CS257225B1

CS257225B1 - Two component binder for coating materials coming into contact with radioactivity

Info

Publication number: CS257225B1
Application number: CS862640A
Authority: CS
Inventors: Lubos Svoboda; Karel Fajfr
Original assignee: Lubos Svoboda; Karel Fajfr
Priority date: 1986-04-10
Filing date: 1986-04-10
Publication date: 1988-04-15
Also published as: CS264086A1

Abstract

Pojivo je určeno pro přípravu materiálů určených pro povrchovou ochranu konstrukcí v prostorách s výskytem zvýšené radiace, zejména pak v objektech jaderné energetiky. K tomuto účelu je použitá epoxidová pryskyřice modifikována směsí benzylalkoholu a bis-2-ethylhexylftalátu tak, že je radiačně stálá a snadno dekontaminovatelná i tehdy je-li k jejímu vytvrzení použito tvrdidlo typu alifatického polyaminu.The binder is intended for the preparation of materials intended for surface protection of structures in areas with increased radiation, especially in nuclear power facilities. For this purpose, the epoxy resin used is modified with a mixture of benzyl alcohol and bis-2-ethylhexyl phthalate so that it is radiation stable and easily decontaminated even when an aliphatic polyamine type hardener is used for its curing.

Description

Dvousložkové pojivo pro povlakové materiály přicházející do styku s radioaktivitou podle vynálezu se týká materiálů pro povrchovou ochranu konstrukcí v prostorách s výskytem zvýšené radiace, zejména pak materiálů používaných pro povrchovou ochranu betonových stěn a stavebních konstrukcí v objektech jaderné energetiky.The two-component binder for the coating materials in contact with the radioactivity of the invention relates to materials for surface protection of structures in areas with increased radiation, in particular materials used for surface protection of concrete walls and building structures in nuclear power plants.

Povrchová ochrana stavebních konstrukci v objektech jaderné energetiky se u nás dosud běžně řeší mnohavrstvými epoxidovými nátěry,rozpouštědlového typu, popřípadě kombinací disperzních a rozpouštědlových nátěrů. Výhodou těchto nátěrů je dobrá radiační odolnost, protože jsou formulovány na bázi výšemolekulárních epoxidových pryskyřic a vytvrzené pojivo proto obsahuje jen málo radiolyticky choulostivých dusíkatých můstků. Nevýhodou je malá tlouštka vznikajícího filmu a značný únik hořlavých a toxických par do ovzduší při provádění prací. Náklady na ochranné masky a náklady na nucené větrání práci značně prodražují a dodržení potřebných bezpečnostních opatření narušuje plynulost stavebních prací.Surface protection of building structures in nuclear power engineering buildings is still commonly handled by multi-layer epoxy coatings, solvent type, or a combination of dispersion and solvent coatings. The advantage of these coatings is good radiation resistance, as they are formulated on the basis of higher molecular weight epoxy resins and the cured binder therefore contains few radiolytically sensitive nitrogen bridges. The disadvantage is the low thickness of the resulting film and considerable leakage of flammable and toxic vapors into the air during the work. The cost of protective masks and the costs of forced ventilation are considerably more expensive, and compliance with the necessary safety measures compromises the flow of construction work.

V zahraničí se proto používají bezrozpouštědlové radiačně odolné povlaky k jejichž vytváření se používají nízkomolekulární epoxidové pryskyřice vytvrzované speciálními aromatickými aminy. Použití aromatických tvrdidel posiluje celkovou aromatickou strukturu vytvrzeného pojivá. Snadnost s jakou vazby aromatických jader zaujímají různé energetické hladiny umožňuje rychlou· delokalizaci pohlcené zářivé energie, čímž je kompensován nepříznivý vliv zvýšené koncentrace radiolyticky citlivých můstků. Aromatická tvrdidla jsou však velmi drahá a z hlediska hygieny práce jsou proti jejich používání vznášeny závažné námitky. Formulace s aromatickými tvrdidly jsou navíc často špatně dekontaminovatelné.Solvent-free radiation-resistant coatings are used abroad to form low molecular weight epoxy resins cured with special aromatic amines. The use of aromatic hardeners strengthens the overall aromatic structure of the cured binder. The ease with which the aromatic nuclei bonds occupy different energy levels enables rapid delocalization of absorbed radiant energy, thereby offsetting the adverse effect of increased concentration of radiolytically sensitive bridges. However, aromatic hardeners are very expensive and serious objections to their use are raised. In addition, aromatic hardener formulations are often poorly decontaminated.

Výše uvedeným nedostatkům čelí dvousložkové pojivo podle vynálezu tvořené epoxidovou pryskyřicí dianbisglycidyléterového typu a aminovým tvrdidlem, jehož podstata spočívá v tom, že jako antiradiační stabilizátor obsahuje benzylalkohol v kombinaci s bis-2-ethylhexylftalátem, přičemž hmotnostní poměr benzylalkoholu a bis-2-ethylhexylftalátu je s výhodou 1:2 až 1:6 a celkový obsah obou těchto přísad činí 10 až 30 % z hmoty epoxidové pryskyřice. Podle výhodného provedeni vynálezu se bis-2-ethylhexylftalát předem homogenizuje s pryskyřicí, zatímco benzylalkohol se předem přidává k aminovému tvrdidlu. Z aminových tvrdidel se používají zejména dietylentriamin, dipropylentriamin, cyklohexylaminopropylamin, adukty epoxidové pryskyřice a alifatických aminů, aminoamidy na bázi dimerizovaných mastných kyselin a alifatických aminů, případně jejich směsi. Podle dalšího výhodného provedení může aminové tvrdidlo obsahovat i trietanolamin v množství až 20 % z hmoty v tvrdidle obsažených aminů.The two-component binder of the present invention is comprised of a dianbisglycidyl ether type epoxy resin and an amine hardener which comprises benzyl alcohol in combination with bis-2-ethylhexyl phthalate as an anti-radiation stabilizer, wherein the weight ratio of benzyl alcohol to bis-2-ethylhexyl phthalate is preferably 1: 2 to 1: 6 and the total content of both additives is 10 to 30% by weight of the epoxy resin mass. According to a preferred embodiment of the invention, the bis-2-ethylhexyl phthalate is previously homogenized with the resin, while the benzyl alcohol is previously added to the amine hardener. Among the amine curing agents, in particular diethylenetriamine, dipropylenetriamine, cyclohexylaminopropylamine, adducts of epoxy resin and aliphatic amines, amino amides based on dimerized fatty acids and aliphatic amines, or mixtures thereof, are used. According to another preferred embodiment, the amine hardener may also contain triethanolamine in an amount of up to 20% by weight of the amine-containing hardener.

Bylo zjištěno, že při formulaci pojivá podle výše uvedených zásad se získají reaktoplastické hmoty s dostatečnou dobou zpracovatelnosti, které po vytvrzení při normální teplotě poskytují chemicky odolné produkty s výtečnou radiační stálostí s velmi dobrou dekontaminovatelností. Nízká vizkozita pojivá navíc umožňuje i snadnou přípravu pigmentovaných reaktoplastů. Při testu radiační stálosti prováděném v rotačním kobaltovém zářiči vykázaly vzorky vytvrzeného dvousložkového pojivá podle vynálezu minimální barevné změny i při celkové dávce 100 Mrad.It has been found that a binder formulation according to the above principles yields thermosetting plastics with a sufficient pot life, which upon curing at normal temperature provides chemically resistant products with excellent radiation stability with very good decontamination. Moreover, the low viscosity of the binder allows easy preparation of pigmented thermosetting plastics. In a radiation stability test performed in a rotating cobalt emitter, samples of the cured two-component binder of the invention showed minimal color changes even at a total dose of 100 Mrad.

Vzorky pojivá modifikovaného alifatickým glycidyléterem při ozáření stejnou dávkou výrazně tmavnou. Vytvrzené pryskyřičné pojivo podle vynálezu připravené z pryskyřice modifikované 5 % benzylalkoholu a 10 % bis-2-ethylhexylftalátu vykázalo po ozáření dávkou 100 Mrad v gama zářiči průměrnou mez pevnosti v ohybu 34,9 MPa a průměrnou mez pevnosti v tahu 22,2 MPa.Aliphatic glycidyl ether modified binder samples darken significantly when exposed to the same dose. The cured resin binder of the invention, prepared from a resin modified with 5% benzyl alcohol and 10% bis-2-ethylhexyl phthalate, showed an average flexural strength of 34.9 MPa and an average tensile strength of 22.2 MPa after irradiation with a 100 Mrad dose in a gamma emitter.

Pojivo připravené z pryskyřice modifikované srovnatelným množstvím butylglycidyléteru vykazuje za stejných podmínek v ohybu jen 24,6 MPa a v tahu jen 17,5 MPa.A binder prepared from a resin modified with a comparable amount of butyl glycidyl ether exhibits only 24.6 MPa under bending conditions and only 17.5 MPa under tension.

V konkrétním provedení se pojivo podle vynálezu aplikuje ve formě souvisle nanášených vrstev, přičemž se s výhodou střídají vrstvy s různým obsahem plniv a pigmentů. Základní adhezivní vrstva se kupříkladu připraví z lehce pigmentovaného pojivá o následujícím složení:In a particular embodiment, the binder of the invention is applied in the form of continuously applied layers, preferably alternating layers having different filler and pigment contents. For example, the base adhesive layer is prepared from a lightly pigmented binder having the following composition:

hmotnostních dílů epoxidové pryskyřice o epoxidovém hmotnostním ekvivalentu 196 g.mol ¹, hmotnostních dílů bis-2-ethylhexyl-ftalátu, 5 hmotnostních dílů benzylalkoholu, 15 hmotnostních dílů isoforondiaminu a 1 hmotnostního dílu železité červeně. Amin se k předem připravené směsi ostatních složek přidává bezprostředně před použitím. Izolovaná betonová plocha získává po aplikaci načervenalý odstín což umožňuje kontrolu rozsahu provedení penetrační vrstvy.parts by weight of epoxy resin with an epoxy equivalent of 196 g / mol ¹ , parts by weight of bis-2-ethylhexyl phthalate, 5 parts by weight of benzyl alcohol, 15 parts by weight of isophorone diamine and 1 part by weight of ferric red. The amine is added to the preformed mixture of the other ingredients immediately prior to use. The insulated concrete surface acquires a reddish shade after application, which allows the extent of the penetration layer to be checked.

i#and#

Pryskyřičná složka pro druhou vrstvu se připraví homogenizací 53,6 hmotnostního dílu epoxidové pryskyřice o epoxidovém hmotnostním ekvivalentu 192 g.mól^-''', 7,4 hmotnostního dílu kaolinu, 15,4 hmotnostního dílu mastku, 1,8 hmotnostních dílů břidličné moučky a 16,8 hmotnostního dílu bis-2-ethylhexyl-ftalátu. Před nanášením se k pryskyřičné složce přidá tvrdidlo tvořené 4,9 hmotnostních dílů benzylalkoholu a 11,2 hmotnostního dílu trimethylhexamethylendiaminového tvrdidla běžné kvality (směs isomeru 2,2,4 a 2,4,4). Na tuto šedě zbarvenou vrstvu se nanáší bílá vrstva připravovaná ze složky obsahující 58,7 hmotnostich dílů stejné epoxidové pryskyřice jako v předchozím případě, 4 hmotnostní díly mastku, 8 hmotnostních dílů kaolinu, 15,2 hmotnostního dílu titanové běloby a 11 hmotnostních dílů bis-2-ethylhexyl-ftalátu. K této složce se přidává tvrdidlo tvořené 3,6 hmotnostními díly benzylalkoholu a 6,1 hmotnostního dílu diethylentriaminu.The resin component of the second layer was prepared by homogenizing 53.6 parts by weight epoxy resin having an epoxide equivalent weight of 192 gmol ^- ''', 7.4 weight parts of kaolin, 15.4 parts by weight of talc, 1.8 parts by weight powdered slate and 16.8 parts by weight of bis-2-ethylhexyl phthalate. Before application, a hardener consisting of 4.9 parts by weight of benzyl alcohol and 11.2 parts by weight of trimethylhexamethylenediamine hardener of conventional quality (isomer mixture 2,2,4 and 2,4,4) is added to the resin component. A white layer prepared from a component containing 58.7 parts by weight of the same epoxy resin as above, 4 parts by weight of talc, 8 parts by weight of kaolin, 15.2 parts by weight of titanium dioxide and 11 parts by weight of bis-2 is applied to this gray colored layer. ethylhexyl phthalate. A hardener consisting of 3.6 parts by weight of benzyl alcohol and 6.1 parts by weight of diethylenetriamine is added to this component.

Pryskyřičná složka pro závěrečnou lakovou vrstvu se připraví z 75 hmotnostních dílů epoxidové pryskyřice jako výše a 20 hmotnostních dílů bis-2-ethylhexyl-ftalátu. K vytvrzování se použije směs 7,5 hmotnostního dílu diethylentriaminu, 1,9 hmotnostního dílu triethanolaminu a 5,8 hmotnostního dílu benzylalkoholu. Jednotlivé vrstvy se nanášejí nejlépe rounovým válečkem přičemž interval mezi prováděním jednotlivých vrstev se volí tak aby překrývaná vrstva ještě slabě dolepovala. Rozličné barevné řešení usnadňuje kontrolu práce. Výsledný čtyřvrstvý povlak je radiačně stálý, mechanicky i chemicky odolný a snadno dekontaminovatelný.The resin component for the final lacquer layer is prepared from 75 parts by weight of epoxy resin as above and 20 parts by weight of bis-2-ethylhexyl phthalate. A mixture of 7.5 parts by weight of diethylenetriamine, 1.9 parts by weight of triethanolamine and 5.8 parts by weight of benzyl alcohol is used for curing. The individual layers are preferably applied by means of a non-woven roller, the interval between the application of the individual layers being selected so that the overlapped layer still adheres slightly. Different color solutions make it easier to control your work. The resulting four-layer coating is radiation stable, mechanically and chemically resistant, and easily decontaminated.

Claims

object of the invention

A two-component binder for coating materials in contact with radioactivity consisting of an epoxy resin of dianbisglycidyl ether type having a molecular weight of 350 to 800 as one component and an amine hardener of the aliphatic or cycloaliphatic type as the second component, characterized in that it contains benzyl alcohol as anti-radiation stabilizer. 2-ethylhexyl phthalate, wherein the weight ratio of benzyl alcohol to bis-2-ethylhexyl phthalate is 1: 2 to 1: 6 and the total content of both additives is 10 to 30% by weight of the binder of the epoxy resin.