Новые технологии при производстве полиуретановых герметиков

Доклад к международной конференции RUCOLOR
Геленджик 6-8 сентября 2017 г.

Герметик. Определение, сферы применения в строительстве

В современном обществе, герметик стал практически самым важным конструкционным материалом. Он применяется в кораблестроении, при изготовлении автомобилей, при изготовлении сложных конструкций и просто в быту. Герметик имеет самое широкое применение и применяется для скрепления различных поверхностей между собой, которые могут двигаться друг относительно друга. То есть эти швы и стыки могут как сжиматься, так и растягиваться. Если такой стык или соединение загерметизировать жестким материалом, таким как например цемент или шпатлевка, то такой шов треснет и нарушится целостность соединения, его герметичность. А при применении герметика при растяжении шва – герметик растянется, при сжатии – он сожмется и соединении останется сплошным. В этом и есть основное отличие герметика от иных материалов. Герметик после полимеризации – образует эластичный резиноподобный материал способный к растяжению и сжатию. И именно это свойство позволяет ему быть таким применимым в разных сферах. Но мы с Вами из всех многообразий его применения остановимся на его применении в Строительстве.

В современном строительстве самыми массовыми и применимыми герметиками стали Акриловые, Полиуретановые и Полисульфидные. Они так называются исходя из основы полимера на которой они изготовлены. Акриловые – как правило 1-компонентные герметики, имеющие в своем составе акриловый водный полимер, а соответственно и воду. Они экологически безопасны, они удобны в применении, так как не требуют предварительной подготовки перед нанесением, но имеют ряд ограничений в применении в осенне-весенний и зимний периоды так как реакция полимеризации непосредственно связана с испарением влаги, хотя некоторые марки используются для герметизации прямо в мороз. Полиуретановые и полисульфидные герметики 2-х компонентные. Они требуют предварительной подготовки –смешения этих 2-х компонентов между собой непосредственно перед применением, так как после этой операции начинается необратимая химическая реакция и герметики необходимо успеть нанести пока он не превратился в эластичный резиноподобный материал. Как правило этот процесс занимает от 2 до 8 часов, в зависимости от особенностей тех или иных строительных работ. Важной особенностью этих герметиков является их безусадочность, то есть при нанесении минимально допустимой толщины в 3 мм этот слой после отверждения так и останется 3 мм и не меньше.

Самым популярным и технологичным типом герметика на нашем современном рынке является полиуретановый. Полиуретановые герметики не просто так пользуются такой огромной популярностью. Стойкость к воздействию экстремально низких и высоких температур, а также к воздействию различных атмосферных явлений и факторов — все это те самые достоинства, полюбившиеся потребителям. Но и это еще не все, эластичность, долговечность и относительно экологически безопасный состав являются практически синонимами полиуретанового герметика. В условиях повышенной влажности полиуретановый герметик продолжит выполнять свою работу. Полиуретановый герметик очень универсальный материал — его можно использовать при обработке бетона, дерева, спилов труб, кирпича, камня… Этот список можно продолжать практически до бесконечности. А все дело в том, что с любым строительным материалом уровень адгезии остается очень высоким. И кроме того полиуретановые герметики отличаются повышенной эластичностью и долговечностью.

Важным показателем для любого герметика, в том числе и полиуретанового является деформативность. Рассмотрим подробнее что это такое. Панели многоэтажного дома как правило имеют длину 3 либо 6 метров. Но, как и любое физическое тело они подвержены температурным изменениям, то есть летом при воздействии тепла и солнечных лучей они нагреваются и расширяются, а зимой, от мороза они будут сжиматься и соответственно шов растягивается зимой, а летом соответственно сжимается. И величина этих изменений может колебаться от 5% при незначительных перепадах температур и достаточно широких швах и до 25% и более при больших перепадах и узких швах. Герметик должен сохранять свои эластичные свойства при этих деформациях в течение долгого времени, как правило не менее 10 лет. И именно полиуретановый герметик обеспечивает такое качество чтобы прослужить на шве при возможных деформациях до 25% не менее 10 лет. Герметики на других полимерных основах на такое способны при гораздо меньших деформациях. Именно поэтому полиуретановые герметики лидеры по применению в первичном домостроении, ведь в новых зданиях велики вероятности усадки и других процессов, способствующих повышенным деформациям. Что же позволяет герметику? Это прежде всего основа, его состав. Общая формула 2-х компонентного полиуретанового герметика выглядит следующим образом: Компонент А это смесь полиолов – веществ с концевыми ОН- группами, наполнителей, УФ-протекторов, пластификаторов и катализаторов. Компонент Б это продукт синтеза изоцианатов с концевыми NCO- группами. После смешивания этих компонентов непосредственно перед применением начинается необратимая химическая реакция взаимодействия по этим концевым группам. Именно поэтому при применении 2-х компонентных герметиков не допускается неполное смешивание (недолили второй компонент) или некачественное перемешивание. Ведь в этом случае возможно, что каких-то концевых групп будет недостаточно для завершения реакции и герметик просто останется замазкой. Именно такой состав и может обеспечить необходимые свойства герметика. Для полиуретановых герметиков используемых в строительстве основными физико-механическими характеристиками являются условная прочность и относительное удлинение. Ведь именно эти показатели косвенно позволяют сделать вывод о долговечности данного материала, то есть то сколько герметик будет выполнять свои функции непосредственно на объекте.

Проверка условной прочности и относительного удлинения происходит в производственной лаборатории на специальной разрывной машине. Образцы герметика точно дозируются на электронных весах, замешиваются в миксере, после чего изготавливаются специальные образцы –пластины. Далее эти пластины выдерживаются 24ч в лабораторных условиях после чего и происходит непосредственно испытания на разрывной машине.

Рассмотрим данные показатели полиуретановых герметиков представленных на нашем рынке.

Итак, рассмотрим показатели, указанные в таблице, первый это жизнеспособность. Как мы видим это параметр у всех герметиков находится в диапазоне от 2 до 8-10 часов. Связано это с тем что в этом диапазоне удобно работать строителям-герметчикам. Ведь при жизнеспособности менее 2 ч велика вероятность не успеть сработать все ведро (а это 12-15 кг смеси), а при жизнеспособности более 10ч повышаются риски атмосферных воздействий (дождь или мокрый снег) на не отвержденный материал. Так что здесь наблюдается примерно равные показатели у всех производителей. Далее идет условная прочность и здесь уже наблюдаются различия. Когда-то давно в строительном Госте была заложена цифра не менее 0,15Мпа для данных типов герметиков, это минимум необходимый для того чтобы герметик не порвало от нагрузок. На практике для соблюдения заявленной долговечности нужна прочность не менее 0,25 Мпа, а оптимум находится в районе 0,4-0,5 Мпа. При чрезмерном увеличении прочности наблюдается уменьшение эластичности, что также негативно сказывается на долговечности, поэтому свыше 0,6 Мпа практически не встречаются строительные герметики, такие прочности и выше –удел спецгерметиков для иных применений. Следующий показатель –относительное удлинение – также важный показатель, влияющий на долговечность герметика, здесь зависимость практически прямая –чем выше относительное удлинение, тем лучше. И наконец рабочий диапазон температур – данный параметр был выбран чтобы показать, что есть универсальные герметики, готовые к применению как летом, так и в мороз, а есть вроде и неплохие по физико-механическим характеристикам, но допускающие применение только в теплое время года. Продукция Оливы универсальна и готова к применению в любое время года.

Производственная компания Олива, длительное время занималась научно-исследовательской работой по оптимизации рецептов полиуретановых 2-х компонентных герметиков. Мы разработали новую добавку под названием ДМХА. Добавка механо-химически активированная. Это добавка, созданная на базе аморфного диоксида кремния и химически осажденного мела, а также в присутствии небольшого количества ПАВ. При проведении механохимической активации, данная добавка значительно влияет на конечные свойства герметика при ее введении.

Влияние добавки на свойства представляем в таблице.

Как мы видим существует некий оптимум – это варианты Улучшенный 2 и улучшенный 3, с концентрациями ДМХА 2,3% и 3,8% соответственно. Дополнительный ввод добавки ведет к росту прочности с падением удлинения что нежелательно для применения при герметизации межпанельных швов, но может быть полезна при других применениях – например, при скреплении каких-либо объектов, т.е., это может быть полезно для специальных герметиков. Нами же за основу были приняты в работу варианты Улучшенный 2 и Улучшенный 3 по которым мы работаем в настоящее время.

В заключение представляем таблицу сравнения наших составов и герметиков других производителей. Улучшенный 2 представлен как Гермес ПУ 724, Улучшенный 3 как Акцент ПУ 724.

Заключение
Таким образом введение добавки ДМХА позволило нам сделать высококачественные герметики с улучшенными физико-механическими свойствами, являющимися оптимальным выбором на нашем рынке по соотношению цена-качество.

Технический Директор ООО «ВЛКЗ»Олива»
Королев Р.А