КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АРМИРУЮЩЕГО СТЕРЖНЯ Российский патент 2025 года по МПК C08L63/00 C08K7/02 C08K5/17 E04C5/07 C08L63/02 C08G18/58 

Изобретение относится к области создания стержней для армирования бетона, применяемых для изготовления высоконагруженных конструкций на основе волокнистых наполнителей.

Известна композиция для получения стержня для армирования бетона, содержащая волокнистый наполнитель в виде пучка базальтовых нитей, полимерное связующее из эпоксидной смолы ЭД-20, отвердитель изометилтетрагидрофталевый ангидрид и ускоритель отверждения 2,4,6-трис(диметиламинометил)фенол (УП 606/2) (Авт. свид. SU 1761903, МПК E04C5/07, опубл. 07.12.1989).

Основными недостатками состава являются недостаточно высокие теплостойкость и физико-механические характеристики стержня.

Известен состав стержня для армирования бетона, содержащий волокнистый наполнитель, пропитанный полимерным связующим на основе эпоксидно-диановой смолы, отвердитель изометилтетрагидрофталевого ангидрид, ускоритель полимеризации 2,4,6-трис(диметиламинометил)фенол (УП-606/2) и продукт взаимодействия эпоксидной алифатической смолы ТЭГ-1 с уретановым каучуком (патент RU 2381905, МПК E04C5/07, опубл. 20.02.2010).

Недостатком указанного состава является низкая теплостойкость стержня.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является композиция для получения стержня для армирования бетона, состоящая из стекловолокнистого ровинга, пропитанного полимерным связующим на основе эпоксидной диановой смолы, отвердителя - изометилтетрагидрофталиевого ангидрида и ускорителя полимеризации триэтаноламина с последующим термоотверждением при 120-140°С протягиванием пропитанного связующим стекловолокнистого ровинга через две термокамеры с инфракрасным излучателем и через камеру термостатирования в течение 180-240 с (патент RU 2220049, МПК E04C5/07, опубл. 27.12.2003).

Недостатками указанного состава являются низкие физико-механические характеристики и низкая теплостойкость стержня.

Задачей изобретения является разработка композиции для получения легких армирующих бетон стеклокомпозитных стержней, обладающих улучшенными характеристиками.

Технический результат заключается в повышенной прочности при изгибе, теплостойкости и морозостойкости, что обеспечивает увеличение срока службы стеклокомпозитной арматуры при эксплуатации в широком диапазоне температур.

Технический результат достигается при использовании композиции для получения армирующего стержня, состоящей из стекловолокнистого ровинга, пропитанного полимерным связующим на основе эпоксидной диановой смолы ЭД-20, отвердителя и ускорителя отверждения, при этом, в качестве стекловолокнистого ровинга содержит ровинг из алюмоборосиликатного стекла с номинальной линейной плотностью 1200±60 текс и силановым замасливателем ЕС17-1200-350, а в качестве отвердителя композиция содержит ароматический полиизоцианат с массовой долей изоцианатных групп 32 %, а в качестве ускорителя отверждения триэтиламина, при следующем соотношении компонентов, масс. ч.:

Волокнистый наполнитель 558,08-1031,04 Эпоксидная смола ЭД-20 100,00 Ароматический полиизоцианат 39,38-157,50 Триэтиламин 0,14-0,26

Сущность изобретения заключается в композиции для получения стеклокомпозитных стержней для армирования бетона, состоящих из армирующего наполнителя и связующего.

В качестве армирующего наполнителя для получения стеклокомпозитов использовался ровинг из алюмоборосиликатного стекла с номинальной линейной плотностью 1200±60 текс и силановым замасливателем ЕС17-1200-350 (ООО «П-Д Татнефть-Алабуга Стекловолокно»).

Для получения связующего использовали эпоксидиановую смолу марки ЭД-20 (массовая доля эпоксидных и гидроксильных групп – 22,0 и 1,7% соответственно, ООО «Композит проект»), отвердитель - ароматический полиизоцианат марки Wannate PM-200 (массовая доля изоцианатных групп 32 %, Wanhua Chemical Group Co., Ltd.), ускоритель отверждения - триэтиламин (99 %, Sigma-Aldrich, кат. номер PHR1117).

Для получения эпоксиизоцианатного связующего эпоксидную смолу смешивали с ароматическим полиизоцианатом и вакуумировали (остаточное давление 5 кПа) при температуре 80 °С в течение 30 минут. Смесь охлаждали до 20 ºС и добавляли ускоритель триэтиламин.

Образцы стеклокомпозитов получали методом пултрузии через фильеры с внутренним диаметром 3-6 мм. Перед пропиткой волокон связующее вакуумировали, после пропитки – композит отверждали в течение 3 часов при температуре 80 °С и термостатировали при температуре 200 °С в течение 24 часов.

Стеклокомпозиты изготавливали цилиндрической формы, с массовой долей связующего 18-22 %.

Разрушающее напряжение, модуль упругости и относительную деформацию при статическом изгибе определяли в соответствии с методикой ГОСТ 4648-2014 «Пластмассы. Метод испытания на статический изгиб» с помощью испытательной машины Zwick Z5.0 TH (ZwickRoell GmbH & Co. KG, Германия). Скорость движения верхней траверсы составила 2 мм/мин. Образцы стеклокомпозитов имели цилиндрическую форму с D 4,1-4,3 мм, L - 80 мм.

Предел прочности и модуль упругости стеклокомпозитов при осевом растяжении определяли в соответствии с методикой, описанной в приложении Б ГОСТ 31938-2012 «Арматура композитная полимерная для армирования бетонных конструкций. Общие технические условия», с помощью универсальной испытательной машины МИМ.300.01ПС (ООО «ГОСТ», город Нефтекамск). Скорость перемещения активной траверсы составила 30 мм/мин.

В качестве образцов сравнения (ОС) была выбрана промышленно выпускаемая композитная арматура, изготовленная согласно ТУ 231412-001-03009823-2017. Образцы композитов имели цилиндрическую форму с диаметром 6,2-6,3 мм и длиной рабочего участка 440 мм.

Температуру изгиба стеклокомпозитов под нагрузкой определяли на приборе GT-HV2000-3 (GOTECH Testing Machines Inc.) в среде силиконовой жидкости ПМС-200 (техн., ООО «СИЛАН») согласно методике ГОСТ 32657-2014 «Композиты полимерные. Методы испытаний. Определение температуры изгиба под нагрузкой» при 150 МПа.

Морозостойкость стеклокомпозитов оценивалась по изменению разрушающего напряжения при статическом изгибе стеклокомпозитов после заданного количества циклов замораживания и оттаивания образцов. Разрушающее напряжение при статическом изгибе определяли в соответствии с методикой ГОСТ 4648-2014 с помощью испытательной машины Zwick Z5.0 TH (ZwickRoell GmbH & Co. KG). Скорость движения верхней траверсы составила 2 мм/мин. Образцы стеклокомпозитов имели цилиндрическую форму с диаметром 6,2-6,3 мм и длиной 110 мм.

Образцы помещались в морозильную камеру и выдерживались при температуре минус (20 ± 2) °С в течение 1 часа, затем образцы извлекались из морозильной камеры, погружались в воду температурой плюс (20 ± 2) °С и выдерживались в воде в течение 1 часа. Испытание продолжали в течение 300 циклов замораживания – оттаивания. В случае вынужденных перерывов при испытании, превышающих 1 час образцы хранились в морозильной камере.

Результаты испытаний и рецептуры композиций приведены в таблице.

Таблица

Номер рецептуры ОС 1 2 3 4 5 Ровинг из алюмоборосиликатного стекла, масс.ч. 728,72 558,08 574,25 815,12 774,15 1031,04 Эпоксидная смола (ЭД-20), масс.ч. 100 100 100 100 100 100 Ароматический полиизоцианат, масс.ч. - 39,38 52,50 78,75 118,13 157,50 Изометилтетрагидрофталевый ангидрид, масс.ч. 82,00 - - - - - Ускоритель триэтиламин, масс.ч. - 0,14 0,15 0,18 0,22 0,26 2,4,6-трис(диметиламинометил)фенол, масс.ч. 0,18 - - - - - Массовая доля связующего, масс. % 20 20 21 18 22 20 Массовая доля армирующего наполнителя, масс. % 80 80 79 82 78 80 Модуль упругости при статическом изгибе, ГПа 50,0 49,8 50,0 50,4 49,6 49,5 Максимальное изгибающее напряжение, МПа 1280 1290 1450 1420 1350 1310 Относительная деформация при разрушении, % 2,6 2,6 2,9 2,7 2,7 2,6 Температура изгиба под нагрузкой 150 МПа, ºС 82 97 138 177 219 243 Относительное изменение максимального изгибающего напряжения при статическом изгибе после 300 циклов замораживания и оттаивания, % -19,5 -0,8 +1,4 +5,3 +0,7 -2,1

Таким образом, композиция для получения армирующего стержня, содержащая стекловолокнистый ровинг, эпоксидную диановую смолу ЭД-20, отвердитель ароматический полиизоцианат и ускоритель отверждения триэтиламина в заявленных массовых соотношениях, обеспечивает повышение прочности при изгибе, теплостойкости и морозостойкости, увеличение срока службы стеклокомпозитной арматуры при эксплуатации в широком диапазоне температур.

Изобретение относится к композиции для получения армирующих стержней для армирования бетона, применяемых для изготовления высоконагруженных конструкций на основе волокнистых наполнителей. Композиция для получения армирующего стержня состоит из стекловолокнистого ровинга, пропитанного полимерным связующим на основе эпоксидной диановой смолы ЭД-20, отвердителя и ускорителя отверждения, при этом в качестве стекловолокнистого ровинга содержит ровинг из алюмоборосиликатного стекла с номинальной линейной плотностью 1200±60 текс и силановым замасливателем ЕС17-1200-350, а в качестве отвердителя композиция содержит ароматический полиизоцианат с массовой долей изоцианатных групп 32 %, а в качестве ускорителя отверждения триэтиламин, при следующем соотношении компонентов, масс. ч.: стекловолокнистый ровинг – 558,08-1031,04, эпоксидная смола – ЭД-20 100,00, ароматический полиизоцианат – 39,38-157,50, триэтиламин – 0,14-0,26. Технический результат изобретения заключается в повышении прочности при изгибе, теплостойкости и морозостойкости, что обеспечивает увеличение срока службы стеклокомпозитной арматуры при эксплуатации в широком диапазоне температур. 1 табл., 6 пр.

Композиция для получения армирующего стержня, состоящая из стекловолокнистого ровинга, пропитанного полимерным связующим на основе эпоксидной диановой смолы ЭД-20, отвердителя и ускорителя отверждения, отличающаяся тем, что в качестве стекловолокнистого ровинга содержит ровинг из алюмоборосиликатного стекла с номинальной линейной плотностью 1200±60 текс и силановым замасливателем ЕС17-1200-350, а в качестве отвердителя композиция содержит ароматический полиизоцианат с массовой долей изоцианатных групп 32 %, а в качестве ускорителя отверждения триэтиламин, при следующем соотношении компонентов, масс. ч.:

Стекловолокнистый ровинг 558,08-1031,04 Эпоксидная смола ЭД-20 100,00 Ароматический полиизоцианат 39,38-157,50 Триэтиламин 0,14-0,26