Жидкостекольная композиция
Изобретение относится к области производства строительных материалов, а именно к составам полимерсиликатных смесей, предназначенных для изготовления конструктивных элементов, работающих в условиях агрессивных сред. Техническим результатом является повышение прочности, а также водостойкости изделий из жидкостекольных композиционных материалов. Жидкостекольная композиция содержит, мас %: жидкое стекло - 14,0-16,0, кремнефтористый натрий - 1,4-1,6, кварцевый наполнитель - 22,5-24,5, полистирол - 0,1-0,7, кварцевый песок - 57,3-62, причем композиция содержит 20-50%-ный раствор полистирола в органическом растворителе, который используют в виде эмульсии, полученной путем смешивания его с жидким стеклом. 2 табл.
Предлагаемое изобретение относится к области производства строительных материалов, а именно к составам полимерсиликатных смесей, предназначенных для изготовления конструктивных элементов, работающих в условиях агрессивных сред.
Известна жидкостекольная композиция [2], содержащая в качестве полимерной добавки основной фосфат, и имеющая следующий состав, мас.ч.:
Жидкое стекло - 10-25;
Кремнефтористый натрий - 1,2-5,0;
Указанная добавка - 0,6-10;
Кварцевый наполнитель - 20-100;
Кварцевый песок - до 100.
Недостатком этой композиции является сравнительно низкие прочность и водостойкость.
Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является каркасный композит [1] на основе жидкого стекла, пропитанный раствором полистирола и имеющий следующий состав, маc.%.:
Жидкое стекло - 9,0-11,0;
Кремнефтористый натрий - 0,5-0,6;
Заполнитель - 82,5-85,5;
Полистирол - 5,0-5,9.
Недостатками этой смеси являются низкая прочность и повышенный расход полистирола. Также, как особенность - иное функциональное назначение, этот композит может быть использован для защиты от ионизирующих излучений при изготовлении защитных покрытий и изделий, но не предназначен для использования в химически стойких изделиях.
Задачей изобретения является повышение прочности, а также водостойкости получаемого композита.
Поставленная задача решается тем, что в композицию, содержащую жидкое стекло, кремнефтористый натрий и заполнитель, отличающаяся тем, что дополнительно вводят в качестве наполнителя молотый кварцевый песок, а также в качестве добавки - 20-50% раствор полистирола в органическом растворителе, причем указанный раствор используют в виде эмульсии, полученной путем смешивания его с жидким стеклом, при следующем соотношении компонентов смеси, мас.%:
Жидкое стекло - 14,0-16,0;
Кремнефтористый натрий - 1,4-1,6;
Кварцевый наполнитель - 22,5-24,5;
Полистирол - 0,1-0,7;
Кварцевый песок - 57,3-62.
Технический эффект заключается в том, что полистирол оказывает полифункциональное воздействие на структурообразование и на свойства композиции. Полистирол, на начальном этапе находящийся в структуре композита в смолообразном состоянии, на начальных этапах структурообразования воспринимает напряжения, возникающие при сжатии геля кремниевой кислоты, тем самым уменьшая дефектность структуры, повышая плотность изделий. На следующем этапе структурообразования происходит процесс образования пространственной сетки полистирола по принципу взаимопроникающих сеток, играющей роль макромолекулярного армирования, что в результате приводит к значительному повышению прочностных характеристик композита.
Добавка - полистирол вводится в виде 20-50%-ного раствора в органическом растворителе. В качестве полистирола может быть использован непосредственно полистирол и/или сополимер стирола с каучуком (ударопрочный полистирол). В качестве полистирола и/или сополимера стирола с каучуком возможно использование брака по формированию или облоя полистирола и/или полистирола ударопрочного. В качестве растворителя может использоваться толуол, ксилол, сольвент, и т.д. Концентрация раствора полистирола 20-30% является оптимальной для прочности при сжатии, с увеличением концентрации до 40-50% прочность уменьшается. При дальнейшем увеличении концентрации раствора затрудняется получение однородного материала, что приводит к уменьшению прочности. При выходе значения концентрации раствора из интервала 20-50% происходит уменьшение всех физико-химических характеристик.
Предлагаемое количество 0,1-0,7% вводимого полистирола и/или сополимера стирола с каучуком является оптимальным. При введении большего или меньшего количества достигается меньший эффект.
Жидкостекольную композицию готовят следующим образом. На первом этапе готовят раствор полистирола. На втором этапе готовится эмульсия путем смешивания жидкого стекла с раствором полистирола и/или сополимера стирола с каучуком в органическом растворителе при частоте вращения барабана смесителя 3000 об/мин. На третьем этапе полученная эмульсия смешивается последовательно с кремнефтористым натрием в течение 1-1,5 мин; затем добавляют кварцевый наполнитель и производят перемешивание в течение 1,5-2 мин при тех же технологических параметрах; после чего в смесь добавляют кварцевый песок и производят перемешивание в течение 1,5-2 мин с частотой 250-400 об/мин. Полученная смесь укладывается в формы с последующим уплотнением на виброплощадке с амплитудой А=0,35 мм и частотой 2800 об/мин в течение 60-75 с. Изделия не требуют тепловой обработки.
Изобретение может быть использовано на предприятиях строительной, химической, металлургической, нефтехимической, энергетической индустрии. В таблице 1 показаны предлагаемые составы, в таблице 2 приведены свойства этих составов.
| Таблица 1 | |||
| Компоненты | Составы | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| Жидкое стекло натриевое | 14% | 15% | 16% |
| Кремнефтористый натрий | 1,4% | 1,5% | 1,6% |
| Кварцевый наполнитель (Sуд=500 м2/кг) | 22,5% | 23,5% | 24,5% |
| Полистирол | 0,1% | 0,4% | 0,7% |
| Песок кварцевый (0,65-2,5 мм) | 62% | 59,6% | 57,3% |
| Таблица 2* | |||
| Свойства | Составы | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| Плотность, г/см3 | 2,24 | 2,225 | 2,22 |
| Прочность на сжатие, МПа | 79,56 | 86 | 58,17 |
| Прочность на изгиб, МПа | 19,04 | 20,35 | 22,7 |
| Коэффициент водостойкости | 0,75 | 0,75 | 0,73 |
| * Водостойкостъ исследовалась кипячением образцов, изготовленных по ГОСТ 25881-83* в воде в течение 1 часа. |
Используемые источники:
1. RU, авт. св. 2128152, кл. С 04 В 35/14, 1999.
2. США №3490931, 20.01.1970.
Жидкостекольная композиция, включающая жидкое стекло, кремнефтористый натрий и заполнитель, отличающаяся тем, что дополнительно вводят в качестве наполнителя молотый кварцевый песок, а также в качестве добавки 20-50%-ный раствор полистирола в органическом растворителе, причем указанный раствор используют в виде эмульсии, полученной путем смешивания его с жидким стеклом, при следующем соотношении компонентов смеси, мас %:
Жидкое стекло 14,0-16,0
Кремнефтористый натрий 1,4-1,6
Кварцевый наполнитель 22,5-24,5
Полистирол 0,1-0,7
Кварцевый песок 57,3-62
