Полімерсилікатна композиція

Реферат: Полімерсилікатна композиція містить рідке скло, кремнефтористий натрій, фурфуриловий спирт, діабазову муку, кварцовий пісок та додатково анілін хлористоводневий. UA 76809 U (54) ПОЛІМЕРСИЛІКАТНА КОМПОЗИЦІЯ UA 76809 U UA 76809 U 5 10 15 20 25 30 35 Корисна модель належить до полімерсилікатних композицій на основі рідкого скла, що застосовуються при виготовленні кислотривких розчинів та бетонів, призначених для антикорозійного захисту будівельних конструкцій у хімічно агресивних середовищах, а також ремонту та реконструкції індустріальних об'єктів. Відома кислотостійка рідкоскляна композиція такого складу, мас. %: рідке скло 23-27 кремнефтористий натрій 3,2-3,9 поліметилметакрилат 2,2-2,8 метилметакрилат 1,7-1,9 карбамід 2,4-3 перекис бензоїлу 0,02-0,04 диметиланілін 0,03-0,05 кварцовий пісок решта. (Патент України на корисну модель № 34760, С04В 28/26, 2008). Недоліком відомої композиції є низька межа міцності при стиску та вигині, а також недостатня теплостійкість і хімічна стійкість. Найбільш близькою до запропонованої є кислотостійка рідкоскляна композиція такого складу, мас. %: рідке скло 23-27 кремнефтористий натрій 2,8-3,2 карбамід 1,6-2 фурфуриловий спирт 3,8-4,6 діабазова мука 29,1-31,6 кварцовий пісок решта. (Патент України на корисну модель № 60482, С04В 28/26, 2010). Однак для відомої композиції характерна недостатня хімічна стійкість і теплостійкість, а також невелика межа міцності при стиску та вигині, що знижує строк служби будівельних конструкцій, які підлягають багаторазовому змінному нагріву та зволоженню кислотами або кислими розчинами. Задачею корисної моделі є створення такої полімерсилікатної композиції, в якій шляхом підбору компонентів було б забезпечене підвищення хімічної стійкості і теплостійкості, а також межі міцності при стиску та вигині, що приводить до збільшення довговічності та надійності кислототривких будівельних конструкцій. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що полімерсилікатна композиція, яка містить рідке скло, кремнефтористий натрій, фурфуриловий спирт, діабазову муку і кварцовий пісок, згідно з корисною моделлю, додатково містить анілін хлористоводневий при такому співвідношенні компонентів, мас. %: рідке скло 24-28 кремнефтористий натрій 2,9-3,3 фурфуриловий спирт 6,2-7,8 анілін хлористоводневий ЗД-3,8 діабазова мука 18-22 кварцовий пісок решта. Між суттєвими ознаками, що заявляються, та технічним результатом, що досягається, існує причинно-наслідковий зв'язок. Відмінною ознакою від найближчого аналога є використання у запропонованій композиції аніліну хлористоводневого, що дозволяє підвищити її хімічну стійкість і теплостійкість, а також межу міцності при стиску та вигині, оскільки він є ефективним кислим каталізатором аутоконденсації фурфурилового спирту. Внаслідок цього у мінеральній матриці утворюється тривимірний полімерний каркас за рахунок появи просторових містків у вигляді тримерів (n=1) і тетрамерів (n=2) фурфурилового спирту між лінійними макромолекулами ортокремнієвої кислоти. На початковій стадії аутоконденсації утворюються поряд з низькомолекулярним поліфурфуриловим спиртом також побічні продукти - фурфуриловий ефір, дифурилметан. Крім того, накопичується левулинова кислота СН3-CO-СН2-СН2-СООН, яка сама по собі є аутокаталізатором подальшої конденсації фурфурилового спирту. Просторову будову співполімеру тривимірної структури можна уявити таким чином: 1 UA 76809 U OH ... O Si OH O Si OH OH O Si O O ... O ... OH CH2 O CH2 O n CH2 O OH ... O Si OH 5 10 OH O Si OH O Si OH . З другого боку, анілін хлористоводневий здатен утворювати з фурфуриловим спиртом на холоді при безпосередньому змішуванні компонентів композиції фурилоанілінову смолу, яка підвищує хімічну стійкість композиції за рахунок опору проникненню як розчинів кислот, так і повітря, оскільки має підвищену щільність. Остаточно процес співполімеризації завершується у кислому середовищі кислотривких будівельних споруд при їх експлуатації з утворенням просторово зшитого продукту тривимірної структури при розкритті подвійних зв'язків фуранових ядер. Склад запропонованої композиції наведений у табл. 1, а аналіз властивостей різних складів запропонованої композиції у порівнянні з властивостями відомої композиції наведений в табл. 2. Таблиця 1 Вміст компонентів у складі композиції, мас. % 1 2 3 28 26 24 3,3 3,1 2,9 7,8 7,1 6,2 3,8 3,5 3,1 18 20 22 39,1 40,3 41,8 Найменування компонентів Рідке скло натрієве (ГОСТ 13078-81) Кремнефтористий натрій (ТУ 6-09-1461-76) Фурфуриловий спирт (ОСТ 59.02.004.22-83) Анілін хлористоводневий Діабазова мука (ТУ 21-30-18-68) Кислотривкий кварцовий пісок 2 UA 76809 U Таблиця 2 Показники для складу композиції що пропонується відомої* 1 2 3 Властивості Межа міцності, МПа, після 28 діб при стиску при вигині Коефіцієнт теплостійкості Кет (після 100 циклів теплозмін): при стиску при вигині Втрата маси при іспиті на теплостійкість (після 100 циклів теплозмін), % Проникність у 20 %-му розчині H2SO4, мм після 15 діб після 30 діб 39,4 13,1 38,7 37,6 12,8 12,5 34,5 11,8 0,99 0,98 0,98 0,97 0,97 0,96 0,97 0,96 2 2,2 2,5 2,7 1 3 1,5 3,5 2 4,5 2,5 5 Примітка: * Взято середні значення показників відомої композиції. 5 10 15 20 25 30 Як видно з даних табл. 2, проникність у 20 %-му розчині сірчаної кислоти у запропонованій композиції після 15 діб витримки на 20-60 % менше, ніж у відомої композиції, а після 30 діб витримки на 10-40 % менше, ніж у відомій композиції, що свідчить про більшу хімічну стійкість запропонованої композиції. Термогравіметричні дослідження показали, що втрата маси після 100 циклів теплозмін у запропонованої композиції на 7-26 % менше, ніж у відомої композиції, що свідчить про підвищення теплостійкості запропонованої композиції. Цикл теплозмін здійснювали наступним чином. Зразки композицій, які досягли 28-добового віку, нагрівали у сушильній шафі при 120 °C протягом 4 годин, після чого занурювали у воду на 4 години, а потім протягом 16 годин тримали на повітрі. Межа міцності при стиску у запропонованої композиції на 9-14 % більше, ніж у відомої композиції, а межа міцності при вигині у запропонованій композиції на 611 % більше, ніж у відомої композиції. Коефіцієнти теплостійкості у запропонованій композиції дещо вищі, ніж у відомої композиції. Прикладом конкретного виконання запропонованого технічного рішення є наступна технологія виготовлення складів 1-3 (табл. 1) запропонованої композиції. 3 Рідке натрієве скло з силікатним модулем 2,81 (густина 1,59 г/см ), яке попередньо 3 розведене до густини розчину 1,4 г/см , змішують з кремнефтористим натрієм. Окремо змішують фурфуриловий спирт з аніліном хлористоводневим C6H5NH2·HCl (M=129,60), який має температуру топлення tпл=198 °C і температуру кипіння tкип=245 °C. Потім рідкоскляну суміш ретельно змішують з фуриланіліновою смолою і додають при перемішуванні наповнювач діабазову муку та кислототривкий кварцовий пісок. В якості останнього використовують, наприклад, кварцовий пісок Новоселівського кар'єроуправління (Харківська область), який 2 містить 70 % молотого піску з питомою поверхнею 1500 см /г та 30 % немолотого піску. Отриману композицію застосовують для виготовлення кислототривких будівельних конструкцій. Таким чином, запропонована полімерсилікатна композиція забезпечує підвищення хімічної стійкості і теплостійкості, а також межі міцності при стиску та вигині, що приводить до збільшення довговічності та надійності кислототривких будівельних конструкцій, наприклад дахів скруберів виробництва штучного волокна, підлог целюлозно-паперових виробництв, промислових майданчиків помпування кислот та розчинів кислотних солей, естакад і резервуарів. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 Полімерсилікатна композиція, що містить рідке скло, кремнефтористий натрій, фурфуриловий спирт, діабазову муку і кварцовий пісок, яка відрізняється тим, що додатково містить анілін хлористоводневий при такому співвідношенні компонентів, мас. %: рідке скло 24-28 кремнефтористий натрій 2,9-3,3 фурфуриловий спирт 6,2-7,8 анілін хлористоводневий 3,1-3,8 3 UA 76809 U діабазова мука кварцовий пісок 18-22 решта. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4