EA017902B1

EA017902B1 - Предварительная композиция серного цемента и способ приготовления предварительной композиции серного цемента

Info

Publication number: EA017902B1
Application number: EA201000017A
Authority: EA
Inventors: Гай Лоде Магда Мария Вербист; Роб Алоизиус Мария Ван Триер; Майкл Дейвид Ланкшир
Original assignee: Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В.
Priority date: 2007-06-13
Filing date: 2008-06-11
Publication date: 2013-04-30
Also published as: US8323395B2; JP5197740B2; MX2009013464A; AU2008263972A1; CN103298765A; EP2160369B1; BRPI0812482A2; AU2008263972B2; EA201000017A1; EP2160369A1; KR20100037097A; CA2693083A1; JP2010528977A; WO2008152054A1; US20100192810A1

Abstract

Изобретение предлагает предварительную композицию серного цемента, содержащую серу и органотитанат, имеющий общую молекулярную формулув которой Rобозначает CH-SRили CHи n есть целое число в пределах от 1 до 4, m есть целое число в пределах от 1 до 30, а есть целое число в пределах от 2 до 8, Rобозначает S, Н или CHи p есть целое число в пределах от 1 до 8, ХО обозначает C-алкоксигруппу или группу согласно формуле (3)в которой каждый из Z, Zи Zобозначает одновалентную алкильную, алкенильную, алкинильную, арилалкильную, арильную или алкиларильную группу, имеющую до 20 атомов углерода, или её галоген- или эфирзамещённое производное, при условии, что общее число атомов углерода для каждой такой группы Z не превышает 20, включая атомы углерода, содержащиеся в структурах заместителей, и Rи Rнезависимо обозначают CH-SR, алкильную, ацильную или арильную группу, или группу, соответствующую формуле (3) без кислородной связки. Изобретение предлагает, кроме того, способ приготовления такой предварительной композиции серного цемента, способ приготовления серно-цементного продукта, серно-цементный продукт и применение такой предварительной композиции серного цемента. Дополнительно к этому изобретение относится к применению органотитанатного стабилизирующего агента.

Description

Изобретение предлагает предварительную композицию серного цемента и способ приготовления предварительной композиции серного цемента. Кроме того, изобретение предлагает способ получения серно-цементного продукта, серно-цементный продукт и применение такой предварительной композиции серного цемента в цементном растворе на основе серного цемента или в серном бетоне.

Уровень техники

Название серно-цементный продукт относится, как правило, к продукту, содержащему по крайней мере серу и наполнитель. Для улучшения свойств серного цемента сера может быть модифицирована с использованием модификатора серы. Такие модификаторы известны в уровне техники.

Обычные наполнители серного цемента являются зернистыми неорганическими материалами.

Термин композиты серный цемент/заполнитель относится, как правило, к композитам, содержащим как серный цемент, так и заполнитель. Примерами композитов серный цемент/заполнитель являются серно-цементный раствор, серный бетон и расширенный серой асфальт. Расширенным серой асфальтом является асфальт (т.е. обычно заполнитель со связующим, который содержит наполнитель и остаточную углеводородную фракцию), в котором часть связующего заменена серой, обычно модифицированной серой.

Известно, что для улучшения стабильности к воде в качестве стабилизирующего агента в серном цементе или в композициях серный цемент/заполнитель используют органосиланы. Например, в υδ 4164428 раскрыта модифицированная серная композиция (называемая также пластифицированной серной композицией), содержащая по меньшей мере 50 вес.% серы, модификатор серы (часто называемый серным пластификатором), тонко измельчённый зернистый минеральный суспендирующий агент и органосилановый стабилизирующий агент. Сообщается, что подходящие органосиланы имеют общую молекулярную формулу Κ.-8ί(ΟΚ.')₃, в которой К' обозначает низкомолекулярную алкильную группу, а Я органический радикал, имеющий по меньшей мере одну функциональную группу, обычно связанную с атомом кремния через короткую алкильную цепочку. В качестве предпочтительного органосилана упоминается γ-меркаптопропилтриметоксисилан.

В ϋδ 4376830 раскрыты композиция серный цемент/заполнитель, содержащая серный цемент и заполнитель, содержащий расширяющую глину, и способы приготовления таких композиций. Способы и получаемые композиции характеризуются добавлением в композицию перед её отверждением (охлаждением) определенных органосилановых соединений. Сообщается, что подходящие органосиланы имеют 12 3 12 3 формулу Ζ-δί (К К К ), в которой К , Я И Я могут быть низшими алкоксигруппами, а Ζ является органическим радикалом, соединённым с δί через атом углерода, и имеет по меньшей мере одну группу, проявляющую реакционную способность по отношению к расплавленой сере. Ζ может быть, например, меркаптоалкилом. В качестве предпочтительного органосилана называется γ-меркаптопропилтриметоксисилан. γ-Меркаптопропилтриметоксисилан очень токсичен и обладает весьма неприятным запахом. В уровне технике существует потребность в дополнительных стабилизирующих агентах, которые бы повышали водостойкость серно-цементных продуктов.

Раскрытие изобретения

В настоящей работе обнаружено, что для получения серно-цементных продуктов может быть использован стабилизирующий агент, выбранный из группы органотитанатов.

Соответственным образом, настоящее изобретение предлагает предварительную композицию серного цемента, содержащую серу и органотитанат, который имеет общую молекулярную формулу к₂ ω·

ХО -Τί - ΟΚ.Ι

I о к₃ в которой К¹ обозначает С_пН(_2п)-8_аК₄ или С_тН(_2т+1) и η есть целое число в пределах от 1 до 4, т есть целое число в пределах от 1 до 30, и а есть целое число в пределах от 2 до 8, Кд обозначает δ, Н или СрН(_2р+1), и р есть целое число в пределах от 1 до 8, ХО обозначает С1_-4-алкоксигруппу или группу согласно формуле (3):

ζ₂ н I | г,_с _с~о_ ₍₃₎ ¹ ι ’ ζ₃ н в которой каждый из Ζ₁, Ζ₂ и Ζ₃ обозначает одновалентную алкильную, алкенильную, алкинильную, арилалкильную, арильную или алкиларильную группу, имеющую до 20 атомов углерода, или её галогенили эфирзамещённое производное, при условии, что общее число атомов углерода для каждой такой группы Ζ не превышает 20, включая атомы углерода, содержащиеся в структурах заместителей, и К2 и К3 независимо обозначают ΟΗ^-δ^, алкильную, ацильную или арильную группу, или группу, соответст- 1 017902

вующую формуле (3) без кислородной связки. В ещё одном своём аспекте изобретение предлагает предварительную композицию серного цемента, содержащую серу и органотитанат, который имеет общую молекулярную формулу:

К-2К-7 оо ^{1 1} (2),

ХО -ΊΪ - ок₅о —Ιί - ΟΧ’

II оо

КзК« в которой К₅ обозначает С_пН(_2п)-3_а ^-С_пН(_2п) каждое из η и п' независимо есть целое число в пределах от 1 до 4 и а есть целое число в пределах от 2 до 8, каждый из ХО и Х'О независимо обозначает С₁.₄алкокси- или группу согласно формуле (3):

Ζ₂

I Ζ| _с

I ζ₃ в которой каждый из Ζ₁, Ζ₂ и Ζ₃ обозначает одновалентную алкильную, алкенильную, алкинильную, арилалкильную, арильную или алкиларильную группу, имеющую до 20 атомов углерода, или её галогенили эфирзамещённое производное, при условии, что общее число атомов углерода для каждой такой группы Ζ не превышает 20, включая атомы углерода, содержащиеся в структурах заместителей, и каждый из В₂. В₃. Кб и В- независимо обозначает группу С_пН(_2п)-3_аК₄ алкильную, ацильную или арильную группу, или группу, соответствующую формуле (3) без кислородной связки, где К₄ обозначает 3, Н или СрН(_2р+1) и р есть целое число в пределах от 1 до 8.

В ещё одном своём аспекте изобретение предлагает способ для приготовления предварительной композиции серного цемента, включающий смешение серы с органотитанатом в количестве по меньшей мере 0,05 вес.% в расчёте на вес всей композиции, в результате чего получают предварительную композицию серного цемента, в котором (способе) органотитанат имеет общую молекулярную формулу, которая приведена выше.

В ещё одном аспекте изобретение предлагает способ для приготовления серно-цементного продукта, включающий следующие стадии:

(a) смешивание серы и определённого выше органотитаната с зернистым неорганическим материалом при температуре, при которой сера расплавляется, в результате чего получают расплавленный серноцементный продукт; и (b) отверждение расплавленного серно-цементного продукта.

В ещё одном аспекте изобретение предлагает способ приготовления серно-цементного продукта, включающий следующие стадии:

(a) смешивание зернистого неорганического материала с описанным выше органотитанатом, в результате чего происходит реакция органотитаната с зернистым неорганическим материалом;

(b) добавление после стадии (а) элементной серы при температуре, при которой сера является жидкой; и (c) отверждение смеси.

В ещё одном аспекте изобретение предлагает серно-цементный продукт, который может быть получен с помощью способа приготовления серно-цементного продукта согласно изобретению.

В ещё одном аспекте изобретение предлагает применение определённого выше органотитаната в качестве стабилизирующего агента в серном цементе, серно-цементном растворе, серном бетоне или расширенном серой асфальте.

Наконец, в ещё одном своём аспекте изобретение предлагает применение предварительной композиции серного цемента согласно изобретению в серном цементе, серно-цементном растворе, серном бетоне или расширенном серой асфальте.

Используемый здесь термин предварительная композиция серного цемента относится к композиции, которая после добавления по крайней мере чего-либо одного: серы или зернистого неорганического материала образует серно-цементный продукт, например серный цемент, серный цементный раствор, серный бетон или расширенный серой асфальт.

Детальное описание изобретения

Предварительная композиция серного цемента согласно изобретению содержит серу и органотитанат. Органотитанат может иметь общую молекулярную формулу:

к₂о I

ХО-Τί - ОК, (1),

I о

Кз

- 2 017902 в которой К₁ обозначает С_||Н₁-_;м,-8_нР.₁ или С_тН_(2т+1) η есть целое число в пределах от 1 до 4, и т есть целое число в пределах от 1 до 30. К₁ обозначает группу, которая может обеспечить нужное взаимодействие с серой. К₁ обозначает преимущественно группу С_пН(_2п)-8_аК₄ Указанный органотитанат, таким образом, может быть определён как органотитанат, содержащий полимерную серу. Серосодержащая группа обеспечивает желаемое хорошее взаимодействие с серой и, кроме того, уменьшает возможное образование сероводорода. Если К₁ является группой С_пН(_2п)-8_аК₄, то а есть целое число в пределах от 2 до 8, преимущественно от 2 до 6. К₄ обозначает 8, Н или С_рН(_2р+1) и р есть целое число в пределах от 1 до 8, при этом К₄ преимущественно представляет 8. ХО обозначает С_1-4-алкокси- или группу согласно формуле (3):

Ζ₂ Н

Ζ, _С (3).

ζ₃ н в которой каждый из Ζ₁, Ζ₂ и Ζ₃ обозначает одновалентную алкильную, алкенильную, алкинильную, арилалкильную, арильную или алкиларильную группу, имеющую до 20 атомов углерода, или её галогенили эфирзамещённое производное. Кроме того, Ζ₁, Ζ₂ или Ζ₃ может быть также окси-производным ука занных групп. Каждое из разных Ζ₁, Ζ₂ и Ζ₃ может содержать до трёх эфирных, кислородных или галогенных заместителей при условии, что общее число атомов углерода для каждой такой группы Ζ не превышает 20, включая атомы углерода, содержащиеся в структурах заместителей.

Особо предпочтительными примерами групп Ζ₁, Ζ₂ и Ζ₃ являются алкил, имеющий от 1 до 8 атомов углерода: арилалкил, имеющий от 6 до 10 атомов углерода, такой как бензил; арильная и алкиларильная группы, имеющие от 6 до 10 атомов углерода, включающие фенил, нафтил, толил, ксилил; галогензамещённый бромфенил; и аллилоксизамещённый алкил, имеющий от 4 до 20 атомов углерода, и аллилоксизамещённый арил, имеющий от 9 до 20 атомов углерода. В том случае, когда Ζ₃ обозначает оксипроизводное, наиболее предпочтительными соединениями являются алкоксипроизводные, имеющие от 1 до 3 атомов углерода, и феноксигруппа. Подходящими примерами групп являются бис(2этенилоксиметил)пропокси и бис(2-пропенилоксиметил)бутокси. Использование этих групп может обеспечить повышенную термостабильность стабилизирующего агента.

К₂ и К₃ независимо обозначают С_пН(_2п)-8_аК₄, алкильную, ацильную или арильную группу, или группу, соответствующую формуле (3) без кислородной связки. Если К₂ и К₃ обозначают алкил или группу, соответствующую формуле (3) без кислородной связки, К₂О и К₃О являются определёнными выше алкоксигруппой или группой, соответствующей формуле (3). В этом случае К₂ и К₃ совпадают с X.

К₂ и К₃ выбирают преимущественно такими, чтобы они независимо совпадали с К₁ или X. Более предпочтительно, чтобы К₂ и К₃ совпадали с X, так как в этом случае обеспечивается наибольшее число сочетаний между стабилизирующим агентом и неорганическим материалом.

Органотитанат может быть также органотитанатом, содержащим полимерную серу, общей молекулярной формулы:

I I

ХО -11 - 0К₅О -Ί1 - ОХ’ (2), о

К₃

О

Кб в которой К₅ обозначает С_||Н_|._;м,-8_а-С_м'Н_|._2|Л|. каждый из η и η' независимо есть целое число в пределах от 1 до 4 и а есть целое число в пределах от 2 до 8, преимущественно от 2 до 6. Каждый из ХО и Х'О независимо обозначает С_1-4-алкокси- или группу согласно формуле (3):

ζ₂ н (3), ζ₃ н в которой каждый из Ζ₁, Ζ₂ и Ζ₃ обозначает одновалентную алкильную, алкенильную, алкинильную, арилалкильную, арильную или алкиларильную группу, имеющую до 20 атомов углерода, или её галогенили эфирзамещённое производное, при условии, что общее число атомов углерода для каждой такой группы Ζ не превышает 20, включая атомы углерода, содержащиеся в структурах заместителей. Х'О преимущественно совпадает с ХО. Каждый из К₂, К₃, К6 и К₇ независимо обозначает С_пН(_2п)-8_аК₄, алкильную, ацильную или арильную группу, или группу, соответствующую формуле (3) без кислородной связки. К₄ обозначает 8, Н или С_рН(_2р+1) и р есть целое число в пределах от 1 до 8, причём К₄ преимущественно обозначает 8. Если К₂, К₃, К₆ и К₇ обозначают алкил или группу, соответствующую формуле (3) без кислородной связки, К₂О, К₃О, К₆О и К₇О обозначают алкокси- или группы, соответствующие формуле (3), как определено выше. В этом случае К₂, К₃, Кб и К₇ совпадают с X. Предпочтительно, когда К₂, К₃, К₆и К₇ независимо совпадают с X или обозначают С_пН(_2п)-8_аК₄ и более предпочтительно, когда К₂, К₃, К₆ и

- 3 017902

В- совпадают с X, так как в этом случае обеспечивается наибольшее число сочетаний между стабилизирующим агентом и неорганическим материалом.

Предпочтительно, чтобы В₂, В₃, В₆ и В- были одинаковыми.

Вне зависимости от использованного органотитаната каждый из ХО и Х'О независимо обозначает С1_-4-алкокси- или группу согласно формуле (3), более предпочтительно, алкокси-группу с 1-4 атомами углерода, например метокси или этокси.

Преимущественно η имеет то же значение, что и п'.

В отношении получения органотитанатов, в частности органотитанатов, содержащих группы согласно формуле (3), см. И8 4623738. См. также И8 4164428 в отношении подходящих групп, содержащих полимерную серу.

Предварительная композиция серного цемента может содержать органотитанат в любом желаемом количестве. Предпочтительно, чтобы предварительная композиция серного цемента содержала не менее 0,05 вес.% органотитаната в расчёте на вес всей композиции. Более предпочтительно, чтобы предварительная композиция серного цемента содержала органотитанат в пределах от 0,05 до 25 вес.%, преимущественно от 0,5 до 10 вес.% и, более предпочтительно, от 1 до 10 вес.% в расчёте на вес всей композиции. Такая предварительная композиция серного цемента может быть с успехом приготовлена на удалении от места применения и использоваться в месте применения в малых объёмах. Концентрация органотитаната в предварительной композиции серного цемента может быть выше той концентрации, которую обычно используют в процессе приготовления серно-цементного продукта. Когда её используют в месте применения для приготовления, например, серно-цементного продукта, такую предварительную композицию серного цемента удобно добавлять к неорганическому материалу в таких количествах, чтобы при этом удовлетворялась потребность в стабилизирующем агенте. Серно-цементный продукт может быть дополнен добавлением дополнительной серы и других ингредиентов, если они не в достаточной степени содержатся в предварительной композиции серного цемента. Использование предварительной композиции серного цемента устраняет необходимость в транспортировке и хранении органотитаната в месте применения.

Предварительная композиция серного цемента согласно изобретению может, кроме того, содержать модификатор серы. Как правило, предварительная композиция серного цемента может содержать модификаторы серы в количествах от 0,1 до 10 вес.% от веса серы. Такие модификаторы в уровне технике известны. Примерами таких модификаторов являются алифатические и ароматические полисульфиды или соединения, которые образуют полисульфиды при реакции с серой. Примерами соединений, которые образуют полисульфиды, являются нафталин или олефиновые соединения, такие как 5-этилиден-2норборнен (ΕΝΒ) и 5-винил-2-норборнен (νΝΒ), дициклопентадиен, лимонен или стирол.

Следует иметь в виду, что полисульфидная группа содержащего полисульфид органотитаната и сера могут между собой взаимодействовать. Однако на титановые группы органотитаната такие взаимодействия влияния не оказывают.

Предварительные композиции серного цемента согласно изобретению могут применяться в твёрдом или расплавленном состоянии, например в случае получения серно-цементного продукта.

Изобретение предлагает также способ приготовления предварительной композиции серного цемента согласно изобретению. В этом способе серу смешивают с органотитанатом в количестве по меньшей мере 0,05 вес.% в расчёте на вес всей композиции, в результате чего получают предварительную композицию серного цемента. Органотитанат можно смешивать с серой с помощью любых известных в технике средств. Для облегчения смешивания с серой органотитанат может быть вначале растворён в небольшом количестве растворителя, например спирта или углеводорода. Предпочтительно, чтобы растворитель имел такую температуру кипения, при которой бы он на стадии смешивания испарялся.

Предпочтительно, чтобы сера и органотитанат перемешивались при температуре, при которой сера расплавлена. В альтернативном случае полученную предварительную композицию серного цемента нагревают и перемешивают при температуре, при которой сера расплавлена. Температура, при которой сера расплавлена, обычно выше 120°С, преимущественно в пределах от 120 до 150°С и более предпочтительно в пределах от 125 до 140°С.

Смешивание при температурах, при которых сера расплавлена, может обеспечить равномерное распределение органотитаната в сере.

В том случае, когда серу и органотитанат смешивают при температуре, при которой сера расплавлена, или полученную предварительную композицию серного цемента нагревают и перемешивают при температуре, при которой сера расплавлена, полученная предварительная композиция серного цемента может быть охлаждена до температуры, при которой сера затвердевает. Твёрдую предварительную композицию серного цемента легко хранить или транспортировать.

Определённый выше органотитанат может с успехом использоваться как стабилизирующий агент в серном цементе, серно-цементном растворе, серном бетоне или расширенном серой асфальте. В частности, содержащая органотитанат предварительная композиция серного цемента может с успехом использоваться для приготовления серно-цементного продукта. Упоминаемым здесь серно-цементным продук

- 4 017902 том может быть серный цемент или композит серный цемент/заполнитель.

Выражение серный цемент обычно относится к композиции, содержащей серу или модифицированную серу и наполнитель. Обычные наполнители серного цемента представляют собой зернистые неорганические материалы со средним размером частиц от 0,1 цм до 0,1 мм. Содержание наполнителя в серном цементе лежит, как правило, в пределах от 1 до 50 вес.% в расчёте на общий вес цемента.

Выражение композиты серный цемент/заполнитель обычно относится к композиту, содержащему как серный цемент, так и зернистый заполнитель из неорганического материала. Примерами композитов серный цемент/заполнитель являются серный цементный раствор, серный бетон и расширенный серой асфальт. Цементный раствор содержит тонкий заполнитель, в основном из частиц, имеющих средний диаметр от 0,1 до 5 мм, например песок. Бетон содержит крупный заполнитель, в основном частицы, имеющие средний диаметр от 5 до 40 мм. Расширенным серой асфальтом является асфальт, т.е. в основном заполнитель со связующим, которое содержит наполнитель и остаточную углеводородную фракцию, где часть связующего заменена серой, как правило, модифицированной серой.

В первом способе получения серно-цементного продукта согласно изобретению серно-цементный продукт получают смешиванием на стадии (а) серы, определённого выше органотитаната и зернистого неорганического материала при температуре, при которой сера расплавлена, в результате чего получают расплавленный серно-цементный продукт. На стадии (Ь) после стадии смешения (а) расплавленный серно-цементный продукт самопроизвольно затвердевает. Как правило, затвердевание происходит при самопроизвольном охлаждении расплавленного серно-цементного продукта до температуры ниже температуры плавления серы.

В предварительной композиции серного цемента согласно изобретению преимущественно содержатся смешанные на стадии (а) органотитанат и по крайней мере часть серы. Более предпочтительно использование для смешения предварительной композиции серного цемента согласно изобретению, включающей в себя органотитанат, содержащий полимерную серу, ещё более предпочтительной является предварительная композиция серного цемента, включающая в себя содержащий полимерную серу органотитанат согласно общей формуле (2). Наряду с его функцией стабилизирующего агента содержащий полимерную серу органотитанатный стабилизатор согласно общей формуле (2) может также оказывать дополнительный модифицирующий эффект. Благодаря этому при приготовлении серно-цементного продукта требуется меньше или вообще не требуется добавления модификатора.

Стадия (а) осуществляется при температуре, при которой сера расплавлена, т.е. обычно при температуре выше 120°С, преимущественно в пределах от 120 до 150°С и, более предпочтительно, в пределах от 125 до 140°С. Условия, в которых зернистый неорганический материал смешивается с органотитанатом, преимущественно содержащемся в предварительной композиции серного цемента, преимущественно таковы, что позволяют органотитанату, преимущественно содержащемуся в предварительной композиции серного цемента, реагировать с неорганическим материалом. Время реакции, как правило, находится в пределах от 20 мин до 3 ч, преимущественно от 30 мин до 2 ч.

Сера и, возможно, остальные ингредиенты, такие как модификаторы серы или зернистый неорганический материал, могут смешиваться с предварительной композицией серного цемента и зернистым неорганическим материалом на стадии (а). Предпочтительно, чтобы все ингредиенты серно-цементного продукта смешивались при температуре, при которой сера является жидкой.

Органотитанат, преимущественно содержащийся в предварительной композиции серного цемента, смешивается с зернистым неорганическим материалом в таких количествах, чтобы расплавленный серно-цементный продукт содержал органотитанат в пределах от 0,01 до 0,2 вес.%, преимущественно от 0,02 до 0,1 вес. % в расчёте на общий вес зернистого неорганического материала. Если при приготовлении предварительной композиции серного цемента в реакции принимают участие органотитанаты, предварительную композицию серного цемента смешивают в таком количестве, чтобы присутствовало эквивалентное число групп оксида титана.

Во втором способе получения серно-цементного продукта согласно изобретению серно-цементный продукт приготовляют, смешивая на стадии (а) зернистый неорганический материал с определённым выше органотитанатом, вслед за чем органотитанат самопроизвольно реагирует с зернистым неорганическим материалом. На стадии (Ь) после стадии смешения (а) добавляют элементную серу при температуре, при которой сера является жидкой. На стадии (с) расплавленный серно-цементный продукт самопроизвольно затвердевает. В этом варианте осуществления органотитанат не содержится в предварительной композиции серного цемента, но перед смешением с серой смешивается с зернистым неорганическим материалом. Органотитанат реагирует с зернистым неорганическим материалом. Время реакции лежит преимущественно в пределах от 20 мин до 3 ч и более предпочтительно от 30 мин до 2 ч. Органотитанат можно смешивать как таковой с зернистым неорганическим материалом, например путём распыливания его на зернистый неорганический материал. В альтернативном случае для облегчения смешивания с зернистым неорганическим материалом органотитанат может быть растворён в небольшом количестве растворителя, например спирта или углеводорода. Предпочтительно, чтобы растворитель имел температуру кипения ниже температуры, при которой осуществляется стадия (а), что позволило бы растворителю ис

- 5 017902 паряться во время смешивания.

Зернистые неорганические материалы смешивают с органотитанатом в способах согласно изобретению. В случае способа приготовления серного цемента неорганический материал является неорганическим наполнителем. В том случае, когда способ приготовления серно-цементного продукта используется для получения композита серный цемент/заполнитель, зернистый неорганический материал может быть наполнителем и заполнителем. Зернистыми неорганическими материалами, которые смешивают с органотитанатом, могут быть любые известные зернистые неорганические материалы, которые являются подходящими для использования в качестве наполнителей или заполнителей. Примерами подходящих зернистых неорганических материалов являются карбонаты металлов, например карбонат кальция, асбест, кремнезём, зола-унос, известняк, кварц, оксид железа, оксид алюминия, оксид титана, сажа, гипс, тальк или слюда, песок, гравий, скальная порода и силикаты металлов. Такие силикаты металлов образуются, например, при нагреве содержащего тяжёлые металлы шлама с целью иммобилизации этих металлов. Более предпочтительно, чтобы зернистым неорганическим материалом были карбонат кальция, кремнезём или какой-либо силикат.

В том случае, когда в качестве зернистого неорганического материала используют силикаты металлов, образованные при нагревании шлама с целью иммобилизации тяжёлых металлов, тепло, содержащееся в нагретом шламе, можно полезно использовать в процессе получения серно-цементного продукта согласно изобретению. Это можно выполнить, например, используя водяной пар, образующийся при охлаждении силикатов металлов, с целью нагрева серы или ингредиентов процесса согласно изобретению.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Предварительная композиция серного цемента, содержащая серу и органотитанат, имеющий общую формулу (1)

Кг ? (1),

ХО -Τι - ОВ.1

I о Кз в которой В₁ обозначает С_мН_(2||,-8_нК.₁ или С_тН(_2т+1) и η есть целое число в пределах от 1 до 4, т есть целое число в пределах от 1 до 30, и а есть целое число в пределах от 2 до 8, К₄ обозначает Б, Н или СрН(_2р+1), и р есть целое число в пределах от 1 до 8, ХО обозначает С1_-4-алкоксигруппу или группу согласно формуле (3) ζ₂ н

I I г,_с _с_о_ ₍₃₎ ι ι ’ ζ₃ н в которой каждый из Ζ₁, Ζ₂ и Ζ₃ обозначает одновалентную алкильную, алкенильную, алкинильную, арилалкильную, арильную или алкиларильную группу, имеющую до 20 атомов углерода, или её галогенили эфирзамещённое производное, при условии, что общее число атомов углерода для каждой такой группы Ζ не превышает 20, включая атомы углерода, содержащиеся в структурах заместителей, и К₂ и К₃независимо обозначают С_пН(_2п)-8_аК₄, алкильную, ацильную или арильную группу, или группу, соответствующую формуле (3) без кислородной связки.
2. Предварительная композиция серного цемента, содержащая серу и органотитанат общей молекулярной формулы

К-2 Κγ

ОО ^{1 1}. (2),

ΧΟ-Τί-ΟΚίΟ-Τί-ΟΧ’

II оо

Кзк« в которой К₅ обозначает С_пН(_2п)-8_а-С_пН(_2п·) каждое из η и п' независимо есть целое число в пределах от 1 до 4, и а есть целое число в пределах от 2 до 8, каждый из ХО и ОХ' независимо обозначает С_1-4алкокси или группу согласно формуле (3)

Ζ₂ Н

I I

Ζΐ-С _С_О_ ₍₃₎

I I ’ ζ₃ н в которой каждый из Ζ₁, Ζ₂ и Ζ₃ обозначает одновалентную алкильную, алкенильную, алкинильную, арилалкильную, арильную или алкиларильную группу, имеющую до 20 атомов углерода, или её галогенили эфирзамещённое производное, при условии, что общее число атомов углерода для каждой такой

- 6 017902 группы Ζ не превышает 20, включая атомы углерода, содержащиеся в структурах заместителей, и каждый из К₂, К₃, Кб и К₇ независимо обозначает группу С_пН(_2п)-8_аК₄, алкильную, ацильную или арильную группу, или группу, соответствующую формуле (3) без кислородной связки, где Кд обозначает 8, Н или СрН(_2р+1) и р есть целое число в пределах от 1 до 8.
3. Предварительная композиция серного цемента по п.1 или 2, содержащая органотитанат в пределах от 0,05 до 25 вес.% в расчёте на вес всей композиции.
4. Способ приготовления предварительной композиции серного цемента по любому из пп.1-3, включающий стадию смешивания серы с органотитанатом в количестве не менее 0,05 вес.% в расчёте на вес всей композиции, в котором органотитанат имеет общую молекулярную формулу, которая определена в пп.1 и 2.
5. Способ приготовления серно-цементного продукта, включающий следующие стадии:

(a) смешивание серы и органотитаната, указанного в п.1 или 2, с зернистым неорганическим материалом при температуре, при которой сера расплавлена, в результате чего получают расплавленный серно-цементный продукт; и (b) отверждение расплавленного серно-цементного продукта.
6. Способ по п.5, в котором органотитанат и по крайней мере часть серы смешивают в форме предварительной композиции серного цемента по любому из пп.1-3.
7. Способ приготовления серно-цементного продукта, включающий следующие стадии:

(a) смешивание зернистого неорганического материала и органотитаната, указанного в п.1 или 2, и выдерживание смеси для реагирования органотитаната с зернистым неорганическим материалом;

(b) добавление к смеси, полученной на стадии (а), элементной серы при температуре, при которой сера является жидкой; и (c) отверждение смеси.
8. Серно-цементный продукт, который получен по способу по любому из пп.5-7.
9. Применение органотитаната, указанного в п.1 или 2, в качестве стабилизирующего агента в серном цементе, серно-цементном растворе, серном бетоне или расширенном серой асфальте.
10. Применение предварительной композиции серного цемента по любому из пп.1-3 в серном цементе, серно-цементном растворе, серном бетоне или расширенном серой асфальте.