Акрилова композиція

Реферат: Акрилова композиція для безанкерного кріплення металевих конструкцій з бетоном містить очищений від стабілізатора акриловий мономер, емульсійний полімер акрилового ряду, отверджувач - перекис бензоїлу, прискорювач полімеризації - диметиланілін і наповнювач кварцовий пісок. Як очищений від стабілізатора акриловий мономер містить метилметакрилат. Як полімер акрилового ряду - емульсійний поліметилметакрилат. UA 109770 U (54) АКРИЛОВА КОМПОЗИЦІЯ UA 109770 U UA 109770 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель належить до області хімічної технології пластичних мас, а саме до отримання полімерних композицій, які застосовують для безанкерного склеювання металевих будівельних і технологічних конструкцій з бетоном і залізобетоном, які також можуть бути використані для анкерного кріплення болтів з бетоном і заповнення швів між елементами бетонних і залізобетонних конструкцій. Відома акрилова композиція, модифікована епоксидною смолою, яку отверджують по радикальному механізму полімеризації [1]. В результаті утворюється сітчасто зшитий полімер, що має підвищену твердість, теплостійкість і помірні фізико-механічні характеристики. Не дивлячись на низьку лінійну усадку при затвердінні ~ 0,4-0,6 %, матеріал має підвищену усадкову напругу, що перешкоджає його використання як клейовий склад для з'єднання різнорідних матеріалів. Відома самоотверджувана пластмаса АСТ-Т, що поставляється у вигляді двокомпонентного компаунда: порошку, що складається з емульсійного поліметилметакрилату, перекису бензоїлу і окислу цинку, і рідкого компонента - метилметакрилату, що містить прискорювач диметиланілін і інгібітор полімеризації - гідрохінон [2]. В результаті перемішування компонентів системи отримують відносно текучий склад, який може бути використаний для безанкерного з'єднання металевих елементів з бетоном і залізобетоном. Проте, унаслідок підвищеного водопоглинання, що за добу складає більше 0,14 %, клейовий шов по закінченню часу різко втрачає когезійну міцність і адгезійну здібність до металевих субстратів і бетону. Найбільш близькою до запропонованої корисної моделі за технічною суттю і результатом, що досягається, є акрилова композиція, яка отримана на основі очищеного від стабілізатора бутилметакрилату, емульсійного полібутилметакрилату, отверджувача - перекису бензоїлу, прискорювача полімеризації - диметиланіліну і наповнювача - кварцового піску [3], при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: очищений від стабілізатора бутилметакрилат 25,97-27,78 емульсійний полібутилметакрилат 38,96-41,67 отверджувач 0,65-0,69 прискорювач полімеризації 1,95-2,08 кварцовий пісок решта. Композиція - прототип має задовільну життєздатність, що дозволяє протягом 4-4,5 годин, після поєднання компонентів, при нормальних умовах проводити склеювання конструкційних елементів з металу і бетону. Після полімеризації акрилової композиції (по закінченні 36 годин) руйнуюча напруга клейового безанкерного з'єднання металу до бетону при зусиллі рівномірного відриву досягає 3,5 МПа, що дозволяє її використовувати як несучі елементи кріплення різного виробничого устаткування і інженерних комунікацій до бетонних і залізобетонних конструкцій. Основним недоліком акрилової композиції є різке зниження руйнуючої напруги при рівномірному відриві безанкерного з'єднання при зменшенні товщини і згідно із жорсткістю металевої пластини кріпильного вузла. При цьому міцність клейового з'єднання не перевищує значень: 2,7 МПа, 2,1 МПа і 1,2 МПа при товщині сталевої пластини 16 мм, 12 мм і 8 мм, відповідно, що обмежує її застосування як клейового складу для з'єднання традиційних закладних елементів вузлів кріплення технологічного устаткування і конструкцій. Задачею корисної моделі є розробка акрилової композиції, у якій шляхом підбору компонентів було б забезпечено адгезійну міцність, що дозволить отримати на її основі безанкерні з'єднувальні сталево-бетонні вузли з підвищеним рівнем руйнуючої напруги за умов рівномірного відриву. Поставлена задача вирішується тим, що в акриловій композиції для безанкерного кріплення металевих конструкцій з бетоном, що містить очищений від стабілізатора акриловий мономер, емульсійний полімер акрилового ряду, отверджувач перекис бензоїлу, прискорювач полімеризації - диметиланілін і наповнювач - кварцовий пісок, згідно з корисною моделлю, як очищений від стабілізатора акриловий мономер містить метилметакрилат, а як полімер акрилового ряду емульсійний поліметилметакрилат, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: очищений від стабілізатора метилметакрилат 31,0-30,2 емульсийний поліметилметакрилат 34,5-34,8 отверджувач 0,69-0,66 прискорювач полімеризації 2,11-2,14 кварцовий пісок решта. 1 UA 109770 U 5 Відмінною ознакою від прототипу є використання у композиції замість очищеного від стабілізатора бутилметакрилату, очищеного метилметакрилату, а замість емульсійного полібутилметакрилату, поліметилметакрилату, що приводить до підвищення рівня руйнуючої напруги при рівномірному відриві клейового з'єднання металу з бетоном. Як очищений від стабілізатора мономер акрилового ряду використовують промитий дистильованою водою і перегнаний при температурі 98-100,5 °C з відбором другої фракції перегонки метилметакрилат [4]. Отриманий продукт за нормальних умов має в'язкість 0,59 сП і у ньому добре набухають і розчиняються полімери вінілового і акрилового ряду. Склад запропонованої композиції наведено у табл. 1. 10 Таблиця 1 Вміст компонентів у складі запропонованої композиції, мас. % Компоненти Контрольні з використанням запропонованого мономера, мас. % 4 5 1 Метилметакрилат ГОСТ 20370-74 (очищений від стабілізатора) Емульсійний поліметилметакрилат ТУ 6-01-836-78 Отверджувач перекис бензоїлу ГОСТ 14888-78 Прискорювач полімеризації диметиланілін ГОСТ 2168-83 Кварцовий пісок (фракція 0,5-1 мм) ГОСТ 22551-77 15 20 25 2 3 31,0 30,6 30,2 30,0 31,5 34,5 0,69 34,6 0,67 34,8 0,66 35,0 0,66 34,0 0,69 2,11 2,13 2,14 2,14 2,11 31,7 32,0 32,2 32,2 31,7 Методика технології приготування композиції для безанкерного з'єднання металу з бетоном та отримання блокових зразків акрилової композиції, що характеризують основні когезійні властивості полімерного клею, ілюструється на прикладі 1. Приклад 1. У колбу ємкістю 500 мл вводять 31,0 мас. % очищеного від стабілізатора метилового ефіру метакрилової кислоти (метилметакрилату) і при перемішуванні малими порціями додають порошок емульсійного поліметилметакрилату в кількості 34,5 мас. %. В результаті утворюється прозорий безбарвний розчин, який можна зберігати до технологічної в'язкості 900-980 сП протягом 5-7 діб. Перед застосуванням для склеювання конструкційних елементів і для отримання блокових зразків в розчин вводять 31,7 мас. % кварцового піску і 0,69 мас. % перекису бензоїлу. Після ретельного перемішування здійснюють добавку 2,11 мас. % диметиланіліну і витримують 5-7 хвилин до видалення повітряних включень. Готову композицію наносять на склеювані поверхні, сполучають і отверджують за нормальних умов протягом 24 годин. Блокові зразки отримують шляхом заливки в металеві форми по аналогічному режиму ствердження. Приклади 2-5 здійснюються аналогічно прикладу 1 і відрізняються кількістю компонентів в акриловой композиції. Властивості кожної композиції порівняно з відомою наведені в табл. 2. Таблиця 2 Показники для складу композиції Що пропонується Відомої *** 1 2 3 4 5 Час желатинізації, хв… 9 7 7 9 10 9 Властивості клейового безанкерного з'єднання сталь - бетон* Властивості Межа міцності при рівномірному відриві**, МПа: товщина сталевої пластини, мм 4 8 12 16 20 24 1,12 1,91 2,64 2,96 3,15 3,17 30 2 1,14 2,02 2,77 3,01 3,19 3,21 1,11 2.01 2,69 2,98 3,12 3,19 0,82 1,32 2,11 2,76 2,85 3,17 0,92 1,29 2,24 2,74 2,89 3,11 0,78 1,24 2,07 2,71 2,88 3,12 UA 109770 U Продовження таблиці 2 27 Властивості блокових зразків 3 Щільність, кг/м Динамічний модуль пружності, ГПа Ударна міцність, МПа Руйнуюча напруга при статичному вигині, МПа Лінійна усадка, % Водопоглинання за 24 год., % 3,47 3,51 3,48 3,44 3,37 3,49 1448 1,41 3,2 32 0,27 0,09 1459 1,43 3,7 41 0,23 0,11 1464 1,44 3,1 46 0,21 0,9 1451 1,37 3,8 47 0,24 0,12 1419 1,34 3,2 31 0,36 0,16 1398 1,39 4,2 48 0,41 0,16 Примітка *) бетонні зразки виготовляють у стандартній металевій опалубці розміром 200×200×200 мм з бетону класу С 12/15 **) матеріал закріплювальних пластин - Сталь с 235 Розмір пластин в плані 90×90 мм; ***) Середні значення показників відомої композиції 5 10 15 20 25 Істотною відмінністю складу акрилової композиції, який заявляється, від відомого прототипу є наявність у ньому як очищеного від стабілізатора акрилового мономера - метилметакрилату, а як емульсивний полімер акрилового ряду - поліметилметакрилат. Використання її для безанкерного з'єднання металу з бетоном дозволяє підвищити рівень руйнуючої напруги клейового шва в умовах дії зусиль рівномірного відриву при зменшенні товщини металевої заставної пластини. Разом з цим фізико-механічні властивості отриманого акрилового полімеру в межах співвідношення, яке заявляється, реалізуються на рівні прототипу. Виходити за межі нижнього (композиція 1) і верхнього (композиція 3) значень вмісту очищеного метилметакрилату 30,2-31,0 мас. %. і емульсійного поліметилметакрилату 34,5-34,8 мас. % у акриловій композиції недоцільно, оскільки при цьому властивості останньої погіршуються. Таким чином, запропонована акрилова композиція при використанні як клею забезпечує підвищення адгезійного контакту металу з бетоном при зменшенні товщини заставного металевого елемента у вузлах безанкерного кріплення, що приводить до підвищення надійності несучих конструкцій будівель і споруд при зниженні матеріаломісткості і собівартості в технології будівельного виробництва. Джерела інформації: 1. Г.Л. Юхновский, P.P. Попенкер, В.М. Кузнецова. Об эпоксидно-акриловых компаундах холодного отверждения // Пластические массы. - 1962. - № 9. - С. 36-39 2. Штурман А.А. Холоднотвердеющие акриловые пластмассы в инструментальном производстве / А.А. Штурман. - М.: Машиностроение, 1964. - С. 8. 3. Кардашов Д.А. Синтетиеские клеи / Д.А. Кардашов, - М.: Химия, 1976. - С. 245 4. Григорьев А.П. Лабораторный практикум по технологии пластических масс / А.П. Григорьев, О.Я. Федотова. - М.: Высшая школа, 1986. - С. 158. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Акрилова композиція для безанкерного кріплення металевих конструкцій з бетоном, що містить очищений від стабілізатора акриловий мономер, емульсійний полімер акрилового ряду, отверджувач - перекис бензоїлу, прискорювач полімеризації - диметиланілін і наповнювач кварцовий пісок, яка відрізняється тим, що як очищений від стабілізатора акриловий мономер містить метилметакрилат, а як полімер акрилового ряду - емульсійний поліметилметакрилат, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: очищений від стабілізатора метилметакрилат 31,0-30,2 емульсійний поліметилметакрилат 34,5-34,8 отверджувач 0,69-0,66 прискорювач полімеризації 2,11-2,14 кварцовий пісок решта. 3 UA 109770 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4