Композиція для придання гідрофобних властивостей поверхні будівельних матеріалів

Реферат: Композиція для придання гідрофобних властивостей поверхні будівельних матеріалів, таких як цегла, бетон та азбестоцементні листи, виготовлена у вигляді розчину, до складу якого входять кремнійорганічна рідина, фторсилікат лужного металу й вода. Додатково містить силікат лужного металу, а як кремнійорганічну рідину - розчин алкілсилікату лужного металу або суміші алкілсилікатів лужних металів, де алкіл вибрано з групи, що містить метил-, етил-, пропіл-, ізопропіл-, бутил-, ізобутил- тощо. Крім того, як фторсилікат лужного металу містить будь-який фторсилікат лужного металу або фторсилікат амонію або їх суміш. UA 71795 U (54) КОМПОЗИЦІЯ ДЛЯ ПРИДАННЯ ГІДРОФОБНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ПОВЕРХНІ БУДІВЕЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ UA 71795 U UA 71795 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до будівельної промисловості, зокрема до обробки виробів з бетону, цегли, штукатурок, природного та штучного каменю, азбестоцементних листів, цементно-піщаної черепиці тощо композиціями, що забезпечують підвищення якості оброблених виробів шляхом захисту їх поверхневого шару від зволоження та покращення інших фізико-механічних характеристик при експлуатації. Причиною руйнування більшості будівельних матеріалів, що мають високу пористість, є вода. Такі будівельні матеріали як бетон, гіпсокартон, штукатурка, цегла, черепиця, облицювальні плитки та інші, при насиченні водою можуть збільшуватися в масі до 30 % і більше. При цьому, вода, яка проникає до пор, поступово розчиняє кристалічні частки, що порушує структуру матеріалів і зменшує їх міцність. Наприклад, зниження маси зразків бетонів на 5 % пов'язано зі зниженням їх міцності на 20-25 %. Крім того, солі, розчинені у воді, дифундують на поверхню будівельних матеріалів та утворюють на них плями (висоли), які псують зовнішній вигляд споруд і порушують теплофізичні показники. Відомо, що збільшення вологості будівельних матеріалів на 10 % сприяє підвищенню їх теплопровідності у 1,5 рази. Таким чином, вирішення проблеми зниження водопоглинення будівельних матеріалів у ряді випадків пов'язане з забезпеченням енергозбереження в Україні. Руйнівний вплив на будівельні матеріали також створює позмінне заморожування та відтавання. Вода, що замерзає у пористій структурі матеріалу, переходить до твердої фази - лід зі збільшенням в об'ємі на 10 %, що створює тиск понад 200 МПа. Під впливом таких внутрішніх тисків руйнуються навіть найбільш міцні породи каменю. Одним з засобів захисту будівельних матеріалів є гідрофобізація їх поверхні, зокрема, кремнійорганічними речовинами. Такі матеріали, маючи комплекс реологічних властивостей, глибоко проникають у дрібні пори будівельних матеріалів та утворюють на стінках пор і капілярів найтонші водовідштовхувальні плівки в результаті хімічних реакцій і процесів сорбції. Для захисту від зволоження поверхневого шару будівельних матеріалів використовують такі відомі гідрофобізуючі кремнійорганічні рідини, як водяні розчини алкілсилікатів (ГКЖ-10, 11), водні емульсії або неводні розчини поліетилгідридсилоксану (ГКЖ-94) [1], який містить поліалкілгідросилоксан - 10 мас. % та органічний розчинник - 90 мас. %. Недоліком зазначених відомих композицій є те, що при їх використанні не забезпечується достатнє зниження водопоглинання будівельних матеріалів і, як наслідок, захищеність від руйнівної дії води створених з них споруд. Відомий спосіб обробки бетонних та залізобетонних виробів гідрофобізуючим складом [2], що полягає в тому, що поверхню бетонних виробів обробляють водною емульсією оксимовмісного алкілалкоксисилоксану, яку наносять будь-яким способом (занурювання, розпилювання або за допомогою поливомиючої машини) на поверхню бетону з розрахунку 130 2 г/м при одноразовому нанесенні. Недоліком запропонованої відомим способом [2] композиції є наявність обмежень у її застосуванні в зв'язку з присутністю в її складі органічних розчинників. Відома композиція, що використана у способі гідрофобізації газобетонних виробів, яка містить як кремнійорганічну рідину водний розчин алкілсилікату натрію та фосфорну кислоту [3]. Недоліком даної композиції є низькі вологозахисні властивості оброблених нею виробів та складний процес її нанесення на поверхню виробів. Найближчим аналогом до запропонованої корисної моделі є композиція для гідрофобізації силікатних будівельних матеріалів, зокрема виробів з бетону, цегли, штукатурок, природного та штучного каменю, азбестоцементних листів, цементно-піщаної черепиці [4]. Композиція виготовлена у вигляді розчину, до складу якого входять кремнійорганічна рідина, фторсилікат лужного металу, вода та інші інгредієнти у наступному співвідношенні, мас. %: метилсиліконат натрію 10-15 гексафторсилікат натрію 0,8-1,2 ортофосфорна кислота 0,2-0,25, тальк 0,15-0,25 оксид алюмінію 0,25-0,5 вода решта. Недоліком відомої композиції є низькі вологозахисні властивості виробів та відсутність зміцнення обробленої нею поверхні. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення гідрофобізуючого складу композиції шляхом зміни її рецептури, що дозволить, крім досягнення гідрофобності оброблених нею поверхонь будівельних матеріалів, підвищити міцність оброблюваного поверхневого шару та знизити вологопоглинання матеріалу в цілому. 1 UA 71795 U 5 10 15 20 25 30 35 Поставлена задача вирішується тим, що до композиції [4], виготовленої у вигляді розчину, який містить кремнійорганічну рідину, фторсилікат лужного металу й воду, згідно з корисною моделлю, додатково входить силікат лужного металу, а як кремнійорганічна рідина - розчин алкілсилікату лужного металу або суміші алкілсилікатів лужних металів, де алкіл вибрано з групи, що містить метил-, етил-, пропіл-, ізопропіл-, бутил-, ізобутил- тощо, крім того, як фторсилікат лужного металу входить будь-який фторсилікат лужного металу або фторсилікат амонію або їх суміш, при наступному співвідношенні інгредієнтів, мас. %: силікат лужного металу 1-35 алкілсилікат лужного металу 1-20 фторсилікат лужного металу або 0,1-2 амонію вода решта, причому розчин силікату лужного металу має силікатний модуль від 1 до 5, а масова частка силікату лужного металу у перерахунку на оксид силіцію дорівнює - від 5 до 50 мас. %, крім того, масова частка для розчину алкілсилікату лужного металу у перерахунку на алкілсилікатну кислоту складає від 5 до 50 мас. % Крім того, композиція може додатково містити дисперсний розчин полімеру, причому полімер вибраний з групи, що містить поліакрилову кислоту, повний або частково гідролізований метиловий або етиловий ефір поліакрилової кислоти або їх суміші та стирольні сополімери, або полімером виступає сополімер зі стиролом, у воді у кількості 1-60 мас. %, причому масова частка полімеру в дисперсії складає від 1 до 70 мас. %. Найкраще, коли композиція додатково містить один або декілька коалесцентів, вибраних з групи, що містить уайт-спірит, монобутиловий ефір етиленгліколю, монобутиловий ефір діетиленгликолю, ацетат монобутилового ефіру етиленгліколю, ацетат монобутилового ефіру діетиленгліколю, етиленгліколь, пропіленгліколь, гліцерин, піхтову олію. А також композиція може додатково містити галогеніди лужних або лужноземельних металів або галогенід амонію, причому галогеніди вибрано з групи, що містить фториди, хлориди, броміди або йодиди, або їх суміш. Запропоновану композицію для придания гідрофобних властивостей поверхні будівельних матеріалів готують наступним чином. Потрібні кількості речовин змішують у реакторі у такій послідовності: до води додають фторсилікат лужного металу та перемішують протягом 5-10 хв. Потім при безперестанному перемішуванні додають алкілсилікат лужного металу, силікат лужного металу. За необхідності додають дисперсію полімеру та коалесцент. Оброблена запропонованою композицією поверхня перешкоджає перенесенню водою руйнівних реагентів у глибину будівельного матеріалу по його капілярній системі, заважаючи виникненню хімічних руйнувань. Крім хімічного впливу оброблена запропонованою композицією поверхня захищає від прямого руйнівного впливу води. При сезонних коливаннях температури повітря не відбувається руйнування поверхневого шару будівельного матеріалу, а відбувається збереження міцності та естетичної привабливості зовнішнього вигляду поверхні. Приклад випробування гідрофобних властивостей зразків азбестоцементних листів, що були попередньо оброблені композицією, складеною відповідно запропонованої корисної моделі. Для одержання композиції були приготовлені три склади інгредієнтів, які наведені в табл. 1. 40 Таблиця 1 Складові інгредієнти композиції Силікат натрію. ГКЖ-11К. Фторсилікат амонію Вода 45 компонентів у відповідний склад композиції, мас. % 2 3 10 10 5 10 0,85 0,8 до 100 до 100 Вміст 1 10 10 1 до 100 Випробування зразків азбестоцементних листів проводили при 20 °C через 24 години, 7 діб, 30 діб, 3 міс. після нанесення на поверхню виробу запропонованої композиції для придання гідрофобних властивостей поверхні будівельних матеріалів. Зберігання зразків здійснювали в атмосферних умовах. Визначення значень капілярного підсмоктування вологи поверхнею 2 UA 71795 U проводили шляхом витримування зразків азбестоцементних листів в тонкому шарі води (10 мм) протягом 1 години. Результати випробувань зразків азбестоцементних листів наведені в табл. 2. Таблиця 2 Тривалість випробування 1 доба 7 діб 30 діб 3 міс. Вологопоглинання поверхні зразка для відповідного складу композиції, % 1 2 3 Відома композиція 2,81 0,92 1,21 3,60 2,76 0,91 1,18 3,30 2,65 0,85 1,10 3,12 2,55 0,80 1,05 3,06 5 10 15 20 25 На підставі проведених випробувань можна зробити висновок, що пропонована корисна модель має більш високі вологозахисні властивості: зменшується вологопоглинання й збільшується довговічність властивостей поверхневого шару виробів, що свідчить про її більш високі гідрофобізуючі властивості. Крім того, силікат лужного металу зміцнює поверхневий шар оброблених матеріалів. Композиція проста в процесі готування й нанесення на вироби. Запропонована нова високоефективна композиції вирішує проблему придання водозахисних властивостей зазначеним поверхням будівельних матеріалів. Додавання матеріалам водостійкості може у декілька разів подовжити термін їх служби, підвищити теплоізоляційні властивості та захистити їх зовнішній вигляд в продовж тривалого часу. Технічний результат від впровадження запропонованої корисної моделі полягає у підвищенні довговічності оброблюваного будівельного матеріалу, а також у забезпеченні можливості використання його в кліматичних зонах з високою вологістю та широким діапазоном перепаду температур в продовж року, а також значною різницею температур усередині і зовні приміщень при невисокій вартості, простоті в приготуванні й нанесенні на вироби. Джерела інформації: 1. Пащенко А.А., Воронков М.Г., Михайленко Л.А., Круглицкая В.Я., Ласская Е.А. Гидрофобизация. - Киев: Наукова думка, 1973. - С. 130-134. 2. Патент RU № 1837613, С 09 К 3/10, пріоритет 27.08.90 3. Патент RU № 2022949, опубл. 15.11.1994. 4. Патент RU № 2273623 опубл. 28.09.2004 p. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 45 1. Композиція для придання гідрофобних властивостей поверхні будівельних матеріалів, таких як цегла, бетон та азбестоцементні листи, яка виготовлена у вигляді розчину, до складу якого входять кремнійорганічна рідина, фторсилікат лужного металу й вода, яка відрізняється тим, що додатково містить силікат лужного металу, а як кремнійорганічну рідину - розчин алкілсилікату лужного металу або суміші алкілсилікатів лужних металів, де алкіл вибрано з групи, що містить метил-, етил-, пропіл-, ізопропіл-, бутил-, ізобутил- тощо, крім того, як фторсилікат лужного металу містить будь-який фторсилікат лужного металу або фторсилікат амонію або їх суміш, при наступному співвідношенні інгредієнтів, мас. %: силікат лужного металу 1-35 алкілсилікат лужного металу 1-20 фторсилікат лужного металу або 0,1-2 амонію вода решта, причому розчин силікату лужного металу має силікатний модуль від 1 до 5, а масова частка силікату лужного металу у перерахунку на оксид силіцію дорівнює - від 5 до 50 мас. %, крім того, масова частка для розчину алкілсилікату лужного металу у перерахунку на алкілсилікатну кислоту складає від 5 до 50 мас. % 2. Композиція за п. 1, яка відрізняється тим, що додатково містить дисперсний розчин полімеру, причому полімер вибраний з групи, що містить поліакрилову кислоту, повний або частково гідролізований метиловий або етиловий ефір поліакрилової кислоти або їх суміші та стирольні сополімери, або полімером виступає сополімер зі стиролом, у воді у кількості 1-60 мас. %, причому масова частка полімеру в дисперсії складає від 1 до 70 мас. %. 3 UA 71795 U 5 3. Композиція за п. 1 або п. 2, яка відрізняється тим, що додатково містить один або декілька коалесцентів, вибраних з групи, що містить уайт-спірит, монобутиловий ефір етиленгліколю, монобутиловий ефір діетиленгліколю, ацетат монобутилового ефіру етиленгліколю, ацетат монобутилового ефіру діетиленгліколю, етиленгліколь, пропіленгліколь, гліцерин, піхтова олія. 4. Композиція за п. 1 або п. 2, або п. 3, яка відрізняється тим, що додатково містить галогеніди лужних або лужноземельних металів або галогенід амонію, причому галогеніди вибрано з групи, що містить фториди, хлориди, броміди або йодиди, або їх суміш. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 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