патент
№ RU 2623767
МПК C08L63/02

Эпоксидная композиция

Авторы:
Ушков Валентин Анатольевич Бруяко Михаил Герасимович Копытин Андрей Викторович
Все (18)
Номер заявки
2016133594
Дата подачи заявки
16.08.2016
Опубликовано
29.06.2017
Страна
RU
Дата приоритета
28.05.2024
Номер приоритета
Страна приоритета
Как управлять
интеллектуальной собственностью
Реферат

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к получению химически стойких, слабогорючих (Г1) эпоксидно-каучуковых композиций, которые могут быть использованы для восстановления, ремонта и усиления бетонных и железобетонных конструкций. Композиция содержит, мас.%: 27,97-32,28 - эпоксидной диановой смолы, 2,58-4,00 - аминного отвердителя, 4,47-7,45 - бутадиен-нитрильного каучука, 14,52-21,74 - гидроксида алюминия, 21,50-30,71 - кварцевой муки, обработанной низкотемпературной неравновесной плазмой в плазмохимическом реакторе, 0,48-0,87 - α-оксиэтилферроцена, 12,68-17,51 - продукта бромирования эпоксидной смолы ЭД-22, содержащего 25 мас.% брома и 13,2 мас.% эпоксидных групп, и 0,15-0,56 - отходов производства наноструктурированного ферромагнитного микропровода диаметром 5-35 мкм и длиной 10-25 мм. Изобретение позволяет повысить прочность при изгибе и растяжении химически стойких слабогорючих эпоксидно-каучуковых композиций. 2 табл., 10 пр.

Формула изобретения

Слабогорючая химически стойкая полимерная композиция, содержащая эпоксидную диановую смолу, аминный отвердитель, бутадиен-нитрильный каучук, минеральный наполнитель, α-оксиэтилферроцен и реакционно-способный бромсодержащий антипирен, отличающаяся тем, что она содержит в качестве минеральных наполнителей смесь гидроксида алюминия и кварцевой муки, обработанной неравновесной низкотемпературной плазмой в плазмохимическом реакторе, а в качестве реакционно-способного бромсодержащего антипирена - продукт бромирования эпоксидной смолы ЭД-22, содержащий 25 мас.% брома и 13,2 мас.% эпоксидных групп, и дополнительно содержит в качестве фибры отходы производства наноструктурированного ферромагнитного микропровода диаметром 5-35 мкм и длиной 10-25 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:
эпоксидная диановая смола27,97-32,28
аминный отвердитель2,58-4,00
бутадиен-нитрильный каучук4,47-7,45
гидроксид алюминия14,52-21,74
кварцевая мука, обработанная
низкотемпературной неравновесной
плазмой в плазмохимическом реакторе21,50-30,71
α-оксиэтилферроцен0,48-0,87
продукт бромирования эпоксидной
смолы ЭД-22, содержащий 25 мас.%
брома и 13,2 мас.% эпоксидных групп12,68-17,51
отходы производства
наноструктурированного
ферромагнитного микропровода
диаметром 5-35 мкм и длиной 10-25 мм0,15-0,56

Описание

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к получению химически стойких слабогорючих (Г1) наполненных эпоксидно-каучуковых композиций, которые могут быть использованы для восстановления, ремонта и усиления бетонных и железобетонных конструкций.

Известна композиция для получения слабогорючих химически стойких полимерных композиций, содержащая, мас. %: эпоксидную диановую смолу 29,00-32,7, аминный отвердитель 2,49-3,70, смесь бутадиен-нитрильного каучука и трихлордифенила в соотношении 1:1 9,80-14,32, минеральный наполнитель 37,38-47,62, трехоксид сурьмы 1,82-3,24, 30-60% раствор продукта бромирования 1,1-дихлор-2,2-ди(4-хлорфенил)этилена в N,N-диметил-2,4,6-триброманилине 5,15-9,74 и смешанный железооксидный пигмент, модифицированный низкотемпературной неравновесной плазмой 0,87-2,18 (Патент РФ №2495894, CО9D 5/18, CO9D 163/02).

Недостатком данного технического решения являются недостаточная прочность при растяжении и изгибе эпоксидных полимеррастворов, используемых для ремонта и восстановления строительных конструкций, а также склонность используемого галогенсодержащего антипирена «выпотевать» из материала в процессе длительной эксплуатации.

Известна композиция для получения слабогорючих химически стойких полимерных композиций, содержащая, мас. %: эпоксидная диановая смола 26,88-33,67, аминный отвердитель 2,53-3,90, смесь бутадиен-нитрильного каучука или низкомолекулярного полибутадиена и трихлордифенила в соотношении 1:1 10,12-15,28, минеральный наполнитель, обработанный низкотемпературной неравновесной плазмой 39,8-46,70, трехоксид сурьмы 1,63-2,85 и продукт бромирования 1,1-дихлор-2,2-ди(4-хлорфенил)этилена, содержащий 50,44% брома, 22,38% хлора, 26,54% углерода и 0,64% водорода - 5,19-8,55 (Патент РФ №2488610, C08L 63/00, C09D 163/02, C09D 109/02, C09D 5/18, С09K 21/02, С09K 21/08 - прототип).

Недостатком данного технического решения является недостаточная механическая прочность при растяжении и изгибе эпоксидных композиций, используемых для ремонта и восстановления бетонных и железобетонных строительных конструкций, а также склонность используемого бромсодержащего антипирена «выпотевать» из материала в процессе длительной эксплуатации.

Целью изобретения является повышение прочности при растяжении и изгибе химически стойких, слабогорючих эпоксидно-каучуковых композиций, используемых для восстановления, ремонта и усиления бетонных и железобетонных конструкций.

Поставленная задача достигается тем, что слабогорючая химически стойкая полимерная композиция, содержащая эпоксидную диановую смолу, аминный отвердитель, бутадиен-нитрильный каучук, гидроксид алюминия, кварцевую муку, обработанную низкотемпературной неравновесной плазмой в плазмохимическом реакторе, α-оксиэтилферроцен и реакционно-способный бромсодержащий антипирен, она содержит в качестве реакционно-способного бромсодержащего антипирена продукт бромирования эпоксидной смолы ЭД-22, содержащий 25 мас.% брома и 13,2 мас.% эпоксидных групп, и дополнительно содержит в качестве фибры - отходы производства наноструктурированного ферромагнитного микропровода диаметром 5-35 мкм и длиной 10-25 мм при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Эпоксидная диановая смола27,97-32,28
Аминный отвердитель2,58-4,00
Бутадиен-нитрильный каучук4,47-7,45
Гидроксид алюминия14,52-21,74
Кварцевая мука, обработанная
низкотемпературной неравновесной
плазмой в плазмохимическом реакторе21,50-30,71
Продукт бромирования эпоксидной
смолы ЭД-22, содержащий 25 мас.%
брома и 13,2 мас.% эпоксидных групп12,68-17,51
α-оксиэтилферроцен0,48-0,87
Отходы производства
наноструктурированного
ферромагнитного микропровода
диаметром 5-35 мкм и длиной 10-25 мм0,15-0,56

В качестве эпоксидно-диановой смолы используют эпоксидные смолы марок ЭД-20 и ЭД-22 (ГОСТ 10587-84), а в качестве аминного отвердителя -полиэтиленполиамин (ПЭПА, ТУ 2413-357-00203447-89), триэтилентетрамин (ТЭТА, ТУ 6-09-05-805-78) или диэтилентетрамин (ДЭТА, ТУ 6-02-433-78).

Для повышения упругоэластических характеристик эпоксидных композиций применяют бутадиен-нитрильные каучуки марок СКН-18-1А или СКН-26-1А (ТУ 38.303-01-41-92). В качестве реакционно-способного бромсодержащего антипирена использован продукт бромирования эпоксидной смолы ЭД-22, содержащий 25% мае. брома и 13,2% мас. эпоксидных групп. Бромирование олигомера ЭД-22 проводили по методике работы (В.Т. Дорофеев, А.Б. Суворцев, В.А. Кореняко Разработка новых химических продуктов на основе ДДТ// Сборник тез. Докладов XV Менделеевского съезда по общей и прикладной химии. - Минск, 1993, том. 1, с. 128). В качестве минерального наполнителя применяли смесь гидроксида алюминия (ГОСТ 11841-76) и кварцевой муки (ГОСТ 3077-82). Обработку кварцевой муки низкотемпературной неравновесной плазмой проводили в плазмохимическом реакторе со значениями параметра E/N=15⋅10-16 В⋅см2 по способу (патент RU 2448768 от 28.07.2010). α-оксиэтилферроцен (Тпл=74,5-75°С, теплота плавления = 91,2 кДж/кг, содержание железа 24,12%) получен восстановлением ацетилферроцена в растворе серного эфира.

Технология получения наноструктурированного ферромагнитного микропровода в стеклянной оболочке состоит в следующем: навеска ферромагнитного сплава помещается в стеклянную трубку с опаянным концом и вместе с последней вводится в индуктор высокочастотной установки. Под действием магнитного поля ферромагнитный сплав плавится и размягчает примыкающие к нему стенки стеклянной трубки. Путем прикосновения к донцу микрованны стеклянным штапиком, часть ее оболочки оттягивается на специальное приемное устройство в виде капилляра со сплошным металлическим заполнением в виде непрерывной теплопроводящей жилы. По пути от микрованны до приемного устройства микропровод проходит через кристаллизатор в виде струи охлажденного агента. В результате закалки расплава получают микропровод с аморфной и нанокристаллической структурой (патент РФ №2396621, Н01В 13/06).

Наноструктурированный ферромагнитный микропровод представляет собой тонкий металлический сердечник в стеклянной изоляции. Микропровод - это тонкий трехслойный композит, состоящий из металлического проводника диаметром 1-30 мкм, наноструктурированного переходного слоя толщиной ≈ 5 нм и стеклянной изоляции толщиной 2-30 мкм. Масса такого микропровода составляет менее 1 г/км. Прочность наноструктурированного микропровода при растяжении достигает 5 ГПа.

Технология приготовления слабогорючей химически стойкой эпоксидной композиции, предназначенной для восстановления, ремонта и усиления бетонных и железобетонных конструкций состоит в следующем: эпоксидные смолы марок ЭД-20 или ЭД-22 перемешивают в лопастной мешалке с числом оборотов 500 об/мин в течение 3-5 мин с бутадиен-нитрильным каучуком, α-оксиэтилферроценом и продуктом бромирования эпоксидного олигомера ЭД-22. После этого в полученную композицию добавляют требуемое количество предварительно перемешанной минеральной смеси, состоящей из гидроксида алюминия, кварцевой муки, предварительно обработанной низкотемпературной неравновесной плазмой в плазмохимическом реакторе и отходов производства наноструктурированного ферромагнитного микропровода, перемешивают в течение 3-5 мин до получения однородной массы. В полученную композицию вводят аминный отвердитель и перемешивают в течение 3-4 мин до получения однородной композиции. После этого полученной эпоксидной композицией заполняют металлические формы для получения образцов для определения физико-механических свойств и горючести наномодифицированного композита. Полученная таким образом эпоксидная композиция может быть использована для восстановления и ремонта бетонных и железобетонных конструкций, а при использовании тканных материалов на основе углеродных волокон - для внешнего усиления строительных конструкций.

Состав и физико-механические свойства слабогорючих химически стойких эпоксидных композиций приведены в табл. 1 и 2 соответственно.

Физико-механические свойства эпоксидных композиций определяли по действующим ГОСТам: разрушающее напряжение при растяжении, изгибе и сжатии по ГОСТ 11262-80, ГОСТ 4648-81, ГОСТ 4670-82 соответственно, водопоглощение - по ГОСТ 10634-78, адгезионную прочность на отрыв к бетону и металлу - по ГОСТ 14760-79, кислородный, индекс и коэффициент дымообразования в режиме пиролиза и пламенного горения - по ГОСТ 12.1.044-89. Термостойкость (температура начала интенсивного разложения) эпоксидных композиций определяли с помощью автоматизированного мультимодульного термоаналитического комплекса "DuPont-9900" с учетом ГОСТ 29127-91.

Как компенсировать расходы
на инновационную разработку
Похожие патенты