439111C2 (en) * | 2010-04-05 | 2012-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет" | Adhesive composition for concrete surfaces |
| RU2640077C2 (en) * | 2011-01-16 | 2017-12-26 | Симпсон Стронг-Тай Компани, Инк. | Compositions of adhesives cured by low temperatures |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU833782A1 (en) * | 1979-01-02 | 1981-05-30 | Всесоюзное Научно-Производственноеобъединение "Союзжелезобетон" | Method of producing composition for protecting concrete surface |
| US5288767A (en) * | 1991-09-21 | 1994-02-22 | Basf Aktiengesellschaft | Two-component adhesive composition for the chemical fixing technique |
| RU2202582C2 (en) * | 2000-11-30 | 2003-04-20 | Поляков Андрей Вадимович | Adhesive composition for concrete surfaces |
| RU2439111C2 (en) * | 2010-04-05 | 2012-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет" | Adhesive composition for concrete surfaces |
| RU2640077C2 (en) * | 2011-01-16 | 2017-12-26 | Симпсон Стронг-Тай Компани, Инк. | Compositions of adhesives cured by low temperatures |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0047120B1 (en) | Monomer compositions, polymer concrete compositions containing them and their use | |
| JP5826493B2 (en) | Multi-component composition for filling and / or grouting cracks, splits and cavities in structures or debris layers | |
| CA1238144A (en) | Impregnant compositions for porous substrates | |
| US10252290B2 (en) | Room temperature fast cure composition for low odor floor coating formulations | |
| DK2171005T3 (en) | COATING FORMULATION WITH IMPROVED METAL ADHESIVE | |
| EP0861862A2 (en) | Method for reinforcing structures | |
| US5470425A (en) | Monomer preparations for the construction industry | |
| JP2022058381A (en) | Multicomponent composition for generating corrosion inhibiting hydrogel | |
| RU2822837C1 (en) | Methacrylic composition for concrete repair | |
| EP0637575A1 (en) | Polymer concrete with improved substrate adhesion | |
| US5663267A (en) | Re-enterable acrylic polymer grout material | |
| EP0053874B1 (en) | Preservation of structures | |
| KR100332651B1 (en) | Liquid resin forming composition and two-package system and permeable solid substrate sealing method to form the composition | |
| US4910080A (en) | Impregnating composition and method of use thereof | |
| KR100890173B1 (en) | 2 pack primer composition for mma resin mortar | |
| US5387661A (en) | Polymerizable compositions | |
| JPH0570266A (en) | Concrete primer for polyester coat | |
| EP0588913B1 (en) | Acrylate or methacrylate coating compositions comprising wax | |
| JP2004514750A (en) | Radical polymerizable compositions with excellent adhesion to mineral substrates and their use as adhesives and sealants | |
| RU2690116C1 (en) | Polyurethane protective composition | |
| KR102036237B1 (en) | Polyacrylate-based composition for repairing concrete structure and a method for repairing aged concrete structure | |
| ES2714300T3 (en) | Enhanced polymer composition for cement-based substructures | |
| CZ288310B6 (en) | Composition intended for use as binding agent when preparing concretes or mortars, based on synthetic resins, mortar or concrete based thereon, primer used for adhesive binding, topsheet for concretes and porous materials and floor covering | |
| KR102159985B1 (en) | Crack sealing composition and crack sealing construction method using the same | |
| JPH058151B2 (en) |