ГИДРОИЗОЛЯЦИЯ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ПРОМЫШЛЕННЫХ И ГРАЖДАНСКИХ СООРУЖЕНИЙ

СИНТЕТИЧЕСКИЕ СМОЛЫ

Виды синтетических смол и их применение. Синтетические смо­лы широко применяются при изготовлении гидроизоляционных мате­риалов и составов в качестве вяжущих.

В зависимости от свойств исходного сырья, способа производ­ства и назначения смолы поставляются промышленностью в виде вяз­ких жидкостей, порошков или гранул. В связи с особенностями их преимущественного применения смолы могут быть условно подраз­делены на следующие группы:

Смолы, применяемые на заводах для изготовления материалов, поставляемых на строительство в готовом к употреблению виде, на­пример рулонные и листовые оклеечные материалы, лакокрасочные материалы и т. п.;

Смолы, применяемые для приготовления составов иа месте про­изводства работ или на предприятиях производственной базы строи­тельства.

В настоящем параграфе рассматриваются главным образом смо­лы, применяемые для приготовления материалов и составов непо­средственно на строительстве. Для смол, применяемых исключитель­но в заводских условиях, приводятся краткие сведения о их свой­ствах.

Технология получения материалов и составов на основе синтети­ческих смол предопределяется в основном особенностями их свойств, зависящих от химического состава и строения. В связи с этими осо­бенностями синтетические смолы подразделяются на термореактив­ные и термопластичные.

Термореактивные смолы при нагревании или при действии спе­циальных веществ (отвердителей) превращаются в твердые нераство­римые и неплавкие материалы, изменяя свои свойства необратимо. При чрезмерном нагреве такие смолы разлагаются.

Термопластичные смолы при нагревании размягчаются и стано­вятся вязкотекучими, а при охлаждении восстанавливают свои пер­воначальные свойства, т. е. изменяют свои свойства обратимо. Тер­мопластичные смолы могут растворяться при введении специальных растворителей. Вид растворителя предопределяется особенностями свойств тех или иных смол. По мере испарения растворителей тер­мопластичные смолы восстанавливают свои исходные свойства.

Области применения важнейших синтетических смол приведены в табл. 7.

Систематические смолы и компаунды, а также применяемые для их отверждения отвердители, как правило, являются токсичными или огнеопасными материалами. Поэтому при работе с ними следует соблюдать определенные правила безопасности, изложенные в раз­деле «Производство работ».

Технические свойства синтетических смол. Применяемые, для приготовления гидроизоляционных и противокоррозионных материа­лов и составов в условиях строительства эпоксидные смолы долж­ны быть вязкожидкими. Для получения материалов заводского изготовления используют также твердые эпоксидные смолы, предва­рительно подвергаемые этерификации и растворенные в органиче­ских растворителях.

Эпоксидные смолы в состоянии поставки обладают свойствами термопластов, а после отверждения приобретают свойства термо­реактивных полимеров.

Вязкожидкие смолы марок ЭД-16, ЭД-20, ЭД-22, Э-40, Э-37 (диа - иовые смолы) обладают высокой вязкостью в исходном состоянии и хрупкостью в отвержденном состоянии. Поэтому диановую смолу, как правило, подвергают модификации с целью уменьшения ее вяз­кости я хрупкости. Для этого применяют полиэфирные смолы (по - Лиэфиракрилат МГФ-9), алифатические эпоксидные смолы (ДЭГ-1; ТЭГ-1), пластификаторы — сложные эфиры органических кислот (ДБФ: ДБС: ДОС), дегтепродукты (пековый дистиллят, сланцевые фенолы) и растворители (ацетои, ксилол и др.). Эффективность мо­дификации полиэфиракрилатами и алифатическими эпоксидными смо­лами по сравнению с другими модификаторами выше, так как они в процессе отверждения вступают в соединение с диаиовыми смола­ми и отвердителями.

Модификация эпоксидных смол позволяет вводить в них значи­тельные количества наполнителей, существенно снижающих стои­мость гидроизоляционных и противокоррозионных составов. Снижение вязкости смол облегчает также процесс их приготовления и на­несения. При модификации эпоксидных смол существенно увеличива­ется время их отверждения, что также влияет на технологию при­готовления и нанесения составов и позволяет увеличить объем со­става, единовременно приготовляемого для иаиесения.

Основными показателями, определяющими качество эпоксидных смол в состоянии поставки, а также эпоксидных компаундов (смесей смол и модификаторов), являются: время полимеризации, содержа­ние эпоксидных групп, вязкость. Значения этих показателей для вяз - кожидких смол и компаундов иа их основе приведены в табл. 8.

Эпоксидные смолы и компаунды отверждают, вводя отвердите - ли, в результате действия которых эпоксидные смолы и компаунды из термопластичных становятся термореактивними. В зависимости от вида отвердителя процесс может протекать либо при обычной температуре, либо при нагревании. В построечных условиях наиболь­ший интерес представляют отвердители, не требующие нагревания (т. е. холодного отверждения). Для холодного отверждения смол мо­гут применяться амины или аминоэфиры: полиэтиленполиамин ШЭПА), гексаметилеидиамин (ГМДА), аминоэфир на основе гекса - метилепдяамииа и бутилметакрилата (ГМБ), аминоэфир на основе диэтилентриамина и бутилметакрилата (ДТБ). Для отверждения эпоксидных смол в условиях строительной площадки без подогрева наиболее широко применяются полиэтиленполиамин (ТУ 6-02-594- 70) и гексаметилеидиамин (ВТУ РУ 1072-54).

Полиэтиленполиамин—низковязкая маслянистая жидкость жел­то-коричневого цвета, прозрачная, со специфическим запахом, хоро­шо совмещается с эпоксидными смолами. Полиэтилеиполиамни ядо­вит: при попадании в организм в больших дозах приводит к нару­шению дыхаиия и центральной нервной системы, при действии на

Таблица 7

Эпоксидные смолы:

Диановые ЭД-22; ЭД-20; ЭД-16; ЭД-И

Поликонденса­ция эпихлоргид - рина и дифени - лолпропана

Вязкая прозрачная жидкость от желто­го до коричневого цвета

Оцинкованные стальные бидоны. Хранить в помеще­нии при температуре 10-30° С

В условиях строи­Тельства для приго­Товления гидроизоля­ционных составов и Мастик

Смола ЭД-16 и жидкий бакелит А; Б; В; раство­рители спирт и ацетон

Прозрачная жид­кость от светло-ко - ричневого до темно - коричиевого цвета

Для промышленно­го изготовления ла­ков и эмалей; для пропиточной изоля­ции изделий

Алифатические: ДЭГ-1; ТЭГ-1; ДЭГ-19; ТЭГ-17

Поликондеиса- ция эпихлор - гидрина с диэти - ленгликолем или триэтиленглико - лем

Прозрачная низко­вязкая жидкость ко­ричневого цвета

Для модификации диановых эпоксидных смол

Фураиовые смо

Лы:

Мономер ФА

Поликонденса­ция фурфурола и ацетона

Жидкость цвета от желто-коричневого до

Вишнево-коричне­вого

Стеклянные бутыли с притертыми проб­ками и оцинкованные металлические бочки с завинчивающимися пробками. Хранить при _ те:

Для приготовления гидроизоляционных составов в условиях строительства

Продолжение табл. 7

Кремиийорга - нические смолы: жидкость ГКЖ-94

Поликоиденса- ция полиэтил - гидросилоксаиов

Стеклянные бутыли, стальные оцинкован­ные бидоиы. Хранить в помещении при температуре не выше +25 °С

Для гидрофобиза - ции материалов и конструкций

Жидкость ГКЖ-10 и ГКЖ-11

Водный раствор полнэтнлсилнко - иата иатрия

Водио-спирто - вой раствор поли - метилсиликоната Натрия

Полиэтилен: высокого давле иия (низкой плот­ности) ПНП

Низкого давле иня (высокой плотности) ПВП

Белый порошок или молочио-белые полу­прозрачные граиулы

Бумажные мешки или мешки из плен­ки. Хранить в поме­щении

В заводских усло­виях для изготовле­ния листовых и пле­ночных изоляцион­ных материалов. Можио использо­вать для создания изоляционных покры­тий методом напыле­ния

Полимеризация изобутилена

Каучукоподобиый эластичный материал

Стальные бочки, бидоиы. Хранить в помещении

В заводских усло­виях для изготовле­ния листовых изоля­ционных материалов, приклеивающих и уплотняющих мастик

Полиамидные смолы

Л-18; Л-19; Л-20; Л-21; С-18; С-19; С-20

Поликоиденса- ция лииолевой, элеостеариновой и других масля­ных кислот с эти - лендиамииом, ди - этнлеитриамииом

Стальные бочки, бидоиы. Хранить в помещении

В качестве отверди - телей эпоксидных смол

Полимеризация хлористого вини­ла

Бочки, бумажные или пленочные меш­ки. Хранить в поме­щении при темпера­туре не ниже 0 °С

Для изготовления в заводских условиях гидроизоляционной пленки можно при­менять для напыле­ния

Таблица

Смолы и компаунды (нас. ч.)

Содержание эпок­сидных групп, %

Время полимери­зации с полнэти - ленполиамнном, мин

ЭД-22

ЭД-20

ЭД-16

ЭД-14

Э-40

Э-37

ДЭГ-1

ДЭГ-19

ТЭГ-1

ТЭГ-17

ЭД-22 100+ДЭГ-1 20 ЭД-22 100+ДЭГ-1 40. ЭД-14 100 + ДЭГ-1 20 ЭД-16 100+ДЭГ-1 40 ЭД-20 100+ДЭГ-1 40 ЭД-20 100+ТЭГ-1 20 ЭД-22 1 00+ДБФ-20 ЭД-14 100+ДБФ-20 ЭД-22 100+МГФ-9 20 ЭД-22 100+МГФ-9 40 8000—13 000 13 000—28 000[3] Не нормируется

19

80 16

100

381 182 3700 3600 188 3590 351 3600 573 333

Где N — количество отвердителя, % массы смолы или компаунда; Э — содержание эпоксидных групп в смоле или компаунде, %; а — коэффициент, учитывающий ак­тивность отвердителя.

Значения К для различных типов оТвердителей приведены ниже:

Содержание эпоксидных групп в компаундах, отличающихся но составу от приведенных в табл. 8, может быть определено по следу­ющей формуле:

Э = (а + 6с/100)/(100 + с) 100,

Где а — содержание эпоксидных групп в основной смо­ле; b — содержание эпоксидных групп в смоле-модифи­каторе; если для модификации смол используются дег­тевые продукты, пластификаторы и полиэфирные смолы, b принимается равным 0; с — количество смолы-модифи - катора, г, на 100 г основной смолы.

При использовании в качестве отвердителей аминоэфиров время отверждения смол и компаундов увеличивается в 3—4 раза.

Кроме отвердителей типа аминов и аминоэфиров для отвержде­ния эпоксидных смол применяют также низкомолекулярные поли­амидные смолы марок Л-18, Л-19, Л-20, Л-21, С-18, С-19, С-20 (МРТУ № 6-05-1123-68).

Низкомолекулярные полиамидные смолы являются разжижите - лями и пластификаторами эпоксидных смол, они увеличивают вре­мя отверждения композиций и обладают более низкой физиологиче­ской активностью в сравнении с аминами. Реакция отверждения протекает с меньшим выделением тепла. Время отверждения т зави­сит от соотношения эпоксидной смолы Э и полиамидной смолы П В компаунде:

При Э :П = 80:20, т=10 ч;

» Э : /7=60 : 40, т=1 ч.

Таблица

Смолы и компаунды, отвержденные ами­нами

Смолы н компаунды, отвержденные амино - эфнрами

Плотность, г/см3 Предел прочности, МПа: прн растяжении » сжатии » изгибе, Твердость по Брннеллю, МПа

Удельная ударная вяз­кость, МДж/м2

Водопоглощенне, %: за 24 ч

При кипячении в течение 10 ч

Однако при повышенном содержании полиамидной смолы в ком­паунде процесс взаимодействия ее с эпоксидной смолой проходит не полностью, что несколько ухудшает физико-механические свойства отвержденного компаунда.

Свойства отвержденных эпоксидных смол и компаундов зависят от вида смол и отвердителей и состава компаунда. При использова­нии отвердителей холодного отверждения свойства смол и компаун­дов изменяются в пределах, указанных в табл. 9. Отвержденные эпо­ксидные смолы обладают высокой адгезией к различным материа­лам, высокой химической стойкостью и теплостойкостью.

Полиэфирные смолы, применяемые для получения гидроизоля­ционных составов и материалов, включают две основные разновид­ности ненасыщенных полиэфирных смол (НПС); полиэфирмалеинаты ПІ1-1, ПН-3, ПН-4 и полиэфиракрилаты МГФ-9, ТГМ-3, ТГМФ-11. Полиэфирмалеинаты применяют для приготовления противокоррози­онных и гидроизоляционных составов в построечных условиях. По­лиэфиракрилаты применяются в качестве пластификаторов эпокснд - иых смол, а также для изготовления материалов в заводских усло­виях.

В исходном состоянии НПС представляет собой вязкие жидко­сти, являющиеся раствором полиэфиров в стироле (полиэфирмалеи­наты) или бензоле (полиэфиракрилаты). При обычных температурах НПС отверждают, вводя в них специальные инициаторы перекисного тина (перекись бензола, гидроперекись изопропилбензола, гидропе­рекись кумола) в количестве 3% массы смолы и ускорители (днме - тиланилип, иафтенат кобальта, олеат кобальта) в количестве 8% массы смолы.

При отверждении НПС нужно соблюдать определенную последо­вательность введения инициаторов и ускорителей вначале вводят ускоритель, а затем инициатор. Отдельное смешение ускорителя и инициатора не допускается, так как они образуют взрывоопасную смесь. Вследствие повышенной опасности НПС в производстве в на­стоящее время они не могут быть рекомендованы к широкому при-
меиению для изготовления гидроизоляционных составов, но допуска­Ются в порядке опытного строительства.

Фурановые смолы получают поликонденсацией фурфурола или Фурфурилового спирта и ацетона. Продукт начальной поликонденса­ции фурфурола и ацетона — мономер ФА является наиболее широко применяемой разновидностью фурановых смол. После отверждения фурановые смолы приобретают свойства термореактивных поли­меров.

Для холодного отверждения фурановых смол (мономера ФА) применяют бензолсульфокислоту (ТУ МХП 307-54)—кристалличе­скую массу темно-серого цвета с температурой плавления 60 °С. Бен­золсульфокислоту поставляют и хранят в заводской упаковке (ме­таллических бочках, барабанах). Вследствие коррозии тары гаран­тийный срок хранения бензолсульфокислоты ограничивается одним годом. При отверждении мономера ФА бензолсульфокислоту вводят в количестве 25% массы мономера ФА.

Отвержденный мономер ФА обладает значительной прочностью, химической стойкостью и водостойкостью, не горит. Мономер ФА хо­рошо совмещается с эпоксидными смолами, например ЭД-20, ЭД-16 и различными наполнителями. Совмещенные эпоксифурановые смолы на основе мономера ФА и смол ЭД-20, ЭД-16 отверждают совместным введением отвердителей для эпоксидных смол, например ПЭПА, и 'отвердителей для фурановой смолы, например бензолсульфокисло­ты. Основными показателями, характеризующими качество мономе­ра ФА, являются плотность, вязкость, растворимость, время поли­меризации:

Плотность, г/см3.......................................

Вязкость, мПа-с.........................................

Время полимеризации с 3% бензол­сульфокислоты при температуре 170—180° С

Фенолоформальдегидные смолы, применяемые при создании гид­роизоляционных материалов и составов, являются жидкими резоль - ными смолами, обладающими типичными термореактивными свой­ствами. Резольные смолы получают поликонденсацией фенола с из­бытком альдегида.

Отверждают резольные смолы либо при нагревании, либо «на холоду», но в течение более длительного времени. Отвержденные фе­нолоформальдегидные смолы обладают высокими физико-механиче­скими свойствами, хорошей адгезией к различным материалам и теп­лостойкостью до 130 °С.

Карбамидные смолы, применяемые для гидроизоляции, являются водорастворимыми низкомолекулярными продуктами поликондеиса - ции. После отверждения приобретают свойства, типичные для термо­реактивных полимеров. Карбамидные смолы отверждаются либо при нагревании, либо при введении катализатора. В качестве катализа­тора применяют 10%-ный раствор щавелевой кислоты в количестве о 28 мае. ч смолы в зависимости от требуемой скорости отвержде­ния. Свойства отвержденных карбамидных смол близки к свойствам фенолоформальдегидных смол (табл. 10). Они характеризуются вы­сокой прочностью, твердостью и электроизоляционными свойствами.

Кремнийорганические смолы, применяемые в строительстве для пропиточной гидроизоляции, выпускаются промышленностью в виде 3*

Кремнийорганических жидкостей. Они представляют собой либо вод - но-спиртовые растворы этилсиликоната (ГКЖ-Ю) и метилсиликона - та натрия (ГКЖ-П), либо 100%-ный полимер этилгидросилоксана (ГКЖ-94). Кремнийорганическне жидкости в виде 5%-ной водной эмульсии или раствора применяют в качестве добавок в бетонах и растворах для придания им водонепроницаемости либо для пропи­точной гидроизоляции бетонных и железобетонных изделий и кон­струкций.

Полиэтилен в зависимости от способа получения имеет две раз­новидности: полиэтилен высокого давления (низкой плотности) и по­лиэтилен низкого давления (высокой плотности). Эти две разновид­ности отличаются по плотности, механическим свойствам и химиче­ской стойкости. Каждая разновидность полиэтилена подразделяется на марки, которые различны по технологическим свойствам (индексу расплава, температуре плавления) и типам использованных стабили­заторов и антиоксидантов. Полиэтилен термопластичен. Особенно­стью его является высокая деформативность при достаточной меха­нической прочности в сочетании с низким водопоглощением и хо­рошими диэлектрическими свойствами, высокой химической стой­костью.

Полипропилен по своей химической природе является гомологом полиэтилена и во многом подобен ему. Однако полипропилен пре­восходит полиэтилен по многим показателям технических свойств — механической прочности, теплостойкости, химической стойкости. Зна­чения основных показателей технических свойств полиэтилена и по­липропилена приведены в табл. 11.

Поливинилхлорид является распространенной смолой и вклю­чает ряд разновидностей: пластифицированный, непластифицирован - ный и хлорированный. Поливинилхлорид термопластичен и обладает хорошими физико-механическими свойствами в сочетании с высокой химической стойкостью. Поливинилхлорид пластифицированный слу­жит основой для получения гидроизоляционных и антикоррозионных листовых материалов: пластикатов и пленок.

На основе поливинилхлорида, подвергнутого термомеханической пластификации, получают конструкционный противокоррозионный материал — винипласт, обладающий высокой механической прочно­стью. Недостатками винипласта являются низкие морозостойкость

(хрупкость при отрицательной температуре) и теплостойкость и вы­сокая чувствительность к надрезу. Основные показатели технических свойств поливинилхлорида приведены в табл. 12.

Полиамидные смолы включают ряд разновидностей, отличаю­щихся друг от друга строением, свойствами и областью применения. В настоящее время для приготовления гидроизоляционных составов применяются низкомолекулярные полиамиды, получаемые поликон­денсацией непредельных кислот растительных масел с полиамицами. Применяются эти смолы в качестве пластификаторов — отвердителей эпоксидных смол.

Полиизобутилен представляет собой термопластичный каучуко - подобный материал, сохраняющий эластичность при низких темпе­ратурах вплоть до —74 °С. В зависимости от относительной молеку­лярной массы промышленный полиизобутилен подразделяется на марки. Высокомолекулярный полиизобутилен (П-200) применяют при изготовлении листовых материалов, иизкомолекулярный (П-50, П-30, П-20) — при изготовлении гидроизоляционных и уплотняющих мас­тик и паст.