Способ получения модифицированного пористого материала

Способ получения модифицированного пористого материала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

,787394

Союз Советскик

Соцкалистнческкк

Республмк

ОПИСЛНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

© (6! ) Дополнительное к авт. саид-ву (51) М. Кл.

Я (22) Заявлено 25.06.76 (21) 2376899/29-05 с присоединением заявки ¹

С 04 В 31/40

С 08 F 110 00

С 08 F 2/34

Гаоударстееннь и комитет (23) Приоритет по делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.12.80. Бюллетень № 46

Дата опубликования описания 15.12.80 (5З ) Д К 678.742. .02 (088.8) (72) Авторы изобретения

Л.А.Костандов, Н. С. Ениколопов, Ф. С. Дьячковский, Л. А. Новокшонова, Ю. А. Гаврилов, О. И. Кудинова, Т. А. Маклакова, О.П. Мчедлов -Петросян, М. И. Бойко, А. А. Старосельский, Л. А.Акопян и В. П. Ткаченко (71) Заявитель

Ордена Ленина институт химической физики Академии Наук СССР (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОГО

ПОРИСТОГО МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности к произ- водству модифицированных пористых материалов, и может быть использовано в химической промышленности, а полученные пористые материалы — в качестве упрочненных пористых

5 заполнителей и конструктивных бетонов. Пористые заполнители, например керамзиты, шлаки широко используются в промышленности строительных материалов, но обладая. малым насыпто ным весом, часто имеют невысокие прочностные характеристики.

Известен способ обработки пористых материалов путем пропитки их растворами или расплавами полимеров (1).

Однако способ не позволяет регулировать глубину заполнения пор полимером, поскольку расплавы и растворы вмсокомолекулярных сстединений обладают большой вязкостью, а низкомолекулярные полимеры не позволяют существенно повысить прочность заполненного материала.

Наиболее близким к изобретению является способ получения модифицированного пористого материала, заключающийся в обработке материала мономерами с последующей полимериэацией их в порах материала. Для этого материал (пористый заполнитель или бетон) пропитывается раствором мономеров или жидкими мономе. рами (например акриловыми) и инициаторами радикальной полимериэацин, с последующей термической или радиационной полимеризацией мономеров в порах (2).

Однако регулировать степень заполнения пор полимером этим способом затруднительно, кроме того, процесс является дорогостоящим и нельзя упрочнять пористые заполнители и бетоны полиолефинами.

Цель изобретения — повышение мороэостойкости и однородности пористых материалов, а также упрощение технологии процесса.

Поставленная цель достигается тем что пористые материалы упрочняют полиолефииами путем полимеризации альфа-олефинов в порах из газовой фазы при давлении 1,0-60 атм и температуре 50-165 С в присутствии комплексного металлоорганического катализатора.

787394

Предлагаемым способом можно упрочнять пористые материалы: керамзиты, шлаки, трепельный гравий, конструкционные бетоны и др.

В качестве катализаторов используют комплексные катализаторы для полиьлеризации олефинов, которые содержат соединение переходного металла (VC13, TICI3, CrCI, FeCI3 и др.) и металлоорганическое coco;!íåêèå например, Al (i=Bu) з, А!Е1э и др.

Процесс осуществляют следующим образом. 10

Пористый материал подвергают сушке при

100-500 С в течение 1-3 ч, в зависимости от его вида, и осаждают в порах материала, известными способами, соединение переходного металла, являющееся катализатором полимеризации альфа-олефинов. В зависимости от вида материала и предполагаемой степени заполнеш.я пор полимером количество адсорбируемого катализатора составляет 0,01-0,05% от веса упрочняемого материала. 20

Затем материал поме|цают в реактор, продутый олефином или инертным газом и термостатированный до температуры полимеризации.

После этого в реактор вводят металлоорганическое соединение из газовой фазы вспрыскиванием или с потоком инертного газа или олефина. Яольное соотношение металлоорганического соединения к соединению переходного металла составляет 1,5 — 3. В реактор подают олефин до заданного давления и ведут полимеризацию из газовой фазы. Процесс целесообразно осуществлять в режиме кипящего слоя, фильтрующего слоя, механического или гравитационного пере ме шив ания.

По достижении требуемой степени заполнения пор материала полимером полимеризацию прекращают понижением давления мономера, прекращением его подачи нли понижением температуры. Готовый продукт выгружают из реактора.

Полимеризация олефипов из газовой фазы позволяет практически целиком заполнять весь объем пор и полостей внутри частиц пористого материала полимером, регулировать степень заполнения пор и полостей путем изменения давления, температуры, продолжительности полимеризации. Увеличивается однородность пористого материала после выполнения пор полиолефинами. Прочность пористого материала возрастает при этом в 3-5 раз. Водопоглощение можно регулировать в зависимости от степени насыщения материала полимером. Процесс является технологичным, поскольку последняя ступень производства пористых заполнителей (высокотемпературный прогрев) является первой технологической ступенью предлагаемого способа заполнения полиолефинами этих материалов.

Пример 1. 92 г керамзитового гравия в виде частиц размером 15-20 мм (насыпной

4 вес 500 кг/м ), содержащего 0,041 г ЧС!з, по-! мещают в металлический реактор, продутый этиленом или инертным газом и термостатированный при температуре полимеризации 80 С.

Затем в реактс11э подают 0,12 г Al (i=Bu) 3 из газовой фазы с потоком этилена и создают давление этилена 5 атм. Полимеризацию ведут в газовой фазе. Через 120 мин полимеризацию прекращают понижением давления.

Полученный продукт содержит 15,1 г полиэтилена. При исследовании сколов гранул под микроскопом установлено, что полиэтилен заполняет поры и полости гранул, начиная от приповерхностного слоя и глубже. Вне гранул керамзита полимер не образуется.

Пропгость исходного керамзита на сжатие в цилиндре 28 кг/см, а после заполнения пор полимером она увеличивается до 110 кг/см .

Пример 2. 8,9 г трепельного гравия в виде частиц размером IО-IS мм (насыпной вес 600 кг/м ), содержащего 0,006 г TICI, помещают в металлический реактор, продутый этиленом или инертным газом и термостатированный при температуре полимеризапэ и

50 С. Затем в реактор подают 0,021 r А1Етз из газовой фазы с потоком этилена и создают в системе давление 60 атм. Полимеризацию ведут в газовой фазе. Через 90 мин полимеризацию прекращают.

Полученный продукт содержит 0,7 г полиэтилена. Распределение полимера в гранулах такое

- как в примере 1. г1рочность на сжатие в цилиндре для исходного гравия 56 кг/см, а после заполнения полиэтиленом 127 кг/см .

Пример 3. 19 г трепельного гравия с частицами размером 10-15 мм, содержащего

0,003 r ЧС1з, помещают в металлический реактор, продутый этиленом или инертным газом и термостатированный при температуре полимеризации 115 С. После этого в реактор подают

0,01 г AI (I=Bu) > из газовой фазы с потоком этилена и создают в системе давление этилена

1 атм. Полимеризацию ведут в газовой фазе.

Через 75 мин полимеризацию прекращают.

Полученный продукт содержит 1,7 г полиэтилена. Распределение полимера в гранулах такое же, как в примере 1.

Прочность на сжатие в цилиндре для исходного гравия 56 кг/см, а после залолнения полиэтиленом 146 кг/см .

Пример 4. 12 r керамзитового гравия с гранулами размером 15-20 мм, содержащего

0,0081 г ЧС1э, помешают в металлический реактор, продутый пропиленом или инертным газом и термостатированный при температуре полимеризации 165 С. После этого в реактор подают

0,015 r Al (I=Bu)q из газовой фазы с потоком пропилена и повышают давление пропилена до

787394

Формула изобретения

Составитег!ь А, Горячев

Техред Н. Граб Корректор Г. Назарова

Заказ 8267/22 Тираж 671 Подпи сное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Редактор О. Колесникова

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

4 атм. Полимеризацию ведут в газовой фазе.

Через 45 мин полимериэацию прекращают.

Полученный продукт содержит 0,9 г полипропилена. Распределение полипропилена в гранулах керамзита такое же, как в примере 1.

Прочность на сжатие в цилиндре для керамзита увеличивается от 26 кг/см для исходного до

80 кг/см . Водопоглощение материала уменьша2 ется от 18% до 5%.

Пример 5. 21 г шлаковой пемзы,, tO содержащей 0,019 г VCI3, помещают в металлический реактор, продутый этиленом или инертным газом и термостатированный при температуре полимериэации 98 С. После этого в реактор подают 0,051 г Al(i=Bu)3 из газовой фазы с 15 потоком этилена и создают давление 30 атм.

Полимеризацию ведут в газовой фазе. Через

100 мин полимеризацию прекращают. Полученный продукт содержит 3,4 г полиэтилена. Распределение полимера в гранулах шлака такое же, как в примере 1.

Прочность на сжатие в цилиндре до обработки — 8;3 кг/см, а после обработки — 68 кг/см

Материалы, полученные по примерам 1-5, подвергают циклическому испытанию на морозо- д стойкость (нагревание до 80 С с последующим охлаждением по минус 70 C). Все материалы не разрушаются в течение 360 сут. Необработанный материал разрушается спустя 10-40 сут.

Пример 6(контрольный). 87 г керамзитового гравия в виде гранул размером 15—

20 мм (насыпной вес 500 кг/см ) загружают в камеру, откачивают на вакуум и прогревают до 230 C. После этого камеру охлаждают до

30 С и заливают в нее жидкий мономер с ини35 циатором полимеризации (метилметакрилат и перекись бензоила). По окончании процесса пронитки гравия полимеризуемой смесью ocrart

90 С в течение 5 ч. Полученный продукт содержит 3,0 o пЬлиметилметакрилата по весу, причем значительная часть поверхности покрыта полимером.

Прочность на сжатие в цилиндре, обработанного таким образом гравия, составляет 120130 кг/см . При циклических испытаниях на морозостойкость гравий, упрочненный полиметилметакрилатом разрушился через 14 суток.

Материал, полученный по предлагаемому способу, по сравнению с известным, обладает большей морозостойкостью и однородностью.

Способ получения модифицированного пористого материала обработкой материала мономерами с последующей полимеризацией их в порах материала, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии процесса, повы@в щения морозостойкости и однородности пористого материала, в качестве мономеров применяют альфа-олефины и процесс полимериэации проводят в газовой фазе при 50-165 С и 1-60 атм в присутствии комплексного металлоорганического катализатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Р 394340 кл. С 04 В 41/04, 1973.

2. Патент США N 3567496, кл. 117 — 113, 1971 (прототип) .