ЖИДКОСТЕКОЛЬНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2012 года по МПК C04B28/26 B82B1/00 C04B111/20 C04B111/80 

Описание патента на изобретение RU2440945C1

Изобретение относится к области производства строительных материалов, а именно к составам полимерсиликатных смесей, предназначенных для изготовления светопрозрачных конструкций и элементов (для обустройства подземных переходов, складов, помещений общественных зданий и др.), работающих в условиях химически агрессивных сред, а также светопрозрачных элементов технологического оборудования, баковой аппаратуры (технологических ванн, баков, кислотохранилищ, отстойников), и может быть использовано на предприятиях строительной, химической, металлургической, нефтехимической, энергетической индустрии.

Известна жидкостекольная композиция а.с. СССР №697445, МКИ С04В 28/26, опубликованная в 1979 году, при следующем соотношении компонентов, мас.%: жидкое стекло 14,81-14,92; кремнефтористый натрий 2,22-2,24; кварцевый наполнитель 40,77-41,05; добавка 0,74-1,42; кварцевый песок остальное. В качестве добавки используют кубовые остатки фурилового спирта.

Однако как недостатки аналога следует отметить сложность процесса за счет длительной термообработки изделий (12 часов при t=120°C), невысокую прочность.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прочности на сжатие) является жидкостекольная композиция, патент РФ №223597, МПК7 С04В 28/26, опубликованный в 2004 году, включающая компоненты, мас.%: жидкое стекло 14,0-16,0; кремнефтористый натрий 1,4-1,6; кварцевый наполнитель 22,5-24,5; акриламид 0,2-0,8; кварцевый песок 57,1-61,9.

Однако как недостатки прототипа следует отметить меньшую прочность на растяжение при изгибе, что особенно важно для конструкций и элементов, работающих на изгиб, и для баковой аппаратуры, а также отсутствие светопрозрачности материалов.

Задачей является повышение прочности на растяжение при изгибе и обеспечение светопрозрачности материала.

Поставленная задача решается тем, что жидкостекольная композиция включает жидкое стекло, кремнефтористый натрий, наполнитель - молотый стеклобой и дополнительно фуриловый спирт, дробленый песок из стеклобоя, полипропиленовое волокно - фибру, наноструктурный углеродный комплекс, мас.%:

Жидкое стекло натриевое 14,5-15,5

Кремнефтористый натрий 2,0-2,2

Фуриловый спирт 0,4-0,5

Наполнитель из молотого стеклобоя 17,5-18,5

Полипропиленовое волокно - фибра 0,2-0,4

Наноструктурный углеродный комплекс 0,01-0,03

Дробленый песок из стеклобоя 63,87-66,39

Влияние компонентов жидкостекольной композиции на технический эффект заключается в следующем:

1. Для улучшения процесса структурообразования жидкостекольной матрицы, повышения прочностных и деформативных свойств в состав жидкостекольных композитов вводится наноструктурный углеродный комплекс, представляющий углеродную смесь высокой реакционной способности (УСВР). Наноструктуры химически инертны, устойчивы к агрессивным средам, экологически чисты. Насыпная плотность наноструктурного углеродного комлекса - 0,01-0,001 г/см3. Содержание углерода не менее 99,4%. Удельная поверхность 2000 м2/г. Процент возврата присоединенного вещества - до 98%, рабочая температура от -60 до +3000°С.

Введенный в состав композитов до 0,03 от массы композита наноструктурный углеродный комплекс армирует его матрицу, превращая его в композиционный материал и повышая его прочность. Эффект повышения прочности возникает не только за счет непосредственного армирования, которое действительно по размерам ничтожно, но и за счет направленного регулирования процессов коагуляции и уплотнения структуры матрицы. Наноструктуры ведут себя в композите как «зародыши» коагуляционных процессов, и, поскольку они имеют не точечную, а протяженную форму, коагулянты образуются вытянутые, армирующие. Образование вытянутых коагулянтов приводит к потере жидкостекольным композитом эластичности, увеличению жесткости, прочности и уменьшению деформативной способности.

2. Введение небольших количеств дисперсно-армирующего компонента - полимерного волокна - фибры (длина волокна - 3 мм, диаметр - 18 мкм), имеющего гофрированную структуру, способствует формированию более прочной структуры композита, повышению предела прочности на сжатие и растяжение при изгибе.

3. С целью уменьшения расхода жидкого стекла, снижения усадки жидкостекольных композитов наполнитель получают измельчением стеклянного боя промышленного тарного стекла и строительного стекла до удельной поверхности Sуд=300 м2/кг.

4. Мелкий заполнитель крупностью до 5 мм получали измельчением стеклянного боя промышленного тарного стекла и строительного стекла. Применение мелкого заполнителя - песка из стеклобоя позволяет получить прочный светопрозрачный жидкостекольный композит с достаточно высокой характеристикой по светопроницаемости.

5. Снизить усадку жидкостекольных композитов можно также за счет введения добавок фурилового спирта. Этот полимер, обволакивая частицы геля кремниевой кислоты, образующегося при твердении жидкого стекла, содержании воды 50-70% (ГОСТ 13078-81*). Состав щелочных силикатов выражается формулой Na2O·mSiO2, где m - модуль жидкого стекла. У натриевого стекла он 2,5-3.

В таблице 1 приведены составы количественного соотношения ингредиентов меньше нижнего предела, больше верхнего и среднее значение количественного соотношения ингредиентов, при котором достигнут тот технический результат, который поставлен в задаче, в таблице 2 показаны предлагаемые составы, в таблице 3 приведены составы прототипа, в таблице 4 сведены свойства предлагаемых составов и прототипа.

Способ получения жидкостекольной композиции происходит в две стадии. На первой стадии в течение 1-1,5 мин в смесителе-активаторе готовят жидкую активированная смесь, содержащую жидкое стекло, кремнефтористый натрий, фуриловый спирт, наполнитель, полимерное волокно, наноструктурный углеродный комплекс.

Под активацией смеси понимается дополнительная диспергация, гомогенизация составляющих материалов в смесителе-активаторе, представляющем собой корпус, внутри которого со скоростью 6-8 м/с вращается ротор. При вращении ротора материалы приходят в вихревое хаотическое движение, в процессе которого происходит активация смеси.

На второй стадии активированная смесь из активатора-смесителя по наклонному трубопроводу поступает в работающий бетоносмеситель принудительного действия, в который одновременно поступает весь мелкий заполнитель из стеклобоя. Общий цикл приготовления смеси составляет до 4 мин.

Полученную смесь укладывают в формы с последующим уплотнением на виброплощадке со стандартной частотой и амплитудой. Отформованные изделия после выдержки в нормальных условиях в течение суток подвергают тепловой обработке при температуре 65-70°С.

По результатам исследований установлено, что введение в состав жидкостекольных композитов дисперсно-армирующего компонента увеличивает предел прочности при сжатии и особенно на растяжение при изгибе.

Таким образом, техническое решение позволило на 30-40% увеличить прочность жидкостекольной матрицы.

Таблица 1 Компоненты Составы, мас.% 1 2 3 Жидкое стекло натриевое (плотность 1550 кг/м3, модуль жидкого стекла - 2,5-3) 13 15 14,0 Кремнефтористый натрий 1,9 2,3 2,1 Фуриловый спирт 0,3 0,55 0,45 Наполнитель из молотого стеклобоя (Sуд=300 м2/кг) 17,0 19,0 18,0 Полипропиленовое волокно - фибра (длина волокна 3 мм, диаметр - 18 мкн) 0,1 0,5 0,3 Наноструктурный углеродный комплекс 0,005 0,04 0,02 Дробленый песок из стеклобоя (крупностью до 5 мм) 65,5 64 65,13

Таблица 2 Компоненты Составы, мас.% 1 2 3 Жидкое стекло натриевое (плотность 1550 кг/м3, модуль жидкого стекла - 2,5-3) 13,5 14,0 14,5 Кремнефтористый натрий 2,0 2,1 2,2 Фуриловый спирт 0,4 0,45 0,5 Наполнитель из молотого стеклобоя (Sуд=300 м2/кг) 17,5 18,0 18,5 Полипропиленовое волокно - фибры (длина волокна 3 мм, диаметр - 18 мкн) 0,2 0,3 0,4 Наноструктурный углеродный комплекс 0,01 0,02 0,03 Дробленый песок из стеклобоя (крупностью до 5 мм) 66,39 65,13 63,87

Таблица 3 Компоненты Составы прототипа, мас.% 1 2 3 Жидкое стекло натриевое 14 15 16 Кремнефтористый натрий 1,4 1,5 1,6 Кварцевый наполнитель (Sуд=500 м2/кг) 22,5 23,5 24,5 Акриламид 0,2 0,5 0,8 Кварцевый песок (0,65-2,5 мм) 61,9 59,5 57,1

Таблица 4 Свойства Известная (прототип) Предлагаемые составы прототипа составы 1 2 3 1 2 3 Прочность на сжатие, МПа 47,56 50,0 45,17 60,2 64,6 65,1 Прочность на растяжение, на изгиб, МПа 17,9 18,07 16,7 20,6 21,4 22,5 Светопрозрачность, % - - - 34 32 29

Таким образом, предлагаемый состав жидкостекольной композиции позволяет повысить прочность на сжатие, прочность на растяжение при изгибе в 1,25 раза и обеспечить светопрозрачность материала продукции.

Похожие патенты RU2440945C1

название год авторы номер документа
ЖИДКОСТЕКОЛЬНАЯ КОМПОЗИЦИЯ 2015
  • Иващенко Юрий Григорьевич
  • Павлова Ирина Леонидовна
  • Кочергина Мария Петровна
RU2580539C1
ЖИДКОСТЕКОЛЬНАЯ КОМПОЗИЦИЯ 1996
  • Иващенко Ю.Г.
  • Сурнин А.А.
RU2109708C1
ЖИДКОСТЕКОЛЬНАЯ КОМПОЗИЦИЯ 2014
  • Бруяко Михаил Герасимович
  • Григорьева Лариса Станиславовна
  • Ушков Валентин Анатольевич
  • Кравцова Дарья Викторовна
  • Григорьева Александра Игоревна
  • Сафонова Екатерина Сергеевна
RU2568446C1
ЖИДКОСТЕКОЛЬНАЯ КОМПОЗИЦИЯ 2002
  • Иващенко Ю.Г.
  • Фомин Р.В.
RU2235697C2
ЖИДКОСТЕКОЛЬНАЯ КОМПОЗИЦИЯ 2002
  • Иващенко Ю.Г.
  • Фомин Р.В.
RU2245861C2
Полимерсиликатная композиция 1983
  • Левшин Александр Михайлович
  • Нянюшкин Юрий Иванович
  • Воробьев Александр Николаевич
  • Кольцов Николай Александрович
  • Черных Алексей Павлович
SU1133243A1
СОСТАВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕПЛО-, ЗВУКОИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА 2010
  • Каскевич Антон Евгеньевич
  • Голубчиков Олег Александрович
  • Косяк Дмитрий Николаевич
RU2455252C2
Силикатополимербетонная смесь 1979
  • Нянюшкин Юрий Иванович
  • Фокин Михаил Николаевич
  • Тимонин Виктор Алексеевич
  • Соколов Виталий Алексеевич
  • Афонин Юрий Николаевич
  • Вайнштейн Борис Михайлович
  • Чуракова Зоя Павловна
  • Радзевич Владимир Эдуардович
  • Аплетов Вадим Васильевич
  • Анацкий Федор Иванович
SU817004A1
Полимерсиликатная смесь 1981
  • Нянюшкин Юрий Иванович
  • Тишкова Светлана Кирилловна
  • Марков Игнатий Иванович
  • Эпштейн Владимир Саулович
  • Бобкова Вера Степановна
  • Рудакова Светлана Евгеньевна
SU952809A1
Жидкостекольная самотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стрежней 1976
  • Васин Юрий Петрович
  • Иткис Золя Яковлевич
  • Смолко Виталий Анатольевич
  • Ширинкин Владимир Аркадьевич
  • Михайлус Валентина Николаевна
  • Парамонов Владимир Сергеевич
SU593804A1

Реферат патента 2012 года ЖИДКОСТЕКОЛЬНАЯ КОМПОЗИЦИЯ

Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно к составам полимерсиликатных смесей для изготовления светопрозрачных конструкций и элементов, например для обустройства подземных переходов, складов, помещений общественных зданий, работающих в условиях химически агрессивных сред, а также светопрозрачных элементов технологического оборудования, баковой аппаратуры - технологических ванн, баков, кислотохранилищ, отстойников, и может быть использовано на предприятиях строительной, химической, металлургической, нефтехимической, энергетической индустрии. Технический результат - повышение прочности на растяжение при изгибе и обеспечение светопрозрачности материала. Жидкостекольная композиция содержит, мас.%: жидкое стекло натриевое 14,5-15,5; кремнефтористый натрий 2,0-2,2; фуриловый спирт 0,4-0,5; наполнитель из молотого стеклобоя 17,5-18,5; полипропиленовое волокно - фибра 0,2-0,4; наноструктурный углеродный комплекс 0,01-0,03; дробленый песок из стеклобоя 63,87-66,39. 4 табл.

Формула изобретения RU 2 440 945 C1

Жидкостекольная композиция, включающая жидкое стекло натриевое, кремнефтористый натрий, наполнитель, отличающаяся тем, что она содержит в качестве наполнителя молотый стеклобой и дополнительно фуриловый спирт, дробленый песок из стеклобоя, полипропиленовое волокно - фибру и наноструктурный углеродный комплекс при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Жидкое стекло натриевое 14,5-15,5 Кремнефтористый натрий 2,0-2,2 Фуриловый спирт 0,4-0,5 Наполнитель из молотого стеклобоя 17,5-18,5 Полипропиленовое волокно - фибра 0,2-0,4 Наноструктурный углеродный комплекс 0,01-0,03 Дробленый песок из стеклобоя 63,87-66,39

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2012 года RU2440945C1

ЖИДКОСТЕКОЛЬНАЯ КОМПОЗИЦИЯ 2002
  • Иващенко Ю.Г.
  • Фомин Р.В.
RU2235697C2
СТРОИТЕЛЬНАЯ СМЕСЬ 1991
  • Баталин Б.С.
  • Москалец Н.Б.
  • Сеньков А.Н.
  • Макарова Л.Е.
  • Трефилова О.В.
RU2040503C1
RU 2004516 C1, 15.12.1993
Полимерсиликатная композиция 1983
  • Шестеркина Наталья Федоровна
  • Патуроев Василий Васильевич
  • Сергеева Елена Викторовна
  • Супран Юлия Анатольевна
SU1180363A1
Композиция для изготовления кислотостойкого покрытия 1984
  • Дибров Геннадий Данилович
  • Карпухина Антонина Касьяновна
  • Дрозд Антонина Петровна
  • Мартыненко Юрий Алексеевич
  • Рындовский Юрий Николаевич
SU1281547A1
Полимерсиликатная смесь 1977
  • Махмудов Шухрат
  • Путляев Иван Егорович
  • Алимов Саидбори Агзамович
SU697445A1
Главный желоб доменной печи 1987
  • Верцман Григорий Моисеевич
  • Денисов Анатолий Васильевич
  • Шестопалов Иван Иванович
  • Токарев Лев Сергеевич
  • Макаров Вениамин Сергеевич
  • Униговский Леонид Борисович
  • Шульмин Владимир Георгиевич
  • Прохоров Виталий Никитович
SU1578203A1

RU 2 440 945 C1

Авторы

Прудков Евгений Николаевич

Кузьмина Светлана Владимировна

Богданчикова Анастасия Сергеевна

Рыбакова Екатерина Николаевна

Даты

2012-01-27Публикация

2010-07-23Подача