Наномодифицированный композит на термопластичной матрице


 


Владельцы патента RU 2495844:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный строительный университет" (ФГБОУ ВПО "МГСУ") (RU)

Изобретение относится к композиционным строительным материалам, изготовленным на основе серы, и может быть использовано для изготовления элементов ограждающих конструкций, предназначенных для эксплуатации в условиях воздействия агрессивных сред, а также в условиях воздействия ионизирующих излучений. Технический результат изобретения - увеличение стойкости к воздействию агрессивных сред. Наномодифицированный композит на термопластичной матрице, содержащий серу, ферроборовый шлак с удельной поверхностью 150 м2/кг и модифицирующую добавку, в качестве модифицирующей добавки содержит раствор каучука СКДН-Н в керосине с концентрацией в пределах от 5 до 10 мас.% при следующем содержании компонентов, мас.%: сера 38,11, ферроборовый шлак с удельной поверхностью 150 м2/кг 61,75 указанный каучук 0,14. 1 табл.

 

Изобретение относится к композиционным строительным материалам, изготовленным на основе серы, и может быть использовано для изготовления элементов ограждающих конструкций, предназначенных для эксплуатации в условиях воздействия агрессивных сред, а также в условиях воздействия ионизирующих излучений.

Известна композиция для изготовления строительных изделий (а.с. №1085958 С04В 19/06, С04В 43/12), включающая, мас.%:

Головки плавок серы - 50,0…55,0
Трисульфидпиперидин - 1,0…1,1
Костра льняная - 8,0…10,0
Молотый кварцевый песок - 35,0…40,0

Недостатком этой композиции является использование дорогостоящей и потенциально опасной для здоровья человека органической добавки - трисуль-фидпиперидина. Армирующая добавка - костра льняная - в условиях повышенной влажности и воздействия агрессивных сред разрушается, что приведет к преждевременному разрушению материалов, приготовленных на указанной композиции.

Известна строительная композиция (а.с. №1265175 С04В 28/36), включающая, мас.%:

Дициклопентадиен - 4…5
Армирующая добавка - 3…6
Силикокарнотит или электротермофосфорный шлак - 55…60
Сера - остальное

Недостатком указанной строительной композиции является трудо- и энергоемкость приготовления и использование в качестве наполнителя фосфорсодержащего материала, который в процессе приготовления композиции может вступить в химическое взаимодействие с расплавом серы с образованием водорастворимых сульфидов фосфора, что снижает показатели барьерных свойств материала.

Наиболее близким по технической сущности является вяжущее (RU 2248634), включающее серу, наполнитель - ферроборовый шлак с удельной поверхностью 150 м2/кг, армирующую добавку - углеродное волокно длиной 15…20 мм, и модифицирующую добавку - парафин, при следующем содержании компонентов, мас.%:

Сера - 37,59…37,64
Ферроборовый шлак с удельной поверхностью 150 м2/кг - 61,29…61,37
Углеродное волокно с длиной 15…20 мм - 0,57…0,94
Парафин - 0,19…0,41

Недостатком этого вяжущего является необходимость использования углеродного волокна, не являющегося широкодоступным, а также парафина, введение которого не открывает возможности синтеза (сопровождающегося повышением показателей макроскопических свойств композита) новообразований нанометрического размера на межфазной границе «матрица - дисперсная фаза».

Целью изобретения является увеличение показателей барьерных свойств композита на термопластичной матрице при использовании широкодоступных исходных компонентов.

Поставленная цель достигается тем, что наномодифицированный композит на термопластичной матрице, содержащий серу по ГОСТ 127-93 (массовая доля серы не менее 99,5%, массовая доля золы не более 0,2%, массовая доля органических веществ не более 0,25%, массовая доля кислот в пересчете на серную кислоту не более 0,01%, массовая доля мышьяка 0%, массовая доля селена 0%, массовая доля воды не более 0,2%, механические загрязнения не допускаются), наполнитель - ферроборовый шлак с удельной поверхностью 150 м2/кг, и модифицирующую добавку, в качестве модифицирующей добавки содержит раствор каучука СКДН-Н по ТУ 38-103515-82 (стереорегулярный каучук 1,4-цис-полибутадиеновый низкомолекулярный, прозрачность не менее 175 см3, чистота - отсутствие сыпи, вязкость условная 170…215 с, потеря массы при сушке не более 0,2%, кислотное число не более 0,3 мг гидроокиси калия на 1 г, массовая доля золы не более 0,1%, цвет по йодометрической шкале не более 5 мг йода, массовая доля антиоксиданта АО-300 0,5…0,9%) в керосине, при концентрации раствора от 5 до 10 мас.%, при следующем содержании компонентов, мас.%:

Сера - 38,11
Ферроборовый шлак с удельной поверхностью 150 м2/кг - 61,75
Каучук СКДН-Н - 0,14

Отличительным признаком предлагаемого технического решения является: использование каучука СКДН-Н, что позволяет повысить показатели эксплуатационных свойств за счет формирования на частицах наполнителя слоя новообразований нанометрического масштаба (средний размер новообразований 15 нм). Переходный слой новообразований способствует увеличению полноты включения наполнителя в механическую работу композита и увеличивает гидролитическую устойчивость адгезионной связи на межфазной границе.

Применение ферроборового шлака, содержащего бор, позволяет дополнительно повысить защитные свойства композита к нейтронному излучению. Ферроборовый шлак имеет среднюю плотность 2450 кг/м3 и следующий химический состав, мас.%: Al2O3 - 66,65; CaO - 14,00; MgO - 12,80; B2O3 - 4,34; SiO2 - 2,08; FeO - 2,00. Указанный шлак, измельченный до удельной поверхности 150 м2/кг, используется в качестве наполнителя.

Приготовление композиции для наномодифицированного композита на термопластичной матрице осуществляют следующим образом.

Предварительно готовят раствор дозированного количества каучука в керосине. Концентрация раствора выбирается в пределах от 5 до 10 мас.%. Приготовленным раствором обрабатывают наполнитель - ферроборовый шлак с удельной поверхностью 150 м2/кг, после чего наполнитель выдерживают на открытом воздухе до полного удаления растворителя. В разогретую до температуры 155…160°C серу вводят обработанный наполнитель, подогретый до температуры 160…170°C и производят перемешивание компонентов в течение 5…10 мин. Готовую композицию укладывают в формы, подогретые до температуры 170…180°C и выдерживают при температуре 170°C в течение двух часов. После охлаждения в течение 40…70 мин формы подвергают распалубке.

Свойства предлагаемых наномодифицированных композитов на термопластичной матрице представлены в табл.1.

Таблица 1
Показатель Предлагаемый композит Прототип
Средняя плотность, кг/м3 2260 2240
Предел прочности при сжатии, МПа 42,3 45,1
Водостойкость после 180 сут. мес. экспозиции, не менее 0,95 -
Стойкость к воздействию 15%-ного раствора сульфата магния, после 180 сут. экспозиции, не менее 0,96 -
Стойкость к воздействию 15%-ного раствора серной кислоты, после 180 сут. экспозиции, не менее 0,9

Как следует из табл.1, предлагаемый наномодифицированный композит имеет высокие значения показателей барьерных свойств - водостойкости и стойкости к воздействию агрессивных сред - при сохранении достаточно высокого предела прочности при сжатии.

Литература

1. А.С. №1085958, МПК С04В 19/06, С04В 43/12 «Композиция для изготовления строительных изделий».

2. ИП RU 2248634, МПК G21F 1/04, С04В 28/36 «Вяжущее для радиационно-защитных бетонов».

Наномодифицированный композит на термопластичной матрице, содержащий серу, ферроборовый шлак с удельной поверхностью 150 м2/кг, и модифицирующую добавку, отличающийся тем, что в качестве модифицирующей добавки содержит раствор каучука СКДН-Н в керосине с концентрацией в пределах от 5 до 10 мас.% при следующем содержании компонентов, мас.%:

Сера 38,11
Ферроборовый шлак с
удельной поверхностью 150 м2/кг 61,75
Указанный каучук 0,14



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам снижения содержания сероводорода в асфальте. .
Изобретение относится к способу модификации и грануляции серы и может найти применение в промышленности строительных материалов при производстве вяжущих веществ.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может найти применение при изготовлении подземных конструкций - свай, фундаментов, подпорных стен, стен опускных колодцев, ограждающих конструкций тоннелей, элементов кровли, дорожных покрытий - бортовых камней, тротуарной плитки, сливных лотков, а также плит, настилов, прогонов, балок, ферм, арок, рам, декоративно-художественных изделий - памятников, барельефов.
Вяжущее // 2448067
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может найти применение при изготовлении полов, лотков, фундаментов, тротуарных и футеровочных плиток, дорожных ограждений, бортовых камней, других конструкций и сооружений, особенно подверженных кислотной и солевой агрессии.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может найти применение при изготовлении изделий на основе серы, например, фундаментов, полов, лотков, тротуарных и футеровочных плиток, дорожных ограждений, бортовых камней, а также для заливки швов футеровки при защите строительных конструкций от коррозии и ведения ремонтно-восстановительных работ в промышленном и гражданском строительстве.
Изобретение относится к серобетонной смеси и способу ее получения и может найти применение для изготовления строительных изделий. .

Изобретение относится к производству машиностроительных материалов и может быть применено для изготовления деталей в виде втулок, шестерен, абразивных кругов. .
Изобретение относится к области производства строительных материалов, в частности к изготовлению бетонных изделий и дорожных покрытий. .
Изобретение относится к строительным материалам на полимерной основе, применяемым при изготовлении химически стойких изделий и конструкций. .
Изобретение относится к области строительства и ведения ремонтно-восстановительных работ в промышленном и гражданском строительстве, в частности к получению серного вяжущего, применяемого в производстве серобетона, а также различных строительных изделий.

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для модифицирования портландцементных бетонов и растворов. Технический результат - коррозионная стойкость и повышение долговечности изделий и конструкций, эксплуатируемых в мягкой воде, усиление сопротивляемости изделий знакопеременным механических нагрузкам. Способ обработки портландцементных строительных материалов включает пропитку препаратом на основе раствора серы в гидроксиде кальция и последующее осушение пористого материала. Концентрация серы в гидроксиде кальция составляет 60-90 г/л. Осушение пропитанного материала осуществляют тепловой обработкой при температуре 40-100°C в течение 2-6 часов. 2 табл.
Изобретение может быть использовано для получения бетонов и композитных материалов на основе серы. Способ получения стабильного связывающего серу композитного материала включает подготовку твердого заполнителя, пропитку заполнителя органическим модификатором, нагревание и осушение пропитанного модификатором заполнителя, смешивание его с элементарной серой и охлаждение до формирования твердого продукта. Изобретение позволяет получить стабильный и высокопрочный связывающий серу композитный материал. 2 н. и 57 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к составу повышения прочности и морозостойкости серобетона, применяемого при производстве строительных материалов и других конструкций и сооружений. Состав для серных бетонов, содержащий газовую серу и мазут, дополнительно содержит отработанный и регенерированный проппант в виде гранулированных алюмосиликатных гранул размером 0,2-2 мм и полимерную добавку - измельченные вторичные отходы полиэтилентерефталата, при следующем соотношении компонентов, мас.%: газовая сера - 11-21, мазут - 3,85, полимерная добавка - 0,15, проппант - 75-85. Технический результат - повышение прочности и морозостойкости серобетона. 1 пр., 2 табл.

Изобретение может быть использовано в строительстве, в резинотехнической промышленности, в производстве минеральных серосодержащих удобрений. Технологическая линия для производства серополимерного вяжущего включает в себя приемный бункер 1, аппарат вихревого слоя АВС 2, плавильную емкость 3, емкость для одоранта-модификатора 4, компрессор 5, полупогружной насос 7, воздухопровод 8, люк для удаления примесей 9 и вытяжную трубу 6. Технологическая линия снабжена наклонной частью 6а длиной 5 м от вытяжной трубы 6 до плавильной емкости 3. Изобретение позволяет снизить выбросы серы в атмосферу. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к строительным материалам, в частности к асфальтобетонным смесям, используемым для устройства покрытий автомобильных дорог, аэродромов, спортивных площадок, автомобильных стоянок и т.п. во всех климатических зонах. Технический результат - увеличение прочности и водостойкости асфальтобетона при снижении его себестоимости. Асфальтобетонная смесь, включающая вяжущее на битумной основе и минеральную часть, содержащую щебень, шлаковый песок размером 0-5 мм и минеральный порошок, содержит указанное вяжущее, дополнительно включающее серу при соотношении серы с битумом 10-40:60-90, указанное серобитумное вяжущее в количестве 3,5-5,0 мас.% по отношению к минеральной части, в качестве минерального порошка - тонкодисперсные отвальные «хвосты» нейтрализации отходов металлургического завода, получаемые при очистке жидкой фазы пульпы отходов серосульфидной флотации медно-никелевого сульфидного концентрата от железа и цветных металлов, а в качестве щебня - известняковый щебень и указанного песка - песок из шлаков Надеждинского металлургического комбината при следующем соотношении компонентов, мас.%: битум 2,7-4,0 сверх 100%, сера 0,35-1,8 сверх 100%, указанный щебень 50,5-60,0, указанный шлаковый песок 33,5-41,3, указанный минеральный порошок 5,5-10,0. 9 табл.

Вяжущее // 2555166
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении вяжущего для растворов и бетонов, конструкций из них. Технический результат - повышение прочности серобетона на основе вяжущего. Вяжущее содержит: наполнитель, серу, стабилизатор, в качестве наполнителя используют кремнеземсодержащие соединения - опал-кристобалитовые породы, а в качестве модификаторов-стабилизаторов - хлорид алюминия, хлорид титана, хлорид цинка, хлорид железа при следующем соотношении компонентов, масс.%: кремнеземсодержащие соединения 58,6-62,0; сера 37,0-38,4; хлорид алюминия, или хлорид титана, или хлорид цинка, или хлорид железа 1,0-3,0. Технический результат - повышение прочности на сжатие, уменьшение водопоглощения, морозостойкости, коррозионной стойкости к воздействию хлорной кислоты или серной кислоты. 1 табл.

Изобретение относится к способам получения серных бетонов для его использования в изготовлении строительных конструкций и производстве строительных изделий, подверженных кислотной и солевой агрессии. Состав для серных бетонов, содержащий серное вяжущее и инертный заполнитель, отличающийся тем, что серное вяжущее получают путем смешения при температуре 135°C в аппарате вихревого смешения в течение 45-60 сек серы с добавлением мазута в массовом соотношении 6:1 и распылением аммиака и фумаровой кислоты из расчета 200 мг и 1000 мг на 1 м3 серы, соответственно, до получения однородной смеси, а инертный заполнитель содержит следующий фракционный состава в мас.%: отсев дробления щебня - фракция 20-10 мм - 10, фракция 10-5 мм - 10, фракция 5-2,5 мм - 10; речной промытый песок - фракция 2,5-1,25 мм - 10, фракция 1,25-0,63 мм - 15, фракция 0,63-0,315 мм - 15, фракция 0,315-0,071 мм - 15; помол речного промытого песка - фракция 0,071 мм и менее - 15. Для получения состава можно использовать серное вяжущее и инертный заполнитель в массовом соотношении 23:77. Технический результат - повышение прочности и огнестойкости бетона. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Наверх