RU2408552C1 - Nanostructuring binder for composite construction materials - Google Patents
Nanostructuring binder for composite construction materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2408552C1 RU2408552C1 RU2009116346/05A RU2009116346A RU2408552C1 RU 2408552 C1 RU2408552 C1 RU 2408552C1 RU 2009116346/05 A RU2009116346/05 A RU 2009116346/05A RU 2009116346 A RU2009116346 A RU 2009116346A RU 2408552 C1 RU2408552 C1 RU 2408552C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- binder
- liquid glass
- nanostructuring
- acid
- construction materials
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/24—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing alkyl, ammonium or metal silicates; containing silica sols
- C04B28/26—Silicates of the alkali metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00008—Obtaining or using nanotechnology related materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack
- C04B2111/2038—Resistance against physical degradation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack
- C04B2111/23—Acid resistance, e.g. against acid air or rain
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к строительным материалам, используемым для изготовления кислотостойких бетонов, замазок, шпатлевок и других, а именно к составам на основе жидкого стекла.The invention relates to building materials used for the manufacture of acid-resistant concrete, putties, putties and others, namely, compositions based on water glass.
Для повышения прочности, термо- и огнестойкости строительных материалов и конструкций из них в состав связующего вводятся тетрафурфуриловые сложные эфиры ортокремниевой кислоты (тетрафурфурилоксисиланы - ТФС). Причем тетрафурфурилоксисиланы синтезированы путем переэтерификации тетраэтоксисилана фурфуриловым спиртом.To increase the strength, thermal and fire resistance of building materials and structures made of them, tetrafurfuryl esters of orthosilicic acid (tetrafurfuryloxysilane - TFS) are introduced into the binder. Moreover, tetrafurfuriloxysilanes are synthesized by transesterification of tetraethoxysilane with furfuryl alcohol.
Состав связующего содержит, мас.%: жидкое стекло - 80-95, тетрафурфурилоксисилан (ТФС) - 2-7, отвердитель - кремнийфтористый натрий 13. При этом как часть жидкого стекла используется органическое щелочное жидкое стекло, где в качестве органического катиона берется 8-диазабициклоундецен-7 или 1,5-диазабициклононен-5 - 2-4.The composition of the binder contains, wt.%: Liquid glass - 80-95, tetrafurfuryloxysilane (TFS) - 2-7, hardener - sodium silicon fluoride 13. In this case, organic alkaline liquid glass is used as part of the liquid glass, where 8- diazabicycloundecene-7 or 1,5-diazabicyclononen-5 - 2-4.
Известен состав связующей композиции для смесей (А.с. №2008998, кл. В22С 1/22), содержащий следующие компоненты, мас.%:The known composition of the binder composition for mixtures (A.S. No. 2008998, class B22C 1/22), containing the following components, wt.%:
кислотоотверждаемая эпоксидная смола - 23-72;acid curing epoxy resin - 23-72;
продукт взаимодействия этиловых эфиров ортокремниевой кислоты с фурфуриловым спиртом (в пересчете на основное вещество) - 8-52;the product of the interaction of ethyl esters of orthosilicic acid with furfuryl alcohol (in terms of the main substance) - 8-52;
органический пероксид или (и) гидропероксид - остальное.organic peroxide and / or hydroperoxide - the rest.
Однако такая композиция применима только в литейном производстве, а именно к составам смесей, отверждаемых продувкой сернистым ангидритом, при изготовлении стержней и форм, требует специального оборудования для получения смеси.However, this composition is applicable only in foundry, namely, the compositions of mixtures cured by blowing with sulfur dioxide in the manufacture of cores and molds, requires special equipment to obtain the mixture.
Цель изобретения - повышение кислотостойкости, влагостойкости и прочности строительных материалов и расширение области их применения.The purpose of the invention is to increase the acid resistance, moisture resistance and strength of building materials and the expansion of their scope.
Применение растворимых силикатов натрия (жидких стекол) объясняется широким использованием их как связующих компонентов для изготовления жаропрочных, химически стойких материалов. Жидкие стекла проявляют высокую когезионную прочность, легки и безопасны, имеют низкую стоимость, не коррозируют, не испаряют пожароопасных летучих компонентов и не ухудшают окружающую среду в процессе эксплуатации.The use of soluble sodium silicates (liquid glasses) is explained by their wide use as binders for the manufacture of heat-resistant, chemically resistant materials. Liquid glasses exhibit high cohesive strength, are light and safe, have a low cost, do not corrode, do not evaporate flammable volatile components and do not worsen the environment during operation.
Растворимый в воде силикат, содержащий органический щелочной катион, получают взаимодействием солей четверичного органического производного аммония с аморфным кремнеземом. Растворимые органические щелочные силикаты как, например, силикат тетрабутиламмония (ТБАС) используют как компонент для самозатухания связующего.A water-soluble silicate containing an organic alkaline cation is prepared by reacting salts of the quaternary organic ammonium derivative with amorphous silica. Soluble organic alkaline silicates such as tetrabutylammonium silicate (TBAS) are used as a component for self-extinguishing of the binder.
Введение в связующее наноструктурирующего компонента - тетрафурфурилового сложного эфира ортокремниевой кислоты (ТФС) приводит к образованию наночастиц SiO2, которые действуют как центры кристаллизации и зародышеобразования, и фурфурилового спирта, который заполняет кремнекислую матрицу и формирует сетчатый полимер. Добавление ТФС увеличивает механическую и химическую стойкость связующего и широко используется для подготовки кислотоупорных бетонов и шпатлевок (Антикоррозионная служба предприятий: Справ. изд. - Степанов И.А., Савельева Н.Я., Фиговский О.Л. М.: Металлургия, 1987, с.91-92).The introduction of the orthosilicic acid tetrafurfuryl ester (TFS) into the binder of the nanostructuring component leads to the formation of SiO 2 nanoparticles, which act as crystallization and nucleation centers, and furfuryl alcohol, which fills the silica matrix and forms a network polymer. The addition of TFS increases the mechanical and chemical resistance of the binder and is widely used for the preparation of acid-resistant concrete and putty (Anticorrosion Service of Enterprises: Ref. Ed. - Stepanov I.A., Savelyeva N.Ya., Figovsky OL.M .: Metallurgy, 1987 , p. 91-92).
Характеристика используемых в связующем компонентов:Characteristics of the components used in the binder:
стекло натриевое жидкое марки К с массовым соотношением SiO2/Na2O=2,88 (ГОСТ 13078-81);glass sodium liquid grade K with a mass ratio of SiO 2 / Na 2 O = 2.88 (GOST 13078-81);
отвердитель - натрий кремнийфтористый Na2SiF6 (ГОСТ 6-09-1461-85) ч.д.а.;hardener - sodium silicon fluoride Na 2 SiF 6 (GOST 6-09-1461-85);
наноструктурирующая добавка Si(O2C5H5)4 - продукты взаимодействия этиловых эфиров ортокремниевой кислоты с фурфуриловым спиртом (ТУ 59-020-04);nanostructural additive Si (O 2 C 5 H 5 ) 4 - products of the interaction of ethyl esters of orthosilicic acid with furfuryl alcohol (TU 59-020-04);
в качестве этиловых эфиров ортокремниевой кислоты использовался тетраэтоксисилан (C2H5O)4Si (ТУ-6-02-708-76) с содержанием SiO2 в пересчете на диоксид кремния 60 мас.%.As ethyl esters of orthosilicic acid, tetraethoxysilane (C 2 H 5 O) 4 Si (TU-6-02-708-76) with a SiO 2 content in terms of silica of 60 wt.% was used.
Взаимодействием тетраэтоксисилана с полным или частичным замещением его этоксигрупп фурфурилоксигруппами фурфурилового спирта получают тетрафурфурилоксисиланы (ТФС). В настоящее время тетрафурфурилоксисиланы получены в виде опытно-промышленных образцов.By the interaction of tetraethoxysilane with the complete or partial replacement of its ethoxy groups with the furfuryloxy groups of furfuryl alcohol, tetrafurfuryloxysilanes (TFS) are obtained. Currently, tetrafurfuryloxysilanes are obtained in the form of experimental industrial samples.
Растворимый в воде силикат с органическими катионами типа 1,8-диазабициклоундецена-7 и 1,5-диазабициклононена-5 производит фирма Polymate, Ltd (Израиль) под торговыми названиями DBUS и DBNS соответственно. Соотношение SiO2/органическое основание для DBUS составляет 1,65:1 и для DBNS 2,0:1 соответственно.Water-soluble silicate with organic cations of the type 1,8-diazabicycloundecene-7 and 1,5-diazabicyclononene-5 is manufactured by Polymate, Ltd (Israel) under the trade names DBUS and DBNS, respectively. The ratio of SiO 2 / organic base for DBUS is 1.65: 1 and for DBNS 2.0: 1, respectively.
Содержание силикатов в жидких стеклах составляет, мас.%: жидкое стекло - силикат натрия марки К - 57,3; растворимый в воде силикат под торговым названием DBUS - 63,8; растворимый в воде силикат под торговым названием DNNS - 62,3.The content of silicates in liquid glasses is, wt.%: Liquid glass - sodium silicate grade K - 57.3; water-soluble silicate under the trade name DBUS - 63.8; water soluble silicate under the trade name DNNS - 62.3.
Предлагаемое наноструктурирующее связующее получают ламинарным смешиванием жидкого стекла, содержащего катионы щелочных металлов типа Na; тетрафурфурилового сложного эфира ортокремневой кислоты (ТФС) и растворимого в воде силиката, содержащего органический щелочной катион типа 1,8-диазабициклоундецена-7 или 1,5-диазабициклононена - 5 в следующем соотношении, мас.%:The proposed nanostructuring binder is obtained by laminar mixing of liquid glass containing alkali metal cations of the Na type; tetrafurfuryl ester of orthosilicic acid (TFS) and water-soluble silicate containing an organic alkaline cation of the type 1,8-diazabicycloundecene-7 or 1,5-diazabicyclononene-5 in the following ratio, wt.%:
жидкое стекло - 80-95;liquid glass - 80-95;
тетрафурфуриловый сложный эфир ортокремневой кислоты (ТФС) - 2-7;tetrafurfuryl orthosilicic acid ester (TFS) - 2-7;
растворимый в воде силикат, содержащий органический щелочной катион - 2-4.water-soluble silicate containing an organic alkaline cation - 2-4.
После смешивания всех компонентов связующего его необходимо использовать в течение 2-3 часов. Добавление отвердителя осуществляется совместно с тонкомолотым минеральным наполнителем.After mixing all the components of the binder, it must be used within 2-3 hours. Hardener is added together with a finely ground mineral filler.
К испытанию были подготовлены следующие составы связующего, мас.%:The following binder compositions were prepared for the test, wt.%:
Состав 1:Composition 1:
жидкое стекло - 95;liquid glass - 95;
тетрафурфурилоксисилан (ТФС) - 3;tetrafurfuryloxysilane (TFS) - 3;
растворимый в воде силикат под торговым названием DBUS - 2.water soluble silicate under the trade name DBUS - 2.
Состав 2:Composition 2:
жидкое стекло - 88;liquid glass - 88;
тетрафурфурилоксисилан (ТФС) - 8;tetrafurfuryloxysilane (TFS) - 8;
растворимый в воде силикат под торговым названием DBUS - 4.water-soluble silicate under the trade name DBUS - 4.
Состав 3:Composition 3:
жидкое стекло - 92;liquid glass - 92;
тетрафурфурилоксисилан (ТФС) - 5;tetrafurfuryloxysilane (TFS) - 5;
растворимый в воде силикат под торговым названием DNNS - 3.water soluble silicate under the trade name DNNS - 3.
Состав 4:Composition 4:
жидкое стекло - 88;liquid glass - 88;
тетрафурфурилоксисилан (ТФС) - 8;tetrafurfuryloxysilane (TFS) - 8;
растворимый в воде силикат под торговым названием DBUS - 4.water-soluble silicate under the trade name DBUS - 4.
Для экспериментальной проверки свойств предлагаемого связующего были изготовлены различные строительные материалы: кислотостойкий бетон, кислотостойкие замазки и шпатлевки.For experimental verification of the properties of the proposed binder, various construction materials were made: acid-resistant concrete, acid-resistant putties and putties.
Кислотоупорные бетоны были подготовлены смешиванием компонентов в следующих пропорциях (см. таблицу 1). Испытания силикатных бетонов, приведенных в таблице 1, представлены в таблице 2.Acid-resistant concrete was prepared by mixing the components in the following proportions (see table 1). Tests of silicate concrete, are shown in table 1, are presented in table 2.
Данные таблицы 2 показывают, что предел прочности при сжатии бетонов увеличивается на 30%, а водопроницаемость уменьшается более чем в 15 раз. Бетоны на жидком стекле без добавки ТФС имели предел прочности при сжатии менее 27,0 МПа.The data in table 2 show that the compressive strength of concrete increases by 30%, and water permeability decreases by more than 15 times. Concrete on liquid glass without the addition of TFS had a compressive strength of less than 27.0 MPa.
Кислотостойкие замазки и шпатлевки были приготовлены смешиванием компонентов (см. таблица 3). Результаты испытаний замазок и шпатлевок представлены в таблице 4. Результаты испытаний показывают, что использование шпатлевки с наноструктурирующим связующим увеличивает адгезионную прочность на 50%.Acid-resistant putties and putties were prepared by mixing the components (see table 3). The test results of putties and putties are presented in table 4. The test results show that the use of putty with a nanostructural binder increases the adhesive strength by 50%.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009116346/05A RU2408552C1 (en) | 2009-04-28 | 2009-04-28 | Nanostructuring binder for composite construction materials |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009116346/05A RU2408552C1 (en) | 2009-04-28 | 2009-04-28 | Nanostructuring binder for composite construction materials |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009116346A RU2009116346A (en) | 2010-11-10 |
RU2408552C1 true RU2408552C1 (en) | 2011-01-10 |
Family
ID=44025665
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009116346/05A RU2408552C1 (en) | 2009-04-28 | 2009-04-28 | Nanostructuring binder for composite construction materials |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2408552C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2490291C1 (en) * | 2012-01-17 | 2013-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Промышленная инновационная компания" | Fire-resistant silicate coating on metal |
RU2638071C1 (en) * | 2016-08-23 | 2017-12-11 | Акционерное общество "Авангард" (АО "Авангард") | Composite heat-insulating incombustible material |
-
2009
- 2009-04-28 RU RU2009116346/05A patent/RU2408552C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2490291C1 (en) * | 2012-01-17 | 2013-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Промышленная инновационная компания" | Fire-resistant silicate coating on metal |
RU2638071C1 (en) * | 2016-08-23 | 2017-12-11 | Акционерное общество "Авангард" (АО "Авангард") | Composite heat-insulating incombustible material |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009116346A (en) | 2010-11-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101527909B1 (en) | inorganic binder composition for castings | |
CN100352853C (en) | Nano comosite for thermal insulation | |
JP4883868B2 (en) | Fireproof flat glass | |
AU2013264456B2 (en) | Geopolymer composition comprising additives | |
RU2451645C2 (en) | Method of producing fire-resistant glasing | |
JP2013512168A5 (en) | ||
JP2013537163A5 (en) | ||
JP4344399B1 (en) | Curable inorganic composition | |
US20140005302A1 (en) | Geopolymer and epoxy simultaneous interpenetrating polymer network composition, and methods for the same | |
US8536250B2 (en) | Geopolymer and epoxy simultaneous interpenetrating polymer network composition, and methods for the same | |
RU2408552C1 (en) | Nanostructuring binder for composite construction materials | |
US10106462B2 (en) | Two-component system, in particular for forming an adhesive | |
KR20130106644A (en) | Binder compositions of hybrid modified silicates and method for preparing the same | |
KR101736694B1 (en) | Water proof admixtures composition for mortar and Method for constructing an mortar structure using the same | |
US9771302B1 (en) | Environmentally friendly cement and production method thereof | |
RU2691325C1 (en) | Heat-insulating and fire-retardant composition and methods for production thereof | |
CN102584005A (en) | Glass formula used for cover plate and prepared on the basis of overflow fusion method | |
KR20100024537A (en) | Heat insulative and fire resistant mortar for spray coating | |
CN114040900B (en) | Fireproof isolation material and production method thereof | |
RU2267460C2 (en) | Water resistant aluminum silicate for fireproof coating | |
CN102584006A (en) | Glass formula for preparing display screen cover plate in float process | |
JP2005154211A (en) | Grout composition | |
JP2005162551A (en) | Grout material composition | |
CN106565143A (en) | Diatom ooze material containing basalt fiber and preparation method of diatom ooze material | |
KR101260321B1 (en) | Composition for nonflammable board including sodium silicate and nonflammable board using the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120429 |