ПОЛИМЕРМИНЕРАЛЬНЫЙ РАСТВОР ДЛЯ ПРОПИТКИ КАРКАСА ИЗ МИНЕРАЛЬНОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ Российский патент 2006 года по МПК C04B41/63 

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано при изготовлении биостойких строительных материалов и изделий, например в качестве матрицы при изготовлении полимербетонных полов каркасной структуры.

Известны полимербетонные смеси (см., например, Соломатов В.И. Полимерцементные бетоны и пластбетоны. - М.: Стройиздат, 1967, с.86-88), включающие фурфуролацетоновый мономер, катализатор отверждения (отвердитель), заполнитель и минеральный наполнитель.

Однако полимербетоны из известных смесей не пригодны для использования в качестве матричных композиций каркасных полимербетонных покрытий, так как характеризуются высокой вязкостью, к тому же они обладают низкими показателями биостойкости.

Наиболее близким к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является полимерминеральный раствор (см., например, SU №404810 МПК - 4 С 04 В 25/02, опубл. 22.10.73), который включает в мас.%: фурфуролацетоновый мономер 25,4-27,4; бензосульфокислоту 5,6-7,6; сложный эфир многоосновных кислот и одноатомных спиртов 1,06-1,32; песок - остальное.

Данный полимерминеральный раствор пригоден для изготовления полимербетонных изделий обычной структуры с высокими физико-механическими показателями, но обладает недостаточной биостойкостью. Кроме того, данный полимерминеральный раствор является чрезмерно высоконаполненным, включающим в своем составе крупные фракции наполнителя, что не позволяет его использовать при изготовлении каркасных полов

Технический результат заключается в повышении биологической стойкости полимерминерального раствора.

Сущность изобретения заключается в том, что полимерминеральный раствор для пропитки каркаса из минерального заполнителя содержит фурфуролацетоновый мономер, бензосульфокислоту и в качестве минерального наполнителя смесь кварцевых порошков с удельной поверхностью соответственно 1000 см²/г, 2000 см²/г, 3000 см²/г при их соотношении по массе 4:2:1, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Фурфуролацетоновый мономер33,6-33,9Бензосульфокислота11,9-12,6Минеральный наполнительОстальное

Изготовление каркасных полимербетонных образцов осуществляют следующим образом: сначала укладывают в стальные формы каркасную смесь следующего состава, мас.%: эпоксидная смола ЭД-20 - 3,2; дибутилфталат - 0,4: полиэтиленполиамин - 0,6: гранитный щебень - 95,8. После отверждения каркаса его пустоты заполняют полимерминеральным раствором, приготовление которого осуществляют в скоростных смесителях следующим образом: предварительно готовят минеральный наполнитель, смешивая порошки молотого кварца с удельной поверхностью 1000 см²/г, 2000 см²/г, 3000 см²/г в соотношении их по массе 4:2:1. Производят весовую дозировку компонентов, образующих полиминеральный раствор. Затем в чистый скоростной смеситель загружают фурфуролацетоновый мономер и минеральный наполнитель. Смесь перемешивают до получения однородной массы темно-коричневого цвета. Затем, постепенно в работающий смеситель добавляют бензосульфокислоту в расплавленном виде, для этого ее расплавляют до температуры 60°С с последующим охлаждением перед использованием до 30°С. Повторное перемешивание ведут в течение 1-2 мин до получения однородной, черной (без рыжеватых разводов) массы. Приготовленный раствор используют для пропитки каркаса из минерального заполнителя, образцы отверждают при нормальных температурно-влажностных условиях в течение 6-12 часов в формах, затем образцы проходят термообработку в течение 6 часов при температуре 80°С.

Фурфуролацетоновый мономер марки ФАМ (ТУ 2453-001-08468234-01), используемый как вяжущее, имеет плотность при 20°С - 1,25 г/см³; рН водной вытяжки - 4,2; вязкость по вискозиметру ВЗ-4 при 20°С - 18 с; содержание влаги - 0,35%; содержание сухого остатка - 90,5%; растворимость в ацетоне - полная; содержание дифурфурилиденацетона - 33,6%; содержание монофурфурилиденацетона - 45,2%.

Бензосульфокислота техническая (ТУ 6-36-0204229-90), используемая как отвердитель, характеризуется следующими показателями: температура плавления - 60°С; растворимость в воде - хорошая; содержание моносульфокислоты бензола - 94,4%; содержание свободной серной кислоты - 3,1%; содержание бензола - 0,08%. Количество бензосульфокислоты принимается больше, чем требуется по реакции для достаточного отверждения фурфуролацетонового мономера, для придания композиции фунгицидных свойств.

Минеральным наполнителем служит смесь кварцевых порошков с удельной поверхностью 1000 см²/г, 2000 см²/г, 3000 см²/г при их соотношении по массе соответственно 4:2:1, что позволяет проводить качественную пропитку каркасов из минерального заполнителя на всю глубину изделия. Изменение соотношения кварцевых порошков в сторону большей удельной поверхности смеси повышает вязкость полимерминерального раствора, ухудшая качество пропитки им каркаса из минерального заполнителя. Понижение содержания порошков с удельной поверхностью 2000 см²/г и 3000 см²/г приводит к неоднородностям в структуре отвержденного композита из-за расслоения малонаполненных составов полимерминерального раствора и закупорки пор каркаса, понижая физико-механические характеристики каркасного композита. Химический состав, %: SiO₂ - 98,4; Al₂O₃ - 0,48; Fe₂О₃ - 0,15; CaO - 0,15; MgO - 0,85; доля оксида железа (Fe мет.) - 0,34%; доля влаги - 0,09%; ППП - 0,22; рН водной вытяжки - нейтральная.

Испытания матричных композитов и полимербетонов каркасной структуры проводят на образцах размером 1×1×3 см и 4×4×16 см составов, приведенных в табл.1. Результаты испытаний приведены в табл.2. Испытания на биостойкость проводят в соответствии с ГОСТ 9.049-91 по методам 1 и 3. В качестве тест-организмов используют следующие виды микромицетов: Aspergillus oryzae (Ahlburg) Cohn; Aspergillus niger vgn Tieghem; Aspergillus terreus Thom; Chaetomium globosum Kunze; Paecilomyces varioti Bainier; Penicillium cyclopium Westling; Penicillium fimiculoswn Thorn; Penicillium chrysogenum Thorn; Trichoderrna viride. Полученные результаты представлены в табл.3.

Таблица 1СоставляющиеСодержание составляющих в составах, мас.%МатрицаКаркасПредлагаемые полимерминеральные растворыИзвестный по прототипу12345678Фурфуролацетоновый мономер35,735,134,534,133,933,833,633,327,4-Эпоксидная смола---------3,3Бензосульфокислота7,18,810,311,311,912,312,613,37,7-Полиэтиленполиамин---------0,3Дибутилфталат--------1,10,6Гранитный щебень фракции 5-10 мм---------95,8Песок--------63,8-Минеральный наполнитель57,256,155,254,654,253,953,853,4--

Таблица 2Свойства образцовРезультаты испытанийПоказатели составов матричных композитов Предлагаемые полимерминеральные растворыИзвестный по прототипу12345678Предел прочности при сжатии, МПа77,589,083,279,676,172,363,756,062,0Предел прочности при изгибе, МПа30,637,036,735,534,434,232,932,722,1Модуль упругости, ·10³ МПа23,227,233,233,533,733,032,130,623,8Показатели составов каркасных полимербетоновПредел прочности при сжатии, МПа-75-66585756-44Предел прочности при изгибе, МПа-22-20191919-15Модуль упругости, ·10³ МПа-22,1-24,024,224,023,8-19,5Таблица 3СоставОценка роста грибов, баллыХарактеристика по ГОСТуметод 1метод 3134Негрибостоек214Грибостоек313Грибостоек403Грибостоек500Фунгициден600Фунгициден700Фунгициден800ФунгициденИзвестный по прототипу34Негрибостоек

Из результатов табл.2 и 3 следует, что композиции на основе фурфуролацетонового мономера в зависимости от соотношения компонентов обладают различными показателями прочности и биостойкости. У образцов полимербетона каркасной структуры, пропитанных матрицей по составу, известному по прототипу, наблюдается снижение прочности из-за проявления в структуре дефектов, образующихся вследствие недостаточной пропитки каркаса из-за закупорки поровых каналов и расслоения полимерминерального раствора.

Полимерминеральный раствор содержит 11,9-12,6 мас.% бензосульфокислоты, что превышает рекомендующееся количество отвердителя для достаточного отверждения фурфуролацетонового мономера и по сравнению с известными решениями (20-25% по массе фурфуролацетонового мономера) обладает фунгицидными свойствами. Увеличение содержания отвердителя более 12,6 мас.% при сохранении фунгицидности приводит к уменьшению прочностных показателей.

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано при изготовлении биостойких строительных материалов и изделий, например в качестве матрицы при изготовлении полимербетонных полов каркасной структуры. Раствор содержит фурфуролацетоновый мономер, бензосульфокислоту и в качестве минерального наполнителя смесь кварцевых порошков с удельной поверхностью соответственно 1000 см²/г, 2000 см²/г, 3000 см²/г при их соотношении по массе 4:2:1. Технический результат - повышение биологической стойкости полимерминерального раствора. 3 табл.

Полимерминеральный раствор для пропитки каркаса из минерального заполнителя, включающий фурфуролацетоновый мономер, бензосульфокислоту и минеральный наполнитель, отличающийся тем, что в качестве минерального наполнителя содержит смесь кварцевых порошков с удельной поверхностью соответственно 1000 см²/г, 2000 см²/г, 3000 см²/г при их соотношении по массе 4:2:1, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Фурфуролацетоновый мономер33,6-33,9Бензосульфокислота11,9-12,6Минеральный наполнительОстальное