Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ПОЛИМЕРБЕТОННАЯ СМЕСЬ
ПОЛИМЕРБЕТОННАЯ СМЕСЬ

ПОЛИМЕРБЕТОННАЯ СМЕСЬ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Полимербетонная смесь применима при приготовлении химически стойких, высокопрочных изделий и конструкций. Смесь включает, мас.%: низкомолекулярный полибутадиен 7 - 12; серу 3,5 - 6; тиурам 0,25 - 0,55; каптакс 0,1 - 0,2; оксид цинка 1,5 - 3,5; оксид кальция 0,4 - 0,6; зола-унос ТЭЦ 7 - 11; кварцевый песок 22,75 - 28,6; гранитный щебень - остальное. Достигается повышение прочности при сжатии полученного композита до 110 МПа и повышение модуля упругости до 2,23 · 104 МПа. 2 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2120425
Класс(ы) патента: C04B26/04, C04B26/04, C04B14:04, C04B14:06, C04B22:02, C04B22:06, C04B24:16
Номер заявки: 97119574/04
Дата подачи заявки: 26.11.1997
Дата публикации: 20.10.1998
Заявитель(и): Воронежская государственная архитектурно-строительная академия
Автор(ы): Потапов Ю.Б.; Борисов Ю.М.; Макарова Т.В.
Патентообладатель(и): Воронежская государственная архитектурно-строительная академия
Описание изобретения: Изобретение относится к полимерным строительным материалам, применяемым при изготовлении химически стойких изделий, а конкретно к составам, содержащим в качестве связующего низкомолекулярные каучуки с последующей серной вулканизацией композиции.
Известна полимербетонная смесь (а.с. СССР N 1772092, кл. C 04 B 26/04, 1992), включающая следующие компоненты, мас.%:
Низкомолекулярный олигобутадиен - 8 - 10
Сера - 4 - 5
Тиурам - 0,55 - 0,75
Тонкомолотый минеральный наполнитель - 9 - 13
Гидрат окиси кальция - 2 - 5
Оксид цинка - 0,5 - 3
Кварцевый песок - 20,25 - 25,63
Гранитный щебень - Остальное
Однако указанная смесь характеризуется недостаточной прочностью.
Наиболее близкой, по совокупности признаков, к предлагаемому изобретению является полимербетонная смесь (а. с. СССР N 1724623, кл. C 04 B 26/04, 1992), включающая следующие компоненты, мас.%:
Низкомолекулярный каучук - олигодиен марки СКДН-Н - 8 - 11
Сера - 3 - 6,5
Тиурам - 0,3 - 0,7
Оксид цинка - 1,5 - 5
Оксид кальция - 0,3 - 0,6
Зола-унос ТЭС - 7 - 10
Кварцевый песок - 24,9 - 27,1
Гранитный щебень - Остальное
Но указанная смесь обладает недостаточной прочностью при сжатии и недостаточным модулем упругости.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение прочности при сжатии и модуля упругости, а также расширение ассортимента низкомолекулярных каучуков, применяемых при производстве полимербетонных смесей и изделий на их основе.
Это достигается тем, что полимербетонная смесь, включающая низкомолекулярное каучуковое связующее, серу, тиурам, оксид цинка, оксид кальция, золу-унос ТЭЦ, кварцевый песок и гранитный щебень, отличается от прототипа тем, что она дополнительно содержит каптакс, а в качестве низкомолекулярного каучука связующего полибутадиен при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Низкомолекулярный полибутадиен - 7 - 12
Сера - 3,5 - 6
Тиурам - 0,25 - 0,55
Каптакс - 0,1 - 0,2
Оксид цинка - 1,2 - 3,2
Оксид кальция - 0,4 - 0,6
Зола-унос ТЭЦ - 6,5 - 11,5
Кварцевый песок - 22,0 - 27,0
Гранитный щебень - Остальное
Введение в полимербетонную смесь каптакса и использование в качестве низкомолекулярного каучукового связующего полибутадиена позволило улучшить физико-механические характеристики получаемого композита. Происходит это потому, что каптакс и полибутадиен, благодаря своей молекулярной структуре улучшают качество смешения компонентов, изменяют кинетику вулканизации, увеличивают силы адгезионного и когезионного взаимодействия между составляющими смеси, из-за чего структура композита получается более плотной и прочной, а следовательно, и конечный продукт имеет улучшенные физико-механические показатели.
Пример. Характеристика используемых в полимербетонной смеси компонентов:
низкомолекулярный полибутадиен ПБН (ТУ 38.103641 - 87) - прозрачная жидкость с динамической вязкостью 1,5 Па · с, плотностью 890 кг/м3;
сера техническая (ГОСТ 127-76E) - ярко-желтый порошок, плотностью 2070 кг/м3, температура плавления 114oC;
тиурам (тетраметилтиурамдисульфид, ГОСТ 740 - 76E) - серо-белый порошок, плотностью 1290 - 1400 кг/м3;
каптакс (ГОСТ 739 - 74 с изменением N 1) - желтый порошок, плотностью 1800 - 2100 кг/м3;
оксид цинка - ZnO (ГОСТ 10262 - 73) - белый порошок, плотностью 3700 - 3800 кг/м3;
оксид кальция - CaO (ГОСТ 8677 - 76) тонкий белый порошок, плотностью 2050 - 2900 кг/м3;
тонкомолотый минеральный наполнитель - зола-унос Воронежской ТЭЦ, с удельной поверхностью 2500 - 2700 см2/г, имеющая следующий состав, мас.%:
SiO - 48 - 52
Al2O3 - 18,5 - 21,5
Fe2O3 - 12,5 - 14,5
CaO - 5 - 5,5
MgO - 2 - 3
K2O - 1 - 2
Na2O - 1
S2O3 - 0,4 - 0,3
n.n.n. - 6 - 15
Состав золы-унос, которая образуется при сжигании донецкого угля марки A - III, постоянен в указанных выше пределах и отвечает требованиям ГОСТ 25818 - 83;
кварцевый песок (ГОСТ 8236 - 85) Малышевского карьера;
гранитный щебень (ГОСТ 8267 - 82) Павловского карьера.
Приготовление полимербетонной смеси осуществляли следующим образом: предварительно высушенную и просеянную через сито 034 серу совмещают с полибутадиеном. Затем в композицию последовательно вводят высушенные: тиурам, каптакс, оксид цинка, оксид кальция и золу-унос, после чего мелкий и крупный заполнитель при непрерывном перемешивании. Приготовленную смесь укладывают в формы и уплотняют на виброплощадке в течение 150 с, после чего подвергают тепловой обработке.
Для экспериментальной проверки заявляемой смеси были изготовлены образцы размером 4 · 4 · 16 см, пяти составов (табл.1)
Свойства полученных композитов и прототипа представлены в табл. 2.
Как видно из табл. 1 и 2, введение в полимербетонную смесь каптакса и использование, в качестве низкомолекулярного каучукового связующего, полибутадиена-ПБН обеспечивает увеличение, по сравнению с прототипом, предела прочности и модуля упругости при сжатии. Это достигается тем, что низкомолекулярный полибутадиен - ПБН, получаемый методом передачи цепи, имеет микроструктуру, в которой содержатся примерно в равных количествах звенья транс - 1,4, звенья цис-1,4 и звенья-1,2, его полная микроструктура следующая: транс-1,4 35 - 40%, цис-1,4 25 - 30%, 1,2 28 - 35%, бензильные канцевые группы C6H5CH2 4 - 10%.
Такая микроструктура обеспечивает более равномерное протекание процесса вулканизации в начальном периоде, кроме того, более высокая тиксотропность ПБН позволяет достичь лучшее смешение компонентов при приготовлении полимербетонной смеси перед вулканизацией.
Из табл. 2 можно заключить, что оптимальное содержание связующего - ПБН, в предлагаемом изобретении, находится в пределах 7 - 12% по массе. Выход за указанный интервал ведет к ухудшению физико-механических характеристик получаемых композитов, а также к их удорожанию. Причина этого в том, что если связующего - ПБН в композите меньше 7% по массе, то это приводит к недостатку жидкой фазы, что в свою очередь обуславливает разрывы сплошности пленочной структуры полимерной матрицы и возникновение пор в структуре композита, резко понижающих физико-механические характеристики материала. Если связующего - ПБН больше 12% по массе, то начинает ощущаться нехватка дисперсной фазы для структурирования системы т.е. образуется так называемая "плавающая" структура, в которой частицы наполнителя расположены на большом расстоянии друг от друга - это вызывает расслоение композиционной смолы во время ее виброобработки, а следовательно, и уменьшение прочностных свойств.
Использование в предлагаемом изобретении вместе с тиурамом еще одного ускорителя вулканизации - каптакса, позволило создать систему ускорителей с аддитивным действием, что в свою очередь привело к изменению в лучшую сторону кинетики вулканизации: увеличился индукционный период вулканизации - период начала структурирования композита, когда идет образование первичной пространственной структуры; уменьшился главный период вулканизации - период, когда достигаются оптимальные показатели вулканизации; увеличилось плато вулканизации - период, в течение которого сохраняются оптимальные показатели вулканизации.
Изменение этих показателей позволило упорядочить структуру композита, уменьшить в ней количество дефектов, а значит и повысить физико-механические характеристики.
Оптимальное содержание каптакса в полимербетонной смеси, согласно данным табл. 2, находятся в пределах 1 - 2% по массе. Выход за этот предел в меньшую сторону нежелателен, так как это приведет к тому, что будет нарушено аддитивное взаимодействие двух ускорителей вулканизации, из-за чего в объеме матрицы появится химически несвязанный полимер. Распределяясь в межкристаллитных зонах полимера, он играет роль пластификатора, снижая при этом прочность композита. Выход за предел оптимального содержания каптакса в полимербетонной смеси в сторону увеличения приведет к его избытку, т.е. к выделению его в отдельную фазу, пластифицирующую матрицу и тем самым также снижающую прочность композита.
Таким образом, исходя из всего вышесказанного, можно сделать вывод о том, что совместное введение в состав каптакса и низкомолекулярного полибутадиена - ПБН приводит к комплексному преобразованию структуры композита, позволяющему достичь указанных в табл. 2 пределов повышения прочности и модуля упругости.
Формула изобретения: Полимербетонная смесь, включающая низкомолекулярное каучуковое связующее, серу, тиурам, оксид цинка, оксид кальция, золу-унос ТЭЦ, кварцевый песок и гранитный щебень, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит каптакс, а в качестве низкомолекулярного каучукового связующего - низкомолекулярный полибутадиен при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Низкомолекулярный полибутадиен - 7 - 12
Сера - 3,5 - 6,0
Тиурам - 0,25 - 0,55
Каптакс - 0,1 - 0,2
Оксид цинка - 1,2 - 3,2
Оксид кальция - 0,4 - 0,6
Зола-унос ТЭЦ - 6,5 - 11,5
Кварцевый песок - 22,0 - 27,0
Гранитный щебень - Остальноек