Акрилова композиція

Реферат: Акрилова композиція з підвищеною теплостійкістю для безанкерного кріплення металевих конструкцій з бетоном містить очищений від стабілізатора акриловий мономер, полімер акрилового ряду - емульсійний поліметилметакрилат, отверджувач - перекис бензоїлу, прискорювач полімеризації - диметиланілін, і наповнювач - кварцовий пісок. Як очищений від стабілізатора акриловий мономер містить алілметакрилат. UA 120256 U (12) UA 120256 U UA 120256 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель належить до хімічної технології пластичних мас, а саме стосується отримання полімерних композицій, які застосовують для 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 безанкерного склеювання бетонних і залізобетонних конструкцій, які функціонують в умовах підвищених температур. Відома акрилова композиція, модифікована епоксидною смолою, яку отверджують за радикальним механізмом полімеризації [1]. В результаті утворюється сітчастозшитий полімер, що має підвищену твердість, теплостійкість і помірні фізико-механічні властивості. Не дивлячись на низьку лінійну усадку при затвердінні - 0,4-0,6 %, матеріал має підвищену усадкову напругу, що призводить до виникнення надмірного контактного тиску на елементи з'єднувальних конструкцій і перешкоджає його використанню як клейовий склад для з'єднання різнорідних матеріалів. Відома акрилова композиція, яка отримана на основі очищеного від стабілізатора бутилметакрилату, емульсійного полібутилметакрилату, отверджувача перекису бензоїлу, прискорювача полімеризації диметиланіліну і наповнювача - кварцового піску [2]. 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 у бетонних і залізобетонних конструкціях. Основним недоліком цієї акрилової композиції є низька теплостійкість, яка відповідає показникам по Мартенсу не більше 37 °C, що обмежує її застосування в інженерному технологічному обладнанні, яке функціонує при підвищених температурах. Найбільш близькою до запропонованої за технічною суттю і результатом, що досягається, є акрилова композиція, яка отримана на основі очищеного від стабілізатора метилметакрилату, емульсійного поліметилметакрилату, отверджувача перекису бензоїлу, прискорювача полімеризації - диметиланіліну, і наповнювача - кварцового піску [3], при наступному співвідношенні компонентів мас. %.: очищений від стабілізатора 31,0-30,2 метилметакрилат емульсійний 34,5-34,8 поліметилметакрилат отверджувач 0,69-0,66 прискорювач полімеризації 2,11-2,14 кварцовий пісок решта. Композиція-прототип має високі фізико-механічні властивості і проявляє здатність до релаксації внутрішніх напружень при адгезійному контакті до різнорідних матеріалів, що дозволяє її використовувати для безанкерного з'єднання металу з бетоном і підвищити рівень руйнуючої напруги клейового шва в умовах дії зусиль рівномірного відриву при зменшенні товщини металевої заставної пластини. Основним недоліком акрилової композиції є різке зниження руйнуючої напруги при рівномірному відриві безанкерного з'єднання при підвищених температурах, що зумовлено відносно низьким значенням температури розм'якшення (теплостійкість по Мартенсу  40 °C) і падінням модуля пружності полімерної композиції у склоподібному стані в середньому на 15 % при наростанні температури від кімнатної до температури розм'якшення. Задачею корисної моделі є розробка акрилової композиції, в якій шляхом підбору компонентів було б забезпечено підвищену теплостійкість, що дозволить отримати на її основі безанкерні з'єднувальні сталево-бетонні вузли з підвищеним рівнем руйнуючої напруги за умов рівномірного відриву при підвищених температурах. Поставлена задача вирішується тим, що акрилова композиція з підвищеною теплостійкістю для безанкерного кріплення металевих конструкцій з бетоном, що містить очищений від стабілізатора акриловий мономер, полімер акрилового ряду емульсійний поліметилметакрилат, отверджувач - перекис бензоїлу, прискорювач полімеризації диметиланілін, і наповнювач - кварцовий пісок, згідно з корисною моделлю як очищений від стабілізатора акриловий мономер містить алілметакрилат, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %.: очищений від стабілізатора акриловий мономер 29,5-28,7 алілметакрилат полімер акрилового ряду 36,0-36,3 1 UA 120256 U емульсійний поліметилметакрилат отверджувач перекис бензоїлу прискорювач полімеризації диметиланілін наповнювач кварцовий пісок 5 10 0,69-0,66 2,11-2,14 решта. Відмінною від прототипу ознакою є використання у композиції замість очищеного від стабілізатора метилметакрилату очищеного алілметакрилату, що приводить до підвищення теплостійкості акрилової композиції. Як очищений від стабілізатора (гідрохінону) мономер акрилового ряду використовують алілметакрилат, який отримують шляхом промивки дистильованою водою мономера з подальшою перегонкою при температурі 59-66 °C і 5,7 КПа і відбором фракції, що кипить при 3 62-63 °C [4]. Отриманий продукт при нормальних умовах має густину 0,934 г/см і в ньому добре набухають і розчиняються полімери вінілового та акрилового ряду. Склад запропонованої композиції наведено у табл. 1. Методика технології приготування композиції для безанкерного з'єднання металу з бетоном та отримання блокових зразків акрилової Таблиця 1 Вміст компонентів у складі запропонованої композиції, мас. % Компоненти Контрольні з використанням запропонованого мономера, мас. % 4 5 1 15 20 25 30 2 3 29,5 29,0 28,7 28,0 30,0 36,0 36,2 36,3 37,0 35,5 0,69 0,67 0,66 0,66 0,69 2,11 2,13 2,14 2,14 2,11 31,7 Алілметакрилат ТУ 6-09-08-1186-77 (очищений від стабілізатора) Емульсійний поліметилметакрилат ТУ 6-01836-78 Отверджувач - перекис бензоїлу ГОСТ 1488878 Прискорювач полімеризації диметиланілін ГОСТ 2168-83 Кварцовий пісок (фракція 0,5-1 мм) ГОСТ 22551-77 32,0 32,2 32,2 31,7 композиції, які характеризують основні фізико-механічні, теплофізичні та адгезійні властивості полімеру ілюструється на прикладі 1. Приклад 1. У колбу ємністю 500 мл вводять 29,5 мас. % очищеного від стабілізатора алілового ефіру метакрилової кислоти (алілметакрилату) і при перемішуванні малими порціями додають порошок емульсійного поліметилметакрилату у кількості 36,0 мас. %. В результаті утворюється прозорий безбарвний розчин, який можна зберігати до технологічної в'язкості 900970 сП протягом 2 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 4-5 хвилин до видалення повітряних включень. Готову композицію наносять на склеювані поверхні, з'єднують і стверджують 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 акрилової композиції. Властивості кожної композиції порівняно з відомою наведені в табл. 2. 2 UA 120256 U Таблиця 2 Показники для складу композиції Що пропонується Відомої*** 1 2 3 4 5 Час желатинізації, хв… 6 6 7 6 7 7 Властивості клейового безанкерного з'єднання сталь - бетон* Межа міцності при рівномірному відриві**, 1,95 2,01 2,04 1,84 1,97 1,98 МПа: 1,92 1,97 1,99 1,71 1,91 1,41 Властивості блокових зразків Теплостійкість по Мартенсу, °C 54 54 56 52 49 40 Динамічний модуль пружності, ГПа: - при нормальних умовах 1,42 1,42 1,41 1,42 1,40 1,42 - при 40 °C 1,34 1,35 1,35 1,27 1,24 1,19 Ударна міцність, МПа 3,2 3,4 3,5 3,7 3,2 3,5 Руйнуюча напруга при статичному вигині, 42 37 38 42 37 41 МПа Лінійна усадка, % 0,28 0,28 0,27 0,25 0,29 0,24 Водопоглинання за 24 год. % 0,08 0,09 0,11 0,13 0,09 0,10 Властивості 5 10 15 20 25 30 35 40 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, товщина сталевої пластини 8 мм. Чисельник - вихідні показники адгезійної міцності, знаменник після термообробки при 50 °C протягом 72 год. ***) Середні значення показників відомої композиції Суттєвою відмінністю складу акриловою композиції, який заявляється, від відомого прототипу є наявність у ньому як очищеного від стабілізатора акрилового мономера алілметакрилату (алілового ефіру метакрилової кислоти). Отримана за даним складом пропонована акрилова композиція має підвищену теплостійкість і стійкість до тривалої дії високої температури, що виражається в незначному зниженні модуля пружності і збереженні адгезійної міцності після теплового впливу на безанкерне з'єднання в порівнянні з прототипом. Наряду з цим технологія отримання і комплекс фізико-механічних властивостей 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 алілметакрилату 28,7-29,5 мас. % у акриловій композиції, недоцільно, оскільки при цьому властивості останньої погіршуються. Таким чином, запропонована акрилова композиція як клейовий склад забезпечить надійність безанкерного кріплення нагрітих металевих опорних елементів виробничого технологічного обладнання з бетонною основою, зокрема кріплення опорних елементів станів для розкочування методом холодної прокатки смуг з чорних і кольорових металів з поетапною термічною обробкою. Джерела інформації: 1. Юхновский Г.Л., Попенкер P.P., Кузнецова В.М. Об эпоксидно-акриловых компаундах холодного отверждения // Пластические массы.- 1962. - № 9. - С. 36-39. 2. Кардашов Д.А. Синтетиеские клеи / Д.А. Кардашов - М.: Химия, 1976. - С. 245. 3. Патент на корисну модель № 109770. Україна. МПК С08 33/12. Акрилова композиція / С.М Золотов, П.М.Фірсов, В.К.Жданюк, П.А.Білим. Опубл. 2016 р; Бюл. № 17. 4. Григорьев А.П. Лабораторный практикум по технологии пластических масс / А.П. Григорьев, О.Я. Федотова - М.: Высшая школа, 1986. - С. 160. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Акрилова композиція з підвищеною теплостійкістю для безанкерного кріплення металевих конструкцій з бетоном, що містить очищений від стабілізатора акриловий мономер, полімер акрилового ряду - емульсійний поліметилметакрилат, отверджувач - перекис бензоїлу, прискорювач полімеризації - диметиланілін, і наповнювач - кварцовий пісок, яка відрізняється 3 UA 120256 U тим, що як очищений від стабілізатора акриловий мономер містить алілметакрилат, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: очищений від стабілізатора акриловий мономер 29,5-28,7 алілметакрилат полімер акрилового ряду 36,0-36,3 емульсійний поліметилметакрилат отверджувач 0,69-0,66 перекис бензоїлу прискорювач полімеризації 2,11-2,14 диметиланілін наповнювач решта. кварцовий пісок Комп’ютерна верстка О. Рябко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4