Органосилікатна композиція

Реферат: Органосилікатна композиція, що містить органічну складову поліізоціанат та неорганічну складову - водний розчин силікату натрію з силікатним модулем 2,85-3,1, густиною 1,39-1,41 3 г/см , вмістом вільної води близько 50 мас. %. Як органічну складову містить поліізоціанат на основі дифенілметандіізоціанату (48 мас. %) і олігомерного поліізоціанату (52 мас. %, Mw=10701100) із вмістом NCO-груп 31 % і додатково містить активізуючу речовину 2-аміноетил-3амінопропілтриметоксисилан, за такого співвідношення компонентів (м. ч.): поліізоціанат 60 водний розчин силікату натрію 40 2-аміноетил-30,5-0,75. амінопропілтриметоксисилан UA 121418 U (54) ОРГАНОСИЛІКАТНА КОМПОЗИЦІЯ UA 121418 U UA 121418 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Корисна модель належить до полімерних композицій на основі високомолекулярних сполук з використанням низькомолекулярних органічних та неорганічних компонентів, призначена для застосування в будівництві для захисту, герметизації та гідроізоляції споруд з бетону або цегли, резервуарів для води, укріплення зовнішніх і внутрішніх поверхонь бетонних каналізаційних колекторів. Відома [1] поліізоціанат-силікатна композиція з вмістом водного розчину силікату натрію від 20 до 40 мас. %, яка характеризуються часом тужавіння від 18 до 27 год., залежно від вмісту силікату натрію, високими фізико-механічними характеристиками та низьким водопоглинанням при кип'ятінні (від 0,1 до 1,65 мас. %). Найближчим аналогом за складовими компонентами до запропонованої органосилікатної композиції, вибрана поліізоціанат-силікатна композиція[2], яка складається з поліізоціанату (ПІЦ, 60 мас. %) та водного розчину силікату натрію (СН, 40 мас. %) з силікатним модулем 3,1. Органосилікатну композицію одержували змішуванням ПЩ та неорганічного компонента водного розчину СН упродовж 2-3 хв. Тверднення композиції після довготривалої витримки в нормальних умовах упродовж 16-20 годин, проводили шляхом поступового нагріву композиції до 100 °C від 2 до 7 годин залежно від складу. Композиція має високі фізико-механічні показники, низькі значення водопоглинання за нормальних умов (5,6-9 мас. %) та після кип'ятіння (від 0,1 до 1,65 мас. %). Недоліками цієї композиції є тривалий час тужавіння. В основу корисної моделі поставлена задача створення швидкотужавіючої органосилікатної композиції з високими показниками міцності при стисканні, деформації, водостійкості, стійкої до агресивних середовищ. Поставлена задача вирішується тим, що органосилікатна композиція містить органічну складову - поліізоціанат на основі дифенілметандіізоціанату (48 мас. %) і олігомерного поліізоціанату (52 мас. %, Mw=1070-1100) з вмістом NCO-гpyп 31 % і як неорганічну складову 3 містить водний розчин силікату натрію з силікатним модулем 3,1, густиною 1,39-1,41 г/см , вмістом вільної води близько 50 мас. %, додатково містить активізуючу речовину 2-аміноетил-3амінопропілтриметоксисилан, за такого співвідношення компонентів (м. ч.): поліізоціанат 60 водний розчин силікату 40 натрію 2-аміноетил-30,5-0,75. амінопропілтриметоксисилан Запропоновану композицію готували змішуванням поліізоціанату з водним розчином силікату натрію (ГОСТ 13078) у відповідних пропорціях за допомогою механічної мішалки при швидкості 3000 об/хв впродовж 10 хвилин. Потім в суміш по краплям вводили активізуючу речовину - 2-аміноетил-З-амінопропілтриметоксисилан, змішування проводили протягом 30 секунд до однорідного стану. Готова до використання композиція являє собою в'язкотекучу рідину гірчичного кольору. Живучість композиції складає 20-300 хв. за нормальних умов (ГОСТ 22181-91). Зменшення часу тужавіння запропонованої композиції досягається завдяки використанню активізуючої речовини, яка скорочує час тужавіння запропонованої композиції. Також активізуюча речовина, яка хімічно зв'язується з органічною складовою за рахунок взаємодії аміногруп з ізоціанатними групами поліізоціанату, а також з неорганічною за рахунок реакції між силанольними групами, що утворюються при гідролізі алкоксильних груп активізуючої речовини з функціональними групами водного розчину силікату натрію. Також при формуванні органосилікатної композиції спостерігається перебіг реакцій ізоціанатних груп з водою з утворенням полісечовини. В таблиці 1 наведено склад запропонованої композиції. 1 UA 121418 U Таблиця 1 № зразка Поліізоціанат 1 2 3 4к 5к 6 (найближчий аналог) 5 10 60 60 60 60 60 60 Склад композиції (м. ч.) Активізуюча речовина: 2Водний розчин силікату аміноетил-3-амінопропілнатрію триметоксисилан 40 0,50 40 0,60 40 0,75 40 0,25 40 1,00 40 Для створених композицій за різних співвідношень компонентів, які наведені в таблиці 1, було визначено час тужавіння, міцність та відносну деформацію при стисканні згідно з [3] та водопоглинання (кількість сорбованої води визначали за стандартною методикою [4], експозицію зразків проводили до досягнення різниці 0,1 % у двох послідовних вимірюваннях). Для створених композицій за різних співвідношень компонентів, які наведені в таблиці 1, було визначено час тужавіння, міцність та відносну деформацію при стисканні згідно з ГОСТ 4651-82 та водопоглинання (кількість сорбованої води визначали за стандартною методикою ГОСТ 12730.3, експозицію зразків проводили до досягнення різниці 0,1 % у двох послідовних вимірюваннях). Час тужавіння, фізико-механічні параметри та водопоглинання наведено в таблиці 2. Таблиця 2 Час тужавіння, хв. № зразка 1 2 3 4κ 5κ 6 (найближчий аналог) 20 20 25 300 5 1080 Фізико-механічні Міцність при стисканні, МПа 7 30 50 180 діб діб діб діб 0,4 48,3 81,2 78,9 0,8 31,0 71,5 72,0 0,9 30,5 47,6 48,6 1 62,3 57,8 57,1 1 1 1 32,4 68,9 74,3 74,8 показники зразків Відносна деформація при Водопоглинання стисканні, % зразків, % 7 30 50 180 діб діб діб діб 10,0 21,0 22,0 22,0 7,7 8,0 22,0 26,0 25,0 7,2 12,0 23,5 24,0 24,0 7,0 1 22,0 18,0 21,0 10,1 1 1 1 4,6 22,1 21,5 20,4 21,0 5,6 1 Примітки: технічно неможливо провести вимірювання у вказаних умовах 15 20 25 Як видно з даних таблиці 2 найбільш оптимальні показники характерні для композицій 1 та 2 в яких час тужавіння, фізико-механічні показники та водостійкість мають високі значення. При невеликому вмісті активізуючої речовини (зразок № 4к), час тужавіння композиції не скорочується, тому її використання є недоцільним. При збільшенні вмісту активізуючої речовини (зразок № 5к) композиція має дуже високу швидкість тужавіння, що робить неможливим її формування, тому використання в подальшому цієї композиції є недоцільним. Стійкість отвердлих органосилікатних композитів до дії агресивних середовищ [5] (технічна вода, 3 %-вий розчин H2SO4, технічна олія) вивчали методом витримки в них зразків протягом 30, 90 та 180 діб із наступним випробуванням зразків на міцність [6]. Коефіцієнт хімічної стійкості K , що оцінює хімічну стійкість композитів до агресивних середовищ, визначали по зміні міцності зразків на стискання після кожного строку витримки зразків по формулі: K x .c .   0 ; 2 UA 121418 U   - міцність при стисканні зразка після витримки в середовищі впродовж часу  ;  0 - міцність при стисканні зразка, який не був занурений в середовища. Значення міцності при стисканні зразків після їх витримки в агресивних середовищах наведені в Таблиці 3. 5 Таблиця 3 Міцність при стисканні зразків після витримки в агресивних середовищах, МПа 3 %-ва H2SO4 30 діб 90 діб 180 діб № зразка  1 2 3 4к 5к 6 (найближчий аналог) № зразка 1 2 3 4к 5к 6 (найближчий аналог) № зразка 55,7 30,5 31,6 63,6 1 58,3 Технічна олія 30 діб  71,3 35,4 32,4 69,5 1 57,6 Технічна вода 30 діб  1 2 3 4к 5к 6 (найближчий аналог) 51,4 29,8 28,5 60,8 1 67,3 K x.c.  1,15 0,98 1,04 1,02 0,79 58,8 65,5 32,1 52,5 1 53,3 K x.c. 1,07 0,94 0,89 0,95 0,72  59,9 54,9 29,5 49,4 1 53,4 90 діб K x.c.  1,50 1,14 1,06 1,12 0,84 68,8 35,2 32,8 65,2 1 58,3 180 діб K x.c. 1,26 0,89 0,78 1,04 0,82  K x.c. 64,1 45,8 32,8 63,4 1 62,5 0,81 0,64 0,74 1,07 0,83 90 діб K x.c.  1,06 0,96 0,93 0,98 0,97 66,2 29,1 27,6 59,8 1 66,1 0,76 0,76 0,61 0,87 0,71 180 діб K x.c. . 0,83 0,69 0,78 0,96 0,96  K x.c. 68,5 29,5 24,5 55,6 1 60,2 0,86 0,41 0,50 0,74 0,81 Відповідно до наведеної нижче класифікації [5] залежно від стійкості до дії агресивних середовищ хімічно стійки бетони ділять на: 1) високостійкі K x.c.  0,8 ; 10 2) стійкі 0,5  K x.c.  0,8 ; 3) відносно стійкі 0,3  K x.c.  0,5 ; 4) нестійкі K x.c.  0,3 . Більш стійким до агресивних середовищ упродовж всього терміну випробування, виявився зразок 4к, який містить 0,25 мас. ч. активізуючої речовини АПТС. З наведених даних видно, що 15 K x.c. для зразка 1 впродовж всього випробування для всіх активних середовищ має значення вище за одиницю. Що свідчить про набір міцності при стисканні зразку за 180 діб експерименту і витримка зразку в середовищах не погіршує дані показники. Аналізуючи дані K x .c . , цей зразок 20 можна віднести до високостійких, тоді як всі інші - до стійких до дії агресивних середовищ. Отже одержані результати свідчать про створення швидкотужавіючої органосилікатної композиції з високими показниками міцності при стисканні, деформації та водостійкості, високою стійкістю до агресивних середовищ: 3 %-вої сульфатної кислоти, технічної олії та технічної 3 UA 121418 U 5 10 15 води. Одержання запропонованої композиції відбувається за стандартних умов, за кімнатної температури, тож не потребує значних затрат енергії. Пропонується застосовувати органосилікатну композицію для захисту поверхонь, які експлуатуються в атмосферних умовах або в умовах підвищеної вологості, захист від механічних та атмосферних впливів поверхонь бетоннихканалізаційних колекторів, труб та промислових резервуарів. Джерела інформації: 1. Старовойтова И.А. Оптимизация составов гибридных связующих на основе полиизоцианатов и водных растворов силикатов натрия// Известия КазГАСУ. - 2008. - № 1 (9). 122-130 с. 2. Старовойтова И.А. Исследование структуры связующих на основе полиизоцианатов и водних растворов силиката натрия// Известия КазГАСУ. - 2007. - № 2 (8). - 89-94 с. – найближчимй аналог. 3. ГОСТ 4651-82 Пластмассы. Метод испытания на сжатие. 29.07.82. 4. ГОСТ 12730.3-78 Бетоны. Метод определения водопоглощения. 22.12.78. 5. ГОСТ 25246-82 Бетоны химически стойкие. Технические условия. 22.04.82. 6. ГОСТ 10180-78 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам. 29.12.89. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 Органосилікатна композиція, що містить органічну складову поліізоціанат та неорганічну складову - водний розчин силікату натрію з силікатним модулем 2,85-3,1, густиною 1,39-1,41 3 г/см , вмістом вільної води близько 50 мас. %, яка відрізняється тим, що вона містить як органічну складову - поліізоціанат на основі дифенілметандіізоціанату (48 мас. %) і олігомерного поліізоціанату (52 мас. %, Mw=1070-1100) із вмістом NCO-груп 31 %, і додатково містить активізуючу речовину 2-аміноетил-3-амінопропілтриметоксисилан, за такого співвідношення компонентів (м. ч.): поліізоціанат 60 водний розчин силікату натрію 40 2-аміноетил-30,5-0,75. амінопропілтриметоксисилан 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