Строительные материалы и изделия

Клеи на основе полимеров, мастики и герметики, гидрофобизирующие составы

Клеи на основе полимеров. Клеи на основе полимеров подраз­деляются на три группы:

1) водоразбавляемые клеи, например клей ПВА (на основе поливинилацетатной дисперсии), клей «Бустилат» (на основе ла­текса бутадиенстирольного каучука), клей для обоев (на основе метил целлюлозы);

2) клеи на основе органических растворителей, например нит­роклей (раствор нитроцеллюлозы в ацетоне и амилацетате), рези­новый клей (раствор каучука в бензине), перхлорвиниловый клей;

3) клеи на основе отверждающихся жидких олигомеров, на­пример эпоксидные, полиуретановые, мочевиноформальдегид - ные.

При внутренних работах для наклеивания линкруста, линолеу­ма, облицовочных плиток и обоев применяют в основном водо­разбавляемые клеи. Для склеивания элементов несущих конструк­ций, а также для наружной отделки применяют клеи третьей груп­пы, обладающие наибольшей прочностью и водостойкостью. Ка­чество склеивания зависит от правильности выбора клея, каче­ства подготовки поверхности (сушка, обеспыливание, обезжири­вание и т. д.) и соблюдения требуемого режима отверждения клея (время, температура, давление).

Мастики и герметики. Полимерные мастики — это материа­лы, получаемые при смешивании органических связующих ве­ществ с тонкодисперсными наполнителями и специальными до­бавками. В состав мастик может входить растворитель. Могут также добавляться красители или пигменты для придания нужного цвета. Мастики отличаются от клеев повышенной вязкостью и значительным содержанием наполнителей. В полимерных мас­тиках используют наполнители, применяемые для битумных мастик.

Полимерные мастики применяют для устройства мастичной кровли и гидроизоляции, приклеивания рулонных кровельных, гидро - и теплоизоляционных, облицовочных и других материа­лов, для шпатлевания (выравнивания) поверхности, заполнения трещин, щелей, раковин и исправления других дефектов, герме­тизации швов, антикоррозионных покрытий металлических изде­лий и конструкций.

Мастичную кровлю или гидроизоляцию можно армировать стек- лохолстом или стеклосеткой. Армирование повышает прочность, но снижает эластичность покрытия.

Преимуществом мастичной кровли перед рулонной является отсутствие швов в кровельном ковре и меньшая трудоемкость ра­бот, особенно при сложной кровле, имеющей изломы и много­численные примыкания, когда требуется тщательный раскрой рулонных материалов.

Мастики незаменимы при ремонте практически всех видов кровли и гидроизоляции. Некоторые мастики можно наносить на влажную поверхность. Для нанесения мастик используются про­фессиональные строительные пистолеты и специальные упаков­ки (объемом 600 мл). Их можно наносить также шпателем или кистью.

Недостатком мастик является затрудненность контроля толщи­ны покрытия, которая может оказаться либо недостаточной, либо избыточной. Для контроля толщины прибегают к способу, при ко­тором покрытие наносится слоями разного цвета. При достаточной толщине верхнего слоя через него не просвечивается нижний слой.

К герметикам кроме герметизирующих мастик относятся так­же герметизирующие диафрагмы, ленты, прокладки и т. д.

От других мастик герметизирующие мастики отличаются осо­быми эксплуатационными свойствами: отсутствием усадки, вы­сокой эластичностью, адгезионной и усталостной прочностью, низким модулем Юнга.

В отличие от обычных мастик в герметизирующих мастиках при­меняются высокодисперсные наполнители (белая сажа, осажденный мел, аэросил).

Различают высокомодульные (с относительным удлинением при разрыве 8 < 300 %) и низкомодульные (с 8 > 300 %) герметизиру­ющие мастики. Первые предназначены для герметизации окон­ных рам, стекол, стеклопакетов, стеклопрофилита, трубопрово­дов, сантехнического оборудования («Эластосил 1101» и «Элас - тосил 137-83»), Вторые предназначены для герметизации швов с деформацией более ±50%, в частности стыков между железобе­тонными панелями в высотном домостроении («Эластосил 1106», «Эластосил 137-181», ДС-790 фирмы «Дау Корнинг Корн», США).

Наиболее широко применяются полиуретановые, силиконо­вые, тиоколовые и акриловые герметизирующие мастики.

Мастики бывают нетвердеющими и твердеющими.

Не твердеющие мастики применяются в качестве при­клеивающих и уплотняющих, а также для получения самоклея­щегося слоя. Они имеют невысокую стоимость, а срок их хране­ния практически неограничен. Отсутствие усадки и других изме­нений, связанных с процессами твердения, исключает наруше­ние контакта мастики с основанием.

Твердеющие мастики переходят в твердое состояние в результате тех или иных процессов. Их подразделяют на горячие и холодные.

Горячие мастики перед употреблением разогревают до расплав­ления и наносят в горячем виде. Для надежного сцепления с ос­нованием основание тоже желательно разогреть. При контакте с холодным основанием горячая мастика быстро остывает, теряет текучесть и не обеспечивает хорошего контакта с покрываемой поверхностью.

Холодные мастики могут быть высыхающими и отверждающи­мися.

Высыхающие мастики отвердевают в результате улетучивания из них органического растворителя или воды (в эмульгированных составах). Эти мастики имеют наиболее высокий расход из-за низ­кого содержания сухого остатка (ССО = 30...40%).

Отверждающиеся мастики поставляются чаще всего в одной или двух упаковках, но бывают трех - и даже четырехкомпонент­ные мастики. Отвердевание таких мастик происходит в результа­те полимеризации мономеров или сшивания линейных молекул полимера (вулканизации). Для снижения вязкости в них часто вводят органические растворители, что снижает ССО. Отвержда­ющиеся мастики имеют высокую стоимость, но обладают высо­кими физико-техническими и эксплуатационными показателя­ми.

Однокомпонентные мастики отвердевают под воздействием влаги, кислорода или других веществ, содержащихся в воздухе. Наиболее часто эти мастики вулканизуются под воздействием па­ров воды.

Двухкомпонентные мастики поставляются в виде двух раздель­но упакованных составов: собственно мастики и отвердителя. По­рознь эти компоненты могут храниться очень долго. После их сме­шивания «жизнеспособность» мастики составляет от нескольких минут до нескольких часов. Необходимость дозировки и смешива­ния компонентов представляет некоторое неудобство в работе и является недостатком этих мастик.

Многокомпонентные мастики в качестве третьих и четвертых компонентов содержат пластификаторы, инициаторы и другие активные вещества, которые нельзя вводить в мастику заранее.

Хлорсульфополиэтиленовая мастика «Кровлелит» на основе хлор - сульфополиэтилена (см. подразд. 14.8) является двухкомпонент­ной. Мастики «Кровлелит» марок МКВК, МКВКЦ применяются для мастичных кровель по бетону, асбоцементу и дереву, а марки МКВГ — для наружной гидроизоляции, не подвергающейся воз­действию солнечных лучей. Буквы в обозначении марок означают: М — мастика, К — «Кровлелит», В — вулканизующаяся, К — кровельная, Г — гидроизоляционная, Ц — цветная.

В связи с высоким содержанием растворителя (толуола) эта мастика имеет низкое содержание сухого остатка (25 %). Относи­тельное удлинение при разрыве составляет не менее 500%, тем­пература хрупкости составляет -45 °С и ниже. Мастику смешивают с вулканизатором (триэтаноламином) в соотношении 125:1 (по массе).

Полиуретановые мастики и герметики в качестве связующего содержат составы на основе полиуретанов (см. подразд. 14.7).

Двухкомпонентные полиуретаны состоят из преполимера и катализатора, которые смешиваются перед употреблением. В каче­стве растворителя преполимера используют толуол. Наиболее вы­сокую скорость отверждения обеспечивает триэтаноламин в каче­стве катализатора.

Однокомпонентные полиуретановые материалы представляют собой растворы преполимеров, полученных на основе гидроксил­содержащих олигомеров с третичными атомами азота в молекуле. Такие материалы должны храниться в герметичной упаковке. При контакте с атмосферной влагой они быстро отверждаются.

Полиуретаны отличаются высокой стойкостью к истиранию и хорошей эластичностью. Значительное содержание полярных зве­ньев в макромолекулах эластомера придает ему высокую стой­кость к воздействию растворителей и термоокислительному ста­рению. Полиуретановые мастики практически не содержат раство­рителей, поэтому содержание сухого остатка близко к 100 %. Они являются лучшим материалом для герметизации стыков и швов в строительных конструкциях из бетона, кирпича, металла, при­родного камня, стекла и других материалов.

Полиуретановые мастики не оползают, не выцветают, не дают усадки, обладают высокой адгезией, в отличие от силиконовых легко окрашиваются любыми красками, не содержащими раство­рителей. Плотность полиуретана составляет 1 200 кг/м3. Относи­тельное удлинение полиуретановых мастик очень высокое —

750.. . 1 100%.

Распространены полиуретановые мастики «Элур-2», «Тэктор», «Урбит», «Новокоут», «Гипердесмо»; монтажные пены Chemlux (Foam, Pro, Winter), герметики Chemlux (9711, 9712, 9714), «Эм - фимастика PU25», «Рабберфлекс», Dimonyc и др.

Силиконовые мастики и герметики изготавливаются на основе кремнийорганических соединений (см. подразд. 14.7). Они отлича­ются высокими показателями тепло-, морозо-, водо - и атмосфе - ростойкости, гидрофобности и газонепроницаемости.

Силиконовые герметики, по эластичности, атмосферо - и све­тостойкости не уступающие полиуретанам, а по теплостойкости превосходящие их, имеют и ряд существенных недостатков. Они не окрашиваются, не стойки к воздействию масел или раствори­телей, характеризуются невысокой адгезией, особенно к поли­мерным материалам, и низкой прочностью при растяжении. При вулканизации силиконовых герметиков выделяются либо пары уксус­ной кислоты (при вулканизации кислотных герметиков), либо метил - кетоксим (при вулканизации нейтральных герметиков), поэтому ра­боту следует проводить в. хорошо проветриваемых помещениях.

Кислотные силиконовые герметики нельзя использовать для герметизации конструкций из мрамора, известняка, доломита, бетонов и растворов на основе портландцемента и извести, так как кислота, выделяемая при вулканизации, разрушает эти мате­риалы. Не рекомендуется использование кислотных герметиков в контакте с металлами. В силиконовом уплотнении швов иногда возникают трещины. При этом нарушенное уплотнение невозможно «залечить», так как адгезия к отвержденному силикону как само­го герметика, так и других мастик ничтожно мала. Приходится полностью удалять силиконовый герметик из шва и герметизиро­вать заново. Герметики могут содержать сильнодействующие фун­гициды (антисептики), препятствующие возникновению плесени. Такие герметики не используют для аквариумов и поверхностей, соприкасающихся с продуктами питания. Плотность силиконов в среднем составляет 1 040 кг/м3; относительное удлинение —

250.. .300%; теплостойкость — до 300°С; нижний предел рабочей температуры составляет -60 °С.

Силиконовые герметики могут быть одно-, двух-, трех - и че­тырехкомпонентными. Однокомпонентные силиконовые герметики благодаря наличию алкилтриацетоксиланов отверждаются под воздействием влаги воздуха.

Силиконовые герметики выпускаются отдельно для контакта с теми или иными материалами (полимерами, металлами, бетона­ми, керамикой и т. д.) и могут иметь различные названия: ЭКС-35, КЛТ-50, «Силпен», «Виксинт» (У-1-18, У-2-28, У-4-21), «Ком­паунд» (КФ-1, КФ-2), «Эластосил 11-06», Tremsil (300, 7000), Silirub (2, 2/S, АС, S, AQ), Silicone U, Chemlux (9011 ...9019), Dow Corning Silicone (915 и 917), KI Meg Silicon E, «Эмфимасти - ка» (S, MS 1, BN I, BTN).

Тиоколовые мастики-герметики впервые были получены в США в 1929 г. фирмой «Тиокол Кемикл Корпорейшн» на основе поли- сульфидных каучуков (см. подразд. 14.5).

Для увеличения адгезии в состав тиоколовых герметиков МЭС-5, МЭС-10, УТ-32, УТ-34 вводят эпоксидную смолу. В качестве на­полнителей используют ламповую сажу (УЗО и МЭС), двуоксид титана (УТ-31, 32 и 34), литопон (УТ-35). Для улучшения свойств вводят также тиксотронные добавки (аэросил 175 и аэросил 300), пластификаторы (дибутилфталат, каменноугольные смолы) и добавки, повышающие теплостойкость (оксиды кальция, бария, магния). Ненаполненные вулканизаты полисульфидных эластоме­ров имеют низкие прочностные характеристики.

«Жизнеспособность» тиоколовых мастик зависит от количества вводимых вулканизаторов, ускорителей вулканизации, темпера­туры и составляет от 2 до 8 ч.

Тиоколовые мастики (АМ-0,5, ЛТ-1, СГ-1, СТИЗ-20 и ЗО, У30- МЭС 5 НТ, УТ 32 НТ, У 30-М) применяются для заделки стыков между стеновыми панелями, стыков в дверных и оконных про­емах, для уплотнения стеклоблоков, в качестве приклеечного и гидроизоляционного материала кровель и для других целей.

При добавлении вулканизирующих веществ они переходят в резиноподобное состояние, не уменьшаясь в объеме, что обеспе­чивает надежную герметизацию.

Тиоколовые мастики масло - и бензостойки, влаго - и газоне­проницаемы, атмосферостойки, обладают хорошей адгезией ко многим материалам, сохраняют эластичность при низких темпе­ратурах (до -60 °С). Плотность тиоколовых мастик составляет 1 600... I 800 кг/м3. Максимальная рабочая температура обычно не превышает 130 °С, реже — 150 °С. Относительное удлинение со­ставляет от 30 (УТЦ-1) до 600% (УЗО, МЭС-10).

Тиоколовые мастики состоят из двух или трех компонентов. На 100 частей тиоколовой пасты берут 5... 15 частей вулканизирую­щей пасты (№ 9) и 0,1... 1,1 часть ускорителя (дифенилгуаниди - на). Вулканизирующая паста включает в себя перекись марганца, дибутилфталат, стеарин.

Поли изобутиленовые мастики применяют для герметизации на­ружных стыков зданий. Их основа — высокомолекулярный поли­изобутилен (см. подразд. 14.4), обладающий высокой эластичнос­тью, атмосферостойкостью, хорошим сопротивлением окислению воздухом и озоном.

Уплотнительные мастики УМ-20, УМ-40, УМ-60 состоят из 3 % высокомолекулярного полиизобутилена марки П-118, 5 % ре­генерированной резины, 5...20% минерального масла (машин­ного, веретенного, зеленого, автола) и 64...67% молотого ка­менного угля в качестве наполнителя. Обычно это низкозольный каменный уголь или антрацит. Его предварительно дробят до раз­мера зерен 6...8 мм, а затем размалывают в струйных или вибра­ционных мельницах до размеров частиц 40...60 мкм. Органиче­ская природа и высокая дисперсность наполнителя обеспечивают высокую стабильность коллоидной системы.

Цифра в обозначении марки соответствует минимальной от­рицательной температуре их применения (-20, -40, -60 °С). Плот­ность этих мастик составляет 1 100 кг/м3; прочность при разры­ве — 0,01 МПа, относительное удлинение — 350%, теплостой­кость — до 80 °С.

Мастика УМС-50 состоит из 5 % полиизобутилена, 20% плас­тификатора (нейтрального масла) и 75 % наполнителя (тонкомо­лотого мела, мрамора или известняка).

Перед использованием полиизобутиленовые мастики разогре­вают до температуры 60...70°С (УМС-50) или 80...90°С (УМ-40).

Бутилкаучуковые мастики применяют для герметизации сты­ков крупнопанельных зданий. Мастики ЦПЛ-2, БГМ-1, БГМ-2 — двухкомпонентные (соотношение компонентов — 1:1). Оба ком­понента примерно на 1/3 (по массе) состоят из бутил каучука и на 1/3... 1/2 из растворителя БР-1. Оставшаяся часть представлена: в компоненте 1 — вулканизирующим агентом, мелкодисперсным наполнителем, адгезионной добавкой и инициатором; в компо­ненте 2 — ускорителем вулканизации, волокнистым наполните­лем и твердой тиксотропной добавкой.

Адгезия к бетону составляет 0,3...0,4 МПа; относительное уд­линение — 100...350%. Для повышения адгезии применяют праймирование (грунтование) поверхности бетона сильноразбав - ленными мастиками или специальными составами, которые лег­ко проникают в поры бетона.

В акриловых мастиках-герметиках акриловые связующие веще­ства получают радикальной сополимеризацией акриловых мономе­ров (акриловой СН2 = СН — СООН и метакриловой СН2 = С(СН3) —

— СООН кислот и их производных общей формулы СН2 = СН —

— COR) друг с другом и с другими виниловыми мономерами (сти­ролом, винил-бутиловым эфиром СН2 = СН —О —С4Н9 и др.). Состав и свойства получаемых сополимеров отличаются большим разнообразием.

При отсутствии функциональных групп в молекуле сополимер термопластичен.

Такие материалы обычно однокомпонентные. Их отверждение происходит без химических превращений. Наличие функциональ­ных групп обусловливает «сшивание» линейных молекул и полу­чение термореактивных полиакрилатов, используемых как в од­нокомпонентных, так и в двухкомпонентных составах с соответ­ствующим отвердителем.

На основе полиакрилатов получают различные лакокрасочные материалы, клеи, мастики (как водоразбавляемые, так и на орга­нических растворителях), а также порошковые краски.

Термопластичные полиакрилаты, обладают высокой атмосфе­ро- и светостойкостью, они легко шлифуются и полируются.

Термореактивные полиакрилаты характеризуются высокой ад­гезией, высокой механической прочностью, высокой водо-, ат- мосферостойкостью и химической стойкостью. Особенно высо­кой адгезией к металлам отличаются полиакрилаты, содержащие N-метилольные функциональные группы ( —NHCH2OH). Силь­ными антикоррозионными свойствами обладают полиакрилаты с эпоксидными группами.

Акриловые материалы выпускаются различных цветов. После полного отверждения их можно также окрашивать.

В основном применяются акриловые импортные материалы: Chemlux (9420 и 9425), «Эмфимастика» (Toujoint N и Acryl Mai), Akrirub, Aquafix, Alex PLUS и др. Их используют для герметизации стыков и температурных швов зданий, стыков между элементами из стекла, дерева, металла, бетона, кирпича, гипса, для заполне­ния трещин и герметизации течи в водосточных трубах. Плотность акриловых герметиков составляет 1 000... 1 550 кг/м3, относитель­ное удлинение — от 16 до 600 %, рабочая температура — от -25 до 100 °С.

Эпоксидная мастика НТ-1 (двухкомпонентная) выпускается фирмой «Неотекс» в качестве гидроизоляции и защиты от агрес­сивных сред бетонных, железобетонных и кирпичных конструк­ций. Мастику разбавляют водой до нужной консистенции. Она от­личается высокой адгезией к бетону (3,4 МПа). Оптимальная тол­щина защитного покрытия составляет 200 мкм.

Гидрофобизующие составы. Гидрофобизация осуществляется путем пропитки или инъекции в материал гидрофобизующей жидкости, покрывающей поверхность пор и капилляров тонкой гидрофобной пленкой. При этом вода извне не может проникнуть в поры материала из-за капиллярного выталкивания (см. подразд. 1.3), в то время как воздух и пары воды могут беспрепятственно перемещаться в поровом пространстве. Эта особенность гидрофо - бизации дает возможность поровой влаге испаряться и обеспечи­вает воздушно-сухой режим службы сооружений. Путем гидрофо - бизации останавливают капиллярный подъем грунтовой влаги в

б

Рис. 14.7. Хемосорбция полиалкилсиликонатов натрия (а) и полигидро-
силоксанов (б) на поверхности бетона

стены зданий, выполняя горизонтальные преграды в цокольной части и подошве фундамента. Водоразбавляемые составы могут наноситься на влажную поверхность.

Гидрофобизующие составы — это, как правило, бесцветные жидкости, не изменяющие цвет и характер защищаемой поверх­ности. Поэтому в целях сохранения декоративных особенностей защищаемых зданий, особенно зданий исторической застройки и памятников архитектуры, применяют только гидрофобизацию.

Наиболее широко для этой цели используются составы на ос­нове кремнийорганических соединений (см. подразд. 9.8).

Гидрофобизации подвергают бетон, кирпич, природный ка­мень, изделия из гипса, асбестоцемента и других материалов.

Эффективность кремнийорганических соединений (КОС) объясняется тем, что они легко гидролизуются и в результате об­менных реакций хемосорбционно связываются с поверхностью материалов, образуя на поверхности тонкую пленку (толщиной

10.. . 300 А). Молекулы КОС в такой пленке ориентированы гидро­фобными угреводородными радикалами наружу (в сторону жид­кой или газообразной фазы), что сообщает пленке, а следова­тельно, и поверхности материала водоотталкивающие свойства. Предполагается, что фиксация КОС на поверхности бетона про­исходит по схеме, представленной на рис. 14.7.

Гидрофобизующие составы выпускаются под различными тор­говыми марками: ГСК-1, «Аквасил» и «Петросил-2м» (Россия), Diko-Sil, Epazit msf и Poliment Tuffseal (ФРГ), Rhoximat HD 403/ 60/WS (Франция), Solmaster (Италия) и др.