Полимерминеральный раствор для пропитки каркаса из минерального заполнителя
Патент 2276122
Авторы
- Ерофеев Владимир Трофимович (RU)
- Смирнов Василий Филиппович (RU)
- Смирнова Ольга Николаевна (RU)
- Тармосин Константин Васильевич (RU)
- Твердохлебов Дмитрий Анатольевич (RU)
Правообладатели
Классы МПК
Полимерминеральный раствор для пропитки каркаса из минерального заполнителя
Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано при изготовлении биостойких строительных материалов и изделий, например в качестве матрицы при изготовлении полимербетонных полов каркасной структуры. Раствор содержит фурфуролацетоновый мономер, бензосульфокислоту и в качестве минерального наполнителя смесь кварцевых порошков с удельной поверхностью соответственно 1000 см2/г, 2000 см2/г, 3000 см2/г при их соотношении по массе 4:2:1. Технический результат - повышение биологической стойкости полимерминерального раствора. 3 табл.
Реферат
Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано при изготовлении биостойких строительных материалов и изделий, например в качестве матрицы при изготовлении полимербетонных полов каркасной структуры.
Известны полимербетонные смеси (см., например, Соломатов В.И. Полимерцементные бетоны и пластбетоны. - М.: Стройиздат, 1967, с.86-88), включающие фурфуролацетоновый мономер, катализатор отверждения (отвердитель), заполнитель и минеральный наполнитель.
Однако полимербетоны из известных смесей не пригодны для использования в качестве матричных композиций каркасных полимербетонных покрытий, так как характеризуются высокой вязкостью, к тому же они обладают низкими показателями биостойкости.
Наиболее близким к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является полимерминеральный раствор (см., например, SU №404810 МПК - 4 С 04 В 25/02, опубл. 22.10.73), который включает в мас.%: фурфуролацетоновый мономер 25,4-27,4; бензосульфокислоту 5,6-7,6; сложный эфир многоосновных кислот и одноатомных спиртов 1,06-1,32; песок - остальное.
Данный полимерминеральный раствор пригоден для изготовления полимербетонных изделий обычной структуры с высокими физико-механическими показателями, но обладает недостаточной биостойкостью. Кроме того, данный полимерминеральный раствор является чрезмерно высоконаполненным, включающим в своем составе крупные фракции наполнителя, что не позволяет его использовать при изготовлении каркасных полов
Технический результат заключается в повышении биологической стойкости полимерминерального раствора.
Сущность изобретения заключается в том, что полимерминеральный раствор для пропитки каркаса из минерального заполнителя содержит фурфуролацетоновый мономер, бензосульфокислоту и в качестве минерального наполнителя смесь кварцевых порошков с удельной поверхностью соответственно 1000 см2/г, 2000 см2/г, 3000 см2/г при их соотношении по массе 4:2:1, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
| Фурфуролацетоновый мономер | 33,6-33,9 |
| Бензосульфокислота | 11,9-12,6 |
| Минеральный наполнитель | Остальное |
Изготовление каркасных полимербетонных образцов осуществляют следующим образом: сначала укладывают в стальные формы каркасную смесь следующего состава, мас.%: эпоксидная смола ЭД-20 - 3,2; дибутилфталат - 0,4: полиэтиленполиамин - 0,6: гранитный щебень - 95,8. После отверждения каркаса его пустоты заполняют полимерминеральным раствором, приготовление которого осуществляют в скоростных смесителях следующим образом: предварительно готовят минеральный наполнитель, смешивая порошки молотого кварца с удельной поверхностью 1000 см2/г, 2000 см2/г, 3000 см2/г в соотношении их по массе 4:2:1. Производят весовую дозировку компонентов, образующих полиминеральный раствор. Затем в чистый скоростной смеситель загружают фурфуролацетоновый мономер и минеральный наполнитель. Смесь перемешивают до получения однородной массы темно-коричневого цвета. Затем, постепенно в работающий смеситель добавляют бензосульфокислоту в расплавленном виде, для этого ее расплавляют до температуры 60°С с последующим охлаждением перед использованием до 30°С. Повторное перемешивание ведут в течение 1-2 мин до получения однородной, черной (без рыжеватых разводов) массы. Приготовленный раствор используют для пропитки каркаса из минерального заполнителя, образцы отверждают при нормальных температурно-влажностных условиях в течение 6-12 часов в формах, затем образцы проходят термообработку в течение 6 часов при температуре 80°С.
Фурфуролацетоновый мономер марки ФАМ (ТУ 2453-001-08468234-01), используемый как вяжущее, имеет плотность при 20°С - 1,25 г/см3; рН водной вытяжки - 4,2; вязкость по вискозиметру ВЗ-4 при 20°С - 18 с; содержание влаги - 0,35%; содержание сухого остатка - 90,5%; растворимость в ацетоне - полная; содержание дифурфурилиденацетона - 33,6%; содержание монофурфурилиденацетона - 45,2%.
Бензосульфокислота техническая (ТУ 6-36-0204229-90), используемая как отвердитель, характеризуется следующими показателями: температура плавления - 60°С; растворимость в воде - хорошая; содержание моносульфокислоты бензола - 94,4%; содержание свободной серной кислоты - 3,1%; содержание бензола - 0,08%. Количество бензосульфокислоты принимается больше, чем требуется по реакции для достаточного отверждения фурфуролацетонового мономера, для придания композиции фунгицидных свойств.
Минеральным наполнителем служит смесь кварцевых порошков с удельной поверхностью 1000 см2/г, 2000 см2/г, 3000 см2/г при их соотношении по массе соответственно 4:2:1, что позволяет проводить качественную пропитку каркасов из минерального заполнителя на всю глубину изделия. Изменение соотношения кварцевых порошков в сторону большей удельной поверхности смеси повышает вязкость полимерминерального раствора, ухудшая качество пропитки им каркаса из минерального заполнителя. Понижение содержания порошков с удельной поверхностью 2000 см2/г и 3000 см2/г приводит к неоднородностям в структуре отвержденного композита из-за расслоения малонаполненных составов полимерминерального раствора и закупорки пор каркаса, понижая физико-механические характеристики каркасного композита. Химический состав, %: SiO2 - 98,4; Al2O3 - 0,48; Fe2О3 - 0,15; CaO - 0,15; MgO - 0,85; доля оксида железа (Fe мет.) - 0,34%; доля влаги - 0,09%; ППП - 0,22; рН водной вытяжки - нейтральная.
Испытания матричных композитов и полимербетонов каркасной структуры проводят на образцах размером 1×1×3 см и 4×4×16 см составов, приведенных в табл.1. Результаты испытаний приведены в табл.2. Испытания на биостойкость проводят в соответствии с ГОСТ 9.049-91 по методам 1 и 3. В качестве тест-организмов используют следующие виды микромицетов: Aspergillus oryzae (Ahlburg) Cohn; Aspergillus niger vgn Tieghem; Aspergillus terreus Thom; Chaetomium globosum Kunze; Paecilomyces varioti Bainier; Penicillium cyclopium Westling; Penicillium fimiculoswn Thorn; Penicillium chrysogenum Thorn; Trichoderrna viride. Полученные результаты представлены в табл.3.
| Таблица 1 | ||||||||||
| Составляющие | Содержание составляющих в составах, мас.% | |||||||||
| Матрица | Каркас | |||||||||
| Предлагаемые полимерминеральные растворы | Известный по прототипу | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |||
| Фурфуролацетоновый мономер | 35,7 | 35,1 | 34,5 | 34,1 | 33,9 | 33,8 | 33,6 | 33,3 | 27,4 | - |
| Эпоксидная смола | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 3,3 |
| Бензосульфокислота | 7,1 | 8,8 | 10,3 | 11,3 | 11,9 | 12,3 | 12,6 | 13,3 | 7,7 | - |
| Полиэтиленполиамин | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 0,3 |
| Дибутилфталат | - | - | - | - | - | - | - | - | 1,1 | 0,6 |
| Гранитный щебень фракции 5-10 мм | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 95,8 |
| Песок | - | - | - | - | - | - | - | - | 63,8 | - |
| Минеральный наполнитель | 57,2 | 56,1 | 55,2 | 54,6 | 54,2 | 53,9 | 53,8 | 53,4 | - | - |
| Таблица 2 | |||||||||
| Свойства образцов | Результаты испытаний | ||||||||
| Показатели составов матричных композитов | |||||||||
| Предлагаемые полимерминеральные растворы | Известный по прототипу | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | ||
| Предел прочности при сжатии, МПа | 77,5 | 89,0 | 83,2 | 79,6 | 76,1 | 72,3 | 63,7 | 56,0 | 62,0 |
| Предел прочности при изгибе, МПа | 30,6 | 37,0 | 36,7 | 35,5 | 34,4 | 34,2 | 32,9 | 32,7 | 22,1 |
| Модуль упругости, ·103 МПа | 23,2 | 27,2 | 33,2 | 33,5 | 33,7 | 33,0 | 32,1 | 30,6 | 23,8 |
| Показатели составов каркасных полимербетонов | |||||||||
| Предел прочности при сжатии, МПа | - | 75 | - | 66 | 58 | 57 | 56 | - | 44 |
| Предел прочности при изгибе, МПа | - | 22 | - | 20 | 19 | 19 | 19 | - | 15 |
| Модуль упругости, ·103 МПа | - | 22,1 | - | 24,0 | 24,2 | 24,0 | 23,8 | - | 19,5 |
| Таблица 3 | |||||||||
| Состав | Оценка роста грибов, баллы | Характеристика по ГОСТу | |||||||
| метод 1 | метод 3 | ||||||||
| 1 | 3 | 4 | Негрибостоек | ||||||
| 2 | 1 | 4 | Грибостоек | ||||||
| 3 | 1 | 3 | Грибостоек | ||||||
| 4 | 0 | 3 | Грибостоек | ||||||
| 5 | 0 | 0 | Фунгициден | ||||||
| 6 | 0 | 0 | Фунгициден | ||||||
| 7 | 0 | 0 | Фунгициден | ||||||
| 8 | 0 | 0 | Фунгициден | ||||||
| Известный по прототипу | 3 | 4 | Негрибостоек |
Из результатов табл.2 и 3 следует, что композиции на основе фурфуролацетонового мономера в зависимости от соотношения компонентов обладают различными показателями прочности и биостойкости. У образцов полимербетона каркасной структуры, пропитанных матрицей по составу, известному по прототипу, наблюдается снижение прочности из-за проявления в структуре дефектов, образующихся вследствие недостаточной пропитки каркаса из-за закупорки поровых каналов и расслоения полимерминерального раствора.
Полимерминеральный раствор содержит 11,9-12,6 мас.% бензосульфокислоты, что превышает рекомендующееся количество отвердителя для достаточного отверждения фурфуролацетонового мономера и по сравнению с известными решениями (20-25% по массе фурфуролацетонового мономера) обладает фунгицидными свойствами. Увеличение содержания отвердителя более 12,6 мас.% при сохранении фунгицидности приводит к уменьшению прочностных показателей.
Полимерминеральный раствор для пропитки каркаса из минерального заполнителя, включающий фурфуролацетоновый мономер, бензосульфокислоту и минеральный наполнитель, отличающийся тем, что в качестве минерального наполнителя содержит смесь кварцевых порошков с удельной поверхностью соответственно 1000 см2/г, 2000 см2/г, 3000 см2/г при их соотношении по массе 4:2:1, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Фурфуролацетоновый мономер | 33,6-33,9 |
| Бензосульфокислота | 11,9-12,6 |
| Минеральный наполнитель | Остальное |