CN103756605A - 一种低温快固乙烯基树脂堵漏材料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低温快固乙烯基树脂堵漏材料及其制备方法与应用。所述堵漏材料由质量比为100:(3~10)的甲组分和乙组分组成,其中:甲组分包含以下按质量百分比计的组分:聚氨酯乙烯基化合物15.7~34.2%、环氧乙烯基化合物15.6~35.1%、促进剂2~5%和活性稀释剂38.0~58.8%,乙组分包含以下按质量百分比计的组分:引发剂50%和邻苯二甲酸二丁酯50%。本发明与一般的环氧树脂相比,粘度低,低温固化快,早期强度高。本发明与一般的甲凝灌浆材料相比,收缩率较低。此外,本发明聚氨酯树脂的加入使固结体具有一定的韧性,同时环氧树脂的加入,使固结体的抗压强度高、粘结强度高。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料领域,具体涉及一种低温快固乙烯基树脂堵漏材料及其制备方法与应用。
背景技术
目前用于地下工程、隧道、大坝、油田等的防水堵漏材料,大多采用单组分水溶性聚氨酯、丙烯酸盐以及丙凝等化学灌浆材料。这些浆材具有一定的吸水溶胀功能,在裂缝中固化后,其固结体遇水可反复膨胀,达到止水堵漏的效果。但由于这些浆材固结后强度比较低,耐盐性较差,所以不适合应用在建筑物的补强加固方面。
现今市场上有一种环氧树脂堵漏材料能有效在水介质中快速固化,而且固结体强度高、与混凝土粘结性能良好、收缩率低。但这种材料在实际应用中发现了一些问题,主要是短期强度上升较慢,特别是在温度较低(5℃以下)的情况下固化比较慢,难以满足北方秋冬季施工的要求。随着北方开始大量建设地铁、高铁、隧道等,开发一种低温快固的堵漏材料产品日渐紧迫。
发明内容
为解决现有技术的缺点和不足之处,本发明的首要目的在于提供一种低温快固乙烯基树脂堵漏材料。
本发明的另一目的在于提供上述低温快固乙烯基树脂堵漏材料的制备方法。
本发明的再一目的在于提供上述低温快固乙烯基树脂堵漏材料的应用。
为实现上述发明目的,本发明采用如下技术方案:
一种低温快固乙烯基树脂堵漏材料,其由质量比为100:(3~10)的甲组分和乙组分组成,其中:
甲组分包含以下按质量百分比计的组分:
乙组分包含以下按质量百分比计的组分:
引发剂 50%
邻苯二甲酸二丁酯 50%。
优选的,甲组分中所述聚氨酯乙烯基化合物由以下制备方法得到:将聚醚多元醇加入反应器并于110~120℃、真空度133.3Pa脱水1.5~2h后,降温至50℃,然后加入二异氰酸酯,搅拌均匀后于70~80℃反应3~4h;加入催化剂反应1h,再加入阻聚剂和含羟基的乙烯基化合物反应5h,得到所述聚氨酯乙烯基化合物;
其中各原料的重量百分比分别为:聚醚多元醇36.8~75.3%,二异氰酸酯13.4~34.0%,含羟基的乙烯基化合物11.0~29.8%,催化剂0.1~0.2%,阻聚剂0.2~0.4%。
更优选的,所述聚醚多元醇为二官能度聚醚多元醇;所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯;所述含羟基的乙烯基化合物为甲基丙烯酸羟乙酯或甲基丙烯酸羟丙酯;所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡或三乙烯二胺;所述阻聚剂为对苯二酚或2,6-二叔丁基对甲酚。
最优选的,所述聚醚多元醇为聚醚N-204、聚醚N-201、聚醚N-220、PTMEG-1000或PTMEG-2000中的一种。
优选的,甲组分中所述环氧乙烯基化合物由以下制备方法得到:将环氧树脂加入反应器中并加热到85~95℃,然后在搅拌的状态下加入丙烯酸系化合物、催化剂和阻聚剂的混合液,加入完毕后在115~125℃反应3~4小时,得到所述环氧乙烯基化合物;
其中各原料的重量百分比分别为:环氧树脂67.4~74.4%,丙烯酸系化合物25.2~32.2%,催化剂0.1~0.3%,阻聚剂0.1~0.3%。
更优选的,所述环氧树脂为E-51环氧树脂或E-44环氧树脂;所述丙烯酸系化合物为丙烯酸或甲基丙烯酸;所述催化剂为苄基三乙基氯化铵或N,N-二甲基苯胺;所述阻聚剂为对苯二酚或2,6-二叔丁基对甲酚。
优选的,甲组分中所述促进剂为N,N-二甲基对苯甲胺、N,N-二甲基甲胺、N,N-二乙基苯胺或N,N-二羟乙基对甲苯胺中的一种;甲组分中所述活性稀释剂为甲基丙烯酸甲酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和苯乙烯中的至少一种。
优选的,乙组分中所述引发剂为过氧化苯甲酰。
上述低温快固乙烯基树脂堵漏材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将聚氨酯乙烯基化合物、环氧乙烯基化合物、促进剂和活性稀释剂加入反应器,搅拌0.5~1h,得到甲组分;
(2)将引发剂搅拌溶解于邻苯二甲酸二丁酯中,得到乙组分。
上述低温快固乙烯基树脂堵漏材料在地铁、隧道、污水处理池或城市高层建筑地下室的防水堵漏工程中的应用,甲组分和乙组分按100:(3~10)的质量比混合均匀后使用。
本发明的原理是:通过含羟基的乙烯基化合物与聚氨酯预聚体发生反应生成的聚氨酯乙烯基化合物、环氧树脂与丙烯酸系化合物发生反应生成的环氧乙烯基化合物、乙烯基活性稀释剂三者的混合物在引发剂过氧化苯甲酰、促进剂的作用下发生自由基聚合反应,低温的环境下快速固化成固结体,从而达到快速堵漏的效果。
与现有技术相比,本发明具有以下优点及有益效果:
(1)本发明与一般的环氧树脂相比,粘度低、低温固化快,早期强度高,特别适用于需要低温快固、以及明水存在的工程部位。本发明采用乙烯基自由基聚合原理,低温固化速度快,早期强度高,24h就基本固化完全;且浆液粘度低,为10~30mPa·s。而一般环氧树脂堵漏材料采用胺固化,在低温时固化较慢,早期强度低,粘度较大,为300~1000mPa·s。
(2)本发明与一般的甲凝灌浆材料相比,收缩率较低。一般的甲凝灌浆材料的收缩率为20%~30%,本发明收缩率为0.8~2.1%。
此外,本发明聚氨酯树脂的加入使固结体具有一定的韧性,同时环氧树脂的加入,使固结体的抗压强度高、粘结强度高。本发明的伸长率可达到8%~15%,抗压强度达到20~36MPa,干粘结达到4.0MPa,潮湿粘结可达2.4MPa。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
本发明实施例中浆液的粘度、固结体抗压强度、粘结强度(干粘结、湿粘结)、伸长率的测试方法参照《混凝土裂缝用环氧树脂灌浆材料》(JC/T1041-2007)进行测定。收缩率按照《环氧浇铸树脂线性收缩率的测定》(HG/T2625-94)进行测定。
实施例1
(1)聚氨酯乙烯基化合物的合成
将190.0g聚醚多元醇N-204加入到密闭反应器内,加热升温,搅拌抽真空;在内温为110℃、真空度133.3Pa脱水1.5h,降温至50℃;在搅拌状态下加入170.0g甲苯二异氰酸酯TDI,搅拌均匀,逐步升温至70℃,恒温计时反应3.5h,加入0.5g催化剂二月桂酸二丁基锡(DBTDL),继续反应1h;通冷凝水,加入阻聚剂1.0g对苯二酚,加入139.0g甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA),升温至80℃,反应5h,降温50℃,得到聚氨酯乙烯基化合物。
(2)环氧乙烯基化合物的合成
将362.0g环氧树脂E-51加入带有回流冷凝管的反应器中,加热到85℃,在搅拌状态下滴加由136.0g丙烯酸、0.5g苄基三乙基氯化铵和1.0g对苯二酚配制的混合液,滴加完毕后升温到115℃继续反应3.0小时,测定PH=5.0~5.5时为反应终点,冷却,搅拌均匀后得到环氧乙烯基化合物;
(3)甲组分的制备
在密封的反应器中加入78.5g的聚氨酯乙烯基化合物、117.5g的环氧乙烯基化合物、10.0g N,N-二甲基苯胺、294.0g甲基丙烯酸甲酯,搅拌45min,得到甲组分;
(4)乙组分的制备
将50.0g过氧化苯甲酰(BPO)加入到50.0g的邻苯二甲酸二丁酯(DBP)中,用玻璃棒不停搅拌,直到过氧化苯甲酰(BPO)全部溶解到邻苯二甲酸二丁酯中,制成均匀的糊状物,得到乙组分。
(5)使用时,将甲、乙组分按照重量比100:3混合均匀,得到浆液;浆液在(5±2)℃,相对湿度50%~70%的条件下固化3天,得到低温快固乙烯基树脂堵漏材料固结体。
所得浆液及固结体的性能如下:浆液的粘度为10mPa·s,固结体抗压强度为24.3MPa,粘结强度(干粘结3.0MPa,湿粘结2.1MPa),伸长率为11%,收缩率为2.1%。
实施例2
(1)聚氨酯乙烯基化合物的合成
将184.0g聚醚多元醇N-204加入到密闭反应器内,加热升温,搅拌抽真空;在内温为110℃、真空度133.3Pa脱水1.5h,降温至50℃;在搅拌状态下加入165.0g甲苯二异氰酸酯TDI,搅拌均匀,逐步升温至70℃,恒温计时反应3.5h,加入0.5g催化剂辛酸亚锡,继续反应1h;通冷凝水,加入阻聚剂1.5g2,6-二叔丁基对甲酚,加入149.0g甲基丙烯酸羟丙酯(HPMA),升温至80℃,反应5h,降温50℃,得到聚氨酯乙烯基化合物。
(2)环氧乙烯基化合物的合成
将372.0g环氧树脂E-44加入带有回流冷凝管的反应器中,加热到90℃,在搅拌状态下滴加由126.0g丙烯酸、0.5g苄基三乙基氯化铵和1.5g对苯二酚配制配制的混合液,滴加完毕后升温到120℃继续反应3.5h,测定PH=5.0~5.5时为反应终点,冷却,搅拌均匀后得到环氧乙烯基化合物;
(3)甲组分的制备
在密封的反应器中加入117.0g的聚氨酯乙烯基化合物、78.0g的环氧乙烯基化合物、12.5g N,N-二乙基苯胺、292.5g二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA),搅拌45min,得到甲组分;
(4)乙组分的制备
将50.0g过氧化苯甲酰(BPO)加入到50.0g的邻苯二甲酸二丁酯(DBP)中,用玻璃棒不停搅拌,直到过氧化苯甲酰(BPO)全部溶解到邻苯二甲酸二丁酯中,制成均匀的糊状物,得到乙组分。
(5)使用时,将甲、乙组分按照重量比100:5混合均匀,得到浆液;浆液在(5±2)℃,相对湿度50%~70%的条件下固化3天,得到低温快固乙烯基树脂堵漏材料固结体。
所得浆液及固结体的性能如下:浆液的粘度为12mPa·s,固结体抗压强度为20.5MPa,粘结强度(干粘结3.1MPa,湿粘结2.1MPa),伸长率为10%,收缩率为1.8%。
实施例3
(1)聚氨酯乙烯基化合物的合成
将270.75g聚醚多元醇N-210加入到密闭反应器内,加热升温,搅拌抽真空;在内温为115℃、真空度133.3Pa脱水1.5h,降温至50℃;在搅拌状态下加入140.0g二苯基甲烷二异氰酸酯MDI,搅拌均匀,逐步升温至75℃,恒温计时反应3.5h,加入0.75g催化剂二月桂酸二丁基锡(DBTDL),继续反应1h;通冷凝水,加入阻聚剂1.5g对苯二酚,加入87.0g甲基丙烯酸羟丙酯(HPMA),升温至80℃,反应5h,降温50℃,得到聚氨酯乙烯基化合物。
(2)环氧乙烯基化合物的合成
将337.0g环氧树脂E-51加入带有回流冷凝管的反应器中,加热到90℃,在搅拌状态下滴加由161.0g甲基丙烯酸、0.5g苄基三乙基氯化铵和1.5g对苯二酚配制配制的混合液,滴加完毕后升温到120℃继续反应3.5h,测定PH=5.0~5.5时为反应终点,冷却,搅拌均匀后得到环氧乙烯基化合物;
(3)甲组分的制备
在密封的反应器中加入95.0g的聚氨酯乙烯基化合物、142.5g的环氧乙烯基化合物、25g N,N-二羟乙基对甲苯胺、237.5g三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA),搅拌45min,得到甲组分;
(4)乙组分的制备
将50.0g过氧化苯甲酰(BPO)加入到50.0g的邻苯二甲酸二丁酯(DBP)中,用玻璃棒不停搅拌,直到过氧化苯甲酰(BPO)全部溶解到邻苯二甲酸二丁酯中,制成均匀的糊状物,得到乙组分。
(5)使用时,将甲、乙组分按照重量比100:7混合均匀,得到浆液;浆液在(5±2)℃,相对湿度50%~70%的条件下固化3天,得到低温快固乙烯基树脂堵漏材料固结体。
所得浆液及固结体的性能如下:浆液的粘度为15mPa·s,固结体抗压强度为26.6MPa,粘结强度(干粘结3.4MPa,湿粘结2.2MPa),伸长率为8%,收缩率为1.5%。
实施例4
(1)聚氨酯乙烯基化合物的合成
将308.5g聚醚多元醇PTMEG-1000加入到密闭反应器内,加热升温,搅拌抽真空;在内温为115℃、真空度133.3Pa脱水1.5h,降温至50℃;在搅拌状态下加入110.5g甲苯二异氰酸酯TDI,搅拌均匀,逐步升温至75℃,恒温计时反应3.5h,加入0.5g催化剂辛酸亚锡,继续反应1h;通冷凝水,加入阻聚剂1.5g2,6-二叔丁基对甲酚,加入80.0g甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA),升温至80℃,反应5h,降温50℃,得到聚氨酯乙烯基化合物。
(2)环氧乙烯基化合物的合成
将354.5g环氧树脂E-44加入带有回流冷凝管的反应器中,加热到90℃,在搅拌状态下滴加由143.5g甲基丙烯酸、0.5g苄基三乙基氯化铵和1.5g对苯二酚配制的混合液,滴加完毕后升温到120℃继续反应3.5h,测定PH=5.0~5.5时为反应终点,冷却,搅拌均匀后得到环氧乙烯基化合物;
(3)甲组分的制备
在密封的反应器中加入147.0g的聚氨酯乙烯基化合物、98.0g的环氧乙烯基化合物、10g N,N-二甲基对甲苯胺、245g苯乙烯(St),搅拌45min,得到甲组分;
(4)乙组分的制备
将50.0g过氧化苯甲酰(BPO)加入到50.0g的邻苯二甲酸二丁酯(DBP)中,用玻璃棒不停搅拌,直到过氧化苯甲酰(BPO)全部溶解到邻苯二甲酸二丁酯中,制成均匀的糊状物,得到乙组分。
(5)使用时,将甲、乙组分按照重量比100:8混合均匀,得到浆液;浆液在(5±2)℃,相对湿度50%~70%的条件下固化3天,得到低温快固乙烯基树脂堵漏材料固结体。
所得浆液及固结体的性能如下:堵漏材料浆液的粘度为20mPa·s,固结体抗压强度为27.8MPa,粘结强度(干粘结3.6MPa,湿粘结2.2MPa),伸长率为12%,收缩率为1.2%。
实施例5
(1)聚氨酯乙烯基化合物的合成
将376.5g聚醚多元醇N-220加入到密闭反应器内,加热升温,搅拌抽真空,在内温为120℃、真空度133.3Pa脱水1.5h,降温至50℃;在搅拌状态下加入67.0g甲苯二异氰酸酯TDI,搅拌均匀,逐步升温至80℃,恒温计时反应3.5h,加入0.5g催化剂三乙烯二胺,继续反应1h;通冷凝水,加入阻聚剂1.0g对苯二酚,加入55.0g甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA),升温至80℃,反应5h,降温50℃,得到聚氨酯乙烯基化合物。
(2)环氧乙烯基化合物的合成
将362.0g环氧树脂E-51加入带有回流冷凝管的反应器中,加热到95℃,在搅拌状态下滴加由136.0g丙烯酸、1.5g N,N-二甲基苯胺和0.5g2,6-二叔丁基对甲酚配制的混合液,滴加完毕后升温到125℃继续反应4.0h,测定PH=5.0~5.5时为反应终点,冷却,搅拌均匀后得到环氧乙烯基化合物;
(3)甲组分的制备
在密封的反应器中加入117.0g的聚氨酯乙烯基化合物、175.5g的环氧乙烯基化合物、12.5g N,N-二乙基苯胺、50g二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、145g甲基丙烯酸甲酯搅拌30min,得到甲组分;
(4)乙组分的制备
将50.0g过氧化苯甲酰(BPO)加入到50.0g的邻苯二甲酸二丁酯(DBP)中,用玻璃棒不停搅拌,直到过氧化苯甲酰(BPO)全部溶解到邻苯二甲酸二丁酯中,制成均匀的糊状物,得到乙组分。
(5)使用时,将甲、乙组分按照重量比100:9混合均匀,得到浆液;浆液在(5±2)℃,相对湿度50%~70%的条件下固化3天,得到低温快固乙烯基树脂堵漏材料固结体。
所得浆液及固结体的性能如下:浆液的粘度为24mPa·s,固结体抗压强度为32.3MPa,粘结强度(干粘结3.8MPa,湿粘结2.2MPa),伸长率为13%,收缩率为1.0%。
实施例6
(1)聚氨酯乙烯基化合物的合成
将350.0g聚醚多元醇PTMEG-2000加入到密闭反应器内,加热升温,搅拌抽真空,在内温为120℃、真空度133.3Pa脱水1.5h,降温至50℃;在搅拌状态下加入90.0g二苯基甲烷二异氰酸酯MDI,搅拌均匀,逐步升温至80℃,恒温计时反应3.5h,加入1.0g催化剂二月桂酸二丁基锡(DBTDL),继续反应1h;通冷凝水,加入阻聚剂2.0g2,6-二叔丁基对甲酚,加入57.0g甲基丙烯酸羟丙酯(HPMA),升温至80℃,反应5h,降温50℃,得到聚氨酯乙烯基化合物。
(2)环氧乙烯基化合物的合成
将372.0g环氧树脂E-44加入带有回流冷凝管的反应器中,加热到95℃,在搅拌状态下滴加由126.0g丙烯酸、1.5g N,N-二甲基苯胺和0.5g2,6-二叔丁基对甲酚配制的混合液,滴加完毕后升温到125℃继续反应4.0h,测定PH=5.0~5.5时为反应终点,冷却,搅拌均匀后得到环氧乙烯基化合物;
(3)甲组分的制备
在密封的反应器中加入171.0g的聚氨酯乙烯基化合物、114.0g的环氧乙烯基化合物、25g N,N-二乙基苯胺、50g三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、140g甲基丙烯酸甲酯搅拌60min,得到甲组分;
(4)乙组分的制备
将50.0g过氧化苯甲酰(BPO)加入到50.0g的邻苯二甲酸二丁酯(DBP)中,用玻璃棒不停搅拌,直到过氧化苯甲酰(BPO)全部溶解到邻苯二甲酸二丁酯中,制成均匀的糊状物,得到乙组分。
(5)使用时,将甲、乙组分按照重量比100:10混合均匀,得到浆液;浆液在(5±2)℃,相对湿度50%~70%的条件下固化3天,得到低温快固乙烯基树脂堵漏材料固结体。
所得浆液及固结体的性能如下:堵漏材料浆液的粘度为30mPa·s,固结体抗压强度为36.8MPa,粘结强度(干粘结4.0MPa,湿粘结2.40MPa),伸长率为15%,收缩率为0.8%。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
2.根据权利要求1所述的堵漏材料,其特征在于,甲组分中所述聚氨酯乙烯基化合物由以下制备方法得到:将聚醚多元醇加入反应器并于110~120℃、真空度133.3Pa脱水1.5~2h后,降温至50℃,然后加入二异氰酸酯,搅拌均匀后于70~80℃反应3~4h;加入催化剂反应1h,再加入阻聚剂和含羟基的乙烯基化合物反应5h,得到所述聚氨酯乙烯基化合物;
其中各原料的重量百分比分别为:聚醚多元醇36.8~75.3%,二异氰酸酯13.4~34.0%,含羟基的乙烯基化合物11.0~29.8%,催化剂0.1~0.2%,阻聚剂0.2~0.4%。
3.根据权利要求2所述的堵漏材料,其特征在于,所述聚醚多元醇为二官能度聚醚多元醇;所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯;所述含羟基的乙烯基化合物为甲基丙烯酸羟乙酯或甲基丙烯酸羟丙酯;所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡或三乙烯二胺;所述阻聚剂为对苯二酚或2,6-二叔丁基对甲酚。
4.根据权利要求3所述的堵漏材料,其特征在于,所述聚醚多元醇为聚醚N-204、聚醚N-201、聚醚N-220、PTMEG-1000或PTMEG-2000中的一种。
5.根据权利要求1所述的堵漏材料,其特征在于,甲组分中所述环氧乙烯基化合物由以下制备方法得到:将环氧树脂加入反应器中并加热到85~95℃,然后在搅拌的状态下加入丙烯酸系化合物、催化剂和阻聚剂的混合液,加入完毕后在115~125℃反应3~4小时,得到所述环氧乙烯基化合物;
其中各原料的重量百分比分别为:环氧树脂67.4~74.4%,丙烯酸系化合物25.2~32.2%,催化剂0.1~0.3%,阻聚剂0.1~0.3%。
6.根据权利要求5所述的堵漏材料,其特征在于,所述环氧树脂为E-51环氧树脂或E-44环氧树脂;所述丙烯酸系化合物为丙烯酸或甲基丙烯酸;所述催化剂为苄基三乙基氯化铵或N,N-二甲基苯胺;所述阻聚剂为对苯二酚或2,6-二叔丁基对甲酚。
7.根据权利要求1所述的堵漏材料,其特征在于,甲组分中所述促进剂为N,N-二甲基对苯甲胺、N,N-二甲基甲胺、N,N-二乙基苯胺或N,N-二羟乙基对甲苯胺中的一种;甲组分中所述活性稀释剂为甲基丙烯酸甲酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和苯乙烯中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的堵漏材料,其特征在于,乙组分中所述引发剂为过氧化苯甲酰。
9.权利要求1~8任一项所述的低温快固乙烯基树脂堵漏材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将聚氨酯乙烯基化合物、环氧乙烯基化合物、促进剂和活性稀释剂加入反应器,搅拌0.5~1h,得到甲组分;
(2)将引发剂搅拌溶解于邻苯二甲酸二丁酯中,得到乙组分。
10.权利要求1~8任一项所述的低温快固乙烯基树脂堵漏材料在地铁、隧道、污水处理池或城市高层建筑地下室的防水堵漏工程中的应用,其特征在于,甲组分和乙组分按100:(3~10)的质量比混合均匀后使用。
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