CC BY
58
УДК 678.84/088.8
Ф. М. Палютин, В. А. Бабурина, А. С. Ромахин, Л.З. Закирова,
Н. А. Казанцева, В. А. Быльев, И. А. Дубков, В. Я. Калмыкова
ГЕРМЕТИКИ ОБЩЕСТРОИТЕЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Разработаны рецептуры и технологии однокомпонентных герметиков общестроительного назначения. Организовано опытно-промышленное производство. Исследованы низко- и высокотемпературные свойства герметиков.
ОАО «Казанский завод синтетического каучука» является одним из лидеров в России по производству кремнийорганических герметиков одно-и двухкомпонентных. Однако, ассортимент выпускаемых однокомпонентных герметиков ограничен выпуском жидкого герметика-прокладки. В связи с развитием в последние годы строительной индустрии остро стоит вопрос о разработке и внедрении в производство герметиков строительного назначения. Российский рынок силиконовых герметиков общестроительного назначения составляет 14300 т/год.
Герметики общестроительного назначения используются для герметизации и уплотнения стыков, щелей, трещин, окон, дверей, стен, сантехоборудования; заполнения щелей между строительными материалами и элементами отделки; при работах по остеклению теплиц, лоджий, балконов, зимних садов и других наружных и внутренних работах
Разработаны герметики общестроительного назначения черного, белого и прозрачного цветов трех марок: А. Б, С, однокомпонентные, тиксотропные (не растекающиеся).
Их физико-механические показатели приведены в табл. 1.
Известно, что рецептура композиционного материала, в частности, кремнийоргани-ческого герметика состоит [1]: из полимерной основы - низкомолекулярного силиконового каучука, наполнителей - для получения вулканизатов с высокими прочностными показателями, пластификаторов - для получения повышенной эластичности [2] и вулканизующего агента. В качестве пластификаторов широко используются полидиметилсилоксановые жидкости (ПМС) [3], которые не принимают участия в вулканизации, понижают прочность вулканизатов, но увеличивают их эластичность [4]. Поэтому была предпринята попытка заменить дорогостоящие кремнийорганические жидкости ПМС на более дешевые, доступные органические пластификаторы.
Для решения поставленной задачи нами в качестве пластификаторов кремнийорга-нических композиционных материалов апробировались продукты марок:
0400Н, ОЗН, О232Н, 0250Н, представляющие собой группу высокочистых, гидроочищенных фракций, получаемых из специально отбираемых продуктов гидролиза.
Количество вводимого пластификатора варьировалось от 30 до 100 масс.ч. на 100 масс.ч. полимера. В результате проведенного исследования установлено, что только пластификатор ОЗН хорошо совмещается с низкомолекулярным силоксановым каучуком (СКТН) и не выпотевает на поверхность вулканизата.
Для каждой марки герметика был определен оптимум по содержанию пластификатора.
В качестве наполнителя в общестроительных герметиках прозрачного, белого и черного цветов использовался диоксид кремния, а черного - дополнительно черная сажа.
Таблица 1 - Физико-механические показатели герметиков общестроительного назначения
Наименование показателей Прозрачного, белого цветов марок Черного цвета марок
А Б С А Б С
Жизнеспособность, мин., не менее 15 15 15 15 15 15
МПа, не менее 0,8 0,7 0,5 2,5 2,5 2,0
%, не менее 250 300 350 350 350 420
Твердость по Шору А, усл.ед., не менее 15 12 10 37 42 24
Термические свойства герметиков исследовались методом дифференциальнотермического анализа (ДТА) на дериватографе «МОМ» на воздухе ( скорость нагрева 4,5°С в минуту). По характеру термограмм герметики можно разделить на 3 группы.
В 1-ую группу вошли герметики марок «С» белого и прозрачного цветов, содержащие максимальное количество пластификатора. На их термограммах проявляется два экзоэффекта: в интервале температур для белого герметика марки «С» - 177^236°С и 361^438°С; для прозрачного - марки «С» - 184^234°С и 374^460°С и эндоэффект в интервале 236^361°С и 234^374°С, соответственно.
По своему характеру термограммы герметика марок «С» отличаются от термограммы герметика, не содержащего в своем составе пластификатора. На его термограмме имеется один экзоэффект в области 282^400°С, который по температурному интервалу совпадает с литературными данными [5] и соответствует окислению боковых метильных радикалов полимера. На основании этого можно предположить, что первый экзоэффект на термограммах герметика марок «С» обусловлен разложением (крекингом) пластификатора. В интервале температур 236^361°С и 234^374°С, вероятно происходит испарение продуктов крекинга пластификатора, сопровождающееся эндоэффектом. Кроме того, образовавшиеся продукты разложения пластификатора, экранируя полимерную основу, смещают процесс ее окисления в область более высоких температур (374^460°С, 361^438°С) по сравнению с термограммой герметика, не содержащего в своем составе пластификатора (282^400°С).
Во вторую группу вошли герметики белого и прозрачного цветов марок «А» и «Б» с уменьшенным в 6 и 3 раза, соответственно, количеством пластификатора по сравнению с маркой «С». На термограммах данного герметика можно выделить один экзоэффект в интервале температур 288^384°С, который практически аналогичен экзоэффекту композиции, не содержащей пластификатора. На основе полученных данных можно предположить, что в рецептурах герметиков белого и прозрачного цветов марок «А» и «Б» пластификатор сорбируется наполнителем и процессы крекинга смещаются в более высокотемпературную зону.
В третью группу вошли герметики черного цвета марок «А», «Б», «С». Характер термограмм черных герметиков отличается от термограмм герметиков белого и прозрачного цветов. На термограмме черного герметика марки «А» можно выделить два тепловых эффекта: эндо с температурой начала 270°С и экзо - с температурой начала 395°С, для марок «Б», и «С» - только эндоэффект с температурой начала 270 и 280°С, соответственно.
Различия в характере термограмм черных герметиков в отличие от вышерассмотренных, вероятно, обусловлены специфическим влиянием черной сажи, а именно - значительным сродством взаимодействия ее с пластификатором и ингибирующим эффектом в зоне (186^236°С) обычного окисления пластификатора.
В результате этого процесса разложение пластификатора смещается в более высокотемпературную зону, причем наиболее вероятно, превалируют процессы крекинга и испарения его фрагментов. Продукты крекинга, по- видимому, экранируют полимерную основу, в связи, с чем процессы окисления проходят более медленно, что отражается на характере тепловыделения.
Таким образом, сравнение результатов ДТА герметиков общестроительного назначения белого, прозрачного, черного цветов марок «А», «Б», «С» позволяет сделать вывод, что на термические свойства герметиков влияет как количество пластификатора, так и природа наполнителя.
Методом ДТА (скорость охлаждения 0,1^1°С/мин.) исследованы и низкотемпературные свойства герметиков общестроительного назначения. Температура начала кристаллизации исследуемых герметиков (-49^ -53)°С, окончания - (-54^ -57)°С, начала плавления (-40^ -36)°С и окончания (-37^ -33)°С, что согласуется с литературными данными [5]. Однако, герметики белого и прозрачного цветов марки «С» имеют дополнительный пик кристаллизации в области (-27^ -29)°С и плавления -(-28,6 ^ -25,8)°С, что вероятно, обусловлено присутствием пластификатора, не сорбированного наполнителем. Эти данные согласуются с результатами, полученными при исследовании термостойких свойств герметиков.
Таким образом, методом ДТА исследованы низко- и высокотемпературные свойства разработанных герметиков общестроительного назначения.
Экспериментальная часть
ДТА исследуемых герметиков проводили на дериватографе «МОМ» на воздухе со скоростью нагрева 45°С в мин и охлаждения 0,1-1°С в мин.
Литература
1. О.Н. Долгов, М.Г. Воронков, М.П. Гринблат. Кремнийорганические жидкие каучуки и материалы на их основе. Л.: «Химия», 1975.
2. В.В. Северный, А.П. Кулешов. Пластификация кремнийорганических композиций холодной вулканизации полидиметилсилоксановыми жидкостями. Деп. ОНИИТЭхим, 04.10.82, № 1351 хп-д.82
3. И.Д. Ходжаева, С.Г. Куличихин, Е.Я. Народицкая //Каучук и резина. 1989. №5. С. 11-14.
4. В.В. Северный, А.П. Кулешов //Каучук и резина. 1980. №9. С. 14-17.
5. Химия и технология кремнийорганических эластомеров / Под ред. В.О. Рейхсфельда. М.: Химия, 1973.
© Ф. М. Палютин - канд. хим. наук, ген. дир. ОАО «КЗСК»; В. А. Бабурина - канд. хим. наук, ст. науч. сотр, зав. лаб. ЦЗЛ ОАО «КЗСК»; А. С. Ромахин - канд. хим. наук, нач. ЦЗЛ ОАО «КЗСК»; Л. З. Закирова - ст. науч. сотр. ЦЗЛ ОАО «КЗСК»; Н. А. Казанцева - науч.
сотр. ЦЗЛ ОАО «КЗСК»; В. А. Быльев - канд. хим. наук, ст. науч. сотр, лаб. ЦЗЛ ОАО «КЗСК»; И. А. Дубков - канд. техн. наук, рук-ль бизнес-группы ОАО «КЗСК»; В. Я. Калмыкова - зам. гл. инж. по производству ОАО «КЗСК».
