Клеевая композиция для липких изоляционных лент

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ЛИПКИХ ИЗОЛЯЦИОННЫХ ЛЕНТ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А. Белого Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Пинчук Леонид Семенович Царенко Ирина Владимировна Гольдаде Виктор Антонович Макаревич Анна Владимировна Тишков Николай Иванович Есман Геннадий Михайлович Ельцов Игорь Петрович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А. Белого Национальной академии наук Беларуси(57) Клеевая композиция для липких изоляционных лент, содержащая вяжущее на основе нефтяного битума, модифицированного эластомерами, пластификатор на основе нефтяного масла и минеральный наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве минерального наполнителя содержит доломитовую муку и дополнительно - функциональную добавку к пластификатору, представляющую собой раствор в органическом растворителе ингибитора коррозии, выбранного из группы, включающей смесь солей циклогексиламина и синтетических жирных кислот, смесь солей дициклогексиламина и синтетических жирных кислот,смесь гетероалкилированных аминов, при следующем соотношении компонентов, мас.вяжущее 32-36 пластификатор 11-14 доломитовая мука 15-18 ингибитор коррозии 1-3 растворитель 30-40.(56)0422932 2, 1991.2668 1, 1999.1652326 1, 1991.0629674 1, 1994.4595636 , 1986.4876130 , 1989.86/07077 1. Изобретение относится к области разработки клеящих веществ, используемых, в частности, для формирования липкого слоя на рулонных ленточных материалах, которые предназначены для изоляции трубопроводов. 6083 1 Липкие ленты на пленочной, тканевой и нетканой основах широко применяются как средство изоляции трубопроводов, а также защиты от механических и коррозионных повреждений. Они состоят из барьерного элемента (чаще всего - на основе полимеров или резины), несущего клеящий слой, который при нанесении изоляции на трубопровод контактирует с наружной поверхностью трубы. В качестве клеящего слоя применяют композиции, основу которых составляют полимеры, смолы, каучуки (латексы) или резины,битумные составы. Полимерные клеящие слои часто являются термоплавкими элементами изоляционных лент. Например, термоплавкая лента 1 состоит из основы, несущей грунтовочный и покрывной слои. Первый является раствором реакционноспособного полимера с целевыми добавками, второй выполнен на основе этилен-винилацетатного полимера и агентов, придающих вязкость. Необходимость расплавления адгезионных слоев значительно увеличивает энергозатраты при формировании изоляционного покрытия на трубопроводе и сужает область применения такого средства изоляции. Примером смоляного клея для липких лент служит клеевое вещество 2 для липкой изоляционной ленты на основе ПВХ. В его состав входят перхлорвиниловая смола, пластификатор, повышающая липкость добавка, наполнитель, растворитель и дополнительно- олигодиенуретанэпоксид. Его недостатками являются сравнительно высокая стоимость, дефицитность и экологическая небезопасность смоляных компонентов. Типичный самоклеящийся материал на бумажной или пленочной подложке, несущей клеевой слой на основе каучука, защищен патентом 3. Клеевой слой состоит из пленкообразующего - латекса ненасыщенного каучука, адгезионной добавки (производные канифоли, масла-мягчители), антиоксиданта и агента липкости. В подобные составы часто вводят ингибиторы коррозии 4. Клеям на основе каучуков, латексов и резин присущи все недостатки, характерные для композиций на основе полимерных смол, плюс высокая энергоемкость технологических процессов, свойственная эластомерам. Эти недостатки в определенной мере ослабляются с помощью клеящих составов на основе композиционных полимерно-битумных связующих. Клейкая лента 5 несет адгезионный слой каучуксодержащего асфальта (соотношение масс асфальта и бутилкаучука 2-51). Для наружной противокоррозионной изоляции трубопроводов применяют полимерно-битумную мастику 6. Наличие в составе таких клеевых композиций полимерных компонентов сохраняет за ними недостатки, характерные для 3, 4. Прототипом изобретения является битумный клеевой состав 7, эффективный при кратковременном прижатии. Он содержит органические вяжущие - битум нефтяной, модифицированный полимерной добавкой на основе эластомеров пластификатор -парафиновое или ароматическое нефтяное масло наполнитель - диоксид кремния. Недостатки прототипа с помощью такого клея реализуется недостаточно надежный барьерный механизм противокоррозионной защиты трубопроводов нестабильность адгезии к стали и прочности клеевого слоя при длительной эксплуатации клеевого соединения низкая несущая способность неотвержденного клеевого состава, вынуждающая применять на липких лентах клеевые слои малой толщины. Задачи, решаемые с помощью настоящего изобретения 1) повышение степени защиты стальных трубопроводов от коррозии 2) сохранение прочности адгезионных соединений клеевой слой-сталь в условиях длительной эксплуатации 2 6083 1 3) повышение несущей способности неотвержденной клеевой композиции. Поставленные задачи решаются тем, что известная клеевая композиция для липких изоляционных лент, содержащая органическое вяжущее на основе нефтяного битума, модифицированного эластомерами, пластификатора на основе нефтяного масла и неорганических наполнителей,содержит новые компоненты, которые выполняют нетрадиционные функции. Двойную функцию вяжущего и агента липкости выполняет мастика битумно-эластомерная, приготовленная специальным образом на основе нефтяного битума и дивинилстирольного термоэластопласта. Наполнителем вяжущего служит доломитовая мука. В клеевую композицию,дополнительно введена функциональная добавка к пластификатору, которая представляет собой раствор в органическом растворителе маслорастворимого ингибитора коррозии, выбранного из группы, включающей смесь солей циклогексиламина и синтетических жирных кислот, смесь солей дициклогексиламина и синтетических жирных кислот, смесь гетероалкилированных аминов. Соотношение компонентов (мас. ) следующее вяжущее 32-36 пластификатор 11-14 доломитовая мука 15-18 ингибитор коррозии 1-3 растворитель 30-40. Сущность изобретения состоит в оптимальном выборе модифицирующей добавки к пластификатору, которая выполняет при эксплуатации композиции несколько функций а) обеспечивает противокоррозионную защиту трубопровода по ингибиторному механизму б) оказывает структурирующее воздействие на вяжущее, повышая его несущую способность в неотвержденном состоянии в) стабилизирует длительную прочность адгезионного соединения клеевой слой - сталь. Это является результатом синергического физикохимического взаимодействия добавки с вяжущим и доломитовой мукой. Приведем примеры реализации изобретения. Для изготовления композиции использовали следующие компоненты. В качестве вяжущего применяли мастику битумно-эластомерную марки Ш-75, выпускаемую ГП Веска (г. Червень) по СТБ 1092-97. Наполнителем служила доломитовая мука (ДМ) - дробленый доломит с частицами размером менее 20 мкм. Доломит - породообразующий минерал класса карбонатов(СО 3)2, кристаллизуется в тригональной сингонии, твердость 3,8-4,0, плотность 2,93,2 г/см 3. Доломит обычно применяют как огнеупорный материал и флюс в металлургии,он служит сырьем в химической промышленности, производстве стекла и пр. Для размягчения вяжущего использовали пластификатор нефтяной ПН 6 (ТУ 38.1011217-89) и экстракт фенольной очистки масел ЭОМ (ТУ РБ 05778477-25-93). Растворитель - нефрас С 4-150/200 (ТУ 38.1011026-85). В качестве модифицирующей добавки к пластификатору использовали следующие ингибиторы коррозии (ИК).-1 - смесь солей циклогексиламина и технических фракций синтетических жирных кислот с количеством атомов углерода в цепи от 10 до 13, ИК смешанного типа, выпускается по ТУ 6-02-1132-78. МДА - смесь солей дициклогексиламина и синтетических жирных кислот, ИК смешанного типа, ТУ 6-02-834-78. ИФХАН-29 - смесь гетероалкилированных аминов, обладает значительным антикоррозионным последействием, предотвращает рост коррозионных поражений, выпускается в Институте физической химии РАН. Клеевой состав-прототип изготавливали на основе нефтяного битума (ГОСТ 21822-87) с добавками дивинилстирольного термоэластопласта ДСТ-30 (ТУ 38-103267-80), парафинового масла (ПМ) и диоксида кремния (размер частиц - менее 20 мкм). Составы предложенной композиции и клеевого состава-прототипа приведены в табл. 1. 3 6083 1 Проводили следующие испытания клеевых композиций. Адгезию к стали определяли по ГОСТ Р 51164-98, регистрируя усилие А отслаивания покрытия из исследуемой композиции (толщина покрытия - 1,2 мм), приходящееся на единицу ширины образца, сразу после формирования и после 1000 ч выдержки в 0,1 н. растворе . Противокоррозионную способность покрытий из предложенной композиции на стали определяли методом поляризационного сопротивления. С помощью измерителя скорости коррозии Р 5035 регистрировали сопротивление поляризации образца в 0,1 н. растворе, которое пересчитывали затем в скорость коррозии в 2/п,2 где в - скорость коррозии, г/(м ч) Кв 2,110-3 Омг/ч - весовой коэффициент коррозии железа в кислых средах- сопротивление поляризации, Омм 2. Определяли значения в исходное и после 1000 ч выдержки в 0,1 н растворе . Несущую способность клеевой композиции оценивали методом пенетрации по ГОСТ Р 51164-98, определяя глубину Р вдавливания стержня при 20 С. Результаты испытаний представлены в табл. 2. Их анализ приводит к следующим заключениям. 1. Оптимальное содержание вяжущего соответствует 32-36(составы 2-4). Композиции этих составов имеют хорошие показатели по всем контролируемым параметрам, превосходя прототип (состав 21). 2. Оптимальное содержание наполнителя (доломитовой муки) - 15-18(составы 7,8). Таблица 1 Низкая степень наполнения (6) ухудшает несущую способность клеевого слоя до уровня прототипа, излишне высокая (9) - приводит к заметному ухудшению адгезии и противокоррозионных характеристик композиции. 3. Оптимальное содержание пластификатора составляет 11-14(составы 11, 12). Выход за его нижний предел (10) значительно уменьшает адгезию, а за верхний (13) - увеличивает пенетрацию. 4. Оптимальное содержание растворителя находится в пределах 30-40 . Выход за эти пределы приводит к ухудшению адгезии (состав 14) или к повышению пенетрации и снижению защитной способности композиции (15). 5. Оптимальное содержание ИК составляет 1-3 . Меньшее количество ИК (состав 16) опускает предложенную композицию по противокоррозионным характеристикам до уровня прототипа. Большее содержание ИК (17) заметно ухудшает адгезию. 6. Пластификатор ЭОМ (составы 18-20) столь же эффективен в композиции, как и ПН 6. Все ИК предложенного ряда равно эффективны в составе композиции. 7. Клеевые композиции предложенного состава заметно превосходят прототип по всем контролируемым показателям. Таким образом, предложенная клеевая композиция обладает существенными признаками новизны, т.к. в ее состав входят компоненты-синергисты, обусловливающие значительное улучшение основных эксплуатационных свойств клеевого слоя. Она обладает общественной полезностью, т.к. не содержит дефицитных, дорогостоящих и экологически опасных компонентов, производится по традиционной промышленной технологии, на стандартном оборудовании. Изобретение может быть реализовано в промышленности, о чем свидетельствуют примеры, приведенные в заявке. 5 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6