RU2495844C1 - Nanomodified composite on thermoplastic matrix - Google Patents
Nanomodified composite on thermoplastic matrix Download PDFInfo
- 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
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 title claims abstract description 7
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 title claims abstract description 7
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 title claims abstract description 7
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 9
- 239000005060 rubber Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 2
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 abstract 3
- ZDVYABSQRRRIOJ-UHFFFAOYSA-N boron;iron Chemical compound [Fe]#B ZDVYABSQRRRIOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 9
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 3
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 239000012758 reinforcing additive Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- NQRYJNQNLNOLGT-UHFFFAOYSA-N Piperidine Chemical compound C1CCNCC1 NQRYJNQNLNOLGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- HECLRDQVFMWTQS-RGOKHQFPSA-N 1755-01-7 Chemical compound C1[C@H]2[C@@H]3CC=C[C@@H]3[C@@H]1C=C2 HECLRDQVFMWTQS-RGOKHQFPSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000010201 Exanthema Diseases 0.000 description 1
- 241000208202 Linaceae Species 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 1
- VKCLPVFDVVKEKU-UHFFFAOYSA-N S=[P] Chemical class S=[P] VKCLPVFDVVKEKU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 208000035269 cancer or benign tumor Diseases 0.000 description 1
- 229920003193 cis-1,4-polybutadiene polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 201000005884 exanthem Diseases 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N iodine Chemical compound II PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 description 1
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000005501 phase interface Effects 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 206010037844 rash Diseases 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 230000009182 swimming Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
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.%:
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.%:
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.%:
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.%:
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.
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)
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)
| 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 |
-
2012
- 2012-07-02 RU RU2012127434/03A patent/RU2495844C1/en active
Patent Citations (7)
| 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 |
|---|---|---|
| CN103553375B (en) | Composite soil curing agent and preparation and application thereof | |
| CN107344836A (en) | A kind of environment-friendly type autoclave aerated concrete building block | |
| CN102320709A (en) | Slurry curing agent | |
| RU2495844C1 (en) | Nanomodified composite on thermoplastic matrix | |
| CN102617083B (en) | A kind of solidifying agent and its preparation method and application in solidifying petroleum-contaminated soil | |
| RU2568446C1 (en) | Liquid-glass composition | |
| RU2319677C1 (en) | Composition for encapsulation of radioactive and highly toxic waste | |
| CN104744005A (en) | Curing agent for soil | |
| KR100778423B1 (en) | Low toxicity cement mortar | |
| CN106116293A (en) | Antibacterial Antique Imitation Tiles of baking-free and preparation method thereof | |
| RU2466955C1 (en) | Composition for manufacturing of structural material | |
| RU84372U1 (en) | BUILDING CONSTRUCTION FROM SILVER CONCRETE MIX | |
| KR20170062990A (en) | Method for preparing compounded material for wood flour with flame-retardancy | |
| RU2248634C2 (en) | Binding agent for radiation-shielding concretes | |
| KR100875149B1 (en) | Yellow clay building material and its manufacturing method | |
| CN108585722A (en) | A kind of cement-based solidified material and its curing of the solidification containing high concentration of boric acid nuclear waste | |
| KR101033192B1 (en) | Concrete composition and method of manufacture | |
| RU2530816C1 (en) | Granulated composite filler based on diatomite for concrete mixture and concrete building product | |
| RU2494063C1 (en) | Concrete mixture | |
| KR20110092259A (en) | Natural soil block and its manufacturing method | |
| RU2540993C1 (en) | Charge for production of porous filler | |
| RU2294029C2 (en) | Especially heavy concrete for protection against ionizing emissions | |
| RU2380335C1 (en) | Binder | |
| RU2435810C2 (en) | Fire-resistant coating composition | |
| CN105482367A (en) | Fireproof and flame retardant composite material |