ВЫСОКОНАПОЛНЕННЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 2014 года по МПК C08L95/00 C04B26/26 C04B16/02 C04B16/04 C10L5/02 C04B111/20 

Описание патента на изобретение RU2525074C1

Предлагаемое изобретение относится к области производства строительных материалов, а также к области утилизации отходов промышленного, медицинского и бытового назначения, которые могут быть использованы как для производства строительных материалов, так и для производства топливных элементов (экоугля) в качестве субстратов процессов биологического окисления или горения.

Известна «Полимерно-битумная композиция», патент №2138459, МПК C04B 26/26, C08L 95/00, заявл. 20.05.97, опубл. 27.09.1999 г.

Известная композиция содержит: масс.%:

Отходы термопластичных полимеров - 1,0-69,0;

Отработанное минеральное масло - 10,0-30,0;

Битум - остальное.

В качестве отходов термопластичных полимеров используются отходы полимерной пленки, использованные одноразовые шприцы и системы для переливания крови, пластиковые бутылки. В качестве второго компонента используется отработанное машинное масло.

Композицию готовят следующим образом.

В смеситель пропеллерного типа добавляют битум и начинают его нагревать. Затем в разогретый до температуры 125-200°C битум при постоянном перемешивании вводят отработанное минеральное масло и отходы термопластичных полимеров (пленку, пластиковые бутылки, использованные шприцы и т.д.). Продолжают перемешивание до получения однородной пастообразной массы. Таким образом готовят мастику. Полученную мастику используют для изготовления гидроизоляционных покрытий, а также рубероида.

Основным недостатком известной полимерно-битумной композиции является ограниченность ее применения.

Целью создания новой композиции является расширение спектра ее использования путем получения строительных материалов, обладающих новыми свойствами. Попутной целью является утилизация отходов промышленного, медицинского и бытового назначения, в том числе получение субстратов для биологического окисления и горения.

Поставленная цель достигается тем, что известная полимерно-битумная композиция, содержащая в качестве компонентов отходы термопластичных полимеров, отработанное минеральное масло и битум, дополнительно содержит органический наполнитель, например, углеводородные сорбенты на основе таких материалов, как торф, водоросли, кора, которая также является отходом, а также отходы от ювелирной обработки янтаря (янтарную пыль) при следующем соотношении компонентов, масс.%:

Битум 1,0-60 Минеральное (отработанное) масло 5,0-25 Отходы термопластичных полимеров 1,0-8,5 Органический наполнитель 25,0-70

Введение в известную композицию такого компонента как органический наполнитель (торф, водоросли, кора, образующаяся при обработке древесины, в том числе находящаяся в короотвалах целлюлезно-бумажных комбинатов (ЦБК), отходы, образующиеся при ювелирной обработке янтаря - янтарная пыль) позволяет разрушить надмолекулярную структуру углеводородных компонентов (в частности термопластичных полимеров) и сделать доступными углерод - углеродные связи действию ферментных систем микроорганизмов, а также получить вещество с новыми свойствами, зависящими от вида наполнителя, и существенно расширить сферу применения новой композиции.

В частности, введение в композицию коры из короотвалов ЦБЗ позволяет получить материал, обладающий вибро- и шумопоглощающими свойствами. Введение в качестве органического наполнителя отходов от переработки янтаря (янтарной пыли) позволит получить композиционный строительный материал (мастику), обладающий свойствами радиационной защиты.

Кроме этого новый наполнитель может быть использован в качестве сорбента при решении экологических задач очистки от загрязнений окружающей среды. С помощью такого сорбента можно извлекать полимеризовавшиеся остатки топливных складов, а также остатки смол и гудрона. Данная проблема является актуальной из-за большого количества загрязняющих природу скоплений, различных хранилищ отходов разного происхождения (например, 180 тонн каменноугольной смолы в подземных хранилищах бывшего коксо-газового завода, полимеризовавшиеся в процессе длительного хранения запасы топлива кораблей флота, гудроновые поверхностные озера, оставшиеся в местах производства битума). Используя органический наполнитель в качестве сорбента, можно решать экологические проблемы и производить топливные элементы (экоуголь) в качестве субстратов процессов биологического окисления или горения.

Для производства «экоугля» готовят композицию, состоящую из отходов термопластичных полимеров, отработанного минерального масла и битума и вводимую в количестве 30-40% к органическому наполнителю (водоросли, торф, кора). Соотношение компонентов в этом случае составляет, мас.%:

Битум - 1-15

Минеральное (отработанное) масло - 5-25

Отходы термопластичных полимеров - 1-8.5

Органический наполнитель - 40-70.

Введение в композицию отходов термопластичных полимеров в количестве менее 1% вообще не окажет какого-либо влияния на структурные свойства материала. Если его содержание в композиции превышает 8,5%, то оставшегося количества пластификатора будет недостаточно для разрушения надмолекулярной структуры полимера и придания материалу необходимых свойств. Нижний предел содержания пластификатора в композиции составляет 5%. Его количество в меньшей пропорции не позволит осуществить пластификацию и растворение углеводородных компонентов полимера и битума. Превышение верхнего уровня содержания пластификатора в композиции будет способствовать ухудшению адгезионных свойств материала.

При производстве «экоугля» органический наполнитель является функционально гидрофобным сорбентом углеводородных фракций (высокомолекулярных, полимерных - термопластичный полимер, средней молекулярной массы алифатических углеводородов - минеральные масла, полиароматических углеводородов - природные асфальты, битумы, каменноугольная или древесная смола), фиксирующим на своей поверхности отдельные молекулы перечисленных выше видов углеводородов как продуктов растворения и разрушения надмолекулярных образований. При помощи электрических ТЭНнов каменноугольную смолу (полимеризовавшееся топливо) в емкости для хранения нагревают до температуры 40-60°C, в расплавленный участок углеводородной смеси вносят сорбент в решетчатой корзине. После впитывания отходов и стекания остатков углеводородной смеси обратно в емкость полученный материал охлаждают до температуры окружающей среды, формуют в виде топливных элементов или используют непосредственно в виде пеллет (топливных гранул).

При сжигании по теплотворной способности такие топливные элементы близки к каменному углю, однако их преимуществом является отсутствие сернистых примесей, характерных для природного каменного угля, что позволяет отнести это топливо к категории «Экоугля».

При использовании в качестве органического наполнителя янтарной пыли получают композицию со следующим соотношением компонентов, мас.%:

Битум - 40-60

Минеральное (отработанное) масло - 5-25

Отходы термопластичных полимеров - 1-8.5

Органический наполнитель - 25-40.

Композицию готовят следующим образом. В смеситель, оборудованный системой гомогенизации (коллоидная мельница), добавляют битум и начинают его нагревать. Затем в разогретый до температуры 95 -110°C битум при постоянном перемешивании вводят отработанное минеральное масло и отходы термопластичных полимеров (отходы упаковки из полистирола). На следующем этапе добавляют органический наполнитель (янтарную пыль) и продолжают перемешивание до получения однородной пастообразной массы. Таким образом готовят мастику.

Пример 1.

Битум 15%, минеральное отработанное масло 10%, отходы термопластичных полимеров 5%, кора (древесная) 70%. В данной композиции в качестве минерального масла может быть использовано отработанное машинное масло, а в качестве отходов термопластичных полимеров - предварительно измельченные шприцы, медицинские системы для переливания крови, а также использованные пластиковые бутылки.

Пример 2.

Битум 20%, отработанное минеральное масло 15%, отходы термопластичных полимеров 7%, водоросли 58%.

Пример 3.

Битум 10%, минеральное отработанное масло 15%, отходы термопластичных полимеров 5%, торф 70%.

Пример 4.

Битум 15%, минеральное отработанное масло 15%, отходы термопластичных полимеров 1%, отходы от ювелирной обработки янтаря 69%.

Как видно из приведенных примеров, высоконаполненный материал во всех случаях содержит такие компоненты, как битум, минеральное отработанное масло, отходы термопластичных полимеров, а также материалы, содержащие биополимеры, такие как кора деревьев, водоросли, торф и отходы от ювелирной обработки янтаря.

В частности, в составе торфа содержится в основном биополимер лигнин, содержание влаги в торфе составляет порядка 15%, примерно 5% золы, остальное - основа - составляет около 80%.

В составе коры содержится в основном биополимер лигнин; водоросли содержат в основном полисахариды, а отходы янтарного производства представляют собой полимерные углеводороды, при близком к указанному выше содержании воды и других низкомолекулярных компонентов.

Количество биополимеров в каждом из составов превышает количество каждого из приведенных остальных компонентов, поэтому возможно употребление термина «на основе». Таким образом, «основу» как раз и составляют вышеуказанные биополимеры, входящие в состав коры, водорослей, торфа и отходов от ювелирной обработки янтаря. Данные биополимеры обладают свойством сорбировать на своей поверхности низкомолекулярные вещества, такие как углеводородные компоненты нефти (в т.ч. бензин и газообразные вещества.

Полученную мастику используют для изготовления гидроизоляционных покрытий железобетонных конструкций, а также материалов типа рубероида. При изготовлении рубероида осуществляют пропитку картона или другого нетканого материала - основы мастикой, а затем полученный материал покрывают этой же мастикой. Пропитанный и покрытый такой мастикой картон имеет повышенную биостойкость.

Помимо этого полученный материал (мастика) с новым наполнителем обеспечивает существенное повышение защитных свойств от радиации. Возможно его использование в качестве гидроизоляции для фундамента, основания и перекрытий АЭС, например, Балтийской АЭС.

Похожие патенты RU2525074C1

название год авторы номер документа
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ КРОВЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ 2009
  • Лавриненко Святослав Олегович
RU2404937C2
ПОЛИМЕРНО-БИТУМНАЯ КОМПОЗИЦИЯ 1997
  • Корниецкий А.Е.
  • Воротников Б.Ю.
  • Корниецкий Ю.А.
  • Почечура В.Н.
RU2138459C1
ГИДРОИЗОЛЯЦИОННАЯ МАСТИКА 2005
  • Роташнюк Владимир Иванович
  • Векслер Владимир Юрьевич
RU2291172C1
СОСТАВ ДЛЯ БРИКЕТИРОВАННОГО ТОПЛИВА 1998
  • Кнатько В.М.
  • Кнатько М.В.
  • Казаров Г.С.
  • Вознесенский А.Э.
  • Горбачев А.В.
RU2132360C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ОРГАНИЧЕСКИХ И МИНЕРАЛЬНЫХ ОТХОДОВ 2012
RU2507236C2
Способ получения гидроизоляционного состава 1989
  • Нуралов Александр Рубенович
  • Раппопорт Леонид Яковлевич
  • Титов Семен Семенович
  • Мелькумова Тамара Алексеевна
  • Зачеславская Рина Харитоновна
  • Цыркун Екатерина Кирилловна
  • Димченко Борис Никифорович
SU1705323A1
НЕВЫСЫХАЮЩИЙ ПЛАСТИЧНЫЙ ГЕРМЕТИЗИРУЮЩИЙ СОСТАВ 1998
  • Сангалов Ю.А.
  • Ильясова А.И.
  • Красулина Н.А.
  • Антонова Н.Е.
RU2144554C1
ГЕРМЕТИЗИРУЮЩАЯ МАСТИКА И ВИБРОПОГЛОЩАЮЩИЙ ПОЛИМЕРНЫЙ МАТЕРИАЛ НА ЕЕ ОСНОВЕ 2009
  • Воскун Михаил Дмитриевич
  • Здорикова Галина Александровна
  • Швейкина Альбина Юрьевна
  • Вагин Сергей Юрьевич
  • Буданова Татьяна Вениаминовна
RU2421497C2
Битумная мастика 1991
  • Осошник Иван Аркадьевич
  • Крутских Евгений Евгеньевич
  • Репин Владимир Павлович
  • Мокейчев Николай Анатольевич
SU1828869A1
Композиция для поверхностного покрытия на основе растворителя 2023
  • Гудкова Мария Сергеевна
  • Михеев Михаил Алексеевич
RU2818284C1

Реферат патента 2014 года ВЫСОКОНАПОЛНЕННЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ

Изобретение относится к области производства строительных материалов, а также к области утилизации отходов промышленного, медицинского и бытового назначения, которые могут быть использованы как для производства строительных материалов, так и для производства твердого топлива (экоугля). Высоконаполненный композиционный материал, содержащий в качестве компонентов отходы термопластичных полимеров, отработанное минеральное масло и битум, дополнительно содержит органический наполнитель, например, углеводородные сорбенты, такие как торф, водоросли, кора, а также отходы от ювелирной обработки янтаря - янтарную пыль при следующем соотношении компонентов, мас.%: битум 1,0-60, минеральное отработанное масло 5,0-25, отходы термопластичных полимеров 1,0-8,5, органический наполнитель 25,0-70. Технический результат - расширение области применения. 4 пр.

Формула изобретения RU 2 525 074 C1

Высоконаполненный композиционный материал, содержащий в качестве компонентов отходы термопластичных полимеров, отработанное минеральное масло и битум, отличающийся тем, что дополнительно содержит органический наполнитель, например, углеводородные сорбенты, такие как торф, водоросли, кора, а также отходы от ювелирной обработки янтаря - янтарную пыль при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Битум 1,0-60 Минеральное отработанное масло 5,0-25 Отходы термопластичных полимеров 1,0-8,5 Органический наполнитель 25,0-70

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2014 года RU2525074C1

ПОЛИМЕРНО-БИТУМНАЯ КОМПОЗИЦИЯ 1997
  • Корниецкий А.Е.
  • Воротников Б.Ю.
  • Корниецкий Ю.А.
  • Почечура В.Н.
RU2138459C1
Композиция для покрытий 1978
  • Нуралов Александр Рубенович
  • Матюхин Александр Федорович
  • Костин Николай Иванович
  • Змиевский Павел Константинович
  • Зейналов Тофик Зейналович
  • Рябенков Георгий Николаевич
  • Мерабишвили Гурам Иосифович
  • Алибегашвили Виталий Гулимович
  • Гулимов Александр Гаврилович
  • Бреева Галина Ивановна
SU834049A1
Гидроизоляционная композиция 1980
  • Мизонова Валентина Ивановна
  • Мелькумова Тамара Алексеевна
  • Бреева Галина Ивановна
SU885497A1
Композиция для гидроизоляционных мастик и покровных составов листовых рулонных кровельных и гидроизоляционных материалов 1987
  • Мизонова Валентина Ивановна
  • Мелькумова Тамара Алексеевна
  • Нуралов Александр Рубенович
  • Шаматава Деви Николаевич
  • Авалишвили Нодари Сергеевич
  • Алибегашвили Виталий Гулаевич
SU1558942A1
Способ регенерации асфальтобетона 1982
  • Бахрах Георгий Самуилович
  • Ольховиков Владимир Михайлович
  • Горлина Галина Самойловна
  • Лупанов Андрей Павлович
  • Готовкин Борис Данилович
  • Слабкий Владимир Александрович
  • Вермул Виктор Саломонович
SU1310361A1
Машина для погрузки бревен 1947
  • Абраров И.Ш.
  • Мартыщенко А.А.
SU74667A1
ЛЛ-Б. 0
  • П. Костип
SU404839A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОПЛИВНОГО БРИКЕТА 2006
  • Фомин Василий Васильевич
  • Каблуков Виктор Иванович
  • Мержоев Ахмед Муратович
RU2309976C1
RU 2058348 C1, 20.04.1996
Ручная граната 1928
  • Втюрин А.И.
SU17056A1
Прибор, замыкающий сигнальную цепь при повышении температуры 1918
  • Давыдов Р.И.
SU99A1
US 4833185 A, 23.05.1989

RU 2 525 074 C1

Авторы

Ивашкевич Нина Борисовна

Воротников Борис Юрьевич

Даты

2014-08-10Публикация

2012-12-24Подача