Синтетические смолы, мономеры, отвердители и добавки

Полимербетоны как высоконаполненные полимерные композиции могут быть получены практически на любых синтетическом связующем, наполнителе и заполнителе. Однако в силу различных причин, в том числе связанных со стоимостью и дефицитностью, а также тех требований по плотности, прочности, деформативности, химической стойкости и ряду других характеристик, которые предъявляют к полимербетонам, определился сравнительно небольшой круг (12—15 видов) полимерных связующих, наиболее распространенных при производстве полимербетонов.
При промышленном изготовлении полимербетонов в Советском Союзе в основном используются термореактивные смолы типа фурфуролацетоновых, фураново-эпоксидных, полиэфирных, фенолоформальдегидных, карбамидных, ацетоноформальдегидных, значительно реже термопластичные типа инденкумароновых, мономеров винилового ряда и др.
Фурановые смолы. Из фурановых смол преимущественно применяют фурфуролацетоновые смолы. Эти смолы еще недостаточно изучены, и их структурные формулы определены в первом приближении. Исходными материалами для получения этих смол служат фурфурол и ацетон.
Фурфурол — бесцветная жидкость с характерным запахом миндаля. Плотность фурфурола при 20°С 1,1594 г/см3, температура кипения 162 С. При хранении фурфурол медленно окисляется, в результате чего постепенно темнеет до черно-коричневого цвета.
В. И. Итинским и другими исследованы реакции конденсации фурфурола и ацетона при их различных молярных соотношениях. При этом предполагается, что в результате реакций при молярном соотношении фурфурола и ацетона 1:1 образуется ФА; при соотношении 1,5:1 — смола ФАМ; при 4:1 - смола 4ФА.
Исследования качественного и количественного состава продуктов конденсации фурфурола и ацетона методами тонкослойиой хроматографии и вакуумной разгонки показали, что смола ФА представляет собой сложный продукт, состоящий из многих химических соединений. Смола ФА содержит, %: монофурфурилиденацетон — 52—56, дифурфурилиденацетон — 20—26, монофурфурилидендиацетон—15—26, полимерные продукты — 2—3, фурфурол — 0,5, ацетон — до 1, золу — 0,1—0,3.
Помимо указанных компонентов в состав смол ФА и ФАМ могут входить фурфурилидендиацетон, тетрафурфурилиденацетон, диацетоновый спирт, оксид мензитила.
Смола ФАМ содержит около 35% монофурфурилиденацетона. В смоле 4ФА монофурфурилиденацетон практически отсутствует. В этом случае основным продуктом является дифурфурилиденацетон, который растворен в непрореагировавшем фурфуроле, которого может содержаться до 35%.
Фурфуролацетоновые смолы ФА и ФАМ — однородные темно-коричневые жидкости с вязкостью 25—40 с по ВЗ-4. Важная особенность этих смол — способность к длительному хранению даже при отрицательных температурах.
Различное соотношение монофурфурилиденацетона и дифурфурилиденацетона в значительной степени сказывается на механизме полимеробразования, в результате чего из различных марок фурановых смол может быть получено связующее с различными свойствами.
Для фурановых смол типа ФА, содержащих до 50% монофурфурилиденацетона, в процессе полимеробразования преобладают реакции поликонденсации. При поликонденсации выделяется некоторое количество воды, которая ослабляет связи полимера с наполнителем и заполнителем и тем самым ухудшает физико-механические свойства наполненной композиции. Кроме того, при отверждении монофурфурилиденацетона пространственная сшивка молекул происходит не в достаточной степени, поэтому чем больше в исходной смоле монофурфурилиденацетона, тем сетчатая структура более разрежена. Это сказывается на прочности, деформативности и теплостойкости образовавшейся композиции.
В процессе поликонденсации фурфуролацетоновой смолы ФАМ образуется продукт с меньшим содержанием монофурфурилиденацетона и выделяется меньшее количество воды. Это благоприятно сказывается на адгезионных связях смола — наполнитель, пространственной сшивке молекул и физико-механических свойствах полимербетона в целом.
Дифурфурилиденацетон — основной продукт фурфуролацетоновой смолы 4ФА — способен образовывать наиболее разветвленную пространственную сетку. Но в этой смоле содержится до 35% фурфурола, влияние которого на физико-механические свойства полимера еще недостаточно изучено.
Выполненные исследования показывают, что композиции на основе смолы 4ФА обладают более высокой химической стойкостью и теплостойкостью. В то же время реакционная способность этой смолы значительно выше, чем у ФА или ФАМ. Этим объясняется малая жизнеспособность композиции на основе 4ФА после введения отвердителя (10—15 мин) и большая интенсивность реакции отверждения, сопровождаемая значительным выделением теплоты.
Малые сроки жизнеспособности затрудняют работу с этими смолами, а высокая температура саморазогрева вызывает значительные температурные напряжения, которые, по всей вероятности, являются причиной более низких показателей прочности. Так, предел прочности Rcm полимеррастворов, содержащих 13% связующего, в зависимости от вида смолы составляет для ФА, ФАМ и 4ФА соответственно 95,4; 111 и 68 МПа.
В этих составах в качестве наполнителя была использована андезитовая мука, в качестве заполнителя — кварцевый песок.
Приведенные результаты подтверждаются исследованиями кратковременной и длительной прочности, деформативности и ползучести полимербетонов, изготовленных на различных видах фурфуролацетоновых смол.
Следует отметить, что в последнее время получены хорошие результаты при использовании мастик на основе смолы 4ФА, наполненной лигнином. Через 6 ч степень отверждения таких составов составляет более 90%, что дает возможность использовать эти материалы при срочных работах по ремонту фундаментов, полов, футеровок оборудования и др. Отверждение фурановых смол при обычной температуре происходит наиболее полно по ионному механизму. В качестве отвердителей фурановых смол могут быть использованы безводные ароматические сульфокислоты или сульфохлориды (толуолсульфокислота, п-толуолсульфохлорид, п-толуолсульфокислота, бензолсульфокислота и др.), минеральные кислоты (серная, фосфорная, соляная и др.), хлориды металлов (хлорное железо, хлорный алюминий и др.).
Ароматические отвердители, как правило, — кристаллические вещества, поэтому перед употреблением их необходимо предварительно растворять или плавить, что связано с определенными технологическими трудностями. Кроме того, сульфокислоты, являясь катализаторами, не взаимодействуют со смолами, и, будучи растворимы в воде, могут легко экстрагироваться, что приводит к увеличению пористости и ухудшению физико-механических свойств отвержденного полимера. Несмотря на это, они чаще всего применяются при отверждении фурановых смол.
Хлористые металлы более дороги и дефицитны и обладают меньшей реакционной способностью.
Концентрированная серная кислота — чрезвычайно активный отвердитель. Процесс отверждения композиций под действием такой кислоты протекает очень бурно с большим выделением теплоты, что является одной из основных причин ухудшения физико-механических свойств продуктов.
Таким образом, все перечисленные отвердители обладают теми или иными недостатками и не позволяют получить полимерные композиции с максимально возможными физико-механическими свойствами.
Весьма интересен и перспективен способ блокировки ароматических отвердителей, в частности бензолсульфо-кислоты после отверждения ионообменными смолами. Введение сравнительно небольшого количества ионнообменной смолы аминного типа (2—4% по массе ФА или ФАМ) снижает количество экстрагируемой бензол-сульфокислоты примерно на 25—30%. Наблюдаемое при этом небольшое снижение начальной прочности (на 10— 12%) полностью компенсируется при длительном воздействии на полпмербетон воды или растворов кислот. Поэтому в состав полимербетона, предназначенного для конструкций, эксплуатируемых в условиях постоянного контакта с агрессивными жидкостями (трубы, лотки, емкости, баковая аппаратура и т. д.), рекомендуется вводить 2— 4% ионообменных смол.
В настоящее время для полимербетона ФА или ФАМ в большинстве случаев в качестве отвердителя используют бензолсульфокнслоту.
Бензолсульфокислота C6H5S03H (БСК) — кристаллический продукт темно-серого цвета с относительной молекулярной массой 158,18. Эта кислота хорошо растворяется в воде, ацетоне, фурфуроле и этиловом спирте; адсорбирует влагу из воздуха.
Техническая БСК состоит из моносульфокислоты бензола — 98,4—98,6%; свободной H2S04— 1,2—1,4% и бензола — не более 0,2% (ТУ МХП 307—54).
Исследования по использованию в качестве отвердителя фурановых смол серной кислоты, разбавленной контактом Петрова, показали, что при соотношении этих продуктов от 1:1 до 1:2 оптимальное количество отвердителя лежит в пределах 10—15%. В этом случае степень полимеризации связующего и прочностные характеристики полимербетонов ФАМ, как правило, выше характеристик аналогичных составов при их отверждении БСК. Серная кислота, разбавленная контактом Петрова, названная нами отвердителем СККП, более технологична по сравнению с БСК — отпадает операция разогрева, исключается возможность кристаллизации при охлаждении (что характерно для БСК), хотя и появляется операция перемешивания двух жидких продуктов. Исследования отвердителя СККП показали, что на производстве необходимо в более широких масштабах применять этот отвердитель.
Фурановые смолы находят все большее применение и в виде различных модификаторов и компаундов.
Из этой группы связующих большой интерес представляет связующее ФАЭД — компаунд, состоящий из 70— 80% фурфуролацетоновой смолы ФА или ФАМ и 20—30% эпоксидной смолы. Полимербетоны на основе этого связующего обладают высокой прочностью (более 100 МПа), плотностью и высокими диэлектрическими характеристиками. Компаунд отверждается полиэтиленполиамином, что способствует хорошему совмещению полимербетонов на его основе с цементными бетонами. К недостаткам полимербетонов ФАЭД следует отнести пониженную кислотостойкость.
В качестве связующего весьма перспективна фурано-вомеламиновая композиция. Полимербетоны, полученные на этом связующем обладают высокой плотностью и более высокой прочностью после длительного выдерживания в воде.
Полиэфирные смолы. Все большее практическое применение в строительстве находят полиэфирные ненасыщенные смолы, которые в зависимости от типа соединений разделяют на полиэфирмалеинаты и полиэфиракрилаты.
Полиэфирмалеинаты — смолы, относящиеся к классу термореактивных полимеров, получаемых методом поликонденсации. Ненасыщенные полиэфирмалеинатные смолы являются олигомерами и принадлежат к классу гетероцепных полиэфиров, сложная эфирная группировка которых — обязательный структурный элемент основной цепи полимера. Смолы подобного ряда — продукты поликонденсации ди- или полифункциональных кислот и спиртов, содержащих реакционноспособные двойные связи между углеродными атомами [5, 6]. Относительная молекулярная масса их не выше 1500—2000.
Способность полиэфирных смол отверждаться при комнатной температуре объясняется наличием ненасыщенных связей продуктов первой стадии поликонденсации. Содержание ненасыщенных групп в полиэфире зависит от количества малеиновой кислоты (или ее ангидрида). Полиэфиры, получаемые при взаимодействии малеиновой кислоты с гликолем (полиэтиленгликольмалеинатом), способны к полимеризации и сополимеризации.
Отверждение ненасыщенных полиэфирных смол протекает в результате сополимеризации между ненасыщенным полиэфиром и жидким мономером при нагреве или под действием инициаторов и ускорителей. В качестве мономеров широко распространен -стирол, в меньшей степени — метилметакрилат.
В результате сополимеризации происходит соединение линейных цепочек полиэфира «сшивающими мостиками», образованными молекулами мономера. При этой реакции полиэфирная смола отверждается с образованием твердого продукта, имеющего пространственное строение. Реакция сополимеризации полиэфира со стиролом под действием инициирующих добавок сопровождается значительным экзотермическим эффектом.
Отечественной промышленностью освоен выпуск более 15 видов полиэфирмалеинатных смол, обладающих различными физико-механическими свойствами. Для производства полимербетонов чаще всего используют смолы ПН-1, ПН-3, ПН-62, ПНС-609-22м. Смола ПН-3 характеризуется повышенной теплостойкостью, ПН-62 и ПН-63— пониженной горючестью, ПН-15 — повышенной химической стойкостью и ПНС-609-22м — отсутствием летучих растворителей.
Полиэфирные смолы в большинстве случаев отверждаются с помощью инициаторов-отвердителей (гидроперекиси изопропилбензола (гипериз) или метилэтилкетона) и ускорителей-активаторов 10% раствора нафтената кобальта в стироле или диметиланилине).
Гипериз — светло-желтая жидкость с резким устойчивым запахом. Перекись метилэтилкетона — бесцветная жидкость. Нафтенат кобальта, или кобальтовая соль циклопентадиенкарбоновой кислоты — жидкость фиолетового цвета. Применяется в виде 10%-ного раствора в стироле, иногда в бензине или уайт-спирите.
Диметиланилин —жидкость, имеющая цвет от светло-желтого до желтого, применяется в большинстве случаев с инициатором—перекисью бензоила.
Полиэфиракрилаты получают совместной конденсацией ненасыщенных двуосновных кислот с гликолями, глицерином или пентаэритритом в присутствии одноосновной ненасыщенной кислоты. В промышленности чаще применяют полиэфиракрилаты ТГМ-3 и МГФ-9.
Полиэфиракрилат ТГМ-3 — продукт конденсации триэтиленгликоля и метакриловой кислоты. Полиэфиракрилат ТГМ-3 изготовляется в виде 96%-ного раствора в бензоле плотностью 1,06—1,12, вязкостью при 20°С 1—4. Цвет полиэфиракрилата желто-коричневый.
Полиэфиракрилат МГФ-9 получают при конденсации метакриловой кислоты, триэтиленгликоля и фталевого ангидрида в кислой среде с последующей нейтрализацией продукта. Выпускается он в виде 96%-ного раствора в толуоле, имеет желто-коричневый цвет, вязкость его при 20°С 10—35 Па-с.
Отверждение полиэфиракрилатных смол представляет собой сополимеризацию линейных полиэфиров с мономерами в сочетании с гомополимеризацией компонентов смолы. Реакция протекает по радикальному механизму. Инициаторами являются перекисные соединения в сочетании с ускорителями, в качестве которых используются нафтенаты кобальта и марганца, третичные амины, меркаптаны и другие вещества, обладающие восстановительными свойствами.
Преимущественно распространены при отверждении полиэфиракрилатов перекись бензоила, циклогексанон, метилэтилкетон, гидроперекись изопропилбензола. Эффективность тех или иных перекисей наилучшим образом проявляется в паре с определенными ускорителями, например: перекись бензоила с диметиланилином, перекись циклогексанона с нафтенатом кобальта, гипериз с нафтенатом кобальта и др.
Однако следует отметить, что при применении вышеперечисленных систем для отверждения полиэфиракрилатов скорость реакции отверждения при обычной температуре весьма мала и составляет несколько суток, что являлось главным препятствием для их практического применения в составах полимербетонов.
Б.М. Шемердяком разработан способ отверждения ненасыщенных полиэфиракрилатов при комнатных температурах в сравнительно короткие сроки —2—3 ч, используя отверждающую систему гиперизнафтенат кобальта и соускоритель отверждения — метилвинилаэросил. Для повышения упруго-эластических свойств полиэфиракрилатных связующих был использован тиоколовый герметик.
Приведем оптимальный состав связующего (% по массе) на основе полиэфиракрилатных смол: олигомер МГФ-9 или ТГМ-3 —83%, тиоколовый герметик - 10%, гипериз — 2%, нафтенат кобальта — 4% и метил-винилаэросил — 1 %.
Полиэфиракрилатные смолы при комнатной температуре обычными системами отверждаются крайне медленно. Введение в состав связующего наполнителей и заполнителей еще в большей мере снижает скорость полимеризации, так как в этом случае теплоты реакций Полимеризации недостаточно для саморазогрева всей массы полимербетона, т. е. отсутствует термическое ускорение реакции. При введении в состав инициирующей системы третьего компонента — метилвинилаэросила, играющего роль соускорителя реакции, скорость полимеризации полиэфиракрилата возрастает до такой степени, что полимербетоны на их основе отверждаются при комнатной температуре, и за 1 сут набирают до 60% максимальной прочности на сжатие. Соускоряющая роль метилвинилаэросила объясняется, по-видимому, наличием в составе его молекулы большого числа ненасыщенных связей, которые легко раскрываются в присутствии перекисных соединений и выступают в роли первичных активных радикалов, интенсифицирующих процесс полимеризации ненасыщенных полиэфиракрилатов.
Добавка метилвинилаэросила в связующее, содержащее тиоколовый герметик, способствует улучшению контакта связующего с наполнителем и формированию более плотной структуры, что приводит к повышению прочности при растяжении и изгибе.
Фенолоформальдегидные смолы (ФФС) — продукт поликонденсации фенола с формальдегидом в присутствии катализатора. Эти смолы широко применяются в различных отраслях промышленности, о чем свидетельствует непрерывный рост их производства.
Процесс поликонденсации фенола с формальдегидом происходит в результате совокупности последовательных и параллельных реакций двух типов присоединения: полимеризации и поликонденсации. При этом могут быть получены термопластичные (новолачные) и термореактивные (резольные) фенолформальдегидные смолы. Цепные молекулы резольных смол состоят из фенольных ядер, соединенных между собой метиленовыми группами или эфирными связями. Молекулярная масса резольных смол 300—800.
Вследствие избыточного количества формальдегида, вводимого в реакцию при изготовлении резольных смол, молекулы этих смол, в отличие от новолачных, содержат свободные метиленовые группы. Чем выше содержание метиловых групп, тем выше функциональность смолы и способность ее к дальнейшим химическим превращениям. Помимо метиленовых групп, молекулы резольных смол содержат свободные гидроксильные группы.
Наличие бензольных ядер в фенолоформ альдегидных смолах обеспечивает им стойкость к термодеструкции, а гидроксильных групп — высокую адгезию к металлам и неметаллическим материалам.
Исследования показали, что при использовании фенолоформальдегидных смол типа СФЖ-3032 и СФЖ-40-КО могут быть получены полимербетоны с хорошими физико-механическими свойствами, в том числе с высокой химической стойкостью к ряду агрессивных продуктов.
Переход фенолоформальдегидных смол в неплавкое и нерастворимое состояние происходит при введении в смолу кислых катализаторов — кислот. Для полимербетонов на основе фенолоформальдегидных смол типа СФЖ-3032 и СФЖ-40-КО хорошие результаты получены при использовании бензолсульфокислоты, вводимой в количестве 20% по массе смолы.
Ацетоноформальдегидные смолы (АЦФ) — продукт поликонденсации ацетона и формальдегида при молярном их соотношении 1:2 или 1:3 в щелочной среде. В качестве катализатора используется 5%-ный раствор едкого натра.
Установлено, что эти соединения являются низкомолекулярными, но сложными по составу кетоно-спиртами.
Исследования показали, что в качестве связующего полимербетонов лучше всего применять смолу АЦФ-2. Переход АЦФ смол в неплавкое и нерастворимое состояние происходит при введении в смолу амнион л едких щелочей. Таким образом, было получено новое, сравнительно дешевое связующее, имеющее светлую окраску и отверждаемое щелочными продуктами, что позволило изготовлять полимербетоны широкой цветовой гаммы, обладающие высокой стойкостью к маслам и другим видам нефтепродуктов, растворам солей и щелочей. Кроме того, полимербетоны на АЦФ смолах за счет наличия щелочных отвердителей хорошо совмещаются с цементными бетонами.
При модифицировании ацетоноформальдегидного связующего фенолосниртами улучшаются физико-механические свойства и существенно повышается кислотостойкость.
Мочевиноформальдегидные (карбамидные) смолы по объему выпуска занимают одно из первых мест. Их стоимость относительно невысока по сравнению с другими видами синтетических смол. Отечественной промышленностью освоено большое количество марок карбамидных смол: М19-62, МФ-17, МФС-М, КМ, КФ-Ж и др. Из них наиболее дешевы смолы типа КМ и КФ-Ж (унифицированная карбамидная смола).
Мочевиноформальдегидные смолы получают в результате реакции поликонденсации мочевины и формальдегида в водной или водно-спиртовой среде. Под влиянием кислых отверждающих агентов или теплоты в сочетании с ускорителями отверждения карбамидные смолы переходят в неплавкое и нерастворимое состояние, претерпевая в процессе отверждения три стадии: начальную А, промежуточную Б и конечную С. Переход в конечную стадию С связан с образованием поперечных связей. Содержание воды в карбамидных смолах достигает 30—40%, поэтому физико-механические характеристики полимербетонов на их основе в значительной мере зависят от эффективности связывания свободной воды в системе. Для получения прочных и достаточно стойких полимербетонов часть воды химически связывают, сводя ее содержание до минимума. С этой целью в состав полимербетона вводятся фосфогипс, гипс, полиизоцианаты и другие материалы.
Исследования показали, что физико-механические свойства полимербетонов на смоле типа КМ значительно хуже, чем на смоле КФ-Ж: прочность при сжатии равна соответственно 40 и 65, при изгибе 10 и 17 МПа. Кроме того, смола КМ содержит меньшее количество сухого остатка и соответственно большее количество воды, что отрицательно сказывается на усадке и прочностных свойствах. Поэтому для изготовления полимербетонов на карбамидных смолах в основном рекомендуются смолы типа КФ-Ж.
Катализаторами отверждения карбамидных смол являются органические (щавелевая, лимонная, уксусная) и неорганические (серная, соляная, фосфорная) кислоты, а также н некоторые соли (хлористый аммоний, хлористый цинк). Но практика показала, что для строительных целей наиболее целесообразно использование солянокислого анилина, хорошо растворимого в воде и смоле КФ-Ж. Это порошок серо-зеленого цвета плотностью 1,222 г/см3. Он содержит 98,9% солянокислого анилина, 0,5—1,5% влаги и 0,1 % нерастворимых веществ.
В результате наполнения карбамидных смол фосфогипсом и гидролизным лигнином был получен весьма интересный новый вид полимербетона, в структурообразовании которого участвуют различные по природе материалы: полимерное связующее — мочевиноформальдегидная смола, фосфогипс и естественный полимерлигнин гидролизный. В результате двух одновременно протекающих процессов — гидратационного твердения фосфогипса и поликонденсации карбамидной смолы, катализированной лигнином, образуется сложная структура, в которой свойства полимерного связующего, фосфогипса и лигнина взаимно дополняют и усиливают друг друга. Кроме того, гидролизный лигнин является дисперсно-армирующим наполнителем, введение которого существенно повышает прочность композиции. Содержание в фосфопщсе и лигнине определенного количества неорганических кислот достаточно для отверждения такой системы и не требует дополнительного введения отверди-телей. При этом значительная часть свободной воды, содержащейся в карбамидной смоле, не только связывается фосфогипсом, но и сорбируется лигнином, что способствует образованию более плотной структуры и уменьшению усадочных деформаций. Кроме низкой стоимости, к положительным свойствам полимербетонов на водорастворимых карбамидных смолах можно отнести сравнительно меньшую токсичность и более благоприятные условия труда при их изготовлении.
Мономер метилметакрилат ММА (метиловый эфир метакриловой кислоты) — прозрачная бесцветная жидкость со специфическим запахом, обладающая очень малой вязкостью. Содержание метилового эфира метакриловой кислоты в этом продукте не менее 99,7% , метакриловой кислоты не более 0,2%. Наличие полимера не допускается.
В качестве отверждающей системы метилметакрилата в зависимости от назначения полимербетона могут быть использованы перекиси и гидроперекиси в сочетании с различными аминами.
Основное преимущество этих мономеров как связующего состоит в том, что, обладая низкой вязкостью, системы на их основе могут содержать большее количество наполнителей и заполнителей при условии хорошей удобоукладываемости смеси, легко окрашиваются в любые цвета и в течение 1,5—2 ч после приготовления могут набрать прочность более 30 МПа.
Выполенные исследования позволили разработать составы полимеррастворов и полимербетонов, названных эластокрилами. Для составов типа эластокрил в качестве отверждающей системы используют перекись бензоила с ароматическим третичным амином-диметиланилином. Перекись бензоила в данной системе играет роль инициатора, а диметиланилин является ускорителем распада инициатора на свободные радикалы. Для зластокрила в качестве отверждающей системы используют гипериз, играющий роль инициатора, и полиэтиленполиамин, выполняющий роль ускорителя.
Для системы эластокрил в качестве стабилизатора (загустителя) применяют дисперсные полимеры типа АБС (эмульсионный сополимер стирола с акрнлонитрилом и бутадиеном) или полистирол. Для системы эластокрил-2 в качестве стабилизатора используют низкомолекулярные бутадиенакрилонитрильные каучукн типа СКН-10-1А и др., а также АБС и полистирол. Для уменьшения летучести метилметакрилата в процессе приготовления в нем растворяют плепкообразователь из группы низкомолекулярных парафинов. Кроме перечисленных компонентов, в состав связующего могут входить пластификаторы, красители и др.
Эластокрил-1 на 100% ММА содержит 7% перекиси бензоила, 2% диметиланилина, 0,5% парафина, 10% полистирола и 3,5% дибутилфталата, который используют для получения пасты перекиси бензоила. Состав эластокрила-2: 100% ММА, 3% гипериза, 3% полиэтиленполиамина, 0,5% парафина и 80% низкомолекулярного каучука.
Исследования показали, что связующее на основе мономера ММА при комнатной температуре отверждается по механизму свободнорадикальной полимеризации со значительным экзотермическим разогревом смеси.
Следует отметить, что составы типа эластокрил-1 хорошо отверждаются под водой и могут укладываться на свежеуложенный цементный бетон.
Известно, что необходимым условием усиливающего действия высокодисперсных наполнителей при их введении в полимер является близость молекулярных свойств поверхности наполнителя и синтетической смолы. В то же время большинство минеральных наполнителей обычно гидрофильного характера не может в полной мере проявить свою активность, выражающуюся в улучшении их физико-механическнх свойств.
В свою очередь, когезионная прочность полимера н адгезионная прочность системы полимер — наполнитель зависит от природы молекулярного взаимодействия. При этом ионное и ковалентное взаимодействие приводит к образованию химических связей с энергией 250— 330 кДж/моль, а гидроксильные, карбоксильные и подобные группы образуют так называемые водородные связи с энергией до 33—42 кДж/моль. Естественно, что максимальная прочность наполненных полимерных композиций может быть получена при образовании химических связей как между молекулами полимера, так и на границе раздела фаз полимер — наполнитель. Следовательно, для гидрофильных наполнителей особое значение приобретают процессы адсорбционного модифицирования, т. е. изменение молекулярных свойств поверхности частиц таких наполнителей путем ориентированной адсорбции дифильных длинноцепочечных поверхностно-активных веществ (ПАВ).
Специфические свойства ПАВ характеризуются особым строением их молекул. У большинства ПАВ молекулы состоят из двух основных частей — гидрофильной полярной группы и гидрофобного неполярного радикала. Направленно адсорбируясь на поверхности раздела фаз, такие молекулы изменяют активность поверхности минерального наполнителя, благодаря чему повышается адгезия полимера к наполнителю, возрастает пластичность смеси, что приводит к некоторому уменьшению расхода связующего при сохранении или даже улучшении физико-механических свойств полимербетонов.
Исследования показали, что для модифицирования поверхности кремнеземистых наполнителей в композициях на основе полиэфирных смол лучше всего использовать катионактивные ПАВ типа октадециламина и алкамона ОС-2.
Изучение действия различных видов ПАВ при введении их в полимерные композиции на основе фурановых смол свидетельствует, что наиболее активными из них являются катионактивные ПАВ типа катапина (алкилбензилпиридинийхлорид) в количестве 0,5—1% по массе смолы.
Таким образом, для композиций на основе полиэфирных смол в качестве ПАВ можно рекомендовать октадециламин или алкамон ОС-2, а для композиций на основе фурановых смол — катапин.
Для композиций на основе фенолоформальдегидных, ацетоноформальдегидных и карбамидных смол хорошие результаты были получены при введении сравнительно небольших количеств (до 1,5%) меламиноформальдегидных смол совместно с фуриловым спиртом. Однако эти составы требуют дополнительных исследований, в том числе определения длительных прочности и ползучести и воздействия агрессивных сред.