CZ32160U1 - Prášková geopolymerní pryskyřice pro výrobu vyztužených kompozitů - Google Patents

Prášková geopolymerní pryskyřice pro výrobu vyztužených kompozitů Download PDF

Info

Publication number
CZ32160U1
CZ32160U1 CZ2018-34963U CZ201834963U CZ32160U1 CZ 32160 U1 CZ32160 U1 CZ 32160U1 CZ 201834963 U CZ201834963 U CZ 201834963U CZ 32160 U1 CZ32160 U1 CZ 32160U1
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
resin
production
reinforced composites
sio
volume
Prior art date
Application number
CZ2018-34963U
Other languages
English (en)
Inventor
Petr Antoš
Jiří Pokorný
Original Assignee
Vysoká škola chemicko-technologická v Praze
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vysoká škola chemicko-technologická v Praze filed Critical Vysoká škola chemicko-technologická v Praze
Priority to CZ2018-34963U priority Critical patent/CZ32160U1/cs
Publication of CZ32160U1 publication Critical patent/CZ32160U1/cs

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/10Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

Oblast techniky
Technické řešení se týká práškové geopolymerní pryskyřice použitelné pro výrobu vyztužených kompozitů objemově stálých při teplotách od 200 do 700 °C.
Dosavadní stav techniky
Geopolymerní pryskyřice jsou alkalicky aktivované hlinitokřemičitany. Na rozdíl od pojiv na bázi portlandského cementu, u kterých tvrdnutí probíhá hydratací slínkových minerálů, vytvrzování geopolymemího pojivá probíhá polykondenzací. Ta zahrnuje částečné rozpouštění hlinitokřemičitanů, transport a orientaci rozpouštěných iontů a jejich následnou polykondenzací. Všechny tyto kroky probíhají ve velmi alkalickém prostředí, které je podmínkou pro rozpouštění hlinitokřemičitanů. Alkalické hydroxidy a soli též katalyzují uvedené póly kondenzační reakce. Způsob přípravy různých geopolymemích pojiv v zásadě spočívá v případě reaktivní směsi složené z křemičité nebo hlinitokřemičité složky s vodným roztokem silně alkalického rozpustného křemičitanu. Hlinitokřemičitá složka je tvořena oxidem hlinitým a oxidem křemičitým, jejichž molámí poměr hlavních složek je S1O2 : AI2O3 2 : 1 až 40 : 1. Vodný roztok silně alkalického křemičitanu obsahuje hlavní složky v molámím poměru M2O : S1O2 0,5 : 1 až 1:1, kde M2O je buď oxid sodný nebo oxid draselný. Smícháním hlinitokřemičité složky s vodným roztokem alkalického křemičitanu vzniká reaktivní směs, která se používá jako pryskyřice pro impregnaci vláken pro přípravu vyztužených kompozitů nebo jako pojivo pro aglomeraci částicových typů plniv.
Nevýhodou tohoto způsobu přípravy reaktivní pryskyřice pro impregnaci vláken, nebo výrobu plněných kompozitů je nutnost připravovat vždy novou dávku pryskyřice, neboť doba jejího použití je krátká, což působí komplikace při průmyslovém uplatnění geopolymemích pojiv. Řešením tohoto problému je příprava tekuté geopolymerní pryskyřice použitelné po delší dobu. Tím se zabývá patentová přihláška WO 03/087008. V této patentové přihlášce je vymezen rozsah poměrů SiO2 : A12O3, M2O : SiO2 a M2O : A12O3, při kterých lze získat geopolymerní pryskyřici, kterou lze použít po dobu 4 až 8 týdnů od doby její přípravy, pokud je uchována ve zmrazeném stavu při teplotě minimálně -10 °C, lépe -18 °C, přičemž čím je vyšší poměr SiO2 : A12O3, tím je kratší doba, po níž je geopolymerní pryskyřice použitelná. Pro tento účel lze použít geopolymerní pryskyřice připravené dle patentů EP 066571, EP 815064 a EP 518980. Zásadní nevýhodou této pryskyřici je, jak je uvedeno v patentové přihlášce WO 03/087008, že nesmí obsahovat žádné tvrdidlo, urychlovač tuhnutí nebo síťovací složku dle patentů EP 026687, EP 518980 a EP 518962, jako je například wolastonit nebo vysokopecní struska, oxid zinečnatý nebo fluorokřemičitany, jelikož již při poklesu teploty dojde k zatuhnutí pryskyřice a jejímu znehodnocení. Další nevýhodou této pryskyřice je. že pokud se po jejím rozmražení před impregnací vláken neaplikuje speciální tvrdidlo na bázi fosforečnanů, například fosforečnan hlinitý, železitý, měďnatý, zinečnatý nebo jejich směsi, dojde při zahřátí vytvrzeného kompozitu při teplotě cca na 250 °C kjeho termální expanzi a ke zhoršení mechanických vlastností. Pro impregnaci vláken je další nevýhodou velmi krátká doba použití geopolymerní pryskyřice po přidání uvedených tvrdidel. Aplikace kyseliny fosforečné a jejích draselných a sodných solí, nebo boritanů, např. kyseliny borité nebo perboritanu sodného nebo draselného, pro přípravu geopolymemích směsí je již známá, např. z US 6966945 a US 6969422. V žádném z těchto patentových spisů však není uvedeno, že připravenou geopolymerní pryskyřici lze uchovávat při teplotách nižších než -10 °C pro odloženou impregnaci vláken, což je nevýhodou všech těchto řešení. Navíc je použitý poměr S1O2: AI2O3 v geopolymerní směsi omezen na rozsah 3,5 : 1 až 6:1, ten však není příliš vhodný pro výrobu geopolymemích kompozitů vyztužených vlákny. Uvedené nevýhody alespoň z části odstraňuje tekutá geopolymerní pryskyřice podle CZ 305657, která je jednosložková, ale díky obsahu vody musí být uchovávána při teplotách -18 °C a více,
- 1 CZ 32160 U1 a její životnost je i tak omezená maximálně na dobu 4 až 6 měsíců. Uvedené nedostatky odstraňuje prášková geopolymemí pryskyřice dle uvedeného technického řešení.
Podstata technického řešení
Prášková geopolymemí pryskyřice pro výrobu objemově stálých vyztužených kompozitů charakterizovaná tím, že obsahuje složky vmolámích poměrech S1O2 : AI2O3 8 až 63:1, K2O : SiO2 0,1 až 0,2 : 1, K2O : AI2O3 1 až 9 : 1, SiO2: P2O5 23 až 200 : 1, P2O5: A12O3 0,1 až 0,9 : 1 a K2O : P2O5 3 až 25 : 1, a je bez přístupu vlhkosti neomezeně stálá a je použitelná po přídavku vody pro výrobu vyztužených kompozitů objemově stálých při teplotách od 200 do 700 °C.
Prášková geopolymemí pryskyřice je použitelná po přídavku vody k impregnaci skelných a bazaltových tkanin a následnému vytvrzení kompozitu při teplotě 20 až 80 °C po dobu nejméně 60 minut.
Prokázalo se, že práškovou geopolymemí pryskyřici lze uchovávat za pokojových teplot bez přístupu vlhkosti po libovolně dlouhou dobu. Před vlastním zpracováním stačí příslušné množství práškové pryskyřice rozmíchat s vodou, odpadá tak nebezpečná manipulace se silně alkalickými roztoky jako v případě dvousložkových geopolymemích pryskyřic.
Dále se prokázalo, že doba zpracovatelnosti práškové geopolymemí pryskyřice po zamíchání s vodou činí 2 až 3 hodiny při teplotě 20 °C, což je dostatečná doba pro impregnaci vláken, pro výrobu kompozitu. Tuto dobu lze dodatečně prodloužit ochlazením záměsové vody. Doba úplného zatuhnutí pryskyřice, tedy doba potřebná k výrobě kompozitu, se při teplotách do 80 °C zkracuje na cca 60 minut.
Výsledné kompozity vyztužené vlákny jsou objemově stabilní při teplotách v rozmezí od 200 do 700 °C, přičemž objemová stabilita kompozitů je závislá na typu vláknové výztuže.
Výhodnou hlavní surovinou pro výrobu práškové geopolymemí pryskyřice pro výrobu objemově stálých vyztužených kompozitů je termická silika o velikosti sférických sekundárních částic v rozmezí 20 až 200 pm získaná při výrobě ferroslitin. Další surovinou pro výrobu práškové geopolymemí pryskyřice pro výrobu objemově stálých vyztužených kompozitů mohou být upravené přírodní pucolonánové suroviny nebo srážené a pyrogenní typy oxidu křemičitého s velikostí sekundárních částic 10 až 20 pm. Nevýhodou syntetického oxidu křemičitého získaného z vodního skla nebo chloridu křemičitého je příliš vysoká cena, vysoká reaktivita a vysoká absorpce vody, což ovlivňuje viskozitu při zpracování pryskyřice.
Příklady uskutečnění technického řešení
Příklad 1
Prášková geopolymemí pryskyřice pro výrobu objemově stálých vyztužených kompozitů obsahuje následující oxidy v molámích poměrech:
SiO2: AI2O3 20,1 : 1, K2O : SiO2 0,18 : 1, K2O : A12O3 3,7 : 1, SiO2: P2O5 34,8 : 1, P2O5: A12O3 0,58 :1a: K2O : P2O5 6,3 : 1 .
Prášková geopolymemí pryskyřice pro výrobu objemově stálých vyztužených kompozitů se připraví následujícím způsobem:
Do laboratorního kulového mlýna se předloží 13,9 g pevného hydroxidu draselného, 19,1 g
-2CZ 32160 U1 trihydrátu fosforečnanu tridraselného, 75 g mikrosiliky (94 % S1O2) a 12,5 g kaolinu KKAF (50 % S1O2, 35 % AI2O3), do 2/3 objemu mlecí nádoby se doplní mlecí tělesa. Mechanická aktivace mletím probíhá po dobu 30 minut při 1 200 otáčkách za minutu. Připravená prášková geopolymemí pryskyřice pro výrobu objemově stálých vyztužených kompozitů vykazuje velikost částic pod 100 pm a zůstává při uložení v suchém prostředí bez přístupu vlhkosti stálá po neomezeně dlouhou dobu.
Příklad 2
Prášková geopolymemí pryskyřice pro výrobu objemově stálých vyztužených kompozitů obsahuje následující oxidy v molámích poměrech:
SiO2: AI2O3 20,1 : 1, K2O : SiO2 0,18 : 1, K2O : A12O3 3,7 : 1, SiO2: P2O5 23,2 : 1, P2O5: A12O3 0,87 : 1 aK2O : P2O5 4,2 : 1.
Prášková geopolymemí pryskyřice pro výrobu objemově stálých vyztužených kompozitů se připraví následujícím způsobem:
Do laboratorního kulového mlýna se předloží 13,8 g pevného hydroxidu draselného, 18,8 g hydrogenfosforečnanu didraselného, 75 g mikrosiliky (94 % S1O2) a 12,5 g kaolinu KKAF (50 % S1O2, 35 % AI2O3), do 2/3 objemu mlecí nádoby se doplní mlecí tělesa. Mechanická aktivace mletím probíhá po dobu 60 minut při 800 otáčkách za minutu. Připravená prášková geopolymemí pryskyřice pro výrobu objemově stálých vyztužených kompozitů vykazuje velikost částic pod 100 pm a zůstává při uložení v suchém prostředí bez přístupu vlhkosti stálá po neomezeně dlouhou dobu.
Příklad 3
Prášková geopolymemí pryskyřice pro výrobu objemově stálých vyztužených kompozitů obsahuje následující oxidy v molámích poměrech:
SiO2: AI2O3 53,4 : 1, K2O : SiO2 0,13 : 1, K2O : A12O3 7 : 1, SiO2: P2O5 35 : 1, P2O5: A12O3 0,56 : 1 aK2O : P2O5 4,2 : 1.
Prášková geopolymemí pryskyřice pro výrobu objemově stálých vyztužených kompozitů se připraví následujícím způsobem:
Do laboratorního kulového mlýna se předloží 26,4 g pevného hydroxidu draselného, 18,8 g dihydrogenfosforečnanu draselného, 130 g mikrosiliky (94 % S1O2) a 20 g metakaolinu Mefisto K05. do 2/3 objemu mlecí nádoby se doplní mlecí tělesa. Mechanická aktivace mletím probíhá po dobu 30 minut při 1 200 otáčkách za minutu. Připravená prášková geopolymemí pryskyřice pro výrobu objemově stálých vyztužených kompozitů vykazuje velikost čistič pod 100 pm a zůstává při uložení v suchém prostředí bez přístupu vlhkosti stálá po neomezeně dlouhou dobu.
Příklad 4
Prášková geopolymemí pryskyřice pro výrobu objemově stálých vyztužených kompozitů obsahuje následující oxidy v molámích poměrech:
SiO2:Al2O3 18,8:1, Na2O: SiO2 0,21:1, Na2O: A12O3 4,1:1, SiO2:P2O5 56,5:1, P2O5: AI2O3 0,33 : 1 a Na2O : P2O5 12,1 : 1.
Prášková geopolymemí pryskyřice pro výrobu objemově stálých vyztužených kompozitů se připraví následujícím způsobem:
-3 CZ 32160 U1
Do předlohy tryskového mlýna se předloží 26,4 g pevného hydroxidu sodného, 18,8 g metakřemičitanu sodného pětivodého, 15 g fosforečnanu trisodného, 150 g termické siliky (95 % S1O2), 20 g metakaolinu Mefisto K05, 20 g kaolinu KKAF a mlýn se uvede do chodu. Mechanická aktivace mletím v tryskovém mlýnu probíhá po dobu 120 minut při tlaku vzduchu 1 MPa. Připravená prášková geopolymemí pryskyřice s velikostí částic pod 60 pm pro výrobu objemově stálých vyztužených kompozitů zůstává při uložení v suchém prostředí bez přístupu vlhkosti stálá po dobu 12 měsíců.
Příklad 5
Prášková geopolymemí pryskyřice pro výrobu objemově stálých vyztužených kompozitů obsahuje následující oxidy v molámích poměrech:
SiO2: AI2O3 53,4 : 1 , K2O : SiO2 0,11 : 1, K2O : AI2O3 5,9 : 1, K2O 8,6 : 1, SiO2: P2O5 38,2 : 1, P2O5: AI2O3 1,4 : 1 a K2O : P2O5 4,2 : 1.
Prášková geopolymemí pryskyřice pro výrobu objemově stálých vyztužených kompozitů se připraví následujícím způsobem:
Do laboratorního kulového mlýna se předloží 11,7 g pevného hydroxidu draselného, 8,3 g dihydrogenfosforečnanu draselného, 75 g srážené siliky (94% S1O2) a do 2/3 objemu mlecí nádoby se doplní mlecí tělesa. Mechanická aktivace mletím probíhá po dobu 60 minut při 1 000 otáčkách za minutu. Připravená prášková geopolymemí pryskyřice s velikostí částic pod 100 pm pro výrobu objemově stálých vyztužených kompozitů zůstává při uložení v suchém prostředí bez přístupu vzduchu stálá po dobu 6 měsíců.

Claims (1)

  1. Prášková geopolymemí pryskyřice pro výrobu vyztužených kompozitů je průmyslově použitelná pro výrobu objemově stálých kompozitů plněných různými typy vláken.
    NÁROKY NA OCHRANU
    1. Prášková geopolymemí pryskyřice pro výrobu objemově stálých vyztužených kompozitů, vyznačující se tím, že obsahuje složky v molámích poměrech S1O2: AI2O3 8 až 63 : 1, K2O : SiO2 0,1 až 0,2 : 1, K2O : A12O3 1 až 9 : 1, SiO2: P2O5 23 až 200 : 1, P2O5: A12O3 0,1 až 0,9 : 1 a K2O : P2O5 3 až 25 : 1, a je bez přístupu vlhkosti neomezeně stálá.
CZ2018-34963U 2018-05-15 2018-05-15 Prášková geopolymerní pryskyřice pro výrobu vyztužených kompozitů CZ32160U1 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2018-34963U CZ32160U1 (cs) 2018-05-15 2018-05-15 Prášková geopolymerní pryskyřice pro výrobu vyztužených kompozitů

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2018-34963U CZ32160U1 (cs) 2018-05-15 2018-05-15 Prášková geopolymerní pryskyřice pro výrobu vyztužených kompozitů

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ32160U1 true CZ32160U1 (cs) 2018-10-09

Family

ID=63791167

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2018-34963U CZ32160U1 (cs) 2018-05-15 2018-05-15 Prášková geopolymerní pryskyřice pro výrobu vyztužených kompozitů

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ32160U1 (cs)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ309179B6 (cs) * 2019-02-28 2022-04-20 ORLEN UniCRE a.s. Předimpregnovaná vlákenná výztuž a způsob její výroby

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ309179B6 (cs) * 2019-02-28 2022-04-20 ORLEN UniCRE a.s. Předimpregnovaná vlákenná výztuž a způsob její výroby

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7454261B2 (ja) エネルギー貯蔵用途のためのジオポリマーコンクリート
Yang et al. Research progresses in magnesium phosphate cement–based materials
US5518541A (en) Phosphomagnesia cements having reduced sensitivity to water
KR101726914B1 (ko) 초고성능 콘크리트를 위한 지오폴리머 복합체
US6103007A (en) Inorganic resin compositions, their preparation and use thereof
US20100269735A1 (en) Composition Based on Phosphatic Raw Materials and Process for the Preparation Thereof
RU2703746C2 (ru) Смеси формовочных материалов, содержащие оксидное соединение бора, и способ получения форм и стержней
NZ527772A (en) Alkali activated fly ash based geopolymer cements and methods for their production
EP3063099A1 (en) Self-foaming geopolymer composition containing aluminum dross
CZ287060B6 (en) Novel binding phase for phosphate-magnesium cements and their use for preparing mortar
JPS5939389B2 (ja) セメント組成物
Muduli et al. Effect of NaOH concentration in manufacture of geopolymer fly ash building brick
EP0895971A1 (en) Alkaline sulfoaluminosilicate hydraulic cement and process for its manufacture
CZ32160U1 (cs) Prášková geopolymerní pryskyřice pro výrobu vyztužených kompozitů
CN111635214A (zh) 一种磷酸镁陶瓷水泥及其制备方法和应用
KR101613879B1 (ko) 고강도 도로보수용 몰탈 조성물 및 그 제조방법
US20030127025A1 (en) Novel phosphomagnesium hydraulic binder, and mortar obtained from same
KR20120089881A (ko) 페로니켈슬래그를 이용한 고강도 콘크리트용 분말 혼화제 및 그의 제조방법
JP2019081308A (ja) ジオポリマー成型体製造方法およびジオポリマー成型体製造システム
CZ2009733A3 (cs) Tekutá geopolymerní pryskyrice pro výrobu objemove stálých vyztužených kompozitu a zpusob její výroby
WO2017118493A1 (en) Thermal storage with phosphorus compounds
JPH04280850A (ja) セメンティング組成物およびその用途
KR20250005978A (ko) 지오폴리머 조성물과 그 제조 방법
CN113772980B (zh) 一种高岭土基结合剂及其制备方法和应用
Sadji et al. Addition of Glass Powder to Magnesium Potassium Phosphate Cement Based on MgO Brick

Legal Events

Date Code Title Description
FG1K Utility model registered

Effective date: 20181009

ND1K First or second extension of term of utility model

Effective date: 20220429