RU2495844C1 - Nanomodified composite on thermoplastic matrix - Google Patents

Nanomodified composite on thermoplastic matrix Download PDF

Info

Publication number
RU2495844C1
RU2495844C1 RU2012127434/03A RU2012127434A RU2495844C1 RU 2495844 C1 RU2495844 C1 RU 2495844C1 RU 2012127434/03 A RU2012127434/03 A RU 2012127434/03A RU 2012127434 A RU2012127434 A RU 2012127434A RU 2495844 C1 RU2495844 C1 RU 2495844C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
composite
specific surface
nanomodified
thermoplastic matrix
slag
Prior art date
Application number
RU2012127434/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Валерьевич Королев
Владимир Алексеевич Смирнов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный строительный университет" (ФГБОУ ВПО "МГСУ")
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный строительный университет" (ФГБОУ ВПО "МГСУ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный строительный университет" (ФГБОУ ВПО "МГСУ")
Priority to RU2012127434/03A priority Critical patent/RU2495844C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2495844C1 publication Critical patent/RU2495844C1/en

Links

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to composite structural materials based on sulphur, and can be used in making components of enclosing structures intended for use in aggressive media as well as in ionising radiation conditions. The nanomodified composite on a thermoplastic matrix, which contains sulphur, iron-boron slag with specific surface area of 150 m2/kg, and a modifying additive, the modifying additive containing SKDN-N rubber solution in kerosene with concentration of 5-10 wt %, with the following content of components, wt %: sulphur 38.11, iron-boron slag with specific surface area of 150 m2/kg 61.75 said rubber 0.14.
EFFECT: high resistance to aggressive media.
1 tbl

Description

Изобретение относится к композиционным строительным материалам, изготовленным на основе серы, и может быть использовано для изготовления элементов ограждающих конструкций, предназначенных для эксплуатации в условиях воздействия агрессивных сред, а также в условиях воздействия ионизирующих излучений.The invention relates to composite building materials made on the basis of sulfur, and can be used for the manufacture of building envelopes intended for use in aggressive environments, as well as in conditions of exposure to ionizing radiation.

Известна композиция для изготовления строительных изделий (а.с. №1085958 С04В 19/06, С04В 43/12), включающая, мас.%:A known composition for the manufacture of construction products (and.with. No. 1085958 С04В 19/06, С04В 43/12), including, wt.%:

Головки плавок серыSulfur swimming trunks - 50,0…55,0- 50.0 ... 55.0 ТрисульфидпиперидинTrisulfide piperidine - 1,0…1,1- 1.0 ... 1.1 Костра льнянаяCampfire linen - 8,0…10,0- 8.0 ... 10.0 Молотый кварцевый песокGround quartz sand - 35,0…40,0- 35.0 ... 40.0

Недостатком этой композиции является использование дорогостоящей и потенциально опасной для здоровья человека органической добавки - трисуль-фидпиперидина. Армирующая добавка - костра льняная - в условиях повышенной влажности и воздействия агрессивных сред разрушается, что приведет к преждевременному разрушению материалов, приготовленных на указанной композиции.The disadvantage of this composition is the use of an expensive and potentially hazardous to human health organic supplement - trisulphidpiperidine. The reinforcing additive - flax flax - under conditions of high humidity and exposure to aggressive environments is destroyed, which will lead to premature destruction of the materials prepared on the specified composition.

Известна строительная композиция (а.с. №1265175 С04В 28/36), включающая, мас.%:Known construction composition (and.with. No. 1265175 C04B 28/36), including, wt.%:

ДициклопентадиенDicyclopentadiene - 4…5- 4 ... 5 Армирующая добавкаReinforcing Additive - 3…6- 3 ... 6 Силикокарнотит или электротермофосфорный шлакSilicocarnotite or electrothermophosphorus slag - 55…60- 55 ... 60 СераSulfur - остальное- the rest

Недостатком указанной строительной композиции является трудо- и энергоемкость приготовления и использование в качестве наполнителя фосфорсодержащего материала, который в процессе приготовления композиции может вступить в химическое взаимодействие с расплавом серы с образованием водорастворимых сульфидов фосфора, что снижает показатели барьерных свойств материала.The disadvantage of this construction composition is the labor and energy consumption of the preparation and the use of a phosphorus-containing material as a filler, which during the preparation of the composition can enter into chemical interaction with the sulfur melt to form water-soluble phosphorus sulfides, which reduces the barrier properties of the material.

Наиболее близким по технической сущности является вяжущее (RU 2248634), включающее серу, наполнитель - ферроборовый шлак с удельной поверхностью 150 м2/кг, армирующую добавку - углеродное волокно длиной 15…20 мм, и модифицирующую добавку - парафин, при следующем содержании компонентов, мас.%:The closest in technical essence is a binder (RU 2248634), including sulfur, filler - ferroboric slag with a specific surface of 150 m 2 / kg, reinforcing additive - carbon fiber with a length of 15 ... 20 mm, and a modifying additive - paraffin, with the following content of components, wt.%:

СераSulfur - 37,59…37,64- 37.59 ... 37.64 Ферроборовый шлак с удельной поверхностью 150 м2/кгFerroboron slag with a specific surface area of 150 m 2 / kg - 61,29…61,37- 61.29 ... 61.37 Углеродное волокно с длиной 15…20 ммCarbon fiber with a length of 15 ... 20 mm - 0,57…0,94- 0.57 ... 0.94 ПарафинParaffin - 0,19…0,41- 0.19 ... 0.41

Недостатком этого вяжущего является необходимость использования углеродного волокна, не являющегося широкодоступным, а также парафина, введение которого не открывает возможности синтеза (сопровождающегося повышением показателей макроскопических свойств композита) новообразований нанометрического размера на межфазной границе «матрица - дисперсная фаза».The disadvantage of this binder is the need to use carbon fiber, which is not widely available, as well as paraffin, the introduction of which does not open up the possibility of synthesis (accompanied by an increase in the macroscopic properties of the composite) of nanoscale neoplasms at the matrix-dispersed phase interface.

Целью изобретения является увеличение показателей барьерных свойств композита на термопластичной матрице при использовании широкодоступных исходных компонентов.The aim of the invention is to increase the barrier properties of the composite on a thermoplastic matrix when using widely available starting components.

Поставленная цель достигается тем, что наномодифицированный композит на термопластичной матрице, содержащий серу по ГОСТ 127-93 (массовая доля серы не менее 99,5%, массовая доля золы не более 0,2%, массовая доля органических веществ не более 0,25%, массовая доля кислот в пересчете на серную кислоту не более 0,01%, массовая доля мышьяка 0%, массовая доля селена 0%, массовая доля воды не более 0,2%, механические загрязнения не допускаются), наполнитель - ферроборовый шлак с удельной поверхностью 150 м2/кг, и модифицирующую добавку, в качестве модифицирующей добавки содержит раствор каучука СКДН-Н по ТУ 38-103515-82 (стереорегулярный каучук 1,4-цис-полибутадиеновый низкомолекулярный, прозрачность не менее 175 см3, чистота - отсутствие сыпи, вязкость условная 170…215 с, потеря массы при сушке не более 0,2%, кислотное число не более 0,3 мг гидроокиси калия на 1 г, массовая доля золы не более 0,1%, цвет по йодометрической шкале не более 5 мг йода, массовая доля антиоксиданта АО-300 0,5…0,9%) в керосине, при концентрации раствора от 5 до 10 мас.%, при следующем содержании компонентов, мас.%:This goal is achieved by the fact that the nanomodified composite on a thermoplastic matrix containing sulfur according to GOST 127-93 (mass fraction of sulfur not less than 99.5%, mass fraction of ash not more than 0.2%, mass fraction of organic substances not more than 0.25% , the mass fraction of acids in terms of sulfuric acid is not more than 0.01%, the mass fraction of arsenic is 0%, the mass fraction of selenium is 0%, the mass fraction of water is not more than 0.2%, mechanical pollution is not allowed), the filler is ferroboric slag with specific surface area of 150 m 2 / kg, and builder, as a modification to avki SKDN rubber contains a solution-N TU 38-103515-82 (rubber stereoregular cis-1,4-polybutadiene a low molecular weight, the transparency of not less than 175 cm 3, purity - no rash, viscosity conditional 170 ... 215, the weight loss on drying more than 0.2%, the acid number is not more than 0.3 mg of potassium hydroxide per 1 g, the mass fraction of ash is not more than 0.1%, the color on the iodometric scale is not more than 5 mg of iodine, the mass fraction of antioxidant AO-300 is 0.5 ... 0.9%) in kerosene, at a solution concentration of 5 to 10 wt.%, With the following content of components, wt.%:

СераSulfur - 38,11- 38.11 Ферроборовый шлак с удельной поверхностью 150 м2/кгFerroboron slag with a specific surface area of 150 m 2 / kg - 61,75 - 61.75 Каучук СКДН-НRubber SKDN-N - 0,14- 0.14

Отличительным признаком предлагаемого технического решения является: использование каучука СКДН-Н, что позволяет повысить показатели эксплуатационных свойств за счет формирования на частицах наполнителя слоя новообразований нанометрического масштаба (средний размер новообразований 15 нм). Переходный слой новообразований способствует увеличению полноты включения наполнителя в механическую работу композита и увеличивает гидролитическую устойчивость адгезионной связи на межфазной границе.A distinctive feature of the proposed technical solution is: the use of SKDN-N rubber, which makes it possible to increase the performance properties due to the formation of a nanoscale layer of neoplasms on the filler particles (average neoplasm size is 15 nm). The transition layer of neoplasms increases the completeness of inclusion of the filler in the mechanical work of the composite and increases the hydrolytic stability of the adhesive bond at the interface.

Применение ферроборового шлака, содержащего бор, позволяет дополнительно повысить защитные свойства композита к нейтронному излучению. Ферроборовый шлак имеет среднюю плотность 2450 кг/м3 и следующий химический состав, мас.%: Al2O3 - 66,65; CaO - 14,00; MgO - 12,80; B2O3 - 4,34; SiO2 - 2,08; FeO - 2,00. Указанный шлак, измельченный до удельной поверхности 150 м2/кг, используется в качестве наполнителя.The use of ferroboron slag containing boron can further increase the protective properties of the composite to neutron radiation. Ferroboron slag has an average density of 2450 kg / m 3 and the following chemical composition, wt.%: Al 2 O 3 - 66.65; CaO - 14.00; MgO - 12.80; B 2 O 3 - 4.34; SiO 2 2.08; FeO - 2.00. The specified slag, crushed to a specific surface of 150 m 2 / kg, is used as a filler.

Приготовление композиции для наномодифицированного композита на термопластичной матрице осуществляют следующим образом.The preparation of the composition for the nanomodified composite on a thermoplastic matrix is as follows.

Предварительно готовят раствор дозированного количества каучука в керосине. Концентрация раствора выбирается в пределах от 5 до 10 мас.%. Приготовленным раствором обрабатывают наполнитель - ферроборовый шлак с удельной поверхностью 150 м2/кг, после чего наполнитель выдерживают на открытом воздухе до полного удаления растворителя. В разогретую до температуры 155…160°C серу вводят обработанный наполнитель, подогретый до температуры 160…170°C и производят перемешивание компонентов в течение 5…10 мин. Готовую композицию укладывают в формы, подогретые до температуры 170…180°C и выдерживают при температуре 170°C в течение двух часов. После охлаждения в течение 40…70 мин формы подвергают распалубке.A solution of a metered amount of rubber in kerosene is preliminarily prepared. The concentration of the solution is selected in the range from 5 to 10 wt.%. The filler is treated with the prepared solution — ferroboron slag with a specific surface of 150 m 2 / kg, after which the filler is kept in the open air until the solvent is completely removed. The processed filler is introduced into the sulfur heated to a temperature of 155 ... 160 ° C, heated to a temperature of 160 ... 170 ° C and the components are mixed for 5 ... 10 minutes. The finished composition is placed in molds, heated to a temperature of 170 ... 180 ° C and kept at a temperature of 170 ° C for two hours. After cooling for 40 ... 70 min, the form is subjected to stripping.

Свойства предлагаемых наномодифицированных композитов на термопластичной матрице представлены в табл.1.The properties of the proposed nanomodified composites on a thermoplastic matrix are presented in table 1.

Таблица 1Table 1 ПоказательIndicator Предлагаемый композитThe proposed composite ПрототипPrototype Средняя плотность, кг/м3 The average density, kg / m 3 22602260 22402240 Предел прочности при сжатии, МПаThe limit of compressive strength, MPa 42,342.3 45,145.1 Водостойкость после 180 сут. мес. экспозиции, не менееWater resistance after 180 days. month exposure, not less 0,950.95 -- Стойкость к воздействию 15%-ного раствора сульфата магния, после 180 сут. экспозиции, не менееResistance to 15% magnesium sulfate solution after 180 days. exposure, not less 0,960.96 -- Стойкость к воздействию 15%-ного раствора серной кислоты, после 180 сут. экспозиции, не менееResistance to 15% sulfuric acid after 180 days. exposure, not less 0,90.9

Как следует из табл.1, предлагаемый наномодифицированный композит имеет высокие значения показателей барьерных свойств - водостойкости и стойкости к воздействию агрессивных сред - при сохранении достаточно высокого предела прочности при сжатии.As follows from Table 1, the proposed nanomodified composite has high values of the barrier properties - water resistance and resistance to aggressive environments - while maintaining a sufficiently high compressive strength.

ЛитератураLiterature

1. А.С. №1085958, МПК С04В 19/06, С04В 43/12 «Композиция для изготовления строительных изделий».1. A.S. No. 1085958, IPC С04В 19/06, С04В 43/12 “Composition for the manufacture of building products”.

2. ИП RU 2248634, МПК G21F 1/04, С04В 28/36 «Вяжущее для радиационно-защитных бетонов».2. IP RU 2248634, IPC G21F 1/04, С04В 28/36 “Binder for radiation-protective concrete”.

Claims (1)

Наномодифицированный композит на термопластичной матрице, содержащий серу, ферроборовый шлак с удельной поверхностью 150 м2/кг, и модифицирующую добавку, отличающийся тем, что в качестве модифицирующей добавки содержит раствор каучука СКДН-Н в керосине с концентрацией в пределах от 5 до 10 мас.% при следующем содержании компонентов, мас.%:
Сера 38,11 Ферроборовый шлак с удельной поверхностью 150 м2/кг 61,75 Указанный каучук 0,14
A nano-modified composite on a thermoplastic matrix containing sulfur, ferroboron slag with a specific surface of 150 m 2 / kg, and a modifying additive, characterized in that it contains a solution of rubber SKDN-N in kerosene with a concentration in the range of 5 to 10 wt. % at the following content of components, wt.%:
Sulfur 38.11 Ferroboron slag with specific surface area 150 m 2 / kg 61.75 Specified Rubber 0.14
RU2012127434/03A 2012-07-02 2012-07-02 Nanomodified composite on thermoplastic matrix RU2495844C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012127434/03A RU2495844C1 (en) 2012-07-02 2012-07-02 Nanomodified composite on thermoplastic matrix

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012127434/03A RU2495844C1 (en) 2012-07-02 2012-07-02 Nanomodified composite on thermoplastic matrix

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2495844C1 true RU2495844C1 (en) 2013-10-20

Family

ID=49357157

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012127434/03A RU2495844C1 (en) 2012-07-02 2012-07-02 Nanomodified composite on thermoplastic matrix

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2495844C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1087538A1 (en) * 1982-04-01 1984-04-23 Казахский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет Им.С.М.Кирова Rubber stock based on isoprene or chloroprene rubber
GB2139202A (en) * 1983-04-26 1984-11-07 Seaton Chemical Developments L Sulphur cements, sulphur concretes, their preparation and use
JP2001261425A (en) * 2000-03-14 2001-09-26 Taiheiyo Cement Corp Sulfur composition molding raw material and its manufacturing method
RU2248634C2 (en) * 2003-04-11 2005-03-20 Пензенская государственная архитектурно-строительная академия Binding agent for radiation-shielding concretes
RU2294029C2 (en) * 2003-06-02 2007-02-20 Пензенская государственная архитектурно-строительная академия Especially heavy concrete for protection against ionizing emissions
WO2010085165A1 (en) * 2009-01-26 2010-07-29 Brookhaven Science Associates, Llc Stabilized sulfur binding using activated fillers
RU2439025C1 (en) * 2010-06-18 2012-01-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет" Crude mixture for making construction articles and structures

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1087538A1 (en) * 1982-04-01 1984-04-23 Казахский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет Им.С.М.Кирова Rubber stock based on isoprene or chloroprene rubber
GB2139202A (en) * 1983-04-26 1984-11-07 Seaton Chemical Developments L Sulphur cements, sulphur concretes, their preparation and use
JP2001261425A (en) * 2000-03-14 2001-09-26 Taiheiyo Cement Corp Sulfur composition molding raw material and its manufacturing method
RU2248634C2 (en) * 2003-04-11 2005-03-20 Пензенская государственная архитектурно-строительная академия Binding agent for radiation-shielding concretes
RU2294029C2 (en) * 2003-06-02 2007-02-20 Пензенская государственная архитектурно-строительная академия Especially heavy concrete for protection against ionizing emissions
WO2010085165A1 (en) * 2009-01-26 2010-07-29 Brookhaven Science Associates, Llc Stabilized sulfur binding using activated fillers
RU2439025C1 (en) * 2010-06-18 2012-01-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет" Crude mixture for making construction articles and structures

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102180629B (en) Geopolymer taking stone coal vanadium extracted tailings as major raw materials and preparation method thereof
CN106497575A (en) A kind of environment protection type soil solidifying agent
CN105254206B (en) A kind of asphalt flame-retardant agent, its preparation method and application
CN102320709A (en) Slurry curing agent
RU2495844C1 (en) Nanomodified composite on thermoplastic matrix
CN104744005A (en) Curing agent for soil
CN106116293A (en) Antibacterial Antique Imitation Tiles of baking-free and preparation method thereof
RU2466955C1 (en) Composition for manufacturing of structural material
KR100778423B1 (en) Low toxic cement mortar
RU2319677C1 (en) Composition for encapsulation of radioactive and highly toxic waste
KR100875149B1 (en) Ocher construcition materials and manufacture method thereof
RU2530816C1 (en) Granulated composite filler based on diatomite for concrete mixture and concrete building product
KR20110092259A (en) Natural soil block and the manufacturing process
RU2540993C1 (en) Charge for production of porous filler
CN105482367A (en) Fireproof and flame retardant composite material
RU2435810C2 (en) Fire-resistant coating composition
RU2701406C1 (en) Gypsum cement-siliceous composition for facade products
RU2248634C2 (en) Binding agent for radiation-shielding concretes
RU2294029C2 (en) Especially heavy concrete for protection against ionizing emissions
RU2380335C1 (en) Binder
RU2402501C1 (en) Polymer-concrete mixture
RU2521293C1 (en) Method of concrete mixture preparation
JP2011168471A (en) Waste gypsum regenerated concrete
KR101147812B1 (en) Ecological concrete block and manufacturing method thereof
RU2593509C1 (en) Composition of mixture for production of unfired fly-ash aggregate