Сырьевая смесь для получения облицовочных полимерных композиционных материалов

Авторы патента:

C04B26/02 - высокомолекулярные соединения

C04B18/0427 - Использование агломерированных или отработанных материалов или отходов в качестве наполнителей для строительных растворов, бетона или искусственных камней (использование отработанных материалов для производства цемента C04B 7/24); обработка агломерированных или отработанных материалов или отходов, специально предназначенная для усиления их наполняющих свойств в строительных растворах, бетоне или искусственных камнях

C04B18/04 - отработанные материалы; отходы

Владельцы патента RU 2792476:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) (RU)

Сырьевая смесь относится к получению полимерных композиционных материалов строительного назначения, получаемых с использованием полимерных и минеральных отходов, и может быть использована для получения изделий в виде плит, блоков и стеновых панелей для наружной и внутренней облицовки стен и цоколей зданий и сооружений. Технический результат заключается в повышении прочности изделий. Сырьевая смесь для получения облицовочных полимерных композиционных материалов содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: доломитовый отсев 30-67,3; отходы НПВХ 10,9-23,5; метилен хлористый технический 20,8-50,0, при этом соотношение отходов НПВХ:метилен хлористый технический составляет от 1:1,75 до 1:2,5. 1 табл.

Известен способ изготовления строительных материалов и изделий [1], заключающийся в порционном добавлении измельченных отходов полиолефинов для перемешивания с нагретым до 500°С песком и возможностью добавления с последней порцией полимерных отходов полифункциональной добавки, представляющей собой комплекс хлорпарафина с меламином в соотношении 1:9. Полученную смесь дозируют в охлаждаемую пресс-форму и при давлении 100 кг/см² (около 9,8 МПа) формуют изделия. Преимуществами данной смеси являются возможность утилизации полимерных отходов и достаточно высокая прочность на сжатие изделий (15-24 МПа), а к недостаткам относятся нестабильность смеси полимерных отходов, приводящая к нестабильности свойств получаемых изделий, сложность порционного дозирования полимерных отходов и сравнительно высокая температура переработки, приводящая к высокой энергоемкости производства и возможности термодеструкции полимера, вероятность которой повышается для вторичного полимерного сырья.

Известна сырьевая смесь для производства строительных композитных изделий [2], состоящая из 70 мас. % минерального наполнителя, образующегося при камнепилении, дроблении, фракционировании различных известняковых пород, в том числе мшанковых, нуммулитовых и мраморовидных известняков и известняков-ракушечников, и 30 мас. % вторичного полимерного материала, состоящего из бытовых отходов полимерных материалов. Компоненты смеси совместно измельчают, нагревают до температуры плавления полимера, формуют под давлением и охлаждают. Преимуществом данной смеси является возможность получения изделий только из вторичного сырья, а к недостатками относятся низкая прочность на сжатие (10 МПа), высокое водопоглощение (11%) и низкая морозостойкость (25 циклов) изделий, что ограничивает возможность их эффективного применения. Технологическими недостатками являются нестабильность состава полимерных бытовых отходов и необходимость их плавления, что повышает энергоемкость процесса переработки и может привести к термодеструкции полимера в процессе переработки.

Известен способ переработки полимерных отходов с получением строительного материала [3], заключающийся в измельчении смеси отходов ПЭНД и ПЭВД в количестве 10-50%, последующем смешивании с глиной влажностью 8-12%, прессовании при 10 МПа, сушке и температурной обработке при температуре плавления полимера. Преимуществами данной смеси являются возможность утилизации полимерных отходов и сравнительно низкое водопоглощение (2,61-5,71%), а к недостаткам относятся низкая прочность на сжатие (9,11-20,45 МПа) и изгиб (2,61-5,71 МПа). Для данного способа также характерны недостатки, связанные с энергоемкостью процесса плавления полимера и возможность термодеструкции полимера в процессе переработки.

Наиболее близкой к предлагаемому решению является сырьевая смесь для производства облицовочных полимерных композитных изделий [4], состоящая из 45-75 мас. % кирпичного боя с удельной поверхностью 50-160 см²/г и раствора отходов пенополистирола в метилене хлористом техническом при соотношениях полимер:растворитель от 1:1,2 до 1:1,8. Преимуществами данной смеси являются возможность получения изделий только из вторичных ресурсов, низкая энергоемкость производства за счет замены плавления полимера на его растворение, что дополнительно позволяет исключить термодеструкцию в процессе переработки, низкое водопоглощение (2,1-4,34%) и высокая морозостойкость изделий (52-58 циклов). Недостатком данной смеси является низкая прочность на сжатие (12,6-16,2 МПа) и изгиб (3,2-4,0 МПа).

Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение является повышение прочности на сжатие и изгиб изделий.

Для достижения поставленной задачи предлагается в качестве наполнителя применять доломитовый отсев и заменить отходы пенополистирола на отходы непластифицированного поливинилхлорида (отходы НПВХ) при соотношениях полимер:растворитель от 1:1,75 до 1:2,5 при следующем соотношении компонентов (в мас.%):

Доломитовый отсев	30-67,3
Отходы НВПХ	10,9-23,5
Метилен хлористый технический	20,8-50,0

В данном изобретении предлагается использовать доломитовый отсев, образующийся при дроблении и фракционировании доломита при производстве щебня. Допускается использовать отходы резания, распиловки, шлифовки и полировки доломита, а также доломитовую муку. Содержание доломита в наполнителе должно быть не менее 75%. Перед использованием доломитовый отсев высушивается до постоянной массы и измельчается до размера частиц не более 0,63 мм.

Применение доломитового отсева с одной стороны обосновано высокой востребованностью строительных изделий из данного материала в отделочных работах и при возведении невысоких построек за счет его прочности, а с другой стороны большим количеством отходов, образующихся при механической обработке доломита. Доломитовые отходы, в частности доломитовый отсев, в полной мере не утилизируются и накапливаются в отвалах.

Для получения связующего в данном изобретении допускается использовать отходы потребления изделий из НПВХ, в частности отходы строительных профилей, отделочных панелей и труб. Перед использованием отходы НПВХ также предварительно высушиваются до постоянной массы и измельчаются.

Применение отходов НПВХ связано с большими объемами образования и накопления данного вида полимерных отходов, особенно при ремонтно-строительных работах, и их низкой востребованности в технологиях утилизации.

Для перевода НПВХ в вязкотекучее состояние в предлагаемом изобретении применяется их растворение в метилене хлористом техническом первого сорта по ГОСТ 9968-86 с последующим удалением из отпрессованных изделий в процессе термообработки при температуре не ниже температуры кипения растворителя. Преимуществами растворения перед плавлением полимеров являются низкая энергоемкость за счет холодных стадий перемешивания и прессования, а также исключение термодеструкции полимера, что особенно важно для НПВХ с учетом его низкой термостабильности. Стоит отметить, что температура кипения метилена хлористого технического (39,6°С) существенно ниже температуры начала термодеструкции НПВХ (около 100-140°С). Основным недостатком растворения полимеров в процессе переработки в изделия является потеря достаточно больших объемов растворителя. Для снижения расхода растворителя при промышленном использовании сырьевой смеси по предлагаемому изобретению предусматривается применение герметичного оборудования, улавливание и конденсация паров метилена хлористого технического для его повторного использования.

Применение метилена хлористого технического связано с высокими значениями растворяющей и проникающей способностями, что позволяет быстро растворять отходы НПВХ, и высокой летучестью, что позволяет быстро удалить его при термообработке. Это способствует уменьшению продолжительности и энергоемкости процесса производства изделий. Также стоит отметить, что метилен хлористый технический отличается низкими показателями по горючести и взрывоопасности, является веществом 4 класса опасности и его стоимость ниже, чем у большинства других растворителей.

Соотношение и количество вводимых добавок также влияет на достижение поставленных задач.

При содержании доломитового отсева в составе сырьевой смеси менее 30 мас. % получаемая композиция обладает излишней текучестью и пластичностью, что является причиной образования облоя, затрудняет формование и извлечение изделий, которые характеризуются низкой прочностью. В тоже время содержание наполнителя в составе сырьевой смеси более 67,3 мас. % приводит к недостатку связующего, что проявляется в высокой неоднородности смеси при перемешивании компонентов, в трещинообразовании и осыпании граней изделий, которые характеризуются низкой прочностью и высоким водопоглощением из-за высокой пористости получаемого материала.

Отходы НПВХ и метилен хлористый технический должны вводится в состав смеси в определенных соотношениях. При соотношениях отходы НПВХ:метилен хлористый технический менее 1:1,75 содержания растворителя недостаточно для достижения раствором связующего вязкости, достаточной для эффективного перемешивания. Кроме того, при низком содержании метилена хлористого технического его удаление происходит быстрее, чем требуется для завершения стадий перемешивания и прессования, что нарушает технологию и является причиной брака и низких эксплуатационных показателей изделий. При соотношениях отходы НПВХ:метилен хлористый технический более 1:2,5 получаемая сырьевая смесь характеризуется избыточными влажностью и пластичностью, что затрудняет перемешивание компонентов, формование и извлечение изделий, а также является причиной образования облоя и недостатка связующего после удаления растворителя, что приводит к трещинообразованию и осыпанию граней изделий, которые характеризуются низкими эксплуатационными показателями. Кроме того, излишнее количество метилена хлористого технического увеличивает время термообработки изделий после прессования для удаления растворителя, что повышает энергоемкость и длительность производственного процесса.

Следовательно, техническая задача по повышению прочности на сжатие и изгиб получаемых изделий при реализации данного изобретения может быть решена при содержании в сырьевой смеси от 30 до 67,3 мас. % доломитового отсева, от 10,9 до 23,5 мас. % отходов НПВХ и от 20,8 до 50 мас. %. метилена хлористого технического при условии, что соотношение отходы НПВХ:метилен хлористый технический составит от 1:1,75 до 1:2,5.

Реализация заявляемого изобретения предпочтительна по следующей технологии: предварительно высушенные до постоянной массы и измельченные отходы НПВХ смешивают с метиленом хлористым техническим в заданных соотношениях с получением раствора связующего. Полученный раствор перемешивают до однородной массы с заданным количеством доломитового отсева, предварительно высушенного до постоянной массы, измельченного и фракционированного до размера частиц не более 0,63 мм. Из полученной сырьевой смеси при удельном давлении 8,5 МПа прессуют изделия, которые после извлечения из пресс-формы подвергаются термообработке при температуре не менее 40°С в течение 30-180 мин в зависимости от габаритов изделий, количества раствора связующего и содержания в нем отходов НПВХ.

Заявляемое изобретение иллюстрируется следующими примерами:

1. К 55,6 мас. % доломитового отсева добавляют 16,1 мас. % отходов НПВХ, растворенных в 28,3 мас. % метилена хлористого технического, и получают композиционный материал по указанной выше технологии;

2. К 43,8 мас. % доломитового отсева добавляют 18,8 мас. % отходов НПВХ, растворенных в 37,4 мас. % метилена хлористого технического, и получают композиционный материал по указанной выше технологии;

3. К 31,6 мас. % доломитового отсева добавляют 21,1 мас. % отходов НПВХ, растворенных в 47,3 мас. % метилена хлористого технического, и получают композиционный материал по указанной выше технологии;

4. К 61,8 мас. % доломитового отсева добавляют 10,9 мас. % отходов НПВХ, растворенных в 27,3 мас. % метилена хлористого технического, и получают композиционный материал по указанной выше технологии;

5. К 51,5 мас. % доломитового отсева добавляют 14,9 мас. % отходов НПВХ, растворенных в 33,6 мас. % метилена хлористого технического, и получают композиционный материал по указанной выше технологии;

Свойства материалов, полученных с использованием известного и предлагаемого составов сырьевой смеси, приведены в таблице 1.

Источники информации

1. Патент №2165904, кл. С04В 26/02, С04В 26/04, С04В 24/00, С04В 24/08, С04В 24/12, 2001.

2. Патент на изобретение №2628116, кл. С04В 26/02, С04В 28/00, С04В 18/04, 2016.

3. Патент на изобретение №2327712, кл. C08J 11/06, C08L 23/06, С04В 14/10, 2005.

4. Патент на изобретение №2698352, кл. С04В 26/02, С04В 18/16, С04В 111/20, 2019.

Сырьевая смесь для получения облицовочных полимерных композиционных материалов, включающая минеральные отходы, полимерные отходы и метилен хлористый технический, отличающаяся тем, что в качестве минеральных отходов используется доломитовый отсев, а в качестве полимерных отходов используются отходы непластифицированного поливинилхлорида – НПВХ в соотношениях отходы НПВХ:метилен хлористый технический от 1:1,75 до 1:2,5 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Доломитовый отсев	30-67,3
Отходы НПВХ	10,9-23,5
Метилен хлористый технический	20,8-50,0

Изобретение относится к способам неразрушающего контроля степени износа дорожных покрытий. Технический результат заключается в упрощении контроля степени износа материала холодного применения, а также повышении эффективности выявления поверхностных дефектов дорожного покрытия.

Упрочняющая композиция для цементных растворов и бетонов // 2781295

Изобретение относится к области химии и может быть использовано в качестве добавки на основе эпоксидно-диановых смол для изготовления цементных или бетонных композиций с улучшенными прочностными характеристиками, предназначенными для использования в строительстве, нефтедобывающей отрасли и газодобывающей отрасли для крепления скважин.

Сырьевая смесь для получения строительного материала и способ получения строительного материала // 2773577

Изобретение относится к строительному материалу и способу его получения, который может быть применен для изготовления железнодорожных и трамвайных шпал, строительных блоков, перегородочных стен, электроизоляционных и электроустановочных изделий и других строительных изделий. Технический результат заключается в повышении физико-механических свойств материала.

Способ производства грузов компенсаторных и композит для их производства // 2758858

Группа изобретений относится к устройствам компенсации натяжения токопроводов и тросов линий электропередач контактных сетей железных дорог. Способ производства грузов компенсаторных заключается в том, что перемешивают компоненты композита, включающие песок, пластик и краситель, до однородной массы, загружают в агрегат плавильно-нагревательный (АПН), прессуют.

Состав для получения теплосберегающего, влагостойкого и пожаробезопасного покрытия // 2753549

Изобретение относится к области строительства, в частности к комбинированным покрытиям, предназначенным для защиты от гниения дерева, от плесени отштукатуренные поверхности, поверхности из кирпича и бетона, а также обладающих пожаробезопасными свойствами. Состав для получения теплосберегающего, влагостойкого и пожаробезопасного покрытия, защищающего от гниения дерево и от плесени оштукатуренные поверхности, кирпич и бетон, включает теплосберегающий компонент, содержащий в качестве наполнителя полые керамические микросферы с удельной массой 450 - 750 кг/м3, полимерное латексное связующее, пеногаситель и воду, влагостойкий компонент, содержащий полимочевину, полые стеклянные и/или алюмосиликатные микросферы с диаметром частиц 100 - 300 мкм и, по крайней мере, одну функциональную добавку, выбранную из ряда, включающего полифосфат аммония, волластонит, микрокальцит, диоксид кремния, и пожаробезопасный компонент, который образуют равномерным смешиванием пенообразователя из полимерной эмульсии, которая расширяется и вспенивается, при этом она содержит самосшивающийся акрилатный сополимер, обеспечивающий образование однородной смеси, наполненной противопожарным газом, при следующем соотношении компонентов, мас.%: теплосберегающий компонент 45 - 50, влагостойкий компонент 20 - 25, пожаробезопасный компонент 30 - 35.

Способ изготовления строительного материала и плитка для тротуаров и полов, изготовленная этим способом // 2738399

Группа изобретений относится к области строительства и может быть использована для производства строительного материала и изделий из отходов этиленвинилацетата (ЭВА). Технический результат заключается в снижении энергетических затрат на производство строительного материала и плитки для тротуаров и полов при одновременном улучшении экологической ситуации за счет утилизации отходов многотоннажных производств из термопластов ЭВА, повышении эксплуатационных характеристик, таких как долговечность и стойкость к износу, а также гибкость и амортизационные свойства.

Композиция настенного и потолочного покрытия, имеющего теплоизоляционные свойства // 2706038

Группа изобретений относится к области строительства и отделки помещений. Технический результат – эффективная теплоизоляция новых и поврежденных поверхностей, легкое, быстрое, однородное нанесение теплоизоляционного покрытия с получением эстетически приемлемого внешнего вида.

Двухкомпонентный строительный раствор и его применение // 2700859

Изобретение относится к строительным растворам. Двухкомпонентный строительный раствор для химического крепления конструктивных элементов в сверленых отверстиях, выполненных в минеральном основании, со смоляным компонентом (А), содержащим в качестве отверждаемого ингредиента по меньшей мере одну радикально отверждаемую смолу, и отверждающим компонентом (В), содержащим отвердитель для указанной радикально отверждаемой смолы смоляного компонента (А), где указанная смола получаема взаимодействием по меньшей мере бифункционального компонента, содержащего две или более реакционноспособные группы (RG-A), с силановым промежуточным соединением и этиленненасыщенным соединением, указанное силановое промежуточное соединение и указанное этиленненасыщенное соединение соответственно содержат активные функциональные группы (AG), реагирующие с указанными реакционноспособными группами (RG-A) с образованием ковалентной связи, указанным силановым промежуточным соединением является продукт взаимодействия циклического органического соединения с функционализованным силановым соединением, содержащим по меньшей мере одну реакционноспособную группу (RG-B), указанное циклическое органическое соединение содержит указанную активную функциональную группу (AG) или ее предшественницу и реакционноспособную группу (RG-C), которая реагирует с указанной реакционноспособной группой (RG-B) указанного функционализованного силанового соединения с образованием указанного силанового промежуточного соединения, и указанное силановое промежуточное соединение используют в смоляном компоненте (А) в количестве, составляющем по меньшей мере около 2% масс.

Строительные смеси для внутреннего покрытия или штукатурки // 2698930

Группа изобретений относится к строительству. Технический результат – эффективное удаление альдегидов в течение нескольких лет с сохранением цвета покрытия.

Сырьевая смесь для производства облицовочных полимерных композитных изделий // 2698352

Изобретение относится к технологии полимерных композитных изделий строительного назначения и может быть использовано в производстве изделий для наружной и внутренней облицовки стен, стеновых панелей, цоколей зданий и сооружений. Сырьевая смесь для производства строительных композитных изделий включает, мас.%: кирпичный бой с удельной поверхностью 50-160 см2/г 45-75, раствор отходов пенополистирола в метилене хлористом техническом в соотношении пенополистирол:метилен хлористый технический от 1:1,2 до 1:1,8 - остальное.

Высокоэффективное композиционное вяжущее и способ его получения // 2790611

Изобретение относится к технологии вяжущих материалов и может быть использовано при производстве всех видов товарного бетона, а также как основа при производстве сухих строительных смесей, бетонных и железобетонных изделий, изготавливаемых в заводских условиях. Технический результат заключается в снижении доли клинкерной составляющей в составе вяжущего с одновременным улучшением показателей: снижении водопотребности цементного теста, обеспечении минимальной капилярной пористости цементного камня, увеличении прочности, морозостойкости, водонепроницаемости и в целом долговечности изделий.