Навигация: => 

ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2248950

ЭПОКСИДНЫЙ ПОЛИМЕРРАСТВОР

Имя изобретателя: Ярцев В.П. (RU); Воронков А.Г. 
Имя патентообладателя: Тамбовский государственный технический университет (ТГТУ)
Адрес для переписки: 392000, г.Тамбов, ул. Советская, 106, ТГТУ, патентный отдел
Дата начала действия патента: 2003.10.31 

Изобретение относится к способу получения эпоксидного полимерраствора, который может быть использован в строительстве в качестве герметизирующего и гидроизоляционного материала при восстановлении поврежденных участков элементов бетонных и железобетонных конструкций. Полимерраствор содержит следующее соотношение компонентов, мас. ч.: 100 эпоксидной диановой смолы ЭД-20, 15 полиэтиленполиамина, 50 пластификатора, 200 наполнителя. В качестве пластификатора используют отходы производства эпоксидных смол, в качестве наполнителя - отходы производства керамзита. Изобретение позволяет создать эпоксидный полимерраствор с повышенными эксплуатационными свойствами, а также значительно снизить себестоимость получаемого материала.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение используется в строительстве в качестве герметизирующего и гидроизоляционного материала, а также при восстановлении поврежденных участков элементов бетонных и железобетонных конструкций.

За аналог принимался полимерраствор (патент РФ №2022943). Состав полимерной композиции, ч. по массе: смола эпоксидная ЭД-20 - 100, отвердитель полиэтиленполиамин (ПЭПА) – 10...15, наполнитель (отходы производства) – 100...110.

Недостатками данного материала являются:

- высокая стоимость вследствие большого расхода эпоксидного вяжущего;

- хрупкость и невысокая ударная вязкость отвержденного материала.

В качестве прототипа принимался эпоксидно-фенольный полимерраствор (в книге - Соколова Ю.А. Модифицированные эпоксидные клеи и покрытия в строительстве / Ю.А.Соколова, Е.М. Готлиб. - М.: Стройиздат, 1990. - С.130-150). Состав эпоксидно-фенольного полимерраствора, ч. по массе: эпоксидная смола ЭД-20 - 100, фенольная смесь - 100, отвердитель ПЭПА - 10, наполнитель (песок кварцевый молотый) - 400.

Недостатками данного материала являются:

- содержание в составе композиции сложного (замещенного) фенола, что экологически небезопасно, учитывая возможность его выделения;

- необходимость дополнительного помола наполнителя приводит к удорожанию материала.

Была поставлена техническая задача разработать экологически безопасный ремонтно-строительный эпоксидный раствор, обладающий высокими эксплуатационными свойствами и более низкой себестоимостью.

В состав эпоксидного полимерраствора входят: базовый компонент (связующее), наполнитель, пластификатор и отвердитель. В качестве связующего использовали эпоксидно-диановую смолу марки ЭД-20 (ГОСТ 10587-84). Снижение себестоимости было достигнуто за счет использования в качестве компонентов (наполнителя и пластификатора) разрабатываемого эпоксидного раствора утилизируемых отходов промышленных производств. В качестве наполнителя использовали керамзитовую крошку - отходы производства керамзита, пластификатора - маточную смолу эпоксидную (МСЭ-I марки Б) - отходы производства эпоксидных смол ОАО “Котовский ЛКЗ” (г.Котовск, Тамбовская обл.). Отверждение проводили при помощи полиэтиленполиамина (ПЭПА) (ТУ 2413-357-00203447-99) при комнатной температуре и атмосферном давлении.

МСЭ-I (СТП 6-21-700-1.24-93) является технологическими промышленными отходами и представляет собой раствор смеси смол и продуктов дегидрохлорирования в толуол-бутаноле или толуоле, выделенных из маточника от производства эпоксидных смол: ЭД-20, Э-40, Э-05к, Э-23. Маточная смола МСЭ-I должна соответствовать требованиям и нормам, указанным в таблице 1.

Оценку влияния степени наполнения и пластификации на физико-механические свойства эпоксидной смолы ЭД-20 проводили по результатам кратковременных испытаний на сжатие и поперечный изгиб при комнатной (20°С) и повышенных (40 и 60°С) температурах. Расчет состава композитов выполняли в частях по массе (ч. по массе) эпоксидной смолы ЭД-20, массу которой принимали за 100. Результаты испытаний представлены в таблицах 2, 3 и на фиг.1...6.

 

Таблица 3 - Влияние количества пластификатора МСЭ на физико-механические свойства ЭД-20
Кол-во МСЭ, ч. по массе	Хар-ка	20°С		40°С		60°С
		Сжатие	Изгиб	Сжатие	Изгиб	Сжатие	Изгиб
25	s,МПа	24,6	-	11,9	-	7,2	-
	Е, МПа	853	-	248	-	89,1	-
	О,%	4,98	-	10,2	-	9,9	-
50	s,МПа	19,2	23,4	7,8	6,19	6,6	4,12
	Е,МПа	741	864,5	67,1	95,2	35,6	61,4
	О,%	4,63	3,99	16,2	4,28	15,8	4,89
75	s,МПа	12,7	-	6,16	-	4,3	-
	Е,МПа	547	-	56,8	-	28,6	-
	О,%	4,47	-	15,5	-	14,9	-
100	s,МПа	7.4	14,3	4,13	4,52	2,84	2,45
	Е,МПа	256	445,8	45,4	69,6	25,6	44,8
	О,%	5,64	4,7	14,5	4,81	12,1	5,21
150	s,МПа	5,64	8,79	4,03	3,98	2,18	2,27
	Е,МПа	152	257,1	34,2	67,6	20,5	39,6
	О,%	7,8	4,97	19,3	5,11	10,8	5,29
200	s,МПа	2,39	-	2,27	-	2,00	-
	Е,МПа	16,8	-	14,9	-	9,5	-
	О,%	14,6	-	18,1	-	15,9	-
300	s,МПа	2,05	-	1,66	-	1,27	-
	Е,МПа	8,6	-	6,8	-	6,8	-
	О,%	22,2	-	20,3	-	13,2	-

Проведенные исследования показали, что использование в составе эпоксидного композита отходов керамзита в качестве наполнителя позволяет заменить традиционные наполнители, специально выпускаемые промышленностью, без ухудшения эксплуатационных свойств материала (таблица 2 и фиг.1, 2), что значительно снижает его себестоимость.

С введением пластификатора происходит снижение вязкости связующего и улучшаются условия переработки состава. Однако снижаются прочность и жесткость композита как при комнатной, так и при повышенных температурах испытания (таблица 3 и фиг. 3, 4).

Исходя из критерия минимальной стоимости полимерраствора при сохранении высоких физико-механических характеристик в качестве граничных условий было выбрано содержание пластификатора в количестве 50 и 100 ч. по массе ЭД-20. Введение пластификатора свыше 100 ч. по массе нецелесообразно вследствие значительного снижения прочностных характеристик композитов. Результаты испытаний представлены в таблице 4 и на фиг. 5...8.

Таблица 4 - Влияние количества наполнителя и пластификатора на физико-механические свойства ЭД-20

Из приведенных зависимостей (фиг. 5…8) видно, что наилучшим комплексом физико-механических показателей обладает состав, содержащий 50 ч. по массе пластификатора МСЭ и 200 ч. по массе наполнителя.

Авторами предлагается следующий состав полимерраствора, ч. по массе:

- эпоксидная смола ЭД-20 - 100;

- отвердитель ПЭПА - 15;

- пластификатор (маточная смола эпоксидная МСЭ-I) - 50;

- наполнитель (отходы производства керамзита) - 200±25.

Предлагаемый эпоксидный полимерраствор обладает:

- более низкой себестоимостью по сравнению с аналогом за счет использования в своем составе отходов производства;

- удовлетворительными физико-техническими характеристиками (таблица 5);

- экологической безопасностью.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Полимерраствор, включающий эпоксидную диановую смолу, аминный отвердитель, минеральный наполнитель и пластификатор, отличающийся тем, что он содержит в качестве минерального наполнителя керамзитовую крошку - отходы производства керамзита, а в качестве пластификатора - маточную смолу эпоксидную - отходы производства эпоксидных смол при следующем содержании компонентов, ч. по массе:

• Эпоксидная диановая смола ЭД-20 100

• Полиэтиленполиамин 15

• Пластификатор (отходы производства эпоксидных смол) 50

• Наполнитель (отходы производства керамзита) 200

Версия для печати
Дата публикации 07.05.2007гг

вверх