Цементная композиция. Клеевая композиция на основе цемента


Цементная композиция

Предлагаемое изобретение относится к области химии, касается цементной композиции, которая может быть использована в строительстве и для дорожных покрытий мостов. Цементная композиция включает пескоцементную смесь и мономер-полимерное вяжущее. Новым является то, что мономер-полимерное вяжущее выполнено из смеси метилметакрилата (ММА), полиметилметакрилата (ПММА), метакриловой кислоты (МАК) и органоборанового комплекса (ОАК) при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: ММА - 0,88-0,9, ПММА - 0,05-0,08, МАК - 0,022-0,40, ОАК - 0,022-0,40. Техническим результатом от использования предлагаемого изобретения является повышение морозостойкости, водонепроницаемости и прочности. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области химии, касается цементной композиции, которая может быть использована в строительстве и для дорожных покрытий мостов.

Известно, что для совершенствования свойств композиционных материалов на основе цементных смесей в их состав вводят различные водорастворимые полимерные добавки и мономеры, в основном акрилатного типа. В водоцементные смеси при получении бетонов также вводят различные водорастворимые пластифицирующие добавки. Практически отсутствуют сведения о цементных смесях, которые затвердевают с добавками, совмещающими две функции - улучшение свойств гидратации цементной смеси при образовании цементного камня и прививка к нему мономер-полимерной составляющей на основе акриловых мономеров. Для осуществления поставленной задачи были выбраны компатибилизаторы на основе бораминовых комплексов, способных при определенных условиях образовывать привитые полимеры на минеральную составляющую цементной смеси.

Известна бетонная смесь для гидроизоляции (патент РФ 2338713, опубл. 20.11.2008), полученная смешением вяжущего, заполнителей, полимерной добавки в виде водорастворимых эпоксидных смол диэтиленгликолевых или триэтиленгликолевых, отвердителя полиэтиленполиамина, пластификатора и воды затворения, в качестве пластификатора содержит сульфированную нафталиноформальдегидную смолу или модифицированный полиэфиркарбоксилат и дополнительно пористый материал - влагоноситель в количестве 5-35 кг/м3 сухой смеси, который предварительно насыщен двумя третями от требуемого количества воды затворения и введен в приготовленную смесь вяжущего, заполнителей и указанного пластификатора, а оставшаяся одна треть воды затворения введена в заранее смешанные указанные смолу и отвердитель, затем обе смеси, содержащие воду затворения, перемешивают при следующем содержании ингредиентов, в % от веса вяжущего: диэтиленгликолевая или триэтиленгликолевая смолы - 1,0-2,0, полиэтиленполиамин - 0,14-0,225, сульфированная нафталиноформальдегидная смола - 0,8-1,2 или модифицированный полиэфиркарбоксилат 0,2-1,0. В другом варианте бетонная смесь дополнительно содержит стальную фибру в количестве 80-110 кг/м3 сухой смеси.

К недостаткам данной бетонной смеси следует отнести относительно низкие показатели водонепроницаемости и морозостойкости (W14-16 и F300 соответственно), а также значительное изменение свойств получаемых бетонов при незначительном изменении массового содержания добавок.

Известна двухкомпонентная полимеризуемая композиция (RU 2364605 С2, кл. C08F 4/44, В32В 7/12, C09J 133/06, C09D 133/06, опубл. 20.08.2009), которая содержит в одном компоненте борорганическое соединение, способное образовывать свободные радикалы, и во втором компоненте одно или несколько соединений, способных подвергаться свободнорадикальной полимеризации, по меньшей мере одно из которых выбрано из акрилатов и метакрилатов, и ускоритель отверждения, включающий а) по меньшей мере одно соединение, включающее хиноновую структуру, или b) по меньшей мере одно соединение, включающее по меньшей мере одно ароматическое кольцо и имеющее в ароматическом кольце один или несколько заместителей, выбираемых из гидроксила, группы простого эфира и гидроксила и группы простого эфира одновременно, и соединение, содержащее пероксидный фрагмент. Клеевые композиции настоящего состава обеспечивают получение превосходной адгезии к субстратам, характеризующимся низкой поверхностной энергией, таким как пластики.

Известна двухкомпонентная композиция (RU 2301242 С2, кл. C09J 175/02, C09J 175/04, C09J 133/10, C08F 4/52, опубл. 20.06.2007 г.) для использования в качестве герметиков, покрытий, грунтовок для модификации поверхности полимеров и в качестве литьевых смол, содержащая компонент 1 - а) органоборан-аминный комплекс, в котором отношение азотных атомов амина к атомам бора составляет более чем от 4,0:1 до 20,0:1,0, и компонент 2 - b) один или более мономеров, олигомеров или полимеров, имеющих олефиновую ненасыщенность, которые способны полимеризоваться свободнорадикальной полимеризацией, и с) эффективное количество изоцианата, который вызывает диссоциацию комплекса, освобождая боран для инициирования полимеризации одного или более мономеров, олигомеров или полимеров, имеющих олефиновую ненасыщенность, в которой соединение, которое вызывает диссоциацию комплекса, содержится отдельно от комплекса до тех пор, пока инициирование полимеризации не является желательным, дополнительно композиция содержит загуститель, представляющий собой высокомолекулярный полиметилметакрилат, который может быть введен в количестве 10-60% по отношению к общей массе композиции. Среди предпочтительных классов соединений, имеющих олефиновую ненасыщенность, находятся мономеры, олигомеры, полимеры и их смеси, производные акрилатов и метакрилатов; углеводороды с олефиновой ненасыщенностью, например этилен, пропилен, бутилен, изобутилен, 1-октен, 1-додецен, 1-гептадецен, 1-эйкозен; виниловые соединения, такие как стирол, винилпиридин, 5-метил-2-винилпиридин, винилнафталин, альфа-метилстирол; винил- и винилиденгалоиды; акрилонитрил и метакрилонитрил; винилацетат и винилпропионат; винилоксиэтанол; винилтриметилацетат; винилгексонат; виниллаурат; винилхлорацетат; винилстеарат; метилвинилкетон; винилизобутиловый эфир; винилэтиловый эфир; соединения, которые имеют множество этиленовых связей, такие как соединения, имеющие сопряженные двойные связи, такие как бутадиен, 2-хлорбутадиен и изопрен. Более предпочтительные олефиновые соединения содержат метилакрилат, метилметакрилат, бутилметакрилат, трет-бутилметакрилат, 2-этилгексилакрилат, 2-этилгексилметакрилат, этилакрилат, изоборнилметакрилат, изоборнилакрилат, гидроксиэтилметакрилат, глицидилметакрилат, тетрагидрофурфурилметакрилат, акриламид, н-метилакриламид и другие подобные акрилатсодержащие мономеры. Такие композиции являются безопасными в обращении, то есть не самовоспламеняющимися, являются стабильными при или около температуры окружающей среды и поэтому не инициируют полимеризацию при или около температуры окружающей среды при отсутствии инициатора, который вызывает диссоциацию комплекса. Полимеризованные композиции показывают хорошую когезионную и адгезионную прочность.

Также известны патенты США US 5106928, US 5143884, US 5286821, US 5310835 и US 5376746, в которых описываются двухкомпонентные системы инициаторов, используемые в акриловых адгезивных композициях. Первый компонент двухкомпонентной системы включает стабильный комплекс органоборана и амина, а второй компонент включает дестабилизатор или активатор, такой как органическая кислота или альдегид.

Из патентов США US 5539070, US 5690780 и US 5691065 известны полимеризуемые акриловые композиции, пригодные для использования в качестве адгезивов, где для инициирования отверждения используют комплексы органоборана и амина. Данные комплексы хороши для инициирования полимеризации адгезива, который обеспечивает достижение адгезии к субстратам с низкой поверхностной энергией.

К недостаткам указанных клеевых композиций на основе органоборановых аминных комплексов следует отнести многокомпонентность, которая предполагает использование наряду с бораминовым комплексом дорогостоящих добавок, таких как, например: простой метиловый эфир гидрохинона, трет-бутилпероксибензоат. Кроме этого, недостатком является практическое использование клеевых композиций для склеивания субстратов только органического, а не минерального происхождения, а также отсутствие результатов, использующих большой потенциал органоборановых аминных комплексов повышать не только прочностные характеристики материалов, а и устойчивость к различным видам разрушения природными факторами, такими как перепады температур, вода.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату к предлагаемой цементной композиции является бетонная смесь для гидроизоляции (варианты), защищенная патентом RU 2338713 С2, кл. С04В 28/00, С04В 24/24, С04В 111/20, С04В 111/27, опубл. 20.11.2008 г., принятая за ближайший аналог (прототип).

Бетонная смесь по прототипу, полученная смешением вяжущего, заполнителей, полимерной добавки в виде водорастворимых эпоксидных смол диэтиленгликолевых или триэтиленгликолевых, отвердителя полиэтиленполиамина, пластификатора и воды затворения, в качестве пластификатора содержит сульфированную нафталиноформальдегидную смолу или модифицированный полиэфиркарбоксилат и дополнительно пористый материал - влагоноситель в количестве 5-35 кг/м3 сухой смеси, который предварительно насыщен двумя третями от требуемого количества воды затворения и введен в приготовленную смесь вяжущего, заполнителей и указанного пластификатора, а оставшаяся одна треть воды затворения введена в заранее смешанные указанные смолу и отвердитель, затем обе смеси, содержащие воду затворения, перемешивают при следующем содержании ингредиентов, в % от веса вяжущего: диэтиленгликолевая или триэтиленгликолевая смолы - 1,0-2,0, полиэтиленполиамин - 0,14-0,225, сульфированная нафталиноформальдегидная смола - 0,8-1,2 или модифицированный полиэфиркарбоксилат 0,2-1,0. В другом варианте бетонная смесь дополнительно содержит стальную фибру в количестве 80-110 кг/м3 сухой смеси. Техническим результатом от использования бетонной смеси по прототипу является повышение долговечности, морозостойкости бетонов и растворов, увеличение их стойкости к интенсивным динамическим воздействиям, снижение усадочных деформаций, повышение трещиностойкости, повышение водонепроницаемости и прочности сцепления с защищаемой или ремонтируемой поверхностью.

Недостатком бетонной смеси по прототипу является недостаточно высокие показатели по морозостойкости (F 300) и водонепроницаемости (W 14-16). Кроме этого, доля полимерной матрицы в бетонной смеси составляет порядка 25-50%, что приводит к заметному удорожанию композиционного материала.

В задачу изобретения положено создание новой цементной композиции для получения композиционных материалов с уникальными свойствами: морозостойкость до F 400, водонепроницаемость ≥20, прочность до 40 мПа.

Техническим результатом от использования предлагаемого изобретения является повышение морозостойкости, водонепроницаемости и прочности.

Это достигается тем, что в цементной композиции, включающей цементно-песчано-водную смесь и мономер-полимерное вяжущее, цементно-песчано-водная смесь содержит портландцемент, песок и воду при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: портландцемент - 0,68-0,72, песок - 0,22-0,24, вода - 0,05-0,07, а мономер-полимерное вяжущее выполнено из смеси метилметакрилата (ММА), полиметилметакрилата (ПММА), метакриловой кислоты (МАК) и органоборанового комплекса (OAK) при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: ММА - 0,88-0,9, ПММА - 0,05-0,08, МАК - 0,022-0,040, OAK - 0,022-0,040; OAK выполнен из смеси соединений триалкилбора и гексаметилендиамина, взятых в соотношении 1:2; в качестве соединений триалкилбора используют трипропилбор или триизобутилбор.

На фиг. 1 представлен схематический рисунок установки для приготовления опытных образцов из цементной композиции.

1 - реактор;

2 - мешалка;

3 - электродвигатель;

4 - обратный холодильник;

5 - водяная баня;

6 - электроплитка;

7 - контактный термометр;

8 - реле;

9 - термометр.

Приготовление цементной композиции осуществляют следующим образом.

Предварительно в установке, представленной на фиг. 1, готовят мономерно-полимерную эмульсию из метилметакрилата ММА и полиметилметакрилата ПММА, органоборанового комплекса ОАК и метакриловой кислоты МАК («смесь 1»). ОАК выполняют в виде смеси триалкилбора и гексаметилендиамина, взятых в соотношении 1:2, приготовленной смешением в отсутствии воздуха. В качестве соединений триалкилбора используют, например, трипропилбор или триизобутилбор. Смесь песка, цемента и воды в необходимом соотношении («смесь 2») перемешивают в открытом смесителе. При смешении используют взвешенные на весах реагенты. Процесс смешения «смеси 1» и «смеси 2» производят в открытом смесителе. В сумме с водной основой содержание пескоцементного наполнителя в смеси составляет порядка 90% массы получаемого композитного материала. Содержание мономер-полимерного вяжущего в предлагаемой цементной композиции составляет порядка 10-12 массовых процентов.

Для получения экспериментальных образцов предварительно в реакторе 1, снабженном мешалкой 2 и помещенном в водяную баню 5, при температуре 20-25°С готовят мономерно-полимерную эмульсию (загуститель) из ММА и ПММА, ОАК и МАК («смесь 1»), основными компонентами которой являются ММА и ПММА. Мешалку 2 приводят в движение электродвигателем 3. Во избежание потерь летучих компонентов (ММА, МАК) в реактор 1 монтируют обратный холодильник 4. Необходимую температуру устанавливают контактным термометром 7, соединенным с электроплиткой 6 через реле 8, и контролируют термометром 9. Берут 0,88-0,90 частей ММА и 0,05-0,08 частей ПММА, чтобы смесь была не сильно вязкой, и по 0,02-0,04 части ОАК и МАК как компонентов инициатора полимеризации ММА. При указанной концентрации ОАК и МАК скорость загущения «смеси 1» за счет полимеризации является достаточной для получения композиционного материала с нужными свойствами. Затем в реакторе 1, снабженном мешалкой 2, готовят пескоцементную смесь из 0,22-0,24 песка, 0,68-0,72 цемента и 0,05-0,07 воды - «смесь 2». При таком соотношении «смесь 2» остается достаточно густой, при этом поддается перемешиванию.

Увеличение содержания воды нежелательно, т.к. оно может привести к расслаиванию при перемешивании «смесей 1 и 2». Затем быстро смешивают «смеси 1 и 2» до получения однородной массы и заливают в формы. Для получения композитных материалов из предлагаемой цементной композиции могут использовать формы разного размера в соответствии с ГОСТ 22685-89. Образцы оставляют до полного застывания цементной композиции.

Полученная цементная композиция показывает сравнимые показатели композиционных материалов по прочности и высокие показатели морозостойкости и водонепроницаемости. Введение OAK обеспечивает повышение водонепроницаемости, морозостойкости и прочности образцов за счет прививки полимеров, образующихся при затвердевании на поверхности цементного камня по радикальной схеме. Образование структурной полимерной сетки, включающей цементный камень за счет добавок OAK в процессе отвердевания цементной композиции, приводит к получению цементной композиции с высоким показателем морозостойкости. Гидрофобизирующее и воздухововлекающее действие добавок повышает водонепроницаемость композиционных материалов на основе предлагаемой цементной композиции.

Кроме этого, изготовленные из предлагаемой цементной композиции композиционные материалы обладают хорошей адгезией, что позволяет осуществить герметичность соединения стыков мостовых пролетов. Данный факт положительно влияет на надежность и долговечность конструкции деформационных швов, а следовательно, и сроки безопасной эксплуатации конструкционных элементов мостов. Полученные таким образом композиционные материалы позволяют много реже осуществлять ремонтные работы и тем самым уменьшать эксплуатирующим организациям объем выделяемых на это средств.

Ниже приведены примеры конкретного исполнения предложенной цементной композиции.

Пример 1.

К «смеси 2», приготовленной из 2476 г цемента (мас.ч. 0,70), 832 г (мас.ч. 0,24) песка и 228 г (мас.ч. 0,06) воды добавляли «смесь 1», приготовленную из 388 г ММА (мас.ч. 0,88) и 24 г ПММА (мас.ч. 0,05), с 12 г OAK (мас.ч. 0,023), смесь трипропилбора и гексаметилендиамина, взятых в соотношении 1:2, 16 г МАК (мас.ч. 0,036). Общую смесь перемешивали до однородности, выливали в формы ФК-2 (ГОСТ 22685-89) и оставляли до полного застывания образцов КМ. Контролировали время застывания (время распалубки). Оно составило 12 ч. Образец композиционного материала, приготовленного из цементной композиции, испытывали по показателям: морозостойкость, водонепроницаемость, прочность. Получены показатели: морозостойкость (F400), водонепроницаемость (>W20), прочность (38 МПа).

Пример 2.

К «смеси 2», приготовленной из 2546 г цемента (мас.ч. 0,72), 768 г песка (мас.ч. 0,22) и 228 г воды (мас.ч. 0,06) добавляли «смесь 1», приготовленную из 388 г ММА (мас.ч. 0,89) и 24 г ПММА (мас.ч. 0,05), с 10 г OAK (мас.ч. 0,023), смесь трипропилбора и гексаметилендиамина, взятых в соотношении 1:2, 16 г МАК (мас.ч. 0,037). Общую смесь перемешивали до однородности, выливали в формы ФК-2 (ГОСТ 22685-89) и оставляли до полного застывания образцов КМ. Контролировали время застывания (время распалубки). Оно составило 14 ч. Образец композиционного материала, приготовленного из цементной композиции, испытывали по показателям: морозостойкость, водонепроницаемость, прочность. Получены показатели: морозостойкость (F300), водонепроницаемость (W20), прочность (32 МПа).

Пример 3.

К «смеси 2», приготовленной из 2510 г цемента (мас.ч. 0,71), 778 г песка (мас.ч. 0,22) и 248 г (мас.ч. 0,07) воды добавляли «смесь 1», приготовленную из 388 г ММА (мас.ч. 0,89) и 24 г ПММА (мас.ч. 0,06), с 12 г OAK (мас.ч. 0,028), смесь трипропилбора и гексаметилендиамина, взятых в соотношении 1:2, 12 г МАК (мас.ч. 0,028). Общую смесь перемешивали до однородности, выливали в формы ФК-2 (ГОСТ 22685-89) и оставляли до полного застывания образцов. Контролировали время застывания (время распалубки). Оно составило 14 ч. Образец композиционного материала, приготовленного из цементной композиции, испытывали по показателям: морозостойкость, водонепроницаемость, прочность. Получены показатели: морозостойкость (F400), водонепроницаемость (>W20), прочность (39 МПа).

Пример 4.

К «смеси 2», приготовленной из 2476 г цемента (мас.ч. 0,70), 832 г песка (мас.ч. 0,24) и 228 г воды (мас.ч. 0,06), добавляли «смесь 1», приготовленную из 388 г ММА (мас.ч. 0,89) и 24 г ПММА (мас.ч. 0,06), с 12 г OAK (мас.ч. 0,028), смесь трипропилбора и гексаметилендиамина, взятых в соотношении 1:2, 10 г МАК (мас.ч. 0,023). Общую смесь перемешивали до однородности, выливали в формы ФК-2 (ГОСТ 22685-89) и оставляли до полного застывания образцов КМ. Контролировали время застывания (время распалубки). Оно составило 12 ч. Образец композиционного материала, приготовленного из цементной композиции, испытывали по показателям: морозостойкость, водонепроницаемость, прочность. Получены показатели: морозостойкость (F400), водонепроницаемость (>W20), прочность (37 МПа).

Пример 5.

К «смеси 2», приготовленной из 2510 г цемента (мас.ч. 0,71), 849 г песка (мас.ч. 0,24) и 177 г воды (мас.ч. 0,05), добавляли «смесь 1», приготовленную из 388 г ММА (мас.ч. 0,87) и 24 г ПММА (мас.ч. 0,05), с 16 г OAK (мас.ч. 0,036), смесь триизобутилбора и гексаметилендиамина, взятых в соотношении 1:2, 16 г МАК (мас.ч. 0,036). Общую смесь перемешивали до однородности, выливали в формы ФК-2 (ГОСТ 22685-89) и оставляли до полного застывания образцов КМ. Контролировали время застывания (время распалубки). Оно составило 12 ч. Образец композиционного материала, приготовленного из цементной композиции, испытывали по показателям: морозостойкость, водонепроницаемость, прочность. Получены показатели: морозостойкость (F400), водонепроницаемость (>W20), прочность (40 МПа).

Пример 6.

К «смеси 2», приготовленной из 2476 г цемента (мас.ч. 0,70), 832 г песка (мас.ч. 0,23) и 228 г воды (мас.ч. 0,07), добавляли «смесь 1», приготовленную из 388 г ММА (мас.ч. 0,89) и 28 г ПММА (мас.ч. 0,06), с 12 г OAK (мас.ч. 0,027), смесь трипропилбора и гексаметилендиамина, взятых в соотношении 1:2, 10 г МАК (мас.ч. 0,023). Общую смесь перемешивали до однородности, выливали в формы ФК-2 (ГОСТ 22685-89) и оставляли до полного застывания образцов КМ. Контролировали время застывания (время распалубки). Оно составило 12 ч. Образец композиционного материала, приготовленного из цементной композиции, испытывали по показателям: морозостойкость, водонепроницаемость, прочность. Получены показатели: морозостойкость (F400), водонепроницаемость (>W20), прочность (38 МПа).

Пример 7.

К «смеси 2», приготовленной из 2475 г цемента (мас.ч. 0,70), 813 г песка (мас.ч. 0,23) и 248 г воды (мас.ч. 0,07), добавляли «смесь 1», приготовленную из 334 г ММА (мас.ч. 0,88) и 29 г ПММА (мас.ч. 0,08), с 9 г OAK (мас.ч. 0,024), смесь трипропилбора и гексаметилендиамина, взятых в соотношении 1:2, 8 г МАК (мас.ч. 0,021). Общую смесь перемешивали до однородности, выливали в формы ФК-2 (ГОСТ 22685-89) и оставляли до полного застывания образцов КМ. Контролировали время застывания (время распалубки). Оно составило 12 ч. Образец композиционного материала, приготовленного из цементной композиции, испытывали по показателям: морозостойкость, водонепроницаемость, прочность. Получены показатели: морозостойкость (F300), водонепроницаемость (W20), прочность (32 МПа).

Пример 8.

К «смеси 2», приготовленной из 2476 г цемента (мас.ч. 0,70), 832 г песка (мас.ч. 0,24) и 228 г воды, добавляли «смесь 1», приготовленную из 432 г ММА (мас.ч. 0,86) и 28 г ПММА (мас.ч. 0,06), с 20 г OAK (мас.ч. 0,04), смесь трипропилбора и гексаметилендиамина, взятых в соотношении 1:2, 20 г МАК (мас.ч. 0,04). Общую смесь перемешивали до однородности, выливали в формы ФК-2 (ГОСТ 22685-89) и оставляли до полного застывания образцов КМ. Контролировали время застывания (время распалубки). Оно составило 12 ч. Образец композиционного материала, приготовленного из цементной композиции, испытывали по показателям: морозостойкость, водонепроницаемость, прочность. Получены показатели: морозостойкость (F400), водонепроницаемость (>W20), прочность (38 МПа).

Пример 9.

К «смеси 2», приготовленной из 2420 г цемента (мас.ч. 0,69), 858 г песка (мас.ч. 0,24) и 258 г воды (мас.ч. 0,07), добавляли «смесь 1», приготовленную из 326 г ММА (мас.ч. 0,90) и 20 г ПММА (мас.ч. 0,05), с 9 г OAK (мас.ч. 0,025), смесь трипропилбора и гексаметилендиамина, взятых в соотношении 1:2, 8 г МАК (мас.ч. 0,022). Общую смесь перемешивали до однородности, выливали в формы ФК-2 (ГОСТ 22685-89) и оставляли до полного застывания образцов КМ. Контролировали время застывания (время распалубки). Оно составило 14 ч. Образец композиционного материала, приготовленного из цементной композиции, испытывали по показателям: морозостойкость, водонепроницаемость, прочность. Получены показатели: морозостойкость (F300), водонепроницаемость (>W20), прочность (31 МПа).

Пример 10.

К «смеси 2», приготовленной из 2476 г цемента (мас.ч. 0,70), 832 г песка (мас.ч. 0,24) и 228 г воды (мас.ч. 0,06), добавляли «смесь 1», приготовленную из 325 г ММА (мас.ч. 0,88) и 28 г ПММА (мас.ч. 0,07), с 9 г OAK (мас.ч. 0,024), смесь трипропилбора и гексаметилендиамина, взятых в соотношении 1:2, 8 г МАК (мас.ч. 0,022). Общую смесь перемешивали до однородности, выливали в формы ФК-2 (ГОСТ 22685-89) и оставляли до полного застывания образцов КМ. Контролировали время застывания (время распалубки). Оно составило 16 ч. Образец композиционного материала, приготовленного из цементной композиции, испытывали по показателям: морозостойкость, водонепроницаемость, прочность. Получены показатели: морозостойкость (F300), водонепроницаемость (>W20), прочность (38 МПа).

Пример 11.

К «смеси 2», приготовленной из 2476 г цемента (мас.ч. 0,70), 832 г песка (мас.ч. 0,24) и 228 г воды (мас.ч. 0,06) добавляли «смесь 1», приготовленную из 325 г ММА (мас.ч. 0,88) и 28 г ПММА (мас.ч. 0,07), с 8 г OAK (мас.ч. 0,024), смесь триизобутилбора и гексаметилендиамина, взятых в соотношении 1:2, 9 г МАК (мас.ч. 0,022). Общую смесь перемешивали до однородности, выливали в формы ФК-2 (ГОСТ 22685-89) и оставляли до полного застывания образцов КМ. Контролировали время застывания (время распалубки). Оно составило 12 ч. Образец композиционного материала, приготовленного из цементной композиции, испытывали по показателям: морозостойкость, водонепроницаемость, прочность. Получены показатели: морозостойкость (F400), водонепроницаемость (>W20), прочность (40 МПа).

1. Цементная композиция, включающая цементно-песчано-водную смесь и мономер-полимерное вяжущее, отличающаяся тем, что цементно-песчано-водная смесь содержит портландцемент, песок и воду при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:портландцемент - 0,68-0,72,песок - 0,22-0,24,вода - 0,05-0,07,а мономер-полимерное вяжущее выполнено из смеси метилметакрилата (ММА), полиметилметакрилата (ПММА), метакриловой кислоты (МАК) и органоборанового комплекса (OAK) при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:ММА - 0,88-0,9,ПММА - 0,05-0,08,МАК - 0,022-0,40,OAK - 0,022-0,040.

2. Цементная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что OAK выполнен из смеси соединений триалкилбора и гексаметилендиамина, взятых в соотношении 1:2.

3. Цементная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве соединений триалкилбора используют трипропилбор или триизобутилбор.

www.findpatent.ru

Клеевая композиция

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

9229

В (Г 3 1 (6() Дополнительное к авт. свид-ву (22} Заявлено 22.03.77 (21) 2465775/23-05

Кл.

9 J 3/16 с присоединением заявки,%

Государственный комитет (23) Приоритет

СССР ( йо делам 1лобоетений

Опубликовано 25.04.80. Бюллетень ¹15

Дата опубликования описания 25.05.80

Д К668.395. .6 (088.8) н открытии (72) Авторы

И. П. Ордин, К. Г. Манаенко, Д, Х. Масгудова и А. И. Петров изобчетеиия

Ордена Трудавст:o Красного Знамени Ташкентский институт инженеров железнодорожного транспорта (71) Заявит ль (5-" КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ

Изобретение ": - осится к .:..: -:=;:.. м композициям на основе эпоксидноф;:рановых смол и может бь: ь использовано при омоноличивании отдельных зон дефектного бетона и температурных трещин.

Известна клеевая комнез. ц" ч на основе карбамидной смолы, которая вводится под давлением в зону фильтрующего бетона с последующим отверждением. Это позволяет затампонировать систему фильт1О рующих пор и микротрещин и устранить влияние факторов внешней среды на полимерный материал Pl) .

Однако, применение солянокислого отвердителя для карбамидной смолы влечет за собой необходимость дополнительных операций по защите бетона от кислой среды, что усложняет проведение работ, Протстипом изобретения является композиция на основе эпоксиднофурановой смолы, аминного отвердителя и минерального иаполнителя (клей ФА-4с) Р23.

Однако, для получения высоких прочностных своиств при склеивании различных материалов, образцы, склеенные клеем ФЛ-4С, необходимо отверждать при

155 С.

Кроме того, клей ФЛ-4С обладает низкой температуроустойчивостью и деформационной стойкостью.

Цель изобретения — повышение темпер атуроустойчивости и деформационной стойкости.

Это достигается тем, что клеевая композиция, включающая эпоксиднофурановую смолу, аминный отвердитель и минеральный наполнитель, дополнителт но содержит низкомолекулярный полиизобутилен и ксилол при следующем соотношении компонентов, вес о:

Эпоксиднофурановая смола 41-50

Аминный отвердитель 5-10

Минеральный наполнитель 39-50

Н изкомолекулярный полиизобутилен 0,1-1,0

Ксилол 0,9-3

Использование эпоксицнофурановой смолы и аминного отвердителя позволяет по729229

Д

Продолжение табл. 1

Наполнитель (портландцемент низких марок) 50

39

Низкомолекулярный поли изобутилен

П-2 О

0,5

0,1

Органический растворитель (ксилол) 3

2,5 0,9

Ч а блица 1

Зпоксидно фурановая смола

45

Аминный отвердитель 5

7 1;0 рочность, кгс/см на сдвиг

50-60

1 000

0,5-1,0

250

50-60

9 00-1 000, 30-40

1,0-2,0

2-3 до 10

2-3

0,5-1,5 на сжатие на изгиб

Водопоглощение, %

Морозостойкость, циклы

Деформационная стойкость, %: на 10 сутки после приготовления на 30 сутки после приготовления менее 1

50 менее 1

Потери прочнссти на сжатие при температуре 75 С,%

2 0-30 менее 5

30-5 0

П р и м е ч а н и е. Для определения деформационной стойкости образцы подвергают нагрузке, равной 60% от разрушающей при сжатии. Одновременно производят замер деформаций по шкале сжатия и результаты подсчитывают в процентах, исходя из первоначальных размеров, лучить высокую адгезию клеевой композиции к поверхности бетона.

Введение в состав клеевой композиции минерального наполнителя, например, цемента низких марок, молотого песка, минерального порошка и др., увеличивает механическую прочность при сжатии.

Низкомолекулярный полиизобутилен позволяет увеличить пластичность клеевой композиции без ухудшения адгезионных характеристик.

Использование незначительных количеств органического растворителя /ксилола/ вызвано, необходимостью равномерного раопределения полиизобутилена в системе, Варьируя количественным содержанием компонентов клеевой композиции, можно в известных пределах изменять свойства и скорость отверждения (жизнеспособность). 0

В табл. 1 приведены составы клеевой композиции, вес.%

Клеевую композицию получают следующим образом. В лабораторную мешалку вводят эпоксиднофурановую смолу ФАЭД-Я и предварительно растворенный в ксилоле низкомолекулярный. полиизобутилен П-20 и перемешивают в течение 3-5 мин. 3атем вводят отвердитель «полиэтиленполиамин и перемешивают в течение 5 мин.

Затем загружают необходимое количество наполнителя, например, цемента низких марок, и перемешивают до получения гомогенной массы.

В табл. 2 приведены сравнительные данные предлагаемой клеевой, композиции (состав 1),, клея ФЛ-4С (состав 2) и клеевой композиции на основе полиизобутилена (состав 3 ).

Таблица 2

729229

0,1-1,0

0,9-3,0

Составитель Н. Лукийа

Редактор P. Антонова Техред М. Петко Корректор М. Пожо

Заказ 1 9 1 0/2 4 Тираж 725 Подписное

Е1НИИПИ Государственного .комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент», г.Ужгород, ул.Проек тная. 4

Показано, что предлагаемый состав клеевой композиции выгодно отличается от противопоставляемых по деформационной стойкости и температуроустойчивости.

Применение предлагаемого состава кче- s евой композиции позволит повысить прочность сцепления композиции с бетоном, улучшить деформационную стойкость и водоустойчивость, что исключает водопроницаемость омоноличенного дефектного бето- о на.

Клеевая композиция обладает хорошей морозоустойчивостью, что является весьма важным при резких перепадах температур.

Кроме того, предлагаемый состав отличается от известных более высокой теплостойкостью при температурах выше 75 С.

Это имеет немаловажное значение при эксплуатации бетонных и железобетонных кон- 2О струкций гидротехнических сооружений, работающих в условиях климата Средней

Азии, характеризуемого сухим жарким ле том и интенсивной солнечной радиацией, что приводит в отдельные периоды года (итонь-сентябрь) к разогреву поверхности до температуры 80 С и выше. Необходимо отметить также повышенную сейсмическую активность, что дополнительно к теплостойкости ставит повышенные требования по деформационной стойкости омоноличенных зон дефектного бетона клеевыми композициями, Применение предлагаемых составов клеевой композиции с высоким комплексом физиксь-механических характеристик дает возможность устранить дефекты в виде температурных трещин и зон неуплот пенного бетона, появляющихся в процессе возведения крупных гидротехнических сооружений, повысить эффективность ремонтных работ.

Предлагаемый состав может быть ис пользован в гидротехническом cтроительстве.

Формула изобретения

Клеевая композиция, включающая эпок сидную смолу, аминный отвердитель и минеральный наполнитель, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью повышения температуроустойчивости .и деформационной стойкости, она дополнительно содержит низкомолекулярный полиизобутялен и ксилол при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Эпоксиднофурановая смола 41-5 0

Аминный отвердитель 5-10

Минеральный наполнитель 39-50

Н изкомолекулярный полиизобутчлен

Ксилол

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Соколович В. Е. и др. Уплотнение фильтрующего бетона карбамидной смолой.

Бетон и железобетон, No 4, 1971.

2. Кардашов L1. А. Эпоксидные клеи, М.,"Химия," 1976, стр. 223, 230 (прототип) .

   

www.findpatent.ru

Цементная композиция

 

Область применения. Производство строительных материалов, в частности цементных композиций для заделки швов и стыковых соединений строительных конструкций. Сущность изобретения. Цементная композиция включает, мас.%: глиноземный цемент 8,5 -56,5, портландцемент 24 - 40, полуводный гипс 10 - 35, суперпластификатор на основе натриевой соли нафталинсульфокислоты с формальдегидом C-3 или на основе натриевой соли продукта конденсации отходов производства фенола с формальдегидом ФОК 0,5 - 3,5, вода - остальное. Композиция характеризуется расплавом мини-конуса до 180 мм, непродолжительными сроками схватывания и прочностью до 14,7 МПа. 1 табл.

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к цементным композициям, используемым для заделки швов и стыковых соединений, обеспечивающим надежное крепление в контактной зоне.

Известна цементная композиция, используемая в качестве клея, включающая портландцемент, тонкомолотый песок в соотношении соответственно 70 30 по массе и добавку поливинилацетатной эмульсии /1/.

Наиболее близкой из предлагаемых по технической сущности и достигаемому результату является цементная композиция, включающая 100 мас.ч. глиноземистого цемента, 0 300 мас.ч. обычного портландцемента, 30 200 мас.ч. гипса и 25 260 мас. ч. активных минеральных добавок /2/. Недостатком известного технического решения является сравнительно большие сроки схватывания цементной композиции.

Решение технической задачи направлено на увеличение подвижности и уменьшение сроков схватывания цементной композиции при сохранении ее прочности и адгезии.

Это достигается тем, что цементная композиция, включающая глиноземистый цемент, портландцемент и полуводный гипс, дополнительно содержит суперпластификатор на основе натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом C-3 или на основе натриевой соли продукта конденсации отходов производства фенола с формальдегидом ФОК, причем все компоненты имеют дисперсность 10 -20 мкм, а соотношение между ними составляет, мас.

Портландцемент 24 40 Полуводный гипс 10 35 указанный суперпластификатор 0,5 3,5 вода Остальное Дисперность всех компонентов смеси составляет 10 20 мкм.

Предлагаемую цементную композицию готовят в виде подвижной пластичной смеси, которую легко наносят на склеивающиеся бетонные поверхности, или в виде пасты, используемой для заделки швов и стыковых соединений.

В работе были использованы следующие строительные материалы: в качестве суперпластификаторов: натриевая соль продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом C-3 /ТУ 6-14-625-80/ или натриевая соль продукта конденсации отходов производства фенола с формальдегидом ФОК /ТУ 7506804-71-88/.

Примеры конкретного приготовления цементной композиции /см. таблицу 1/.

Пример 1. /контрольный состав/. Цементную композицию указанного состава готовят путем смешения портландцемента М500 с водой затворения до образования однородной массы. При расплаве мини-конуса 70 мм начало схватывания композиции составило 1 ч 45 мин, конец 3 ч 50 мин. Предел прочности при сжатии 7,5 МПа, адгезионная прочность клеевого соединения 0,8 МПа.

Примеры 2 4 /известные составы/. Цементную композицию указанного состава готовят путем предварительного совместного измельчения гомогенизации глиноземистого цемента, портландцемента, полуводного гипса и активной минеральной добавки до размера зерен 20 40 мкм с последующим добавлением воды затворения и тщательным перемешиванием до образования однородной смеси. При расплыве мини-конуса 87 95 мм начало схватывания композиции составило 1 ч 10 мин 1ч 20 мин, а конец схватывания 2 ч 30 мин 2 ч 50 мин При этом прочность затвердевшей композиции составила от 8,1 до 8,7 МПа, а прочность клеевого соединения от 0,85 до 0,90 МПа в возрасте одних суток нормального твердения.

Примеры 5 8 /предлагаемые составы/. Цементную композицию указанного состава готовят, как и в примерах 2 4, с той лишь разницей, что в состав композиции дополнительно вводят поверхностно-активные добавки С-3 /примеры 5,6/ и ФОК /примеры 7,8/, а совместное измельчение компонентов осуществляют до крупности зерен 10 20 мкм. При расплыве мини-конуса 155 180 мм начало схватывания композиции находится в пределах 0 ч 20 мин 0 ч 30 мин, а конец схватывания от 0 ч 40 мин до 0 ч 45 мин. При этом прочность при сжатии составила 13,2 14,1 МПа, а прочность клеевого шва 1,28 1,35 МПа в возрасте одних суток нормального твердения.

Цементная композиция, включающая глиноземный цемент, портландцемент и полуводный гипс, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит суперпластификатор на основе натриевой соли нафталинсульфокислоты с формальдегидом С-3 или на основе натриевой соли продукта конденсации отходов производства фенола с формальдегидом ФОК, причем все компоненты имеют дисперсность 10 20 мкм, а соотношение между ними составляет, мас.

Глиноземистый цемент 8,5 56,5 Портландцемент 24 40 Полуводный гипс 10 35 Указанный суперпластификатор 0,5 3,5Вода Остальноем

Рисунок 1

www.findpatent.ru

Сухая клеевая смесь на цементной основе

Изобретение относится к сухой клеевой смеси на цементной основе, применяемой в качестве плиточного клея для выполнения облицовки наружных фасадов и внутренних стен зданий керамической плиткой. Смесь содержит портландцемент, песок кварцевый, пластификатор, полимерную и минеральную добавку и . дополнительно содержит в качестве минеральной добавки синтезированные алюмосиликаты, полученные осаждением из жидкого стекла с силикатным модулем 2,8 введением 15%-ного раствора технического сульфата алюминия Al2(SO4)3 с последующим промыванием дистиллированной водой полученного осадка и его высушиванием при температуре t=105±5°С в течение 24 ч с последующим измельчением до размера частиц 5,208-5,704 мкм, а в качестве полимерной добавки - Neolith Р 4400, в качестве пластификатора Кратасол ПФМ при следующем соотношении компонентов, масс. %: портландцемент М400 53,07-60,05, песок кварцевый, фракций, мм: 0,630-0,315 23,54-26,67, 0,315-0,14 5,89-6,67, синтезированные алюмосиликаты размером 5,208-5,704 мкм 6,05-15,92, добавка Кратасол ПФМ 0,28-0,79, добавка Neolith Р 4400 0,28-0,79. Технический результат - повышение адгезионной прочности и прочности при сжатии, уменьшение сползания плитки. 7 табл.

 

Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к многокомпонентным сухим строительным смесям на основе цементного вяжущего, и может быть использовано в качестве плиточного клея для выполнения облицовки наружных фасадов и внутренних стен зданий керамической плиткой.

Известны составы, содержащие цемент, минеральный заполнитель, включающий песок и цеолитсодержащую породу (RU 2348588, дата приоритета 10.03.2006, дата публикации 10.03.2009, Василовская Н.Г.) [1].

Наиболее близкой из предлагаемых по своей технической сущности и достигаемому результату является цементная композиция, используемая в качестве универсальной сухой цементной композиции, включающая портландцемент, песок, известняковую или доломитовую муку, редисперсионный порошок поливинилацетата при массовом соотношении компонентов: портландцемент: песок: суперпластификатор: известняковая или доломитовая мука: метиловый эфир целлюлозы: конденсированный микрокремнезем: поливинилацетат: регулятор твердения: винная кислота 10-70, 85-1,0, 0,05-1,5, 0,5-85, 0,01-2,5, 0,25-3,5, 0,01-5,0, 0,10001-0,9, 0,01-0,1 (RU 2181705, дата приоритета 17.12.1999, дата публикации 27.04.2002, Лотоцкий А.И.) [2].

Недостатком указанных композиций являются низкий предел прочности при сжатии, невысокая адгезионная прочность, значительное сползание плитки.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков.

Поставленная задача решается тем, что состав сухой строительной смеси на основе цементного вяжущего используется в качестве плиточного клея для выполнения облицовки наружных фасадов и внутренних стен зданий керамической плиткой, включающий: портландцемент, минеральный заполнитель, пластификатор, полимерную и минеральную добавку; содержит в качестве минерального заполнителя песок кварцевый Ухтинского месторождения с фракциями 0,630-0,315 мм и 0,315-0,14 мм в соотношении 4:1, в качестве полимерной добавки - редиспергируемый порошок - Neolith Р 4400, в качестве пластификатора - добавку Кратасол ПФМ, в качестве минеральной добавки - синтезированные алюмосиликаты, полученные их осаждением из раствора сульфата алюминия Al2(SO4)3 добавлением силиката натрия с последующим промыванием водой осадка и сушкой при температуре t=105±5°С при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Портландцемент М400 53,07-60,05
Песок кварцевый, фракций:
0,630-0,315 23,54-26,67
0,315-0,14 5,89-6,67
Синтезированные алюмосиликаты 6,05-15,92
Добавка Кратасол ПФМ 0,28-0,79
Добавка Neolith Р 4400 0,28-0,79

Сухую клеевую смесь на цементной основе готовят в виде сухой однородной смеси, состоящей из портландцемента, песка кварцевого фракциями 0,630-0,315 мм: 0,315-0,14 мм в соотношении 4:1, наполнителя в виде синтезированных алюмосиликатов, Кратасол ПФМ и Neolith Р 4400, которую перед употреблением разводят водой до состояния легкоподвижной пластичной пасты.

Для приготовления сухой клеевой смеси на цементной основе использовали следующие материалы:

Портландцемент, который представляет собой тонкий порошок серо-зеленого цвета. Физико-механические испытания цемента представлены в таблице 1.

Песок Ухтинского месторождения относится к группе мелких песков. По минеральному составу является кварцевыми с примесью полевого шпата, глауконита, глинисто-опаловых агрегатов, а также фракций тяжелых минералов - циркона, рутила, ильменита, дистена и др. Физико-химические показатели приведены в таблице 2.

Добавка Кратасол ПФМ - полифункциональная добавка для бетонов, соответствует требованиям ГОСТ 24211 [3] и относится к группе суперпластификаторов и добавкам, повышающим морозостойкость. Пластифицирующая добавка Кратасол ПФМ - продукт, получаемый при многостадийном органическом синтезе и представляющий собой сополимер на основе полиметиленнафталинсульфонатов натрия с добавлением воздухововлекающего и гидрофобизирующего компонента. Физико-химические показатели добавки Кратасол ПФМ приведены в таблице 3.

Редиспергируемый порошок Neolith Р 4400 является сополимерным порошком, основанным на винилацетате и версатате винила. Он производится процессом сушки распылением латексной дисперсии с поливинилспиртом в качестве защитного коллоида, и это легко повторно растворяется в воде. Neolith Р 4400 особенно подходит для подготовки цементных клеев для плитки. Поставляется в Россию фирмой «ЕвроХим-1». Свойства редиспергируемого порошка Neolith Р 4400 приведены в таблице 4.

Минеральную добавку получают осаждением из жидкого стекла с силикатным модулем 2,8 введением 15%-ного раствора технического сульфата алюминия Al2(SO4)3 (ГОСТ 12966-85 с изм. 1, 2) [4] с последующим промыванием дистиллированной водой полученного осадка и измельчением высушенного при температуре t=105±5°С в течение 24 ч осадка до размера частиц 5,208-5,704 мкм. Физико-химические показатели минеральной добавки на основе синтезированных алюмосиликатов представлены в таблице 5.

Конкретные примеры составов сухой клеевой смеси на цементной основе приведены в табл. 6.

Для исследования свойств представленных составов сухой клеевой смеси на цементной основе были использованы следующие методики.

Прочность при сжатии образцов определялась по ГОСТ 5802-86 «Растворы строительные. Методы испытаний» [5] на образцах-кубах размером 70×70×70 мм в возрасте 28 суток. Изготавливалось три образца. В качестве испытательного оборудования для исследования прочности при сжатии образцов использовалась испытательная машина типа «ИР 5057-50». В зависимости от вида использованного силового датчика «ИР 5057-50» диапазон измерения усилий составляет от 50 до 50000 Н с точностью до 1 Н (0,1 кгс). Встроенные регуляторы скорости перемещения траверсы позволяют задавать скорость приложения нагрузки от 1 до 100 мм/мин (по величине перемещения). Прочность при сжатии образцов определяется по формуле:

где Р - разрушающая сила, Н;

F - площадь поперечного сечения образца до испытания, мм2.

Для оценки прочности сцепления с основанием применялся метод отрыва штампа (нормальный отрыв) по европейскому стандарту EN 1348:2007 «Растворы и клеи для керамической плитки. Определение прочности сцепления с основанием цементосодержащих растворов для внутренних и наружных работ. Немецкое издание EN 1348:2007», зарегистрирован Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии ФГУП «Стандартинформ», номер регистрации 5067/DIN EN, дата регистрации - 30.11.2010 г. [6]. Метод основан на определении силы отслаивания штампа от поверхности отрывом. Через 27 суток хранения при нормальных условиях к плиткам с помощью эпоксидного клея (ЭДП-ТУ 0751-018-48284381-00) приклеивали штампы цилиндрической формы диаметром 20 мм. Еще через 24 часа хранения при нормальных условиях определяют прочность сцепления раствора с основанием. Для этого к штампу прикладывают нагрузку с постоянной скоростью возрастания (250±50) Н/с. Прочность сцепления отделочного состава с подложкой определяли по формуле:

где Р - общая сила растяжения, Н;

F - поверхность приклеивания, мм2.

Прочность сцепления с основанием во влагонасыщенном состоянии определялась методом отрыва штампа (нормальный отрыв) по европейскому стандарту EN 1348:2007 «Растворы и клеи для керамической плитки. Определение прочности сцепления с основанием цементосодержащих растворов для внутренних и наружных работ. Немецкое издание EN 1348:2007». Испытываемые образцы выдерживают 7 суток при нормальных условиях, затем хранят в воде при нормальной температуре. Через 20 суток испытываемые образцы вынимают из воды, вытирают насухо полотенцем и приклеивают к плиткам штампы цилиндрической формы диаметром 20 мм с помощью эпоксидного клея (ЭДП-ТУ 0751-018-48284381-00). Спустя 7 часов испытываемые образцы вновь кладут в воду при нормальной температуре. На следующий день испытываемые образцы вынимают из воды и сразу за этим проводят испытание прочности сцепления с основанием. Прочность сцепления отделочного состава с подложкой определяли по формуле:

где Р - общая сила растяжения, Н;

F - поверхность приклеивания, мм2.

Для определения прочности сцепления с основанием после циклов замораживания-оттаивания влагонасыщенного образца применялся метод отрыва штампа (нормальный отрыв) по европейскому стандарту EN 1348:2007 «Растворы и клеи для керамической плитки. Определение прочности сцепления с основанием цементосодержащих растворов для внутренних и наружных работ. Немецкое издание EN 1348:2007». Испытываемые образцы выдерживают 7 суток при нормальных условиях, затем хранят в воде в течение 21 суток, после чего подвергают 25 циклам замораживания и размораживания. Цикл замораживания и размораживания проводился согласно методике, указанной в стандарте EN 1348:2007. По окончании последнего цикла испытываемые образцы вынимают из воды, вытирают насухо полотенцем и приклеивают к плиткам штампы цилиндрической формы диаметром 20 мм с помощью эпоксидного клея (ЭДП-ТУ 0751-018-48284381-00). Испытываемые образцы выдерживают еще 24 часа при нормальных условиях. Прочность сцепления с основанием определяют согласно формуле:

где Р - общая сила растяжения, Н;

F - поверхность приклеивания, мм2.

Время коррекции керамической плитки определяется по ТУ 5745-011-58239148-04 «Клей для крепления плитки. Технические условия» утвержден ООО "Хенкель Баутехник" (01.01.2004), дата введения: 1 января 2004 г. [7]. Время коррекции определяется на цементно-волокнистой пластине, на которую с помощью зубчатого шпателя наносится слой клея и сразу же наклеивается 4-5 керамических плиток (5×5 см) с их дальнейшим нагружением на 30 секунд силой 5 Н, прикладываемой к центру плитки. С интервалом в 5 минут с момента приклеивания плиток выполняется корректировка их положения поворотом на 180° в горизонтальной плоскости без приложения усилия прижатия или отрыва. Время возможной корректировки положения плитки определяется как время от начала приклеивания первой плитки до момента испытания последней плитки, при котором еще не происходит ее отрыв после корректировки положения.

Сползание плитки определялось по европейскому стандарту EN 1308:2007 «Растворы и клеи для керамической плитки. Определение сползания. Немецкое издание EN 1308:2007», зарегистрирован Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии ФГУП «Стандартинформ», номер регистрации 5065/DIN EN, дата регистрации - 30.11.2010 г. [8]. Метод заключается в измерении максимального сползания плитки под действием собственного веса с помощью разности показаний штангенциркуля.

Результаты испытаний составов сухой клеевой смеси на цементной основе приведены в табл. 7.

Сухая клеевая смесь на цементной основе, применяемая в качестве плиточного клея для выполнения облицовки наружных фасадов и внутренних стен зданий керамической плиткой, включающая портландцемент, песок кварцевый, пластификатор, полимерную и минеральную добавку, отличающаяся тем, что дополнительно содержит в качестве минеральной добавки синтезированные алюмосиликаты, полученные осаждением из жидкого стекла с силикатным модулем 2,8 введением 15%-ного раствора технического сульфата алюминия Al2(SO4)3 с последующим промыванием дистиллированной водой полученного осадка и его высушиванием при температуре t=105±5°С в течение 24 ч с последующим измельчением до размера частиц 5,208-5,704 мкм, а в качестве полимерной добавки - Neolith Р 4400, в качестве пластификатора Кратасол ПФМ при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Портландцемент М400 53,07-60,05
Песок кварцевый, фракций, мм:
0,630-0,315 23,54-26,67
0,315-0,14 5,89-6,67
Синтезированные алюмосиликаты,
размером 5,208-5,704 мкм 6,05-15,92
Добавка Кратасол ПФМ 0,28-0,79
Добавка Neolith Р 4400 0,28-0,79

www.findpatent.ru

Клеевая композиция

 

Изобретение относится к вододисперсионным клеям на основе синтетических латексов и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, в частности в строительстве, мебельной и полиграфической промышленности, в производстве товаров народного потребления, а также других отраслях и в быту для скрепления различных материалов как однородных, например, деревянных, керамических, так и разнородных, в том числе дерева с пластмассой, резины с пластмассой и прочих. Сущность изобретения: клеевая композиция содержит бутадиенстирольный латекс БС-65 порядка 42 - 50%, жидкое стекло с силикатным модулем 2,61-3,00 порядка 8 - 10% и остальное - вода. Характеристики клея: клеящая способность 0,9 кг/см, прочность клеевого шва на сдвиг 14 кгс/см (бук - бук), время высыхания 1 ч. 2 табл.

Изобретение относится к вододисперсионным клеям на основе синтетических латексов и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, в частности в строительстве, мебельной и полиграфической промышленности, в производстве товаров народного потребления, а также других отраслях и в быту для скрепления различных материалов как однородных, например деревянных, керамических, так и разнородных, в том числе дерева с пластмассой, резины с пластмассой и пр.

Известны клеевые композиции на основе латексов синтетического каучука, в частности бутадиенстирольных с модифицирующими добавками в виде загустителей, наполнителей, пластификаторов и других веществ, определяющих свойства клеев применительно к области их использования, например мела, каолина, карбамида (мочевины), полиакриламида, различных солей лигнинсульфоновых кислот и т.д.

Перечисленные синтетические клеи многокомпонентны, содержат в основном дефицитные, дорогостоящие вещества, но имеют при этом достаточно ограниченное целевое использование. Зачастую это обстоятельство связано с выбором загустителя клеящей основы.

Так, например, известна водорастворимая клеевая композиция следующего состава, мас.

Бутадиенстирольный латекс 20 50 Натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы 1,5 3,5 Полиакриламид 0,2 0,8 Мел 15 30 Поверхностно-активное вещество 0,03 0,2 Карбамид 2 5 Вода Остальное [1] Композиция может содержать дополнительно 5 мас. диэтиленгликоля. Здесь в качестве слабого загустителя выступает натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы. Состав сложен, содержит токсичные амиды, нестабилен при хранении из-за наличия мела и, кроме того, предназначен для склеивания ограниченного круга материалов: ПВХ-плитки, линолеума, обоев.

Известны составы клеев, где в качестве загустителя дополнительно присутствует мочевиноформальдегидная смола [2] Клеевая композиция содержит следующие компоненты, мас.

Бутадиенстирольный латекс (на сухое вещество) 12,48 22,08 Мочевиноформальдегидная смола 3,0 14,0Мочевина 0,12 0,72Na-карбоксиметилцеллюлоза 1,25 2,2ПАВ 0,01 0,10Каолин 1,0 2,0Вода ОстальноеХотя известно, что клей на основе одной мочевиноформальдегидной смолы может обладать хорошей адгезией к древесине, водостоек, имеет высокую скорость отверждения, однако его применение в описанном составе для придания более высоких качеств не достигает цели и приводит лишь к удорожанию клея, при этом негативный побочный эффект пенообразование делает невозможным расфасовку клея в заранее заготовленную тару, при этом снижаются и его клеящие свойства. Область применения ограничена (составы пригодны для приклеивания обоев на бумажную тканевую основу), несмотря на сложный многокомпонентный состав.

Известен состав для клеевых соединений, содержащий 50%-ный бутадиенстирольный латекс СКС-65ГП, загуститель и воду, при этом в качестве загустителя использована 50 51%-ная поливинилацетатная дисперсия ПВАД, а в качестве добавки триэтаноламиновая соль алкилэтоксифосфатов (фосфоксит-7) при следующем соотношении, мас.

50%-ный бутадиенстирольный латекс 1,0 2,050 51%-ный ПВАД 0,2 0,8Фосфоксит-7 0,015 0,065Вода Остальное [3]Известная клеевая композиция проста по составу, нетоксична. Однако количественное содержание компонентов обеспечивает лишь узкое целевое назначение: пропитку швейных изделий. Кроме того, известный состав необходимо готовить непосредственно перед употреблением, что может создавать значительные трудности при эксплуатации композиции, а наличие в качестве загустителя ПВАД снижает ее водостойкость.

Известен достаточно простой и влагостойкий состав на основе латекса синтетического каучука, а именно, дивинилстирольного, где в качестве загустителя используется жидкое натриевое стекло, а состав дополнительно содержит цемент как вяжущую добавку и компоненты взяты в следующем соотношении, мас.

Жидкое натриевое стекло 50 72Цемент 8 10Латекс 20 40 [4]Однако описанный клей не относится к вододисперсионным, имеет усложненную технологию приготовления (затруднено обеспечение однородности пастообразной массы, в виде которой должен быть получен клей) и также используется для склеивания ограниченного круга материалов: картона, целлюлозно-бумажных изделий.

За прототип выбрана клеевая композиция, включающая бутадиенстирольный латекс, загуститель и воду, где в качестве загустителя присутствует жидкое стекло и дополнительно карбамидформальдегидная смола, а добавками являются мел (как наполнитель) и микробарит. Композиция имеет следующее соотношение компонентов, мас.

Бутадиенстирольный латекс (на сухое вещество) 12,48 22,08Жидкое стекло 17,0 24,0Мел 26,9 33,0Карбамидформальдегидная смола 10,0 15,0Микробарит 0,2 2,0Вода Остальное [5]Описанная клеевая композиция относится к хозяйственным клеям, применяемым в быту для склеивания материалов типа линолеума, ПВХ-плит, ковров.

Анализ свойств известной композиции прототипа показал, что применение в составе такой совокупности компонентов, как латекс, жидкое стекло, карбамидформальдегидная смола не дает очевидного улучшения характеристик клея, но усложняет и удорожает состав.

К недостаткам известной клеевой композиции относится также следующее:использование в качестве наполнителя мела приводит к необходимости введения в состав "подвешивающего" компонента в виде микробарита (для исключения выпадения мелового осадка), при этом микробарит относится к разряду дефицитных дорогостоящих компонентов, а клеевая композиция остается неустойчивой системой жидкость твердая фаза, что, как было отмечено, затрудняет технологию приготовления, увеличивается и возможность ошибки по выбору оптимального соотношения компонентов;сам факт наличия в качестве загустителя жидкого стекла (при указанном соотношении латекса и жидкого стекла) не является гарантией высоких показателей клея и широкой области его применения.

Таким образом, из приведенных примеров видно, что в известных многокомпонентных вододисперсных композициях на основе латексов синтетических каучуков использование "сильного" загустителя жидкого стекла или жидкого стекла в сочетании с карбамидформальдегидной смолой не способствует напрямую улучшению показателей качества и расширению области применения.

Актуальной проблемой остается создание нового клея, обладающего высоким показателем качества в широкой области применения и имеющего достаточно простой, дешевый и нетоксичный состав.

Задача изобретения повышение основных физико-химических показателей клея при одновременном расширении области его применения.

Поставленная цель достигается тем, что клеевая композиция на основе бутадиенстирольного латекса, жидкого стекла и воды содержит бутадиенстирольный латекс БС-65, жидкое стекло с силикатным модулем 2,61 3,0 (в частности жидкое содовое натриевое стекло марки Б) при следующем соотношении компонентов, мас.

50%-ный бутадиенстирольный латекс 43 50Жидкое стекло 8 10Вода ОстальноеС целью повышения морозоустойчивости при необходимости клей может дополнительно содержать антифриз диэтиленгликоль в количестве не более 5% Бутадиенстирольные латексы производятся промышленностью, их готовят при соотношениях бутадиена и стирола, от 90:10 до 15:85. Бутадиенстирольный латекс ВС-65 продукт совместной полимеризации бутадиена со стиролом, эмульсия белого цвета с вязкостью 11 16с, доля сухого вещества (остатка) 49 50 мас. незаполимеризованного 0,07, рН среды 7,0 8,5, имеет соотношение (по ТУ 38103550-84), стирола 65; бутадиена 35.

Жидкое стекло водный раствор силикатов щелочных металлов общей формулы A2OmSiO2, где А Na,K,Li,m кремнеземистый (силикатный модуль) 1,5 3,5 для натриевого содового стекла, 4,0 4,5 для калиевого и др.

В качестве загустителя использовано жидкое содовое натриевое стекло с силикатным модулем 2,61 3,0, при этом доля SiO2 в нем 30,8 31,9 мас. доля оксида натрия Na2O 11,0 12,1 мас. По внешнему виду жидкое содовое натриевое стекло густая прозрачная жидкость.

Клеевая композиция представляет собой малокомпонентную устойчивую систему жидкость жидкость, в которой с одной лишь добавкой "работает" сам латекс, при этом с клеящей основой латексом и загустителем жидким стеклом с силикатным модулем 2,6 3,0. Композиция по сравнению с аналогами и прототипом имеет более высокую клеящую способность и широкую область применения: кроме традиционных материалов бумаги, дерева, тканей она предназначена для склеивания фарфоровых, стеклянных, керамических, пластмассовых изделий, кож, а также разнородных материалов: дерева с пластмассой, керамики с древесно-стружечными плитами, резины с пластмассой и т.д.

Близкой по свойствам и достигаемому результату является ПВАД-дисперсия поливинилацетатная гомополимерная грубодисперсная по ГОСТ 18-992-80, которая применяется в качестве основы универсального клея ПВА.

Однако по сравнению с композицией по изобретению он имеет более узкую область использования, т.е. к недостаткам клея ПВА относится низкая водостойкость и прочность при длительном нагружении, что ограничивает его эксплуатационные возможности. Так, например, этот клей не используется как конструкционный и в общем способность его ниже, чем у заявляемого.

Клеящую композицию готовят в металлической емкости при последовательном вводе компонентов и их механическом смешивании при температуре 15 30oС. К расчетному количеству латекса БС-65 небольшими порциями добавляют загуститель расчетное количество жидкого содового натриевого стекла, непрерывно перемешивая до получения густой однородной массы, затем добавляют воду. При изготовлении и применении клея никаких специальных средств не требуется.

Пример 1.В металлическую емкость загружают латекс 50% БС-65 и жидкое содовое натриевое стекло с силикатным модулем 2,61 при следующем соотношении компонентов (по нижнему пределу), мас.

Латекс 42Жидкое стекло 8Вода 50Смесь тщательно перемешивают при комнатной температуре.

Пример 2.

По той же технологии, что и в примере 1, готовят клеевую композицию при следующем соотношении компонентов (рецептура оптимального состава), мас.

Латекс БС-65 46Жидкое стекло 9 (силикатный модуль 26,1 3,0)Вода 45Пример 3. По той же технологии, что и в примере 1, готовят состав при следующем соотношении компонентов (рецептура по верхнему пределу), мас.

Латекс БС-65 50Жидкое стекло 10 (силикатный модуль 2,61 3,0)Вода 40Пример 4. По той же технологии, что и в примере 1, готовят состав при следующем соотношении компонентов (рецептура ниже нижнего предела), мас.

Латекс БС-65 40Жидкое стекло 7Вода 53Пример 5. По технологии примера 1 готовят состав при следующем соотношении компонентов (рецептура выше верхнего предела), мас.

Латекс БС-65 52Жидкое стекло 24Вода 24Примеры конкретных составов и сравнительные свойства клеевой композиции по изобретению и известных (аналога и прототипа) приведены в таблице. Примеры 1 и 3 включают граничные пределы, пример 2 оптимальное соотношение компонентов, примеры 4 и 5 значения компонентов, выходящие за граничные пределы.

Как следует из таблицы, изменение совокупности компонентов и их соотношение позволяет достигнуть повышения клеящей способности в широкой области применения. Превышение верхнего граничного предела приводит к потере клеящих свойств композиции (при содержании 24% жидкого стекла происходит расслоение клея, т.е. он не работает).

Клеящая способность композиции по изобретению, а также клея из ПВА проверялась по ГОСТ 18992-80 на образце делерина с последующим испытанием на разрывной машине, при этом для ПВА этот показатель до 0,55 кгс/см, а для предлагаемого клея до 0,9 кгс/см. Применение клеевой композиции для производства технологии под давлением не более 2 кгс/см.

Увеличение в композиции рН показателя свидетельствует о повышении стабильности, т. е. позволяет снизить требования к условиям хранения и необходимости использования специальной тары, при этом оптимальное соотношение основных характеристик клея проявляется при выполнении заданных граничных пределов.

Величина вязкости в клеевых композициях связана с содержанием нелетучих (показатель сухого остатка вещества после испарения воды). Показатель сухого остатка бутадиенстирольного латекса БС-65 составляет 49 53% в ПВА этот показатель выше до 60% т.е. расход полимерной клеящей основы в заявляемом составе меньше, чем в клее ПВА.

Известная композиция и композиция по изобретению имеют аналогичную клеящую основу, при этом добавление загустителя жидкого стекла и в том, и в другом случае увеличивает вязкость. Однако выбранное соотношение (мас.) клеящей основы и загустителя, а также отличия в компонентном составе приводят к различным результатам: прочность клеевого шва на сдвиг склеиваемых материалов у композиции по изобретению в 3 раза выше, чем у прототипа.

Условия хранения и транспортировки клеевой композиции.

Клей упаковывается в полиэтиленовую, стеклянную тару, допускается затаривание в металлические фляги, канистры, бочки.

Клей транспортируется в плотно закрытой таре при температуре выше 0oС. Хранят клей при не ниже +5oС (транспортировка и хранение производятся по ГОСТ 9381-86).

Гарантийный срок хранения клея 12 месяцев со дня изготовления. В процессе хранения возможно незначительное загустение состава. В том случае, когда вязкость композиции возрастает, ее допускается развести небольшим количеством воды до необходимой вязкости при энергичном перемешивании. Соединяемые поверхности намазывают клеем и выдерживают в течение 2 мин, затем вводят в соприкосновение и фиксируют гнетом в течение 30 мин. Высыхание клея происходит в течение 1 ч, процесс склеивания завершается после 12 24 ч.

Клеевая композиция имеет простой состав, нетоксична, непожароопасна, что обусловлено свойствами входящих в нее компонентов, при этом используемые компоненты не являются дефицитом (изготавливаются промышленностью в больших количествах). Композиция имеет более широкую область применения, чем известные вододисперсионные клеи, а также более высокие физико-химические показатели.

Прочность клеевого шва, получаемого с помощью заявленной композиции, проверялась после выдержки соединяемых материалов в течение 6 ч под давлением 2 кгс/см2. Полученные данные отражены в таблице.

Прессованная фанера к буку 12,5 кгс/смДСП к буку 11,9 кгс/смБук к буку 14,0 кгс/см.

Клеевая композиция на основе бутадиенстирольного латекса, жидкого стекла и воды, отличающаяся тем, что она содержит бутадиенстирольный латекс марки БС-65, жидкое стекло с силикатным модулем 2,61 3,0 при следующем соотношении компонентов, мас.

Бутадиенстирольный латекс БС-65 42 50Жидкое стекло с силикатным модулем 2,61 3,00 8 10Вода Остальноел

Рисунок 1, Рисунок 2

www.findpatent.ru

Клей на основе неорганических соединений

Создание клеев на основе неорганических соединений сопряжено со значительными трудностями, связанными главным образом с их хрупкостью и в ряде случаев со сложностью технологических приемов процесса склеивания. Вместе с тем использование таких клеев исключительно перспективно при создании клеевых соединений с высокой теплостойкостью. Широко известные неорганические клеи и цементы на основе силикатов натрия рекомендуются для склеивания самых разнообразных материалов, в частности для приклеивания алюминиевой фольги к бумаге, для соединения стекла, бумаги, картона и т. д. [353].

Применяются силикатные конторские клеи, представляющие собой вязкие жидкости, быстро (6—12 мин при 20 °С) отверждаю-щиеся при комнатной температуре. Для склеивания бумаги, картона, древесины, стекла и керамики используется клей, представляющий собой водный раствор силикатной глыбы с диспергированным в нем аэросилом и кремнийорганической жидкостью. Существует также большое число различных неорганических цементов (магнезиальные, железные, серные, глетглицериновые и т. д.), которые хорошо изучены и давно применяются в промышленности.

Клеевыми композицияими, обладающими очень высокой термостабильностью при температурах ниже температуры их плавления, являются керамические клеи — фритты [355]. Эти клеи получают на основе высокоплавких окислов MgO, А1203, БЮг с температурой плавления 2800, 2015 и 1783°С соответственно и окислов щелочных металлов с температурой плавления 350—-400 °С. В зависимости от количественного соотношения высокоплавких и низкоплавких окислов можно получить композиции с температурой плавления 500—1100°С. Клеевые композиции представляют собой тонкие суспензии измельченных неорганических компонентов в воде, которые наносят на склеиваемые поверхности и выдерживают на воздухе для удаления воды. Склеивание производят при сравнительно небольшом давлении и температуре, превышающей температуру плавления композиции на 20—50 °С. Продолжительность склеивания 15—20 мин. Прочность клеевых соединений находится в пределах 70—100 кгс/см2 в интервале температур 20—500 °С.

Опубликованы работы, в которых сообщается о создании неорганических клеев-цементов, пригодных для соединения металлов и других материалов в различных силовых конструкциях, работающих в условиях очень высоких температур. Описаны неорганические клеи для соединения стали [356—358]. Такие клеи предлагается использовать в конструкциях летательных аппаратов (в том числе в сотовых конструкциях), работающих при температурах до 537 °С. Известен, например, клей-цемент, который представляет собой водную суспензию, состоящую из полевого шпата, буры, кальцинированной соды, селитры, углекислого бария и других компонентов. Для изготовления суспензии используют 2%-ный коллоидный раствор двуокиси кремния. Процесс склеивания заключается в нанесении суспензии на металл, сушке на воздухе и термической обработке соединенных поверхностей при 954 °С в продолжение 20 мин под давлением 3,5 кгс/см2. Введение в подобные системы окиси хрома положительно влияет на прочность клеевых соединений; предложено также армировать клеевой шов металлической сеткой. Прочность при сдвиге армированного клеевого соединения стали на клее-цементе составляет 123—134 кгс/см2 при температуре испытания 426—482 °С.

Неорганический клей для склеивания металлов предложено получать сплавлением смеси двуокиси кремния (95 вес. ч.), натриевой селитры (9 вес. ч.), борной кислоты (65 вес. ч.) и окиси железа (1 вес. ч.) при 1320 °С; сплав быстро охлаждают, сушат, измельчают и после добавления окислов металлов или других наполнителей смешивают в шаровой мельнице с равным по массе количеством воды. Готовую композицию наносят с помощью пульверизатора или окунанием [359]. Для увеличения прочности клеевых соединений металл предварительно подвергают травлению или нагреванию до 177 °С. Склеивание проводят при 540—1090 °С и давлении 0,15—1,0 кгс/см2. Продолжительность выдержки под давлением — от нескольких минут до 1 ч в зависимости от состава клея, требуемой толщины клеевого соединения и других факторов. Охлаждение клеевого соединения должно производиться постепенно в строго контролируемых условиях. Для снижения температуры склеивания в композиции вводят окислы свинца и бария или используют низкоплавкие эмалевые фритты.

Для склеивания металлов предложено использовать свинцово-силикатные стекла, содержащие различные количества окислов натрия и титана [359].

Описаны керамические клеи для склеивания тонких полос кор-розионностойкой стали [360]. После обжига клеевые соединения имеют высокую прочность при сдвиге, стойки к ударным нагрузкам и к действию влаги при температурах до 535 °С. Клей содержит 90—110 вес. ч. порошковой фритты, 1—3 вес. ч. суспензированного агента и 30—60 вес. ч. воды. Фритта может содержать (в вес. ч.): 37—43 Si02; 50—60 В203; 3—7 Na20 и в качестве суспендированного агента коллоидальную двуокись кремния.

После нанесения клея на склеиваемые детали производится обжиг при 760—955 °С. Для повышения прочности при сдвиге при высоких температурах применяют усиливающие сетки из корро-зионностойкой стали и обжиг производят при небольшом давлении (3,5 кгс/см2). Наиболее высокая прочность при температурах до 535 °С достигается при применении сетки с ячейками размером 28 меш из проволоки диаметром 0,1 мм.

Клей, состоящий из 100 вес. ч. фритты, 2 вес. ч. коллоидальной окиси кремния и 50 вес. ч. воды, применяется для соединения нержавеющей стали с использованием в соединении сетки с размером ячеек 23 меш.

При обжиге при 954 °С в течение 20 мин применяется давление 3,5 кгс/см2. Окончательное упрочнение соединения достигается нагреванием в течение 1 ч при 510 °С с последующим охлаждением на воздухе. При толщине клеевого слоя 0,15—0,17 мм разрушающее напряжение при сдвиге при комнатной температуре составляет 92 кгс/см2, при 315 °С — 87 кгс/см2, при 426 °С — 120 кгс/см2, при 482 °С—123 кгс/см2 и при 537 °С — 68 кгс/см2. После выдержки образцов под нагрузкой 49—56 кгс/см2 в течение 1000 ч прочность при сдвиге при 426 °С составляет 103—139 кгс/см2.

Получен керамический клей марки Керамабонд 503 на основе окиси алюминия [361]. Это однокомпонентная композиция» отверждающаяся при 120 °С. Клей обладает хорошими диэлектрическими свойствами, стоек к окислителям, верхний предел рабочих температур 1430 °С. Клеем можно склеивать графитовые детали на воздухе без окисления графита, можно соединять металлические вставки с деталями из графита, кроме того, он может быть использован в качестве покрытия.

Получен клеящий материал Д-65, содержащий фосфаты и негорючие соединения бора, диспергированные в полиуретане. Материал может вспениваться при высоких температурах [362], образуя керамикоподобную массу, выдерживающую действие температуры до 12630 °С.

При введении в неорганические клеевые композиции небольших (до 5%) количеств порошкообразных металлов (алюминий, медь, кремний и никель) и карбонила железа увеличивается прочность клеевых соединений при повышенных температурах.

Представляют интерес клеящие материалы, состоящие из металлов и окислов металлов, способных к экзотермической реакции при сплавлении. Примером является композиция, состоящая из 45% стекловидной смеси и 55% меди.

Клеевые соединения на основе таких композиций превосходят по прочности существующие клеи и приближаются по свойствам к паяным соединениям.

Описаны керамические клеи, прочно склеивающие при 205— 538 °С авиационные панели сотовой конструкции из нержавеющей стали [363]. Клеи наносят в виде водных суспензий, содержащих 60—70 вес. ч. фритты стекловидной эмали, 1—2 вес. ч. коллоидальной окиси кремния, 5—20 вес. ч. порошкообразных алюминия, меди, железа, никеля или кремния и 25—32 вес. ч. воды. После высыхания клеи обжигают при 538—1093 °С.

Термический коэффициент линейного расширения клеев должен быть близок к коэффициенту расширения нержавеющих сталей.

При применении фритты I прочность клеевого соединения при сдвиге при комнатной температуре или при 315 °С составляет примерно 84 кгс/см2, независимо от содержания металла. При содержании 5—20% порошка железа прочность при комнатной температуре составляет 161—217 кгс/см2, при 538°С—-менее 42 кгс/см2. Если же в состав фритты не вводилось железо, разрушающее напряжение при сдвиге было равно 70 кгс/см2. При применении фритты II без порошка железа разрушающее напряжение при сдвиге составляло приблизительно 91 кгс/см2 при комнатной температуре, 105 кгс/см2 при 315 °С, 140—189 кгс/см2 при 427 °С, а с применением железа — 63—112 кгс/см2 при 538 °С.

Описан керамический клей для склеивания металлических деталей самолетов и ракет [364]. Клей имеет следующий состав: 38% Si02, 5% Na20 и 57% В203. При нанесении клея или его водной суспензии на металлические поверхности в окисляющей атмосфере с применением тепла для 'расплавления клея при затвердевании образуется прочное соединение. Клей плавится на металле при температуре около 955 °С. Рекомендуется в производстве панелей, состоящих из двух разнородных металлов.

Разработаны три стеклянных клея-цемента марки Пирокерам Бранд-цемент под номерами 45, 89 и 95. Эти клеи-цементы состоят из тонкого стеклянного порошка, диспергированного в связующем с низкой вязкостью, и содержат большое количество окиси свинца. Клеи наносят кистью, погружением или поливом, а затем подвергают обработанную поверхность обжигу. Рабочая температура клея-цемента 45 составляет 700 °С. Он склеивает стеатит, вольфрам, молибден и стекло. Максимальная рабочая температура клея-цемента 89 равна 425 °С. Он склеивает стеатит, керметы на основе окиси алюминия, платину, ванадий, никелевый сплав и стекло. Клей-цемент 95 имеет такую же рабочую температуру, склеивает стеатит, щелочные стекла, хромистую нержавеющую сталь, никелевый сплав, торий и бериллий.

Применять клеи-цементы в условиях продолжительного воздействия азотной кислоты, едкого натра и кипящей воды не рекомендуется [365].

Фирмой «Melpar» (США) разработан керамический клей марки Метлбонд СА-100, отверждающийся при 120 °С. Клей имеет высокую механическую прочность и хорошие электрические свойства. Он предназначен для склеивания тугоплавких материалов, например керамических. Клей можно эксплуатировать [366] при температурах до 1430 °С.

Получен высокотеплостойкий керамический клей марки Астро-керам на основе окислов или силикатов элементов IV группы [367]. При комнатной температуре этот клей не растворяется в соляной, серной, азотной и фосфорной кислотах, растворяется только в плавиковой и кипящей серной кислотах. Теплостойкость клея настолько высока, что при расплавлении склеенного им алюминия он остается неповрежденным.

Для крепления уплотнительных полос из серебра в статорах компрессоров турбовинтовых двигателей разработан клей, который представляет собой неорганическую пасту с добавкой тонко измельченного алюминиевого порошка. Клеевую пасту закладывают в пазы статора двигателя и в них вставляют серебряные полосы. При этом часть клея выдавливается, образуя фланец. После сушки на воздухе и нагревания при 300 °С клей застывает и прочно удерживает серебряные полосы. Клей не подвержен воздействию авиационных топлив и масел. Его долговечность 6000 ч [368].

Для соединения деталей из теплостойких материалов, в том числе высокоплавких металлов, предложен клей на основе боро-силикатного стекла [369].

Описаны физико-химические свойства и области применения в приборостроении и авиационной технике керамических и стекло-керамических клеев [370].

prioritetinvest.ru


Смотрите также