Способ получения гидрофобного сыпучего материала

 

Изобретение относится к получению гидрофобных сыпучих композиций, используемых в промышленности строительных материалов для гидроизоляции элементов зданий и сооружений, фундаментов, элементов гидротехнических устройств, при сооружении плотин, дамб, устьев рек, при укладке дорог, асфальта, для гидро- и антикоррозийной защиты магистральных газо- и нефтепроводов, металлических труб, бетонных коллекторов, при установке нефтяных скважин, а также уменьшения фильтрационных потерь воды в искусственных каналах и водоемах. Предлагаемый способ получения гидрофобного сыпучего материала включает термообработку исходного минерального носителя с последующим взаимодействием последнего с гидрофобным агентом и модификатором. Гидрофобный агент предварительно подвергают совместному механическому измельчению с частью минерального носителя до получения тонкодисперсного гидрофобного концентрата, который затем смешивают с минеральным носителем и модификатором до образования однородного сыпучего материала при следующем массовом соотношении компонентов, мас. %: минеральный наполнитель 93 - 98,9; гидрофобный агент 1,5 - 6; модификатор 0,6 - 1,5. Предлагаемые способ и состав позволяют получить однородный гидрофобный сыпучий материал (ГСМ), обладающий высокими гидрозащитными свойствами. Применение способа позволяет более чем на 35% по сравнению с известным техническим решением улучшить его гидрозащитные и морозостойкие свойства. 6 з. п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к получению гидрофобной сыпучей композиции, используемой в промышленности строительных материалов для гидроизоляции элементов зданий и сооружений, фундаментов, элементов гидротехнических устройств, при сооружении плотин, дамб, устьев рек, при укладке дорог, асфальта, для гидро- и антикоррозийной защиты магистральных газо- и нефтепроводов, металлических труб, бетонных коллекторов, при установке нефтяных скважин, а также для уменьшения фильтрационных потерь воды в искусственных каналах и водоемах.

Известен способ получения гидрофобного наполнителя на основе двуокиси кремния, включающий взаимодействие последней с полиметилсилоксаном в виде суспензии в неполярном растворителе с последующей термообработкой целевого продукта и удалением растворителя [1] Недостатком данного способа являются использование экологически вредных компонентов и низкая водостойкость конечного продукта.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ гидрофобизации дисперсной двуокиси кремния, включающий термообработку ее при повышенной температуре с гидрофобизирующей добавкой в псевдоочищенном слое в три стадии, причем на первой стадии поддерживают температуру теплоносителя на 20-50^оС выше точки плавления модифицирующей добавки, на второй стадии при температуре на 50-90^оС выше точки плавления добавки, на третьей стадии на 10-30^оС выше точки плавления модифицирующей добавки. В качестве модифицирующей добавки используют полиэтилен или трифенилхлорсилан [2] Недостатками этого способа является многостадийность процесса, а также низкая морозостойкость и водостойкость конечного продукта.

Предлагаемый способ получения гидрофобного сыпучего материала, включающий термообработку исходного минерального носителя с последующим взаимодействием последнего с гидрофобным агентом и модификатором, отличается тем, что гидрофобный агент предварительно подвергают совместному механическому измельчению с частью минерального носителя до получения тонкодисперсного гидрофобного концентрата, который затем наносится на поверхность минерального носителя совместно с модификатором путем механического смешения компонентов до образования однородного сыпучего материала при следующем соотношении компонентов, мас.

Минеральный наполнитель 93-98,9 Гидрофобный агент 1,5-6 Модификатор 0,6-1,5 Термообработку минерального носителя ведут при температуре 100-250^оС.

Кроме того, получение гидрофобного концентрата осуществляют путем совместного механического измельчения части минерального носителя с гидрофобным агентом до тонины помола 3500-4500 см²/г при соотношении гидрофобный агент (минеральный носитель, равном 1((1-1,5) при температуре, не превышающей температуру размягчения или химического разложения гидрофобного агента при удельной мощности механического воздействия 30-120 Вт на 1 кг обрабатываемой смеси. Сначала на поверхность частиц минерального носителя наносят модификатор при температуре на 20-30^оС, превышающей температуру его плавления, а затем осуществляют совместное смешение модифицированного минерального носителя с гидрофобным концентратом при температуре 15-30^оС до полной гомогенизации компонентов. В качестве минерального носителя используют кварцевые пески или пористые пески на основе шлаков, перлитов или керамзитов, или золы, или туфы, или аргелиты, или другие горные породы, или формовочные земли литейных производств, или их бинарные или тройные смеси с модулем крупности до 1,2 при массовом соотношении ингредиентов 1:1 или 1:1:1 соответственно. В качестве гидрофобного агента (ГА) используют шламы от нейтрализации известью хлорсодержащих кремнийорганических производств. В качестве модификатора (МД) используют жидкие или твердые парафины, или полиэтиленовые, алкидные или акрилотные воски, или жиры, например свиной, говяжий, шерстяной или рыбий, или смесь жирных кислот фракции С₁₉-С₂₅, или смесь их натриевых или кальциевых солей, или смеси других жирных кислот, не смешивающихся с водой, или побочные продукты переработки нефти масла, газойли, гудроны, смолы, или их водные эмульсии или дисперсии, или их бинарные или тройные смеси при массовом соотношении ингредиентов равном 1:1 или 1:1:1 соответственно.

Предлагаемый способ и состав позволяют получить однородный гидрофобный сыпучий материал (ГСМ), обладающий высокими гидрозащитными свойствами.

В работе были использованы следующие материалы: строительный песок фракции до 1,2 мм, керамзит фракции до 1,2 мм, зола ТЭС фракции до 0,5 мм, шлак металлургических производств фракции до 0,7 мм, смесь жирных кислот С₁₉-С₂₅ с температурой плавления 82^оС, технический парафин с температурой плавления 68^оС, шерстяной жир с температурой плавления 65^оС, полиэтиленовый воск с температурой плавления 86^оС.

Сушку исходного минерального носителя (МН) проводили в сушильном шкафу типа "Электроника СП-70 М", приготовление гидрофобного концентрата в шаровой мельнице типа МБЛ-1 в течение 0,3-1 ч при мощности механического воздействия 30-120 Вт на 1 кг обрабатываемой смеси и температуре не выше 60^оС, а гомогенизацию и смешение компонентов проводили в лабораторном смесителе горизонтального типа со скоростью вращения 20-40 об/с.

Результаты испытаний гидрофобного сыпучего материала приведены в таблице.

Водостойкость гидрофобного сыпучего материала определяли путем длительной экспозиции гидростатического столба воды высотой 150 мм на слой гидрофобного материала. Водостойкость измеряется в мм глубины фронта пропитки воды на границе раздела фаз за один месяц и берется как среднеарифметическое значение годичного срока испытаний.

Морозостойкость гидрофобного материала также измеряется в мм глубины проникновения влаги в месяц при циклическом замораживании и оттаивании в среде влажного грунта, и берется как среднеарифметическое значение полного цикла испытаний.

Как следует из приведенных данных, применение предлагаемого способа получения гидрофобного сыпучего материала позволяет более чем на 35% улучшить его гидрозащитные и морозостойкие свойства по сравнению с известным техническим решением.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОФОБНОГО СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА, включающий термообработку минерального носителя и взаимодействие его с гидрофобным агентом и модификатором, отличающийся тем, что гидрофобный агент предварительно подвергают совместному механическому измельчению с частью минерального носителя до получения гидрофобного концентрата, который затем смешивают с оставшейся частью минерального носителя и модификатором до образования однородного сыпучего материала, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Минеральный носитель - 92,5 - 97,9 Гидрофобный агент - 1,5 - 6,0 Модификатор - 0,6 - 1,5 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что термообработку минерального носителя осуществляют при 100 - 250^oС до остаточной влажности не выше 1%.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что совместное механическое измельчение части минерального носителя с гидрофобным агентом проводят до тонины помола 3500 - 4500 см²/г при массовом соотношении гидрофобного агента и минерального носителя, равном 1 : 1 - 1,5, при температуре, не превышающей температуру размягчения или химического разложения гидрофобного агента.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что сначала на поверхность частиц минерального носителя наносят модификатор при температуре, на 20 - 30^oС превышающей температуру его плавления, а затем осуществляют совместное смешение модифицированного минерального носителя с гидрофобным концентратом при 15 - 30^oС до полной гомогенизации компонентов.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве минерального носителя используют кварцевые пески, или пески на основе шлаков, перлитов или керамзитов, или золы, или туфты, или формовочные земли литейных производств, или выработки горных пород, или их бинарные или тройные смеси с модулем крупности до 1,2 при массовом соотношении ингредиентов, равном 1 : 1 или 1 : 1 : 1 соответственно.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве гидрофобного агента используют шламы от нейтрализации известью хлорсодержащих кремнийорганических производств, или муку шламовую фосфатную для удобрений, или их бинарные смеси при массовом соотношении ингредиентов 1 : 1.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве модификатора используют парафины, или воск, или жиры, например свиной, говяжий, шерстный или рыбий жир, или смесь органических жирных кислот фракции С₁₉ - С₂₅, или побочные продукты переработки нефти, например масла, газойли, гудроны, смолы, кубовые остатки, или их водные эмульсии, или дисперсии, или их бинарные или тройные смеси при массовом соотношении ингредиентов 1 : 1 или 1 : 1 : 1 соответственно.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2