SU869561A3 - Полимерна композици - Google Patents

Description

(54) ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ

Изобретение относитс  к получению полимерной пастообразной тиксотропной композиции, используемой в качестве шпаклевки, клеев, уплотне- 5 НИИ и покрытий.

Известны сухие строительные растворы и массы дл  шпаклевки на основе обожженного гипса, содержащие микроинкапсулированные вспомогательные ве-Ю щества fl .

Однако, несмотр  на долгий срок набухани , растворени  и интенсивных механических напр жений, капсулы разрушаютс  незначительно, что не позвол ет получать массу со стабильными свойствами и высокими значени ми в зкости .

Наиболее близкой по технической сущности и получаемому результату к 20 предлагаемой  вл етс  уплотн юща  или склеивающа  композици , содержаща  жидкий полимер и отвердитель, причем один из компонентов может быть инкапсулирован Г2 .25

Однако данна  композици  имеет повышенное врем  отверждени . При использовании композиций с добавкой наполнителей дл  придани  высокой в зкости и тиксотропии происходит полом д

капсул и имеет место частичное отверждение , потер  адгезии или неплотности.

Цель изобретени  - снижение времени отверждени  и повышение жизнеспособности .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что полимерна  композици , включающа  полимер и отвердитель, причем один из компонентов инкапсулирован, содержит в качестве полимера соединение, выбранное из группы, включающей ненасыщенную полиэфирную смолу, поливинилацетат , полисульфид, мочевино-формальдегидную смолу, эпоксидную смолу, хлоропреновый каучук, поли(мет)акри-л лат, полиуретан, кремнийорганический полимер и дополнительно полые микросферы из силиката или органического полимера с диаметром 20-500 мк при следующем соотношении компонентов, вес.ч.:

Полимер 100

Отвердитель 2-100

Полые микросферы 1-600

В предлагаемой композиции полимерные соединени  или отвердитель инкапсулированы , т.е. окружены защитной оболочкой, полые микросферы  вл ютс 

средством разбухани  защитной оболочки , так как образуют при воздействии механических сил на композицию угловатые и/или острые части, а также наполнител ми .

Образующиес  после разрушени  полых микросфер промежуточные свободные полости могут способствовать повЕлшению реакционной способности к достижению высокого коэффициента распределени  реакционноспособных и вспомогательиых веществ, так как они создают внутренние свободные участки потока, т.е. достигаетс  однородность и тщательность перемешивани  масс. Можно выравнивать напр жени  давлени  ч силы расширени .

Полые микросферы могут быть получены из неорганических и органических веществ. Они имеют полую шарообразную форму и их продукты разрушени  должны давать, в частности, угловатые и/или острые частицы, щепу и прочее.

Неорганические полые микросферы могут быть получены из стекла, керамики , вспученных и/или расширенных минеральных наполнителей, таких к.ак перлит, силикат, силикат кальци , а органические - из синтетических материалов, таких как термореактивна  пластмасса, например аминопласты и фенопласты.

Величины зерен полых микротел могут варьировать в широких пределах и их диаметры составл ют предпочтительно 1.500 мк. Кроме того, они имеют низкие насыпные и удельные веса , предпочтительно 1,0 г/см , в частности 0,7 г/см , ниже удельного веса масс, в которых они содержатс . Могут также содержатьс  смеси полых микросфер различных диаметров. Количества полых микротел в массах также могут варьировать в широких пределах, вчастности от 1 до 600 вес.% в пересчете на незагруженные исходные вещества . Содержание полых микросфер зависит от содержани  микрокапсул, емкости средства разбухани  защитной оболочки, степени наполнени  и т.п. Однако однокомпонентные массы, содержащие микроинкапсулированные вещества , должны содержать по меньшей мере 10-100, предпочтительно от 30 до 70 вес.%, в пересчете на незагруженные основные вещества (полимерные соединени ).

В качестве отвердителей могут быть использованы инициаторы реакции дл  отдельных систем вулканизации, полимеризации, поликонденсации и/или полиприсоединени  - общеизвестные реакционноспособные соединени , которые могут инициировать реакции. К ним принадлежат нар ду с кореактантами отвердители, например полиамиды, полиамидоамины, известные соединени , образующие перекиси, гидроокиси, надкислоту , их производные и соли; окислители , например двуокись свинца, двуокись марганца; изоцианаты и их производные, меркаптаны и меркаптосоединени .

Композици  может содержать растворители , которые примен ют вследствие набухани  и/или разм гчени  физически отверждаемых систем дл  реактивизации сухих пленок. К ускорител м реакции дл  атверждени  компонентов , например соединени м, которые легко отдают электроны и таким образом выполн ют такие задачи, как ускоренный распад перекиси, относ тс  соли т желых металлов, амины , амиды, имины, имиды, меркапт аны, азосоединени  и т.п.

Композици  может также содержать консервирующие средства, придающие гидрофобность, замедлители и/или ускорители отверждени  схватывающих масс,

Не регулирующиес  при нормальных услови х процессы реакции высокореакционных способных веществ, например, в св зи со слишком коротким временем хранени  и обработки, с помощью предлагаемой композиции поддаютс  управлению , и вещества можно наносить путем временного активировани  защитны оболочек.

Таким образом, получают однокомпонентные системы, которые реактивируютс  и отверждаютс  при .

Реактивируемые однокомпонентные массы, содержащие микроинкапсулированные реакционноспособные вещества, во врем  их получени  и/или хранени  остаютс  неактивными. Выбор реакционноспособных веществ, которые следует временно дезинактивировать путе защитных оболочек дл  того, чтобы их можно было прибавить к другим реактивам , зависит от технологии инкапсулировани , от вида нанесени  и экономичности . Такие реактивные вещества имеютс  в защитных оболочках, которые содержатс  в системе в незначительных количествах. В инкапсулированном виде лучше использовать отвердитель .

Композици  может содержать вспомогательные добавки: масла, смолы, асфальты, битумы, растворители, красители , пигменты, тиксотропические средства, неорганические и/или органические наполнители и волокна, стабилизаторы .и/или ингибиторы.

Примен емые в массах полые микротела , микрокапсулы и/или наполнители могут быть дополнительно покрыты образующими липкий мостик веществами, такими как силаны, хромовые комплексы , чтобы таким образом достигнуть на поверхности более прочные комбинации . Однако дл  дезактивировани  по отношению к химическим сорбционным процессам они могут быть покрыты

веществами, например жирными кислотами , сложными эфирами жирной кислоты Дл  получени  предлагаемых композиций пригодны смесительные агрегаты, которые во врем  перемешивани  не развивают в смеси слишком высоких тел сдвига и/или фрикции, К ним принадлежат планетарные, барабанные и шнековые смесители.

При получении композиций с высокими значени ми в зкости и/или тиксотропии , в частности, когда имеютс  угловатые и/или острые частицы наполнител , требуетс  особа  тщательност Микрокапсулы предварительно смачивают и/или прибавл ют их как первое вещество. После этого прибавл5пот полые микросферы. Полые микротела выполн ют дополнительную функцию, величина их полых тел составл ет приблизительно одно- или трехкратную величину микрокапсул, при этом они выполн ют защитную функцию по отношению к микрокапсулам, котора   вл етс  характерной, в частности, у повышающих в зкость и/или диоксотропию добавок, предпочтительно в присутствии угловатых и/или острых наполнительных частиц.

Композиции хран тс  в тюбиках-картушах , Hobbocks и пр., мес цами осРезультаты испытаний показывают, что активируема  емкость из полых микросфер в качестве средств разбухани  защитной оболочки Нс1много выше чем само давление или давление в сочетании с угловатым и/или острым наполнителем .

Кроме того, при содержании острог и/или угловатого наполнител  можно уменьшач-ь количество полых микротел.

Пример 2. Получают композиции дл  клеев в виде кле щей массы дл  штыр ..

Кле щее вещество 1 содержит, вес.ч.: ненасыщенна  полиэфирна  смола 100; микроинкапсулированна  40%-на  перекись с величиной  дер 50 мк 10; полые микросферы из вздутава сь стабильными. Они примен ютс  дл  получени  клеев, уплотнений шпаклевок и покрытий.

Пример 1. Получают 4 смеси окрашенных, содержащих толуол микрокапсул , ПОЛЕЛХ микросфер и кварцевого песка.

Смесь 1 состоит из 100 вес.ч. микрокапсул , величина  дер 100 мк, смесь 2 - 100 вес.ч. микрокапсул, величина  дер 100 мк, 10 вес.ч.

0 кварцевого песка, величина  дер 100300 мк, смесь 3 - из 100 вес.ч. микрокапсул , величина  дер JOO мк, 10 вес.ч. полых микросфер из набухшего силиката, величина  дер 1005 300 мк, смесь 4 - 100 вес.ч. микрокапсул , величина  дер 100 мк, 5 вес.ч. полых микросфер, величина  дер 100-300 мк, 5 вес.ч. кварцевого песка, величина  дер 100-300 мк.

0

По 5 вес.ч. каждой из этих смесей помещают между двум  толстыми стекл нными пластинами, которые подвергают постепенно повышающему давлению на всей поверхности. После достиже5 ни  испытательного давлени  его удерживают в течение 60 с без изменений, а затем оп ть удал ют.

В табл.1 представлены результаты разрыва или разрушени  капсул,%:

Таблица 1

того силиката, величина  дер ЗООмк, 30; окись магни  2; окись цинка 2; привитой сополимер олефина с 2,1%-ной акриловой кислотой 8; кремнезем, величина  дер 100 мк,20.

Кле щее вещество II содержит, вес.ч.: ненасыщенна  полиэфирна  смола 100; микроинкапсулированна  40%на  перекись с величиной  дер 50 мк 10; окись магни  2; окись цинка 2 привитой сополимер олефина с 2,1%-ной акриловой кислотой 8;,кварцевый песок с величиной  дер 300 мк 30; крвмнезем с величиной  дер 10 мк, 20.

Кле щее вещество III содержит, вес.ч.: ненасыщенна  полиэфирна  смола , 100; микроинкапсулированна  40%на  перекись с величиной  дер 50 мк

10) окись магни  2; окись цинка 2 привитой сополимер олефина с 2,1%-ной акриловой кислотой В; кремнезем с величиной  дер 10 мк 50.

Кле щие массы дл  штыр  помещают в картуши. После просверливани  отверстий в бетоне класса по качеству ВЗОО

П р .и м е р 3. Готов т кле щие вещества дл  предварительного покрыти .

Клей J содержит, вес.ч.: метилметакрилат , микроинкапсулированный с величиной  дер 200 мк 25; св зу .ющее вещество из смолы 15; высокодисперсна  кремниева  кислота 4; перекись бензола в 40% пластификатора 6; смесь растворителей бензин+толуол в соотношении 1:1 50.

Клей II готов т аналогично клею 1,нЬ добавл ют 10 вес.ч. микросфер.

Пример 4. Получают кле щие стремительные растворы.

Клей I содержит, вес.ч.: стиролсодержсица  ненасыщенна  смола 100; микроинкапсулированна  перекись с размером частиц 100 мк, 40% 15; октоат кобальта 2; полые микросферы с размером частиц 300 мк 40; МдО 1; ZnO 3} высокодисперсна  кремниева  кислота 1; порошкообразный привитой сополимер, содержащий 6%

их промывают и наполн ют кле щей массой дл  штыр . После этого в наполненные просверленные отверсти  вставл ют вручную обычные стальные болты, а  корные стержни - посредством .машин .

Результаты опытов представлены в табл.2.

Таблица2

акриловой кислоты, 5f кварцевый песо с размером частиц 0,1-0,3 мм 33.

Пример 5. Получают уплотнительные массы.

Уплотнительна  масса 1 содержит, вес.ч.: полисульфид 100 микрокапсулированна  двуокись свинца с величиной ререн 100-300 мк 5; полые микросферы с величиной зерен 300 мк 30; хлорированный пластификатор 30; высокодисперсна  кремниева  кислота 5; покрыть1й наполнитель (мел) 45.

Уплотнительна  масса II аналогична массе 1, только вместо 30 вес.ч. микросфер примен ют 30 вес.ч. кварцевого песка с размером частиц 0,3 мк.

Пример 6. Получают шпаклевочные , наполнительные и трамбовочные массы.

: Шпаклевка содержит, вес.ч.: акриловый полимер (в виде раствора в afttриловом мономере) 100; микроинкапсулированна  перекись, 40% 8; микросферы с размером частиц 300 мк 50 Г кварцевый песок с размером частиц 0,5 мм 150; высокодисперсна  кремниева  кислота 2,

Пример 7, Получают два кле  и покрыти .

Клей I содержит, вес.ч,: эпоксидна  смола, инкапсулированна  с эпоксидным числом 0,5 размером частиц 300 мк 100;полиамидоамин (отвер- ; дитель) 100; микрос.феры с размером частиц 300 мк 40; высокодисперсна  кислота 5; покрытый мел 50.

Клей II аналогичен клею , однако 40. вес.ч. микросфер заменены таким же-количеством кварцевого песка с размером частиц 0,3 мм.

Пример 8. Получают клей дл  дерева, содержащий, вес.ч.: 50% ПВАдисперсии 100; микрокапсулы ацетилацетоната ванади  (10%-ный раствор в гликольбутиловом эфире) 5; микросферы с размером частиц 100-300 мк 35; легкий шпат 30.

Пример 9. Готов т клеи на основе хлоропрена.

Клей I содержит, вес.ч.: полихлоропрёновый клей 100; микрокапсулы толуола с размером частиц 100 мк 25; полые микросферы 25.

Клей II содержит, вес.ч.: полихлоропреновый клей 100; микрокапсулы из толуола 25.

Пример 10. Получают компо- зиции дл  стеклопластиков, содержащие , вес.ч.: полиэфирна  ненасыщенна  смола 100; микрокапсулированна  перекись 40% с величиной частиц

40 мк 4; мел 100; стеарит цинка 5; окись магни  1; микросферы с размером частиц 0,1-0,3 мм.40.

Пример 11. Готов т массу дл  предварительного покрыти  резьбы, содержащую, вес.ч.: микроинкапсулированный неопентилгликольдиметакрилат; величина  дер 200 мк 100; микроинкапсулированна  50%-на  п-дихлорбензоил-перекись , величина  дер 100 мк 5; полые микротела из силиката с диаметром 300 мк 50; вода 50.

Этой водной суспензией покрывают ходы резьбы 10 винтов.

После испарени  воды предварительно покрытые винты ввинчивают в противорезьбу , например гайку. При ввинчивании разрушаютс  полые микротела и микрокапсулы. Через 3 устанавливают момент отламывани  250 см-кп. Дл  сравнени  опыт повтор ют без добавки пс5лых микротел. Эти предварительно покрытые винты имеют момент отламывани  80 см-кп. При микроскопическом исследовании устанавливают, что разрушение капсул 50%.

Пример 12. Получают кле щую массу дл  шпаклевки следующего состава , вес.ч.: ненасыщенна  смола, 70% в этилметакрилате, в зкость

10.000 сР 100; микроинкапсулированна  бензоилперекись, 40%, величина зерен 2000 мк 4; полые микротела из силиката с диаметром 200 мк 100.

Массу нанос т на алюминиевую полоску и заклеивают плоскость в 6 см . После этого при давлении 20 кп/см действуют силой на соединенные металлические полоски, посредством чего они активируютс . Через 24 ч устанав .ливают предел прочности при раст же0 нии и сдвиге 50 кп/см.

Пример 13. Получают;трамбовочную массу со следующим составом, .вес.ч.: микроинкапсулированна  эпоксидна  смола, степень эпоксидности

5 0,53, с величиной зерен 500 100; амйнОзатвердитель 50; Н-эквивалент 0,3; ускоритель, например 2,4,5-трис-{N ,N-диметил-аминометил)-фенол, 4; полые микротела из разбухшего силиката , величина зерен 300 мк 600.

0

Трамбовочную массу трамбуют в пробуравленное отверстие в бетоне, разрушают микроинкапсулированную смолу и таким образом достигают затвердени  (ступенчата  полимеризаци ).

5

Пример 14. Получают массу дл  шпаклевки в планетарном- смесителе со скоростью 15 об/мин следующего состава, вес.ч.: ненасыщенна  высокоактивна  смола с содержанием ;

0 стирола 35%, кислотное число 25,в зкость 800 сР/20с, 100; 2,4-дихлорбензоилперекись , 50% в м гчителе, микроинкапсулированна , величина зерен 250 мк 3; пирогенова  крем5 ниева  кислота 4; полые микротела из разбухшего силиката величина зерен 75 мк, удельный вес 0,175 г/см 1; т желый шпат (BaSO) Ю; двуокись титана 5; талька 100.

0

Массу нанос т на обезжиренный металлический лист металлическим шпателем . Посредством давлени  она активируетс , а через 30 мин затвердевает и ее можно отшлифовывать шлифовальной бумагой. Дл  сравнени  изго-

5 тавливают массу, но без добавки полых микротел. Через 90 мин она остаетс  м гкой.

Добавки полых микросфер в кле щем веществе I по сравнению с кле щим ве0 ществом III (пример 2) образуют большую активируемую емкость, чем средство разбухани  защитной оболочки, и, таким, образом, вследствие улучшенного перемешивани  достигают повышен 1ую

5 скорость затвердевани  и дают повы- . шенные выходы.

Св зующее вещество, содержащеес  в кле х I и II, примен етс  в качестве носител  и св зующего дл  фиксации микрокапсул на поверхности (при0 мер 3). Данными кле ми покрывают 10 болтов (М10) таким образом, что после высушивани  винты остаютс  заполненными на 50%. После этого насаживают и прит гивают гайки с предвари5 тельнБ1м нат жением 3 мкп. В случае навинчивани  на болты, предварительно покрытые кле щим веществом I, слой последнего частично удал етс , в то врем  как болты, покрытые до этого клеем II, имеют в винтах слой с уравнивающими и уплотн ющими свойствами. Моменты отламывани  через 3 ч болтов с клеем I : 200 см.-1сп вариационный коэффициент 40%, болто с клеем II: 310 см-кп, вариационный коэффицие н т 18%. По примеру 4 в качестве опытных тел примен ют бетонные камни, котор помещают в низкотемпературную холодильную камеру при -21°С в течение суток и после этого нанос т на кле щие поверхности.клеи 1 и II. Изготавливают четыре образца. Бетонные камни вдавливают в сосуд с кле ми и образцы вновь помещают в холодильну камеру при -21°С. Через 4 ч клей I отверждаетс , излом в результате разрушающей нагрузки происходит вне клеевого шва. Клеющее вещество II через двое суто отвер сдаётс  частично. Опытные обра цы, можно отдел ть рукой (в клеевом шве) . По примеру 5 уплотнительные масс помещают между двум  поверхност ми фланца, которые сцепл ют винтами. Через сутки уплотнительна  масса вулканизована полностью, в то врем  как уплотнительна  масса II остаетс  пластичной и . По -примеру 6 массу примен ют дл  шпаклевани  поверхности бетона. Через 8 ч масса вулканизована полностью , поверхности поддаютс  шлифованию . Массой также заполн ют сверлительное отверстие, причем её шпаклю ют с применением стального долота. Масса вулканизуетс  через 4 ч. По примеру 7 композиции использу ютс  дл  склеивани  бетона. Клей на нос т шпателем с последующим запрес совыванием. Композицию также исполь зуют дл  получени  покрыти  на поверхности искусственного камн . В случае заклеивани  бетон/бетон с помощью кле  I через сутки получаетс  монолитное соединение. Излом происходит вне клеевого шва. Клей II отверждаетс  лишь через 6 сут, причем излом происходит в зоне клеевого шва. Композици  I через сутки дает гомогенное покрытие, в то врем  как-композици . II клейка . По примеру 8 клей дл  дерева примен ют дл  заклеивани  цапф букового дерева. После хранени  в течение 8 сут склеенные образцы выдерживают 4 недели в холодной воде. Без применени  микроинкапсулированного ацетилацетоната ванади  после 2-х недель клеевой шов отрываетс . По примеру 9 с помощью клеев покрывают резиновые профили. После удалени  растворител  профили хран т в течение 2-х недель. Профили с реактивируемыми сло ми кле  затем кладут на поверхность букового дерева и сильно стучат молотком. Покрытые клеем I профили через 10 мин соедин ютс  с буковым деревом, в то врем  как у кле  II по вл ютс  только отдельные точки прилипани . - По примеру 10 композиции подвергают прессованию при и давлении 4 кп/см. Композици  с полыми микросферами вулканизуетс  через 5 мин, а без полых микросфер остаетс  клейкой и м гкой. В табл.3 представлены сырье и состав предлагаемой композиции. В таблице введены обозначени  основы средств разбухани  защитных оболочек (полых микротел): № 1 - силикаты бора, диаметр зерна 20-70 мк; 2силикаты магни /кальци , диаметр зерна 70-300 мк; № 3 - корунд алюмини , диаметр зерна 250-1000 мк; 4 - эпоксидные смолы, диаметр зерна 60200 мк; № 5 - фенольные смолы, диаметр зерна 5-15.0 мк; № 6 полиэфирные смолы, диаметр зерна 20-50 мк; № 7 - силикаты бора, покрытые, например , силаном, эфиром жирных кислот и т.д., диаметр зерна 20-50 мк.

IIr

о

о

1Л CM

тН

оо

in I Ifo

II rI

о

о

О го

о о

о

00

(N

л к

0) S

о

п  

о

о

н 0)

гН

04

о о

ш

rv)

1 Я;

9t

to

R Ю

a n

X 0)

i

I

00

с

и О) n

CM

О

N

о о

о

1Л

n

о о

- °

о о

о о

VO

о о

о ег1

тНI

IftК

dо0)S

о о

кt-iю 

1Л CS

SоН(1)

за«оч

Iо,к

1бо01S

о о

о о

XhтX

Sон0)

аско«

(М

& & Как следует из примеров, приведенных в табл.3, предлагаема  композици  может примен тьс  дл  получени покрытий, клеев, шпаклевок, обеспечи ва  при этом высокие физико-механические характеристики получаемых материалов . Композици  стабильна, имеет пониженное врем  отверждени . формула изобретени  Полимерна  композици , включающа  полимер и отвердитель, причем один из компонентов инкапсулирован о -т личающа с  тем, что, с целью снижени  времени отверждени  и повышени  жизнеспособности, она содержит в качестве полимера соединение , выбранное из группы, включающей ненасыщенную полиэфирную смолу, поливинилацетат , полисульфид, мочевйноформальдегидную смолу, эпоксидную смолу, хлоропреновый каучук, поли (мет)акрилат, полиуретан и кремнийорганический полимер, и дополнительно полыемикросферы из силиката или органического полимера диаметром 20500 мк при следующем соотношении компонентов, вес.ч.; Полимер 100 Отвердитель 2-100 Полые микро.сферы 1-600 Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент ФРГ № 2200163, кл. С .04 В 13/14, опублик.1974. 2.Патент Франции 2064220, кл. С 09 J 3/00, опублик.1971 (прототип ) .

Claims (1)

1. Формула изобретения щ

   Полимерная композиция, включающая полимер и отвердитель, причем один из компонентов инкапсулирован > о -т личающаяся тем, что, с целью снижения времени отверждения и 15 повышения жизнеспособности, она содержит в качестве полимера соедине- < ние, выбранное из группы, включающей •ненасыщенную полиэфирную смолу, покомпонентов, вес.ч.:

   Полимер Отвердитель Полые микросферы

   100 2-100

   1-600