Герметик на основе тиокола

При осуществлении строительных, монтажных работ очень часто используется такой материал, как герметик. В данной статье речь пойдет о тиоколовых полисульфидных герметиках, их технических характеристиках, свойствах и сфере применения.

Особенности

Современный герметик – это строительный материал, который применяют в процессе заделывания швов, стыков и прочих ремонтных работ.

Все герметики делятся на две группы:

• однокомпонентные материалы, которые готовы к применению;
• многокомпонентные материалы, требующие предварительного смешивания.

Тиоколовые герметики относятся к группе многокомпонентных материалов. Это двух-, трехкомпонентные составы.

Что это такое?

Полисульфидный (тиоколовый) герметик – один из самых дорогих и надежных материалов. Если рассматривать его технические характеристики, стоит отметить, что его основа – жидкий тиокол, по своей структуре напоминающий каучук. Полисульфидные герметики содержат полимеры, пластификаторы, наполнители, пигменты и структурирующие вещества.

Данный тип герметического состава стал востребованным благодаря определенным свойствам и преимуществам.

• высокая степень прочности и эластичности;
• влагоустойчивость;
• низкая степень газопроницаемости;
• повышенная степень стойкости к таким компонентам, как бензин, масла, щелочи, минеральные кислоты, органические растворители;

• защита от УФ-излучения и прочих воздействий окружающей среды;
• возможность применения в разных температурных режимах, от -55 до +35 градусов;
• отличная адгезия, позволяющая применять данный герметик в различных отраслях и на разных поверхностях, включая дерево, металл и бетон;
• долговечность (срок службы таких материалов составляет более 20 лет);
• неплохие показатели остаточной деформации.

Полисульфидный материал имеет несколько недостатков.

• Несовместимость с пластмассовыми материалами. Это связано с тем, что в составе герметика присутствует растворитель, который оказывает негативное влияние на свойства пластмассы.
• После смешивания материал необходимо использовать за короткое время (2-3 часа), иначе он утратит все свои свойства.
• Во время использования герметика нужно применять защитные средства.

Полисульфидный материал может проявить свои свойства на 100%. Однако для этого нужно учитывать определенные рекомендации.

«УТ-32» и «У-30М»

Есть материалы, которые на практике используются чаще всех остальных. Среди них – полисульфидный герметик «УТ-32», а также «У-30М».

Тиоколовый герметик «УТ-32» используется при герметизации гермовводов. Его часто применяют в процессе герметизации электрооборудования, штепсельных разъемов, различных металлических соединений, которые функционируют в среде воздуха или топлива. Это касается и различных конструкций, в которых отсутствуют латунные, серебряные и медные контакты. Еще этот герметик широко применяется в машиностроительной, авиационной, приборостроительной сферах.

Тиоколовый материал наделен рядом свойств, среди которых:

• высокая устойчивость к деформации;
• повышенная стойкость к воздействиям масел, бензина;
• способность хорошо сопротивляться воздействию ультрафиолетовых лучей, а также кислорода;
• возможность использовать такой материал при разных температурных режимах (от -60 до +130 градусов).

Такой состав относится к группе трехкомпонентных материалов. «УТ-32» – паста белого или серого цвета, которая разбавляется растворителем. Перед использованием все компоненты тщательно смешиваются. Поверхность, где будет применяться герметический материал, следует предварительно очистить от пыли, грязи, посторонних веществ. При устранении масляных и жирных пятен осуществляется обезжиривание поверхности (с помощью бензина). Герметик наносится только на сухие участки поверхности.

Тиоколовый герметик «У-30М» производится на основе жидкого тиокола и вулканизируется при температурных показателях от +15 градусов до 0. Его применяют для герметизации неподвижных металлических конструкций. Исключением являются латунные и серебряные сплавы. Состав используется при любых климатических и температурных режимах.

Его используют в комплексе с клеем, которым делают клеевой подслой. Клей выбирается с учетом того, из какого материала выполнена основа. От вида выбранного клея зависит количество слоев, нанесенных на поверхность. Как правило, это два слоя. Время просушки каждого слоя – от 30 минут до 1,5 часов.

Перед началом герметизации поверхность очищают от пыли, грязи (с помощью щетки). При необходимости выполняется обезжиривание поверхности или отдельных элементов. Для этого подойдет бензин. Лучше осуществлять обезжиривание на маленьких участках, чтобы поверхность не успела засориться вновь. После обезжиривания нужно время на просушку.

Область и технология применения

Благодаря своим особенностям тиоколовый герметик используют там, где нужно предотвратить контакт с различными химическими веществами. Это, как правило, бензоколонки, гаражи, топливные станции, склады ГСМ. Данный материал применяют при ремонте металлических крыш.

Широкое применение герметик нашел при изготовлении стеклопакетов. С его помощью осуществляют герметизацию швов, щелей, трещин в бетонных, железобетонных конструкциях, где деформация не превышает 25%.

Собираясь применять такой состав, нужно ознакомиться с технологией использования, которая одинакова для всех видов.

Перед нанесением нужно быть уверенным в том, что:

• поверхность хорошо очищена от старого строительного материала;
• выполнено зенкование крепежных отверстий;
• те участки, где не наносится материал, обклеены липкой лентой;
• материал готов к применению.

Если все готово, можно начинать процесс герметизации. Чтобы добиться хороших результатов работы, нужно учесть все важные рекомендации.

О том, как выбрать нужный вид герметика, рассказывается в видео.

ТИОКОЛОВЫЙ ГЕРМЕТИК

ЧТО ЖЕ ТАКОЕ ТИОКОЛ?

Тиоколовый герметик знает далеко не каждый человек. С этим понятием сталкиваются в строительстве, машиностроении, авиации и космической инфраструктуре. Тиокол – это вещество, подобное синтетическому каучуку, с похожими на это сырье свойствами и характеристиками. Но в то же время, тиокол не является синтетической материей, ровно как и натуральным веществом. Он получился путем смешения полисульфида натрия и этиленхлорида.

СВОЙСТВА ТИОКОЛОВОГО ГЕРМЕТИКА.

Чтобы подробнее рассмотреть свойства герметика на основе тиокола, необходимо понять его состав. В основе этого материала находятся два вида паст: герметизирующая (каучуковая — компонент А) и вулканизируюшая (отвердитель — компонент Б), которая имеет в своем составе двуокись свинца или марганца, а может содержать двухромовокислый натрий. Также, в тиоколовый герметик добавляется ускоритель — дифенилгуанидин (ДФГ). Каучуковая часть придает герметику свойства, присущие резине, а именно газо- и гидроизоляцию, отличную эластичность, максимальную прочность, а также способность компенсировать вибрации, образуемые ветровыми нагрузками и колебаниями температурных показателей и давления. А вот вулканизируюшая паста награждает тиоколовый герметик отличной адгезией ко всем поверхностям и высотой устойчивостью ко многим веществам, таким как масло, щелочи и кислоты, радиация и озон, а также практически не подвергается тепловому старению.
Области применения тиоколовых герметиков
Главным достоинством тиоколовых герметиков является великолепная герметизация любого вида форм поверхностей, а также отличная адгезия ко многим материалам, даже, к стеклу. И еще- высокая эластичность. В связи с этим, первостепенной сферой применения тиокола является строительство, и в большей степени такие его направления, как герметизация стыков строительных панелей и герметизация стеклопакетов. И другие преимущества рассматриваемого композита повлияли на его популярность в в защите деформационных швов в бетоне.
Конструкция, укрепленная тиоколовым герметиком, обладает максимальной надежностью при эксплуатации и технологичностью, что обуславливает его простоту и удобство в производстве. Его компоненты не расслаиваются при хранении. Герметик имеет длительную жизнеспособность, в то же время достаточно быстро отверждаясь при комнатной температуре. Из-за однородности консистенции вещества, его просто и легко наносить. Пожалуй, единственным недостатком тиоколового герметика является его высокая стоимость, в отличие от остальных видов герметизирующих составов. Учитывая все вышеперечисленные достоинства рассматриваемой материи, можно сделать однозначный вывод о том, что тиоколовый герметик, имеющий самые лучшие технические характеристики, является наиболее удачным материалом для герметизации стеклопакетов и межплитных швов.
Обратите внимание: компания "НовТехХим" может изготовить жидкий тиоколовый герметик без запаха тиокола, способом введения в состав герметика парфюмерных отдушек.

Технологии и оборудование для изготовления красок, ЛКМ

ГЕРМЕТИКИ НА ОСНОВЕ ЖИДКИХ ТИОКОЛОВ

Благодаря исключительно интересному сочетанию свойств осо­бое место среди герметиков занимают композиции на основе жидких тиоколов, или жидких полисульфидных каучуков. Это олигомеры, которые в результате вулканизации превращаются в сшитые полимеры, образуя эластичные продукты с удовлетвори­тельными физико-механическими, адгезионными и диэлектри­ческими характеристиками, высокой эластичностью в интервале температур от —60 до 120—130 °С, отличной стойкостью к дей­ствию тепла, света, озона, радиации, масел и топлив, разбав­ленных кислот и щелочей и пр. [1, 6, 7, 9, 62, 63].

В настоящее время известно большое число тиоколовых гер­метиков, пригодных для работы в различных отраслях промыш­ленности, характеризующихся длительным сроком службы и достаточно простой технологией применения. Использование тио­коловых герметиков дает значительный технико-экономический эффект, обеспечивая надежность работы различных конструк­ций, приборов, приспособлений, изделий.

Жидкие тиоколы —один из первых промышленных бифункци­ональных олигомеров — получаются по реакции поликонденсации чаще всего ди ((3-хлорэтил)формаля с тетрасульфидом натрия

Зависимость жизнеспособности компо­зиции на основе жидких тиоколов LP—2 (I) и LP—32 (2) от температуры при постоянной относительной влаж­ности воздуха 50%.

При добавке в качестве структурирующего агента 1,2,3-трихлор — пропана. Наличие в основной цепи тиокола атомов серы пред­определяет высокую стойкость вулканизатов ко многим агрес­сивным средам (маслам, нефтяным топливам), а также к дей­ствию озона, света, радиации. Отсутствие двойных связей также обеспечивает повышенную стойкость к действию кислоро­да и озона и повышает стойкость к старению на воздухе и при повышенной температуре. Наличие связи О—СН2—О обус­ловливает склонность тиоколов к гидролизу и, следовательно, низкую стойкость к кислотам. Стойкость тиоколов к щелочам значительно выше. Наличие таких связей оказывает влияние также на верхний температурный предел эксплуатации вулка­низатов на основе жидкого тиокола, ограничивая его темпера­турой 150 °С.

Жидкие тиоколы представляют собой подвижные жидкости медообразной консистенции от светлого до темного янтарного цвета плотностью 1270—1300 кг/м3 со слабым запахом, прису­щим меркаптанам. Жидкие тиоколы не являются токсичными веществами. Они в любых соотношениях совместимы с хлориро­ванными и ароматическими углеводородами, частично смешива­ются с Кетонами и сложными эфирами уксусной кислоты и абсолютно не смешиваются с керосином, спиртами, глицерином, этиленгликолем.

Выпускаемые в промышленности тиоколы различаются вяз­костью, молекулярной массой, плотностью, содержанием мер — каптановых групп и сшивающего агента. Чем более разветвлен полимер, тем больше его термостабильность, стойкость к дей­ствию масел, бензина, растворителей, выше эластичность по отскоку и ниже относительное удлинение [64].

Вулканизация жидких тиоколов происходит в результате окисления концевых меркаптановых (или тиольных, сульфгид — рильных) групп SH с образованием дисульфидных связей S—S. В качестве окислителей применяются различные доноры кис­лорода, способные взаимодействовать с подвижным атомом
Водорода группы SH. Известны и другие реакции, не связанные с — окислением [65].

Вулканизация жидкого тиокола протекает при комнатной и более низких температурах и, как правило, сопровождается выделением воды. В щелочной среде, а также в условиях повы­шенных влажности и температуры вулканизация ускоряется (рис. X. 2 и X. 3). Вулканизация жидкого тиокола протекает без усадки.-

В качестве вулканизующих агентов могут быть использованы неорганические перекиси или двуокиси, окислы металлов, бихро — маты, хлораты и нитраты щелочных металлов, нитробензол, тринитротолуол, n-хинондиоксим и другие нитросоединения, ор­ганические перекиси, диизоцианаты, диэпоксиды и др. Наиболее распространенными вулканизующими агентами являются неор­ганические перекиси и двуокиси, в частности двуокиси марганца и свинца.

С целью снижения токсичности, а также облегчения условий введения и смешения с полимером двуокись свинца применяют обычно в виде ласты, диспергированной в пластификаторах (дибутилфталате, дифениловом эфире и др.) или органических растворителях. В состав вулканизующих паст входят также по­верхностно-активные вещества, препятствующие осаждению вул­канизующего агента в диспергаторе и являющиеся, помимо этого, замедлителями процесса вулканизации. Это — жирные кислоты — стеариновая и олеиновая или их соли — стеараты свинца, цинка, алюминия и др. Эффективность жирных кислот в большой степени зависит от влажности окружающей среды и при ее увеличении снижается. Соли жирных кислот менее чув­ствительны к изменению влажности, но применяются в несколь­ко больших количествах, чем жирные кислоты.

U5 55 65 75 85 Относительная Влажность,%

Зависимость жизнеспособности композиции на основе жидкого тиокола LP—32 от относительной влажности воздуха при постоянной температуре 25 °С.

Активатором вулканизующей системы с двуокисью свинца является сера, содержание которой может изменяться от 0,05 До 0,5 масс. ч. на 100 масс. ч. жидкого тиокола. При введении более’ 0,5 масс. ч. серы вулканизаты размягчаются, особенно при нагревании, а при содержании серы более 0,2 масс. ч. снижается прочность сцепления их с различными материа­лами, в частности с металлами. Кроме серы в качестве активаторов может применяться ацетат магния (0,1—0,5 масс. ч.

20%-ного водного раствора на 100 масс. ч. жидкого тиокола^ а также дифенилгуанидин и о-толуолгуанидин [66, 67]

При использовании для вулканизации жидкого тиокола дву­окиси марганца процесс протекает с меньшей скоростью. Дву­окись марганца не рекомендуется применять в композициях с фенольными смолами.

В последнее время в связи с разработкой однокомпонентных в состоянии поставки герметиков, в которых вулканизующий агент находится в смеси с жидким тиоколом, большое распрост­ранение в качестве вулканизующих агентов получили перекиси щелочных и щелочно-земельных металлов — бария, кальция, натрия, а также перекиси карбонатов и пирофосфатов натрия [68, 69]. В качестве активаторов используются окислы этих же металлов и аминоспирты. Для увеличения продолжительности хранения композиций с вулканизующим агентом рекомендуются цеолиты.

Вопросам вулканизации жидких тиоколов посвящено боль­шое число работ [71—75].

Важным свойством жидких тиоколов является их способ­ность совулканизоваться с различными смолами — эпоксидны­ми, фенольными и полиэфирными, что позволяет модифициро­вать свойства герметиков. Совулканизации жидкого тиокола с эпоксидной смолой протекает при комнатных температурах в присутствии катализаторов — аминов, многоосновных карбоно^ вых кислот и их ангидридов [76]. Повышение температуры ускоряет процесс совулканизации. Катализаторами совулкани- зации жидкого тиокола с ненасыщенными полиэфирами служат перекись метилэтилкетона, гидроперекись грег-бутила и др. Со­вулканизация жидкого тиокола с фенольными и родственными им смолами протекает за счет образования гибких полимерных моносульфидных мостиков между кольцами фенола при взаи­модействии меркаптановых групп тиокола и гидроксильных групп активной метилольной группы фенольного кольца смолы.’ В процессе совулканизации выделяется вода:

—R— SH + Аг—СН8ОН —9- —R—S—Аг—СН2—S—R—(- Н20

В качестве активных наполнителей жидких Тиоколов чаще всего используют мягкие полуусиливающие сажи, двуокись кремния, двуокись титана, мел, сульфид цинка, литопон и др.

В качестве пластификаторов чаще всего применяют дибутил — фталат, хлористый дифенил, рубракс, J^mfljjjj инденкумароно — вые и каменноугольные смолы и др. В тех случаях, когда адгезия герметика к субстрату невелика, вместо — пластификаторов для повышения текучести герметика используют растворители — ме — тилэтилкетон, толуол, ксилол и др.

Для повышения вязкости герметиков в их состав вводят тиксотропные добавки — двуокись кремния, осажденный мел. силикат алюминия, поливиниловый спирт и др. [77, 78].

С целью повышения адгезии герметиков к металлам в их состав вводят фенольные и эпоксидные смолы, а также винил — иденхлорид и хлорированные каучуки, а для повышения адгезии к стеклу и алюминию рекомендуется вводить аминосиланы, на­пример меркаптоалкиламиноалкилалкоксисилан, угЛ[Щидок- сипропилтриметоксисилан и др. Эти же соединения в виде рас­творов в спирте или кетоне могут быть применены в качестве подслоев. Подслоями могут служить также клеи на основе хло­рированных каучуков, например хлоропренового, а также изо — цианаты [79]. При введении в состав герметиков различных порообразователей (гидридов щелочных или щелочно-земель — ных металлов, гидразинов) могут быть получены вспененные герметики с плотностью менее 1000 кг/м3 [80, 81].

Вулканизация тиоколовых герметиков проходит при комнат­ной температуре. Жизнеспособность герметиков, а также про­должительность вулканизации зависят от температуры и отно­сительной влажности окружающей среды, количества и свойств вулканизующего агента, жидкого тиокола, а также от приготов­ляемого количества герметика.

При повышении температуры вулканизации на каждые 10 °С при прочих равных условиях жизнеспособность уменьшается в 2—3 раза, а при повышении относительной влажности воздуха на 10%—в 1,2—1,4 раза [90—91]. Общая продолжительность вулканизации при этом соответственно сокращается. Как прави­ло, жизнеспособность герметиков находится в пределах 2—• 8 ч. Ее изменение в ту или иную сторону достигается в основном за счет изменения дозировки вулканизующего агента и ускори­теля. Процесс вулканизации, обеспечивающий достижение опти­мальных физико-механических и адгезионных свойств, заканчи­вается за 7—10 сут.

Вулканизаты жидкого тиокола как наполненные, так и нена — полненные плохо крепятся к металлам, стеклу, пластмассам и другим субстратам. Поэтому их применяют либо с клеевыми подслоями, либо вводят в их состав специальные добавки, о чем уже было сказано выше. Не меньшее влияние на прочность крепления герметиков оказывает тщательность подготовки по­верхности субстрата, очистка его от посторонних включений, масел и жира, а также обработка поверхности химическим путем — оксидированием, фосфатированием, анодированием И др.

Прочность связи при отслаивании герметиков от металлов зависит от типа металла и качества обработки его поверхности и колеблется от 1,5 до 6,0 кН/м (иногда 10—11 кН/м), от стек­ла — от 1,0 до 2,5 кН/м. Прочность связи с металлом при отрыве находится, как правило, в пределах от 1,0 до 3,0 МПа и тем выше, чем выше условная прочность герметика при растяжении. Зависимость прочности крепления герметика У-30М к стали 45ХГСА от температуры приведена на рис, X, 4. Из данных,

Зависимость прочности связи герметика У-ЗОМ со сталью 45ХГСА при отрыве от температуры: 1 — без подслоя; 2—с клеевым подслоем на ос­нове хлоропренового каучука.

Приведенных на рисунке, видно, насколько применение клеевого подслоя — клея на основе хлоропренового каучука увеличивает’ прочность крепления. При повышении температуры вулканиза­ции и в процессе теплового старения адгезия герметиков к различным поверхностям, особенно к металлическим,’ увеличи­вается. Очень важно при герметизации металлических, пласт­массовых или каких-либо других поверхностей, окрашенных эмалями, покрытых лаками, красками, грунтами, в каждом конкретном случае подбирать соответствующий подслой.

Тиоколовые герметики отличаются прекрасной стойкостью к’ тепловому старению, особенно при умеренных температурах’ (5G—70°С). Изменение физико-механических показателей в те­чение длительной экспозиции при температурах до 100°С про­исходит постепенно и плавно. При этом условная прочность герметиков при разрыве практически не изменяется или изменя­ется очень незначительно, а относительное удлинение снижается, что видно из рис. X. 5, где приведена зависимость относительно­го удлинения при разрыве — герметика типа У-30МЭС-10 от продолжительности старения при различных температурах. На основании имеющихся данных долговечность тиоколовых гер­метиков оценивается в 20 и более лет [140].

Изучение поведения герметиков (в сочетании с клеевыми подслоями), выпускаемых различными странами — ГДР, США и СССР, при воздействии дистиллированной воды, гидравличе­ского масла и керосина, высоких и низких температур, а также их — адгезии к алюмомагниевому сплаву и различным породам древесины, применяемым в судостроении, показало, что лучши­ми свойствами обладают отечественные герметики марок У-ЗОМ и УТ-31. Герметик У-ЗОМ в сочетании с эпоксидно-тиоколовым клеем К-50 характеризуется наибольшей стойкостью к у-излуче — нию, орошению морской водой, к старению во влажной атмо­сфере и с успехом может применяться в судостроении [141].

Герметики на основе жидких тиоколов могут быть получены практически любого цвета за счет введения различных красите-

Зависимость относительного удлинения при разрыве герметика У-30МЭС-10 от продолжительности старения при раз­личных температурах: /—50 °С; 2—70 °С; 3 — 90 °С; 4—110 °С; 5—130 °С.

Лей и пигментов. Однако чаще всего они выпускаются черного, коричневого или серого ,цвета из-за применения в качестве вул­канизующего агента двуокиси свинца или марганца и сажи или двуокиси титана в качестве наполнителя.

Продолжительность Стареная, мес.

Тиоколовые герметики топливо-, бензо — и маслостойки и мо­гут эксплуатироваться в среде авиационных топлив, минераль­ных масел, бензинов и пр. Герметики стойки также к действию морской, водопроводной и дистиллированной воды, разбавлен­ных минеральных кислот и щелочей, к тепловому и атмосфер­ному старению, воздействию радиации, обладают удовлетвори­тельными диэлектрическими и теплофизическими свойствами. Их ‘ недостатки — малое сопротивление раздиру и износу, высокая остаточная деформация при сжатии и ее быстрое

Торговые марки герметиков на основе жидкого тиокола

У-ЗОМ, У-ЗОМЭС-5, У-30МЭС-10, УТ-32, УТ-34, 51-УТ-37, 51-УТ-36А, ВИТЭФ-1, ВИТЭФ-2, АМ-05. PR-1221B, 1221 ВТ, 380М, 1422А, 1422В, 1431, 1435, 1422А-2, 1422В-2, 701 А, 701М, 702, 703, 702А, 12010, 1005Z.

PR-154, 254,255,266,400, PRV-150, 399, 150, 2$, 399, 1422А, 1422В, 5000, 391НТ.

Thiphrom 201с, 211с,

«Research Company» (США)

«Je Joint Franseins» (Франция)

«Kemyski Kombinat Hromos» (Югославия)

Для различных отраслей промышленности

Для авиационной техни­ки

Для строительной про­мышленности

Для различных отраслей промышленности

Свойства некоторых зарубежных и отечественных тиоколовых герметиков