РОЗДІЛ 2
РОЗРОБКА ВІТЧИЗНЯНИХ СИЛОКСАНОВИХ СУМІШЕЙ ДЛЯ ЗАХИСТУ ПОВЕРХНІ БЕТОНІВ
2.1. Аналіз сировинної бази України
У Запоріжжі знаходиться спеціалізоване державне виробниче об'єднання "Кремнійполімер", що випускає елементоорганічну продукцію. Воно є найбільшим на території СНГ і єдиним в Україні виробником кремнійорганічних мономерів, олігомерів і полімерів, їх перелік складає понад 180 найменувань [112].
Найбільшу складність у синтезі силоксанів представляє процес отримання мономерів, який на високому рівні реалізується на об'єднанні. Багато європейських хімічних підприємств, не маючи власного виробництва кремнійорганічних мономерів, закупляють їх у ВО "Кремнійполімер", з метою подальшої переробки у силоксани, у тому числі і для гідрофобізуючих складів. Сировиною для синтезу мономірних продуктів є металевий кремній, що виготовляється "Титано-магнієвим комбінатом" м. Запоріжжя і хлористий метил, виробництва ВО "Азот", м. Дніпродзержинськ.
Для синтезу метилсиліконату натрію реалізується лужний гідроліз нецільових продуктів технологічного процесу, що забезпечує йому низьку собівартість і доступність. Проте його захисні властивості недостатньо високі.
Гидрідметилсилоксан отримують з достатньо дефіцитного і дорогого метилхлорсилану CH3SiНCl2. Володіючи достатньо виявленими гідрофобізуючими властивостями, цей продукт має малий відсоток виходу при синтезі, тому низькотоннажний і не може забезпечити всі потреби будівельної галузі.
У той же час на виробничому об'єднанні великим тоннажем випускаються мономери (CH3)2SiCl2, CH3SiCl3, C6H5SiCl3 і ін., що дозволяє отримувати доступні силоксанові олігомери різної будови, які можуть знайти застосування в якості основ захисних складів для штучного каменю.
Таким чином, завдяки наявності в м. Запоріжжя великого хімічного комбінату "Кремнійполімер", Україна володіє всіма необхідними виробничими потужностями і сировинними ресурсами для виробництва кремнійорганічних олігомерів, що можуть бути покладені в основу створення нових засобів хімічного захисту бетону.
2.2. Органічні розчини олігоорганосилоксанів як захисні суміші для бетону
2.2.1. Взаємозв'язок властивостей, складу і структури олігоорганосилоксанів з позиції створення нових гідрофобізаторів.
Властивості олігоорганосилоксанів залежать від типу і будови органічних радикалів біля атому кремнію, їх кількісного співвідношення, симетрії або асиметрії ланок, що входять до ланцюга молекул; від загальної конфігурації молекул, наявності або відсутності розгалужень, будови і складу кінцевих груп, а також від наявності, числа і розташування гетероатомів в органічних радикалах і основному ланцюзі [6,8].
На гідрофобізуючу дію кремнійорганічних сполук впливає склад і будова їх макромолекул, а також хімічна природа оброблюваної поверхні і технологія нанесення. Змінюючи співвідношення радикалів в олігоорганосилоксанах, можна широко варіювати властивості олігомерів в широких межах для досягнення заданого оптимуму. Зміна складу і будови обрамляючих радикалів біля атому кремнію, супроводжується істотними змінами конфігурації молекул і властивостей олігомерів.
Збільшення довжини органічного радикала біля атому кремнію призводить до підвищення гідрофобних властивостей плівок, але при цьому падає їх атмосферостійкість (стійкість до кисневого та озонового окислення, світлостійкість). У зв'язку з цим особливий інтерес мають фенільні кремнійорганічні похідні. Внесення їх до структури олігодиметилсилоксану істотно підвищує гідрофобність плівок, термоокислюючу стабільність, радіаційну і світлостійкості [6,8]. Ці властивості залежать від кількісного співвідношення радикалів CH3 : C6Н5 в макромолекулі.
Для виробництва гідрофобізаторів на даний час використовуються в основному метил і етил похідні органосилоксанів лінійної будови [102,103, 113], при цьому, повністю не реалізуються закладені в природі органосилоксанів гідрофобізуючі властивості. Крім того, за основу найбільш розповсюджених кремнійорганічних гідрофобізаторів взяті лінійні органосилоксани, схильні до гідролізу, через циклізацію, особливо при підвищених значеннях рН, які забезпечує цементний камінь.
При нанесенні на бетонну поверхню розчини алкилсиліконатів натрію закріплюються на ній, за рахунок розкладання під дією вуглекислоти, присутньої у повітрі, з утворенням алкилсилантріолів і поліалкилсилоксанів [6]. Ці похідні, у свою чергу, взаємодіють з гідроокисами і окислами, що входять до складу будівельного матеріалу, а також піддаються подальшій поліконденсації з утворенням на поверхні нерозчинної водовідштовхувальної плівки. Оскільки процес карбонізації достатньо тривалий в часі, то для алкилсиліконатів натрію характерне їх вимивання з будівельних матеріалів атмосферними опадами, що позначається на ефективності їх застосування.
Гідрофобізуюча дія олігоалкилгідросилоксанів обумовлена наявністю в їх молекулах активних атомів водню, пов'язаних з кремнієм. Ці атоми здатні реагувати з ОН-групами, що входять до складу матеріалу, з вивільненням водню, при цьому між сполукою, яка гідрофобізує, і бетонною основою утворюються хімічні зв'язки.
При створенні нових захисних сполук, окрім введення фенильних радикалів до органосилоксану, було би дуже перспективним створити умови для плівкоутворення на будівельному камені, на якому олігомери затверджуючись, утворювали тривимірну сітку. Це зв'язано з тим, що на відміну від лінійних полімерів, сітчасті (спіроциклічні) органосилоксани у плівках мають максимальні: міцність, зносостійкість, атмосферостійкість.
Значний вплив на властивості органосилоксанів, розгалуженої і сходової будови мають два чинники: функціональність вихідних мономерів, визначувана співвідношенням числа нефункціональних груп або органічних радикалів до одного атома кремнію (R : Si), і ступінь використання функціональних груп у процесі конденсації. Коли співвідношення R : Si знижується з 2 : 1 до 1 : 1, полімери поступово стають менш текучими, плавкими і розчинними