авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Антикоррозионные покрытия-смазки и мастики на основе низкомолекулярного полиэтилена

0-734623

На правах рукописи

ИСКАНДЕРОВ РИНАТ АБДУЛЛАЕВИЧ АНТИКОРРОЗИОННЫЕ ПОКРЫТИЯ-СМАЗКИ И МАСТИКИ НА ОСНОВЕ НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНОГО ПОЛИЭТИЛЕНА 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань 2002 2

Работа выполнена в Казанской государственной архитектурно - строительной академии

Научный консультант: доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки Российской Федерации и Республики Татарстан Хозин В.Г.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор, член-корреспондент РААСН Селяев В.П.

доктор химических наук, профессор Ланцов В.М.

Ведущая организация: ОАО «Казанский завод СК», г. Казань

Защита состоится " 2002 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета К 012.077.01 в Казанской государственной архитек турно - строительной академии по адресу: 420043, Казань, ул. Зеленая, 1 (зал заседаний Ученого совета - аудитория Б-122).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанской государственной архитектурно - строительной академии.

Автореферат разослан " 2002 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент A.M. Сулейманов 0-

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Проблема борьбы с коррозией строительных конст рукций и оборудования, различных предметов потребления и, в целом, всего создаваемого человеком материального мира остается неизменно актуальной во всех цивилизованных странах. Только за один год в мире «съедается» коррозией 1,5% металла, применяемого в промышленности, строительстве и транспорте.

По экспертным оценкам от 5 до 10% строительных конструкций ежегодно вы ходят из строя, требуют усиления или ремонта из-за коррозионных поврежде ний.

В нынешней России, несмотря на государственное переустройство, проблема борьбы с коррозией не только не потеряла своей актуальности, но и существен но обострилась. Однако задачи исследователей и технологов остались прежни ми: изучение коррозии материалов в различных условиях эксплуатации, разра ботка новых химически стойких конструкционных материалов, а также новых эффективных защитных покрытий. Среди последних покрытия-смазки гораздо менее популярны по сравнению с твердыми покрытиями - металлическими, си ликатными, лакокрасочными и эластомерными. Между тем, для целей консер вации различного оборудования и техники широко известны нефтяные смазки, в том числе ингибированные, так называемые ПИНСы. Однако, при всей их при влекательности (технологичны, дешевы, доступны) эти смазочные покрытия не могут обеспечить длительной защиты от коррозии, в том числе в атмосферных условиях, ввиду низкой адгезии и склонности к быстрому старению.

В связи с этим, для получения покрытий-смазок с высокой долговечностью значительный интерес представляет низкомолекулярный полиэтилен (НМПЭ) — нетоксичный побочный продукт производства полиэтилена высокого давления, выпускаемый, в частности, в ОАО «Казаньоргсинтез». Он производится соглас но ТУ 6-05-1837-82 (продленных с изменениями до 2003 года) трех марок:

НМПЭ-1,2,3. Их средняя молекулярная масса находится в интервале от 1080 до 4380, а консистенция от жидкой до мазевоскоподобной. Ранее, судя по литера туре, НМПЭ для защиты от коррозии и гидроизоляции не применялся.

Цель диссертационного исследования состоит в разработке составов по крытий-смазок и наполненных мастик на основе НМПЭ и технологий их приме нения для гидроизоляции и защиты от коррозии строительных конструкций и оборудования.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1) исследование молекулярного строения и структуры НМПЭ;

2) изучение свойств НМПЭ и возможностей его рецептурной модификации;

3) оптимизация составов композиций и разработка технологий их применения в качестве нетвердеющих защитных покрытий и мастик;

4) опытно-промышленные испытания и внедрение разработанных материалов и технологий в производство антикоррозионных и гидроизоляционных работ.

Научная новизна:

выявлены особенности молекулярного строения и структуры НМПЭ про мышленных марок;

это - аморфно-кристаллическое вещество (степень кристал личности от 3 до 16 %), состоящее из линейных и разветвленных молекул, со держащих ненасыщенные связи, с бимодальным молекулярно-массовым рас пределением в интервале от 50 до 5250;

установлена практически абсолютная водонепроницаемость НМПЭ, высо кая стойкость к атмосферному старению;

- выявлена уникальная адгезионная способность НМПЭ первой и второй марки ко всем видам твердых и эластичных материалов, в том числе к неполярным полимерам (полиэтилену, лавсану);

- предложена гипотеза, объясняющая высокую адгезионную прочность НМПЭ- наличием большого числа концевых групп коротких и разветвленных молекул, обеспечивающих хорошее смачивание и адгезию, и длинных кристаллизующих ся молекул, ответственных за когезию.

Практическая ценность - предложена рациональная область использования ранее не востребованного НМПЭ - побочного продукта производства полиэтилена высокого давления для гидроизоляции и антикоррозионной защиты строительных конструкций, трубо проводов и оборудования;



- установлена высокая эффективность применения НМПЭ-2 в качестве сма зочных покрытий и связующего в наполненных композициях, отличающихся технологичностью при изготовлении и нанесении, высокой адгезионной проч ностью к всем материалам, высокой водостойкостью и атмосферостойкостью;

- разработана серия составов покрытий-смазок и наполненных мастик гидро изоляционного и антикоррозионного назначения на основе чистого и модифи цированного НМПЭ-2, технологий их изготовления и применения в практике антикоррозионной защиты и гидроизоляции;

организовано производство химически стойкой безусадочной мастики на основе НМПЭ-2;

- осуществлены опытно-промышленные испытания и внедрение разработан ных материалов для антикоррозионной гидроизоляции стальных трубопроводов, железобетонных резервуаров, закладных деталей и сварных швов, ремонта ме таллических кровель;

- разработан пакет нормативно-инструктивных документов (технические ус ловия, технологические рекомендации) для внедрения материалов на основе НМПЭ в практику специальных строительных работ (гидроизоляция и антикор розионная защита).

Реализация работы. Результаты диссертационной работы (новые составы и технологии) прошли опытно-промышленные испытания и внедрены при произ водстве гидроизоляционных и антикоррозийных работ, а именно:

система антикоррозионной изоляции (покрытия-смазки, технология, обору дование) внешней и внутренней поверхностей стальных труб в Минводхозе Та тарстана (1986-1987 г.г.) с годовым экономическим эффектом 457 854 рублей;

технология химической защиты бетонных резервуаров станции нейтрализа ции в г. Вятские Поляны (машиностроительный завод) - 1988-1989 г.г. с годо вым экономическим эффектом 73 900 рублей;

технология оклеечной гидроизоляции (мастика из НМПЭ - 2 плюс полиэти леновая пленка) железобетонного сборного резервуара питьевой воды емкостью 20 000 м3в г. Казани (1991 год);

технология герметизации аэротенков из железобетонных конструкций хи мически стойкой безусадочной мастикой МП 86-95 (ТУ 6-34-0203335-89) (Ка занский завод СК им. СМ. Кирова, объем внедрения 3 000 м 2, 1996 г.);

технология производства гидроизоляционной химически стойкой безуса дочной мастики МП 86-95 (ТУ 6-34-0203335-89) в ОАО «Монолитстрой» треста Татнефтепроводстрой (г. Казань, 2000 г.) Результаты исследований и опытно-промышленных испытаний нашли отра жение в восьми нормативно-инструктивных документах (технических условиях, технологических рекомендациях, технологических картах).

Материалы на основе НМПЭ и технологии их применения вошли в постоян ную практику гидроизоляционных и антикоррозионных работ НПО «Компози ция».

Автор защищает:

результаты исследования структуры и свойств низкомолекулярного поли этилена трех промышленных марок;

гипотезу высокой адгезионной прочности низкомолекулярного полиэтилена марки 2 ко всем видам твердых материалов;

результаты исследования реологических и адгезионных свойств низкомоле кулярного полиэтилена и его композиций с разбавителями, наполнителями, по лимерными модификаторами;

их водо- и химстойкость и атмосферостойкость;

рецептуры (составы) и технологии приготовления и применения покрытий смазок и клеюще-герметизирующих мастик (в том числе цветных), предназна ченных для защиты от коррозии и гидроизоляции строительных конструкций и трубопроводов;

результаты опытно-промышленных испытаний и внедрения материалов на основе НМПЭ в практику специальных строительных работ (гидроизоляцию и антикоррозионную защиту).

Апробация работы. Результаты проведенных исследований доклады вались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях:

• III Всесоюзная межотраслевая конференция «Адгезионные соединения в машиностроении», Рига, 1989;

• Межрегиональная научно-техническая конференция «Использование вто ричных ресурсов и местных строительных материалов на предприятиях строй индустрию), Челябинск, 1987;

• II Республиканская научно-техническая конференция «Применение пласт масс в строительстве и городском хозяйстве», Харьков, 1987;

• Республиканская научно-техническая конференция «Применение полимер ных материалов на машиностроительных предприятиях», Кишинев, 1988;

• Первый Международный симпозиум «Будущее за композитами», Набереж ные Челны, КамПИ, 1997;

• Международная научно-техническая конференция «Экономика и экология вторичных ресурсов», Казань, 1999;





• 53* Республиканская научная конференция, Казань, КГ АСА, 2001;

• Международная научно-техническая конференция «Композиционные строительные материалы (теория и практика)», Пенза, 2002;

• Международная конференция «Долговечность строительных конструкций.

Теория и практика защиты от коррозии», Волгоград, 2002.

Публикации. Основные результаты исследований и практической реа лизации опубликованы в 6 статьях, 3 тезисах докладов и 5 авторских свидетель ствах на изобретения.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, спи ска литературы из 138 наименований и приложений, содержит 165 страниц тек ста, 38 рисунков и 24 таблицы.

Автор выражает глубокую благодарность за помощь в проведении ис следований и анализ их результатов к.т.н., доценту кафедры ТСМИК Мурафа А.В. и ведущему инженеру Бобыревой Н.И.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность выбранной темы, формулируется цель и задачи работы, её научная новизна и практическая ценность.

В первой главе приводится анализ современного состояния проблемы анти коррозионной защиты в строительстве и роль смазочных покрытий в её реше нии. Отмечается, что доминирующая роль во вторичной защите принадлежит лакокрасочным покрытиям на основе олигомерных и полимерных пленкообра зующих. Как правило, эти покрытия полифункциональны и выполняют, кроме защитных, и другие функции, чаще всего декоративные.

В тоже время в строительстве большую долю составляют объекты и конст рукции, требующие только антикоррозионной гидроизоляции (подземные со оружения, трубопроводы, резервуары и др.), а декоративные функции при этом для покрытий необязательны. К таковым относятся покрытия-смазки, широко применяемые для консервации техники, оборудования, а также для защиты стальных конструкций, работающих в особо агрессивной атмосфере, например, на предприятиях минеральных удобрений.

Широко известны нефтяные смазки, особенно ингибированные, так назы ваемые ПИНСы (авторы разработки - Шехтер Ю.Н., Богданова Т.Н., Фокин М.Н. и др.). Однако, нефтяные смазочные покрытия, впрочем как и битумные, будучи низкомолекулярными и многофракционными материалами, в принципе нестойки к атмосферному старению, малопрочны, их адгезия к поверхностям конструкций зачастую неудовлетворительна.

В этой связи значительный интерес представляет НМПЭ - побочный про дукт производства высокомолекулярного полиэтилена высокого давления. Он отличается химической инертностью, нетоксичностью, высокой температурой кипения. По степени полимеризации НМПЭ можно отнести к олигомерным продуктам. За рубежом он используется для легко снимаемых консервационных покрытий, пропитки бумаги вместо парафина, в качестве антиадгезионных сло ев. Для целей антикоррозионной защиты и гидроизоляции НМПЭ, судя по лите ратуре, ранее не применялся.

Исходя из того, что основными критериями при создании защитных мате риалов вляются технологичность, долговечность, экономичность, безвредность для человека и окружающей среды, были сформулированы цель и задачи иссле дования, направленного на разработку составов для покрытий-смазок и мастик.

Во второй главе приводятся характеристики основного объекта исследова ния - НМПЭ трех марок, органических и минеральных продуктов (растворите лей, наполнителей и др.), используемых для его рецептурной модификации и получения композиций, а также методы исследования и испытаний.

Таблица 1.Свойства низкомолекулярного полиэтилена трех марок Свойства Марки НМПЭ НМПЭ-2 нмпэ-з НМПЭ- 0,88±0,02 0,88±0, Плотность, г/см3 0,88±0, 1300-2700 3000- Молекулярная масса 1080- 65-89 90- Температура плавления, °С 25- 300 300 Температура воспламенения, °С Вязкость расплава при 140 °С, 49 Па с 10- Воскообразные Внешний вид Глицерино- Мазе воскоподобная блоки образная Для модификации структуры и расширения технических свойств НМПЭ ис пользовались следующие промышленные продукты и отходы:

сланцевое масло (ГОСТ 10835-67) — низковязкая маслянистая жидкость темно-коричневого цвета - продукт химической переработки сланцев;

госсиполовая смола (ТУ КХК 9-70) - жидкость темно-коричневого цвета кубовой остаток дистилляции жидкой фракции жирных кислот - состоит из сме си олеиновой, линолевой и стеариновой кислот;

производится в ОАО «Нефис» г.Казань;

низкомолекулярный сэвилен (ТУ 6-05-1635-78) - вязкая масса - сополимер этилена с винилацетатом - отход производства высокомолекулярного сэвилена на ОАО «Казаньоргсинтез»;

олигоизобутилен (ТУ 2069535-001-87) - медообразный продукт с молеку лярной массой 5000;

ингибитор коррозии «Нефтехим» (ТУ 38 УССР 201463-86) - подвижная жидкость, темно-коричневого цвета.

В качестве наполнителей использовались: тальк, алюминиевая пудра, нефе линовый антипирен, зола - унос ТЭЦ, аэросил, бегхаузная пыль - отход Кам ского литейного завода (г. Набережные Челны), цеолитсодержащая порода (ЦСП) Татарско-Шатрашанского месторождения. Для растворения НМПЭ и его органических модификаторов - сэвилена, олигоизобутилена - применяли уайт спирит, керосин и дизельное топливо.

Дня исследования молекулярного строения и структуры НМПЭ использовали следующие методы: гель-проникающую хроматографию - для оценки молеку лярно-массового распределения (ММР);

инфракрасную спектрокопию (спек трофотометр UR-20) - для оценки химического строения молекул НМПЭ (нали чия и вида ненасыщенных связей, концевых групп, кристаллитов);

рентгеногра фию (дифрактометр ДРОН - 3) - для характеристики кристаллической структу ры;

импульсный метод ЯМР (когерентный ЯМР - релаксометр) - для оценки молекулярной подвижности и структурной неоднородности. Реологические ис следования проводились на капиллярном вискозиметре постоянных давлений (метод двух капилляров).

Определение технологических свойств материалов и эксплуатационно технических свойств проводилось по стандартным методикам для битумов, ла кокрасочных материалов и покрытий (пенетрация, теплостойкость, вязкость, водопоглощение, гибкость, адгезия, химическая стойкость). Атмосферостой кость покрытий в естественных условиях оценивалась на специальном стенде, в лабораторных условиях — в климатической камере при воздействии УФ облучения, переменных температур (от - 25 °С до + 60 °С) и влажности. Стой кость к гидроабразивному износу определялась на специальной лабораторной установке.

В третьей главе приводятся результаты исследования молекулярного строе ния и структуры НМПЭ, а также его реологических и технических свойств.

Поскольку свойства любого материала определяются строением молекул и его физической структурой, то в случае с НМПЭ определяющими параметрами являются молекулярная масса, длина и тип боковых цепей, вид концевых групп и ненасыщенных связей. От этого зависит степень кристалличности НМПЭ, температура плавления, смачивание поверхностей твердых тел, адгезия к ним и проницаемость и совместимость с модификаторами.

На рис. 1 представлены кри вые ММР образцов НМПЭ 1,2.3, полученные методом гель-проникающей хроматогра фии. Из этих кривых следует, что с увеличением молекуляр ной массы бимодальное распре деление марок 1 и 2 трансфор мируется в унимодальное марки 3;

степень полимеризации пер вой фракции составляет 2-10, а второй - 120-160. НМПЭ-3 бо лее однороден по молекулярно му составу и, как показали дан 1 2 3 ные рентгенографии (табл. 2), Рис.1. Кривые ММР.

более кристалличен = 16%).

1 - НМПЭ-1;

2- НМПЭ-2;

3 - НМПЭ-3.

При этом и степень Таблица 2. Рентгенографические кристалличности и характеристики НМПЭ Степень кристал- раз меры кристаллитов Марка (L) возрастают с увели НМПЭ личности чением молекулярной 1 3 60 массы НМПЭ (от первой 2 85 к третьей марке).

3 131 Инфракрасные спек тры НМПЭ представлены на рис. 2. Полосы 1378 см -1 отвечают за разветвления (концевые СН3-группы), дуплет 720-740 см -1 - за кристалличность, а полосы 1640, 963, 890 см -1 указывают на ненасыщенные связи (виниленовые, виниль ные, винилиденовые, карбонильные).

Температурные зависимости времен спин-спиновой релаксации Т2,полученные методом импульсного ядерного магнитного резонанса, обнару жили в НМПЭ-2 наличие трех различных по подвижности фаз (а,в,с) с соответ ствующими долями протонов Р: кристаллической, аморфной и «промежуточ ной».

Рис.2. ИК-спектры НМПЭ-1, -2, - о результатам физических методов исследования можно представить следую щий «структурный портрет» НМПЭ: это - аморфно-кристаллическое вещество с высокой неоднородностью по химическому строению (а именно, содержит, кроме скелетных -СН2 и концевых -СН3 групп, ненасыщенные связи разных типов: карбонильные, винильные и др.);

по молекулярной массе - интервал ММР от 50 до 5250;

содержит разветвленные цепи (топологическая неоднород ность) и кристаллиты;

с ростом молекулярной массы от НМПЭ-1 к НМПЭ- увеличивается степень кристалличности (от 3 до 16 %), снижается доля разветв лений молекул и количество ненасыщенных связей.

В реологическом отношении НМПЭ ниже температуры плавления ведет себя как структурированная неньютоновская жидкость, что обусловлено наличием кристаллических структур, разрушающихся при течении. Лишь когда все кри сталлиты расплавлены, НМПЭ проявляет ньютоновское течение однородной жидкости. Из этого следует, что оптимальная температура переработки НМПЭ должна быть несколько выше температуры плавления, в случае марки 2 - это около 100°С.

Как известно, работоспособность покрытий, в основном, определяется их ад гезией к защищаемой поверхности. Нами обнаружена уникальная адгезионная способность НМПЭ - марки 1 и 2 прилипают ко всем видам материалов: метал лам, бетону, керамике, стеклу и, что очень важно, к неполярным полимерам, в частности, к полиэтиленовой и лавсановой пленкам, для которых практически нет приемлемых адгезивов. При испытаниях склеек разных материалов этими марками НМПЭ разрушение носит когезионный характер, то есть по адгезиву.

Поскольку НМПЭ-2 обладает гораздо большей структурной прочностью во всем интервале температур эксплуатации, чем жидкий НМПЭ-1, то именно эта марка НМПЭ была использована для покрытий и изготовления мастик. Адгезия НМПЭ-3 даже к пористым материалам чрезвычайно низка, ввиду меньшего числа концевых адгезионно-активных групп и большей кристаллизационной усадке при охлаждении расплава.

По-видимому, высокая адгезионая прочность НМПЭ-2 обусловлена большим содержанием концевых групп коротких и разветвленных молекул, не входящих в кристаллиты, которые обеспечивают хорошую смачиваемость расплава, то есть молекулярный контакт с твердой поверхностью. Оптимальное соотношение этих молекул с длинными, входящими в кристаллиты, приводит к сочетанию в НМПЭ-2 высокой адгезии и когезии.

Исследована адгезионная прочность на сдвиг и отрыв склеек «металл металл», «металл-ткань», «металл-полимерная пленка», чистым НМПЭ - 2 и с %-ной добавкой НМПЭ-1. Температура стальной подложки была разная:

- 5, + и +60 °С. Расплав (100 °С) наносили на неё кистью или наливом. Установлено, что характер разрушения клеевых соединений во всех случаях когезионный, кроме случая с отрицательной температурой стали. Напряжение разрушения зависит от метода нанесения клеевого слоя (выше - кистью) и от температуры подложки (оптимальная 20 °С и выше).

Результаты испытаний разных вариантов склеек представлены в табл. 3.

Весьма характерно, что при приклеивании пленок из ПЭ и лавсана (образцы 2,3,6) их адгезионного отрыва не происходит - или рвется сама пленка (образец 2), или разрыв когезионный по НМПЭ, или смешанный отрыв от металла. Этот результат представляет практический интерес для устройства оклеечной гидро изоляции строительных конструкций и трубопроводов с применением этих пле ночных материалов.

Установлена практически абсолютная водостойкость и водонепроницаемость НМПЭ - 2, стойкость к слабым (10 %-ным) растворам кислот и щелочей. Пока зано, что высокое электрическое сопротивление НМПЭ-2 (1,4*1014 Ом см) со храняется при выдержке покрытий в 25 %-ном растворе NaCl при 60 °С в тече ние 30 суток. Эти свойства НМПЭ - 2 в сочетании с низкой температурой хруп кости (- 49 °С) и хорошим смачиванием его расплавом любых сухих поверхно стей (угол смачивания стали равен 30°) обеспечивают покрытиям на его основе высокую защитную способность и позволяют отнести их к покрытиям усилен ного типа.

Глава 4 посвящена рецептурной модификации НМПЭ. Установлена хоро шая технологическая совместимость НМПЭ в расплаве с низкомолекулярными и олигомерными органическими продуктами, с твердыми порошкообразными наполнителями, растворителями. Это обуславливает широкие возможности для Таблица 3. Результаты адгезионных испытаний НМПЭ (нанесение адгезива кистью из расплава) Склеиваевые Сдвиг кг/см Характер разрыва Температура № п/п Составы подложки материалы 0,10 адгез. от металла НМПЭ - 1 -5°С 0,65 когезионный 20 °С металл-ткань 0,85 когезионный 60 °С металл -ПЭ пленка адгез. от металла НМПЭ -2 -5°С 0, (тонкая) 0,57 разрыв пленки 20 °С 60 °С 0,70 смеш. когезионный адгез. от металла металл — 0, НМПЭ- 3 -5°С 20 °С лавсановая пленка 0,54 адгез. от металла 0,46 смешанный 60 °С 0,20 адгез. от металла -5°С НМПЭ- металл — металл 0,71 смешанный 20 °С смешанный 1, 60 °С адгез. от металла -5иС 0, 5 НМПЭ- когезионный металл-ткань 0, НМПЭ-1 20 °С 0,12 когезионный 60 °С 100:10 мас.ч.

-5°С 0, металл-ПЭ пленка адгез. от металла НМПЭ- (тонкая) 0,17 когезионный НМПЭ-1 20 °С 0,18 когезионный 60 °С 100:10 мас.ч.

0,17 адгез. от металла -5°С НМПЭ- 0,61 смешанный металл - металл 20 °С НМПЭ - 0,13 когезионный 100:10 мас.ч. 60 °С выбора модифицирующих добавок, исходя из конкретных условий нанесения и эксплуатации защитных покрытий, клеющих и герметизирующих мастик.

Рецептурная модификация преследует следующие цели: улучшение техноло гических свойств (снижение вязкости расплава, температуры плавления и нане сения), уменьшение усадки при охлаждении, повышение защитных (антикорро зионных) свойств, механической прочности, твердости, теплостойкости. Исходя из этого и были использованы: сэвилен и олигоизобутилен, как эластичные уси ливающие добавки;

сланцевое масло, госсиполовая смола и маслорастворимый ингибитор коррозии «Нефтехим», как разбавители и ингибиторы коррозии;

по рошкообразные наполнители для повышения теплостойкости, прочности, сни жения усадки при охлаждении расплава НМПЭ.

Установлено, что даже при отсутствии взаимной растворимости с сэвиленом можно получить микрогетерогенную смесь с большой теплостойкостью и коге зионной прочностью и с меньшей (в 2 раза) усадкой при охлаждении расплава.

Совмещение сэвилена с НМПЭ через раствор в уайт-спирите или керосине не снижает технических свойств покрытий, и более технологично, т.к. составы можно наносить (намазывать) при нормальной температуре.

Выявлена хорошая растворимость олигоизобутилена в НМПЭ - 2, обуслов ленная близостью их химического строения и небольшой молекулярной массой.

При этом снижает ся усадка при ох лаждении расплава НМПЭ, что связа но, по-видимому, с подавлением его кристаллизации.

Показана эффек тивность модифи кации НМПЭ - маслорастворимым ингибитором кор розии «Нефтехим», в 2 раза увеличи вающим защитные свойства покрытий.

НМПЭ-2 явля ется хорошим свя зующим в наполненных композициях, что обусловлено его хорошей смачиваю щей способностью и высокой адгезией ко всем наполнителям. Мастики, замазки на его основе в интервале 20-60 °С очень пластичны и ведут себя как неньюто новские жидкости.

Эксперименты показали, что среди порошкообразных наполнителей наи большим усиливающим действием обладает ЦСП, огромные месторождения которой открыты в Татарстане. Как видно из рис. 3 уже при 10 мас.ч. ЦСП про исходит резкое повышение теплостойкости и снижение усадки, более значи тельное, чем при наполнении бехгаузной пылью или тальком.

Для защитных покрытий строительных конструкций, пожалуй, основным требованием, среди прочих, является долговечность, определяемая устойчиво стью к атмосферному старению и к другим эксплуатационным факторам.

Нами исследована стойкость к атмосферному воздействию в натурных усло виях и в климатической камере шести составов смазочных покрытий по метал лу, начиная с чистого НМПЭ-2. Все эти составы выдержали 1000 часов экспози ции в камере ускоренных климатических испытаний и 6 лет под открытым не бом без каких-либо признаков изменения внешнего вида, отслоения и появления подпленочной коррозии. По атмосферостойкости НМПЭ-2 превосходит пленоч ный высокомолекулярный полиэтилен.

Следует отметить, что параллельно испытанные битумные покрытия по ме таллу растрескались и отслоились в течение года.

Установлена высокая стойкость покрытий из НМПЭ-2 к вибромеханическим воздействиям (в среде щебня) и к гидроабразивному износу в потоке водной пульпы (скорость 970 м/мин, содержание кварцевого песка 200 г на литр).

Таким образом, на основе НМПЭ-2 можно составлять многочисленные вари анты рецептур для покрытий-смазок и наполненных мастик (замазок) для герме тизации жестких стыков и приклеивания пленочных материалов. Во всех случа ях сохраняется высокая адгезия материалов ко всем сухим поверхностям, высо кая водо- и химиче ская стойкость, атмо сферостойкость, ус тойчивость к механи ческим воздействиям и гидроабразивному износу.

Глава 5. На базе полученных резуль татов исследований были разработаны технологии примене ния этих материалов для целей гидроизо Рис.4. Схема работы узла нанесения антикоррозионной полиэтиленовой мастики ляции, антикоррозионной защиты и герметизации. Это, во-первых, технология наружной и внутренней антикоррозионной изоляции тонкостенных стальных труб. Она была привязана к существующей линии битумной изоляции, но мо дернизирована под НМПЭ-2. Для этого был разработан, изготовлен и запущен узел нанесения мастики, обеспечивающий обмазывание с «втиранием» её в по верхность нагретой вращающейся трубы с последующей обмоткой крафт бумагой, предохраняющей покрытие от механических повреждений и, главное, от «слипания» труб при складировании и транспортировке. Схема этого узла представлена на рис. 4. Для нанесения внутреннего защитного покрытия была сконструирована центробежная форсунка, защищенная авторским свидетельст вом. Технология наружной и внутренней изоляции стальных труб была внедрена в системе мелиорации Минводхоза Татарстана в 1986-1987 г.г. с годовым эко номическим эффектом 457 854 рублей и рекомендована к внедрению Минвод хозом РСФСР в 1987 г. Технология химически стойкой гидроизоляции была реализована для стальных коллекторов (район «Горки» в г.Казани) и для конст рукций очистных сооружений на Вятско-Полянском машиностроительном заво де в 1988-1989 г.г. с годовым эффектом 73 900 рублей. Система наружной окле ечной гидроизоляции была разработана и внедрена на сборных железобетонных резервуарах питьевой воды емкостью 20 000 м3 в г. Казани. Она состоит из слоя смазочного покрытия, наносимого безвоздушным распылением и одного слоя тонкой полиэтиленовой пленки, наклеиваемой на это покрытие.

Разработан и защищен авторским свидетельством СССР способ гидроизоля ции железобетонных конструкций путем их пропитки на глубину 8-10 мм рас плавом НМПЭ. Процесс пропитки стимулируется за счет многократного расши рения и сужения устья заполненных пор при переменном охлаждении и нагре вании поверхности конструкции.

Одна из проблем при монтаже стальных и сборных железобетонных конст рукций является защита сварных швов, а также закладных деталей от коррозии.

Для этой цели разработан состав мастики на основе НМПЭ-2 с наполнителем алюминиевой пудрой, разбавителем - сланцевым маслом. Из мастики изготав ливались специальные «карандаши» путем заливки состава в спиральные трубки из крафт-бумаги диаметром 20-25 мм, которыми промазывались горячие свар ные швы сразу после очистки их от шлака. «Карандаш» оплавлялся и покрывал тонким защитным слоем мастики шов и околошовную зону.

Одной из проблем старых городов является ремонт кровель из тонколисто вой стачи, в частности, от локальных повреждений, возникающих при очистке от льда, снега и вследствие коррозии. Разработан способ ремонта и простой ме ханизм для его осуществления, защищенный авторским свидетельством. Для заделки повреждений была разработана и также защищена авторским свиде тельством специальная мастика на основе НМПЭ-2, содержащая в качестве уси ливающих наполнителей КНОП и измельченный отход синтетического каучука.

Первый, КНОП - отход шлифовки изделий на Казанском валяльно-войлочном комбинате состоит из 80 % коротких шерстяных волокон (1-10 мм) и 20 % абра зивной пыли. На эту ремонтную мастику были разработаны технические усло вия ТУ 6-34-0203335-72-89 «Мастика полиэтиленовая для хозяйственных нужд МП 86-96». Освоено промышленное производство этой мастики.

Общие выводы 1. С целью разработки составов антикоррозионных покрытий-смазок и невы сыхающих мастик на основе низкомолекулярного полиэтилена изучены его мо лекулярное строение и структура, основные технические свойства;

осуществле на рецептурная модификация добавками полимеров, разбавителей и неоргани ческих наполнителей.

2. Установлено (методами гель-проникающей хроматографии, инфракрасной спектроскопии, рентгенографии и импульсного ядерного магнитного резонанса), что низкомолекулярный полиэтилен - вещество с высокой степенью неодно родности по химическому строению и по структуре на топологическом и надмо лекулярном уровнях. Его молекулы, кроме скелетных СН2-групп, содержат не насыщенные связи (карбонильные, виниленовые и др.) и концевые СН3-группы;

он отличается бимодальным молекулярно-массовым распределением в интерва ле от 50 до 5250. С ростом молекулярной массы (от НМПЭ-1 к НМПЭ-3) увели чивается степень кристалличности (от 3 до 16%) и доля ненасыщенных связей, снижается разветвленность молекул.

3. Исследованы реологические свойства НМПЭ-2 и его смеси с НМПЭ-1 и в интервале температур от 20 до 100 °С. Ниже температуры плавления кристалли тов выявлено неньютоновское поведение при течении, присущее структуриро ванным системам, установлена концентрационная зависимость эффективной вязкости и энергии активации вязкого течения Е в. т. в смеси НМПЭ-2 с НМПЭ-1.

4. Обнаружена уникальная адгезионная способность НМПЭ марки 1 и 2 ко всем видам твердых и эластичных материалов различной химической природы:

металлу, стеклу, бетону, керамике и, что специфично, к неполярным полимерам, в частности к полиэтиленовой и лавсановой пленкам, для которых практически нет приемлемых адгезивов. Исследована адгезия (при отрыве и сдвиге) НМПЭ 2 и композиций на его основе к различным твердым подложкам, в зависимости от температуры последних и способа нанесения расплава. Установлено, что раз рушение склеек во всех случаях носит когезионный характер, кроме отрица тельной температуры подложки.

5. Предложена гипотеза, объясняющая высокую адгезию НМПЭ-2 к различ ным материалам большим содержанием концевых групп коротких и разветвлен ных молекул, не входящих в кристаллиты и обеспечивающих хорошее смачива ние расплавом твердых подложек независимо от их химической природы. Их оптимальное соотношение с длинными кристаллизирующимися молекулами приводит к сочетанию в НМПЭ-2, в отличие от других марок, высоких значений адгезии и когезии. Низкая адгезия НМПЭ-3 к материалам, даже пористым, объ ясняется меньшим числом концевых адгезионно-активных групп и высокой кри сталлизационной усадкой.

6. Установлена практически абсолютная водостойкость и водонепроницае мость НМПЭ-2, высокая стойкость к слабым (10 %-ным) водным растворам ки слот и щелочей. Показано, что высокое электрическое сопротивление НМПЭ - (1,4*1014 Ом*см) сохраняется при выдержке покрытий в 25 %-ном растворе NaCl при 60 °С в течение ЗОсуток. Эти свойства НМПЭ-2 в сочетании с низкой тем пературой хрупкости (-49 °С) и хорошей смачивающей способностью обеспечи вают покрытиям из него высокую защитную способность.

7. Осуществлена рецептурная модификация НМПЭ-2 добавками эластичного полимера (сэвилена) и олигоизобутилена, сланцевым маслом и госсиполовой смолой, порошкообразными наполнителями и растворителями. Установлено, что даже при взаимной нерастворимости НМПЭ-2 с сэвиленом, можно получить поркытия с большей теплостойкостью и когезионной прочностью, чем из чис того НМПЭ-2, а также с меньшей усадкой в 2 раза. Совмещение сэвилена с НМПЭ через раствор в уайт-спирите и керосине позволяет получать более одно родные и технологичные составы с высокими защитными свойствами в покры тиях.

8. Установлены хорошие связующие свойства НМПЭ-2 в композициях, что обусловлено его высокой смачивающей способностью при 90-100 °С и адгезией к наполнителям любого типа. В интервале температур 20-60 °С наполненные композиции пластичны и ведут себя как неньютоновские жидкости. Наиболее эффективным усиливающим наполнителем НМПЭ-2 является порошкообразная цеолитсодержащая порода, добавка которой уже при 10 % мас. резко увеличива ет теплостойкость, адгезионную и когезионную прочность, существенно снижая объемную усадку при охлаждении.

9. Исследована стойкость к атмосферному воздействию в натурных условиях и в климатической камере шести составов смазочных покрытий по металлу. Все они выдержали 1 000 часов экспозиции в камере ускоренных климатических испытаний и 6 лет под открытым небом без каких-либо признаков изменения внешнего вида, отслоений и появления подпленочной коррозии. По атмосферо стойкости НМПЭ-2 превосходит высокомолекулярный полиэтилен (пленочный) Установлена высокая стойкость покрытий из НМПЭ-2 к тидроабразивному из носу.

10. Разработана серия составов на основе НМПЭ-2 для покрытий-смазок и мас тик, а также технология их применения для гидроизоляции, антикоррозионной защиты и ремонта строительных конструкций и оборудования. Большинство из них защищены авторскими свидетельствами на изобретения, прошли опытно промышленные испытания в период с 1986 года по 2002 год со значительным экономическим эффектом.

Для широкого практического применения материалов на основе НМПЭ раз работан пакет нормативных документов (ТУ и технологические рекомендации).

Разработанные материалы и технологии гидроизоляции и защиты от коррозии вошли в постоянную практику производства работ НПО «Композиция» (г. Ка зань).

Основное содержание работы

отражено в следующих публикациях:

1. Хозин В.Г., Рахимов Р.З., Будник Ю.М., Искандеров Р.А., Мурафа А.В.

Способ гидроизоляции железобетонных конструкций.// Информационный лис ток, ТатЦНТИ, № 300, 1986.

2. Хозин В.Г., Будник Ю.М., Мурафа А.В., Искандеров Р.А. Использование композиций на базе побочных продуктов производства полиэтилена в качестве антикоррозионных и гидроизоляционных материалов.// Сборник тезисов докл.

НТК «Использование вторичных ресурсов и местных строительных материалов на предприятиях стройиндустрии», Челябинск, Уральсткй ДНТИ, 1987. С. 63-64.

3. Искандеров Р.А., Мурафа А.В., Кудояров Н.Г., Камалетдинов B.C. Долго вечность антикоррозионного покрытия на основе низкомолекулярного полиэти лена.// Межвузовский сборник «Работоспособность строительных материалов при воздействии различных эксплуатационных факторов», Казань, КХТИ, 1988.

С. 69-71. 4. Хозин В.Г., Искандеров Р.А., Кудояров Н.Г., Сиитова Л.В. Гидроизоляци онное покрытие на основе низкомолекулярного полиэтилена.// Межвузовский сборник. Полимерные строительные материалы. Казань, КИСИ, 1989. С. 5-9.

5. Мурафа А.В., Бобырева Н.И., Искандеров Р.А., Феофилактова И.В., Хо зин В.Г. Невысыхающая мастика для антикоррозионной защиты строительных конструкций.// Межвузовский сборник «Строительные материалы и изделия на основе полимеров и неорганических веществ», Казань, 1992. С. 48-52.

6. Искандеров Р.А., Кузнецов А.Г. Защита стальных резервуаров очистных сооружений.// Тезисы докладов Первого Международного симпозиума «Буду щее за композитами», г. Набережные Челны, КамПИ, 1997. С. 105-107.

7. Искандеров.Р.А., Мурафа А.В., Хозин В.Г. Невысыхающие мастики для защиты и гидроизоляции строительных конструкций.// Сборник трудов Между народной НТК «Композиционные строительные материалы. Теория и практи ка», Пенза, 2002. С. 145-147.

8. Искандеров Р.А., Хозин В.Г., Камалова З.А., Кузнецов А.Т., Набиуллин Р.Г.

Мастика гидроизоляционная, химически стойкая, безусадочная МП 86-96.// Ин формационная листок № 71-005-02, ЦНТИ, Росинформресурс, Казань. 2002.

9. Хозин В.Г., Мурафа А.В., Искандеров Р.А. Защитные полутвердые покры тия-смазки на основе низкомолекулярного полиэтилена./ Материалы междуна родной конференции// М.: Центр экономики и маркетинга, 2002. С. 116-121.

10. Искандеров Р.А., Алтыкис М.Г. Зарипов А. А. Способ нанесения гидроизо ляционного покрытия. А.С. № 1216172, приор. 30.03.86г. (БИ № 9, 1986).

11. Искандеров Р.А., Хозин В.Г., Набиуллин Р.Г., Мурафа А.В., Бобырева Н.И., Шептицкий СП., Романов Н.В., Кекишев В.А., Альтергот В.Э., Черевин В.Ф.

Гидроизоляционная мастика. А.с. № 1815272, приор. 17.12.90 г. (БИ № 18, 1993).

12. Хозин В.Г., Искандеров Р.А., Николаев В.Г., Рахимов Р.З., Набиуллин Р.Г., Мурафа А.В., Валиев А.К., Кудояров Н.Г., Хевсуриани И.М. Способ ремонта металлической кровли и устройство для его осуществления. А.с. № 1458529, приор. 15.12.86 г. (БИ№ 6, 1989).

13. Мурафа А.В., Хозин В.Г., Бобырева Н.И., Искандеров Р.А., Феофилактова И.В., Альтергот В.Э., Кекишев В.А., Черевин В.Ф., Романов Н.В. Пластилин.

А.с. № 1792948, приор. 08.08.90 г. (БИ № 5, 1993).

14. Искандеров Р.А., Рахимов Р.З., Хозин В.Г., Валиев А.К., Кузнецов А.Т., Шептицкий СП. Центробежная форсунка. А.с. № 1449168, приор. 02.12.86 г.

(БИ№1, 1989).



 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.