Создание и исследование шпаклевочных паст на основе УПС и АВС (стр. 3 из 7)
В последующих трех патентах /6/ /7/ /8/ рассмотрена рецептура герметизирующего состава.
Герметизирующий состав /9/ используют для герметизации и уплотнения строительных конструкций, а также для приклеивания всех видов плиток, линолеума, дерева, металлов, резин. Сущность изобретения: состав содержит масс. ч.: бутадиенстирольный термоэластопласт, наполненный полистиролом, с содержанием последнего 3-80 мас. %, 30-70; сополимер бутадиена и стирола с содержанием связанного стирола 60-65 мас. %, блочного стирола 30-34 мас. % 30-70; адгезив 10-40; наполнитель 40-70; тиксотропная добавка 3.0-5.0; антиоксидант 0.5-1.5; растворитель 240-300.
Герметизирующая композиция /10/ используется для герметизации и уплотнения строительных конструкций и приклеивания строительной плитки, линолеума, дерева, металлов, резин. Сущность: композиция включает, мас. ч.: бутадиен-стирольный термоэластопласт, наполненный полистиролом с содержанием наполняющего полистирола 3-80 мас. % или бутадиен-стирольный термоэластопласт разветвленного строения с содержанием связанного стирола 27-31 мас. % - 1000; адгезив 10.0-30.0; наполнитель – 40-70; тиксотропная добавка 3.0-8.0; антиоксидант – 0.5-1.5; сополимер изопрена (бутадиена) со стиролом линейного строения или звездообразного строения 10-30; органический растворитель 260-310.
Герметик /11/ используют для герметизации и уплотнения строительных конструкций, приклеивания всех видов плитки, линолеума, дерева, металлов, резины. Сущность: герметик включает, мас. ч. бутадиенстирольный термоэластопласт, наполненный полистиролом с содержанием наполняющего полистирола 3-80 мас. % 100, адгезив 10.0-40.0; наполнитель 40.0-70.0; тиксотропные добавки 3.0-5.0; антиоксидант 0.5-1.5; органический растворитель 260.0-340.0.
В работе /12/ предложены клеи-расплавы многоцелевого назначения образуют в зависимости от основного блоксополимера (БСПЛ) жесткие или эластичные клеевые соединения, содержащие (%) 15-35 БСПЛ структуры ПССПЛ бутадиена и стирола ПС (вязкость 25%-го раствора в толуоле >1000 сП, содержание блоков СПЛ < 35%), 2-30 полимеров, блокирующих концевые группы БСПЛ, 30-70 добавки для повышения клейкости, 0-30 масел и 0-3 антиоксиданта.
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Материалы, используемые в работе и их характеристика
2.1.1. Стирол
Стирол (винилбензол, фенилэтилен), С6Н5СН = СН2 — бесцветная жидкость со своеобразным запахом. Ниже приведены некоторые физические свойства стирола:
Таблица 2.1
Физические свойства стирола
| Плотность при 20ºС, г/см3 | 0,9060 |
| Температура, ºС | |
| плавления | - 30,628 |
| кипения | 145,2 |
| вспышки | 34 |
Показатель преломления  | 1,5468 |
| Критич. давление, Мн/м2 (кгс/см2) | 4 (40) |
| Критич. температура, °С | 373 |
| Критич. объем, см3/г | 3,55 |
| Вязкость при 20°С, мн×сек/м2, или cпз | 0,781 |
| Давление паров при 20°С, н/м2 (мм рт. ст.) | 652 (4,9) |
| Уд. теплоемкость, кдж/(кг×К) [кал/(г×°С)] | |
| жидкость при 20°С | 1,695 (0,4039) |
| пар при 25°С | 1,183 (0,2818) |
| Поверхностное натяжение при 20°С, мп/м, или дин/см | 32,2 |
| Темп-рный коэфф. объемного расширения при 25°С, °С-1 | 9,719∙10-4 |
| Теплота образования (жидкость) при 25°С, кдж/кг (кал/г) | 147,6 (35,22) |
| Теплота полимеризации (жидк-жидк.),кдж/кг (кал/г) | 716 (171) |
| Теплота испарения при 140°С, кдж/кг (кал/г) | 368 (87,7) |
Стирол смешивается с большинством органич. растворителей, например, с низшими спиртами, ацетоном, эфиром, сероуглеродом; в
многоатомных спиртах растворим ограниченно. Растворимость стирола в воде 0,032% (по массе) при 25°С, воды в стироле 0,070%. В смеси с воздухом в объемных концентрациях 1,1—6,1% образует взрывоопасные смеси. Стирол легко полимеризуется и сополимеризуется с большинством
мономеров по радикальному и ионному механизмам. На воздухе стирол окисляется с образованием перекисей, инициирующих полимеризацию стирола, бензальдегида и формальдегида.
Количественно стирол определяют присоединением уксуснокислой ртути к виниловой связи с последующим титрованием ртути в продукте присоединения раствором роданистого аммония.
Основной метод получения стирола— каталитическое дегидрирование этилбензола, получаемого каталитическим (А1С13, BF.,) жидкофазным алкилированием бензола этиленом в мягких условиях. Дегидрирование проводят в токе водяного пара при 500—630°С на окисных катализаторах (железо-магниевых или хромо-цинковых) в реакторах различного типа — адиабатическом с неподвижным слоем катализатора, трубчатом изотермическом или секционном. Выход стирола более 90% от теоретического. Для очистки стирола от этилбензола, бензола и толуола применяют четырехступенчатую ректификацию под вакуумом.
Менее распространен синтез стирола с одновременным получением окиси пропилена (окисление этилбензола в гидроперекись, реакция с пропиленом в присутствии нафтената молибдена, дегидратация образующегося метилфенилкарбинола). В Японии разработан экономичный процесс экстрактивной ректификации стирола, образующегося при пиролизе бензина в этилен; ректификации подвергают фракцию, содержащую до 35%С.
Технический стирол содержит 99,6—99,8% основного продукта, а также этилбензол, изопропилбензол, серу, перекиси, альдегиды.
Стирол инертен по отношению к конструкционным материалам за исключением меди и ее сплавов, которые растворяются в стироле и окрашивают его. При хранении в стироле накапливается растворенный полимер и перекиси. Качественно полимер определяют осаждением большим избытком сухого метанола (10 мл СН3ОН на 1—2 мл стирола). Помутнение раствора при сильном встряхивании указывает на присутствие полимера. Стирол обычно ингибируют третбутилпирокатехином. Ингибиторы удаляют перегонкой мономера в вакууме или промывкой разбавленной щелочью (после чего мономер тщательно высушивают). Транспортируют стирол в стальных цистернах. Хранят в стальных емкостях под азотной подушкой.
Допустимая концентрация стирола в воздухе не выше 0,5 мг/м3. Запах стирола ощущается при более низких концентрациях. Повышенные концентрации стирола вызывают слезотечение, длительное вдыхание его паров отрицательно действует на функцию печени./27/
2.1.2. Сополимеры стирола
Стирол легко сополимеризуется с большинством виниловых сомономеров «см. табл. 2.2».
Таблица 2.2
Константы сополимеризации стирола (r1) с некоторыми сомономерами (r2)
| Сомономер | r1 | r2 | Температура, ºС | Метод сополимеризации |
| Акрилонитрил | 0,4 | 0,04 | 60 | Радикальная в массе |
| Акрилонитрил | 0,3 | 0,02 | 50 | Анионная в р-ре |
| Акриловая кислота | 0,15 | 0,25 | 60 | Радикальная в массе |
| Бутадиен | 0,5 | 1,4 | 50 | Радикальная в эмульсии |
| Бутадиен | 0,05 | 20 | 50 | Анионная в р-ре |
| Бутилакрилат | 0,76 | 0,15 | 60 | Радикальная в массе |
| Винилацетат | 50 | 0,01 | 60 | «То же» |
| Дивинилбензол | 0,65 | 0,60 | 60 | «» |
| Малеиновый ангидрид | 0,02 | 0,0 | 60 | «» |
| Метилакрилат | 0,75 | 0,18 | 60 | «» |
| Метилметакрилат | 0,54 | 0,49 | 60 | «» |
| α-Метилстирол | 1,18 | 0,36 | 50 | «» |
| α-Метилстирол | 0,05 | 2,90 | 0 | Катионная в р-ре |
Таким путем удается получить материалы, характеризующиеся более высокими теплостойкостью, сопротивлением удару, стойкостью к действию растворителей, чем полистирол общего назначения, и в то же время сохраняющие характерные для полистирола свойства—твердость, формоустойчивость, приятный внешний вид и легкость переработки. В ми-ровом производстве полистирольных пластиков, включающих полистирол, пенополистирол и сополимеры, содержащие более 50% стирола, удельный вес ударопрочного сополимера стирола с каучуком составляет около 45%, сополимера стирола,— акрилонитрил — каучук (АБС-пластик) — 15 — 20%, остальных сополимеров стирола— 3—5%.
Ударопрочные сополимеры стирола (ударопрочный полистирол) - группа композиционных материалов на основе стирола и каучука.
Свойства и структура. Ударопрочный полистирол— твердый непрозрачный продукт белого цвета. Он имеет двухфазную структуру «см. рис.2.1»: непрерывная фаза (матрица) образована полистиролом, дискретная (микрогель) - овальной формы частицами размером 1—5 мкм. окруженными тонкой пленкой привитого сополимера стирола— каучук; внутри частиц содержится окклюдированный полистирол. Материал обладает свойствами термопласта и сохраняет свою структуру в расплаве; при переработке частицы дискретной фазы (микрогеля) ориентируются в направлении приложения напряжения сдвига.
Микрогель можно отделить от матрицы путем растворения полистирола в подходящем растворителе и центрифугирования нерастворимой фазы. Микрогель обладает свойствами блоксополимера полистирола - каучук, например, имеет две температуры стеклования, характерные для каждого гомополимера. В то же время он частично сшит и не растворяется ни в одном растворителе, хотя и сильно набухает. Помимо микрогеля, некоторые сорта ударопрочного полистирола содержат частицы привитого растворимого сополимера стирола— каучук. Обычно содержание каучука в пересчете на исходную смесь составляет от 3 до 12%. В результате прививки полистирольных цепей на каучук и окклюзии при образовании микрогеля объем дискретной фазы в готовом материале возрастает в 3—4 раза по сравнению с объемом каучука и составляет 10—40% от общего объема. Свойства готового материала во многом определяются именно объемом микрогеля.