СИНТЕЗ СЕРІЇ ПОЛІФУНКЦІОНАЛЬНИХ ПЛІНКООСВІТНІВ ДЛЯ БІТУМНИХ ІЗОЛЯЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ - Заочні
для бітумних ізоляційних матеріалів
Кемалов Р.А., Кемалов А.Ф.,
Муллахметов Н.Р., Фаттахов Д.Ф., Галієв А.А., Ідріс М.Р.
Бадретдінов Р.Ш., Файзрахманов А.Т.
технологічний університет, м. Казань
Науково-технологічний центр «Природні бітуми
Одним з найбільш ефективних засобів у боротьбі з корозією є застосування лакофарбових матеріалів (ЛКМ) на основі модифікованого нафтового бітуму – це засіб довготривалого протикорозійного захисту на основі високомолекулярних плівкоутворюючих речовин з добавками інгібіторів корозії та розчинників.
Незважаючи на постійне зростання виробництва синтетичних смол, бітуми, як і раніше, широко застосовуються як дешеві та доступні плівкоутворювачі для протикорозійного захисту в промисловому та цивільному будівництві.
До основних переваг бітумів як плівкоутворювальної основи ЛКМ відносять їх високі ізолюючі властивості по відношенню до водних середовищ, а також дешевизна та практично невичерпна вітчизняна сировинна база.
Для отримання високоефективних бітумних ізоляційних матеріалів (БІМ) керувалися багаторічним великим науково-практичним досвідом у галузі хімічного структурно-групового складу ТНО та бітумів різної природи, а також способів їх видобутку (термодеструктивні) та режимів виробітку (температура, тривалість, витрата повітря). А оскільки в більшості своїй відсутня основний на наш погляд взаємозв'язок між існуючими способами видобутку високов'язких нафт і природних бітумів (ВВН і ПБ), умовами їх подальшої переробки та вимогам якості до бітумів (дорожнього і цивільного призначення), що висуваються, у сучасного ринку споживачів ізоляційних матеріалів, то завдання отримання високоякісних БІМстає важко здійсненною, а найчастіше нездійсненною, внаслідок високого зростання негативних факторів, пов'язаних із впливом хімічного структурно-групового складу деструктивних ТНО та бітумів на адгезійно-міцнісні властивості отриманих на їх основі БІМ.
Рішенням у ситуації, що склалася, є розробка і синтез серії поліфункціональних модифікаторів (ПФМ), що володіють високою самозатвердною здатністю на різних типах підкладок, разом з цим необхідно суворе дотримання умов, а саме матеріал, що розробляється, повинен мати високу ізолюючу здатність, необхідний комплекс адгезійно-міцності деформаційних властивостей у різних умовах застосування.
Виходячи з цього, для поліпшення ізолюючої здатності бітумів регіонального походження та матеріалів на їх основі необхідно спрямовано синтезувати модифікуючі добавки структуруючого типу (реактопласти). Одночасно виникає завдання повної сумісності добавок із компонентами бітумів із різним хімічним складом. Визначення умов суміщення модифікаторів, що вводяться в органічну матрицю бітумного матеріалу; вибрані умови суміщення повинні повністю виключати деструкцію як бітуму, так і добавок. Для цього доцільно проводити ретельний підбір компонентів синтезованих модифікаторів з тим, щоб кожен з них мав необхідну термостабільність, а також високий рівень фізико-хімічної сумісності, яку можна характеризувати на основі законів розчинності. Таким чином, передбачається використовувати параметр розчинності Хільдебранта в (МДж/м 3)0,5 для прогнозування розчинності та сумісності полімерів з бітумом. Параметр розчинності визначається відповідно до теплот випаровування. Враховуючи, що полімери та бітуми не летючі тамають високу в'язкість, параметр їх розчинності приймали рівним параметру розчинності рідини, яка є для них кращим розчинником. Японські дослідники наводять параметри розчинності як бітуму загалом – 17,4 (МДж/м -3)0,5 , і входять до нього компонентів: насичені мальтени 14,3; ароматичні мальтени 18; асфальтени 20. Застосування класичної теорії розчинності до такої складної системи, як бітум, не дуже коректно, але це дає можливість приблизно дати кількісну оцінку сумісності.
Синтетичні та природні смоли, а також полімери, вироблені на ВАТ «Нижньокамськнафтохім» і «Казаньоргсинтез», можуть виступати в ролі основних компонентів синтезованих нами різних плівкоутворювальних систем протикорозійної дії, які здатні надавати покриттям велику атмосферостійкість і вологонепроникність. Еластомери, а також різні реактопласти, навіть у невеликих кількостях, здатні пластифікувати бітумні плівки, підвищують їхню еластичність, морозо- та термостійкість. В результаті утворюються складні системи із заданими властивостями, що забезпечують високі експлуатаційні характеристики бітумних протикорозійних матеріалів.
Головною і невід'ємною вимогою вибору компонентів ПФМ є використання реакційноздатних розчинних середовищ як одного з плівкоутворювальних матеріалів. З групи конкурентоспроможних найбільше значення представляють ефіри, отримані з двоатомних спиртів і двоосновних кислот (зазвичай додають кілька насичених двоосновних кислот, щоб запобігти занадто сильне зшивання). Ці розчинники цікаві тим, що містять в одній і тій же молекулі сильно полярну групу гідроксильну і менш полярну ефірну групу.
У зв'язку звищевикладеним науково-практичний інтерес синтезу компонентів ПФМ є продуктами оксиетилування спиртів.
З метою регулювання процесів плівкоутворення синтезованих ПФМ використовувалися різного роду плівкоутворювальні сполуки, в ролі яких виступали фракції олігомерів ненасичених вуглеводнів, вироблених АТ «Нижньокамськнафтохім» і характеризуються параметром розчинності від 16-20 (МДж/м -3) яких відрізняються високими швидкостями затвердіння та твердістю.
Фізико-механічний аналіз адгезійно-міцнісних властивостей композиційних БІМ, модифікованих ПФМ, проводився у відповідність до загальноприйнятих міжнародних стандартів якості лакофарбових матеріалів ISO 1519-73, 4624 і 15184, ASTM D 3363 (США)3 S8 ы ), ECCA Test Method (Франція).
При оцінці захисної здатності матеріалів, що розробляються на бітумній і безбітумній основах, особливу увагу було приділено гальваностатичному методу визначення проникнення іонів розчину електроліту через шар ЛКМ до поверхні підкладки металів. Особливість його полягає в тому, що величина, що задається - щільність струму, а фіксується постійний в часі потенціал. Слід зазначити, що інтенсивність корозійного процесу вивчалася з допомогою катодного контролю.
Таким чином, при визначенні чисельних значень електродних потенціалів захисних матеріалів на металевих підкладках, у водних розчинах електролітів встановлено, що синтезовані склади ПФМ довгостроково перешкоджають перебігу процесів електрохімічної корозії.