Полимерминеральный раствор для пропитки каркаса из минерального заполнителя
Владельцы патента RU 2429266:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева" (RU)
Изобретение относится к полимерминеральному раствору для изготовления биостойких строительных материалов и изделий, например матрицы для полимербетонных полов каркасной структуры. Раствор содержит, мас.%: ненасыщенная полиэфирная смола на основе терефталевой кислоты - 30-40, пероксид циклогексанона - 0,57-0,76, нафтенат кобальта - 1,14-1,52, молотый базальт - 49,72-66,29, раствор «Биоцик-Т» - четвертичное аммониевое соединение на основе смоляных кислот в стироле с соотношением по массе 1:1 - 2-8. Изобретение позволяет получать полимерминеральный раствор с улучшенными физико-механическими свойствами и повышенной бактерицидной и фунгицидной стойкостью к микромицетам. 4 табл.
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.
Известен полимерминеральный раствор, включающий полиэфирное связующее, отверждающую систему, минеральный наполнитель и заполнитель (Соломатов В.И. «Полимерцементные бетоны и пластбетоны». - М.: Стройиздат, 1967, с.86-88).
Однако полимербетоны из известных смесей не пригодны для использования в качестве матричных композиций каркасных полимербетонных покрытий, так как характеризуются высокой вязкостью, содержат крупные заполнители, к тому же они обладают низкими показателями биостойкости.
Наиболее близким техническим решением является полимерминеральный раствор, содержащий вяжущее - ненасыщенную полиэфирную смолу ПН-1, на основе продукта поликонденсации диэтиленгликоля с малеиновым и фталевым ангидридами, отверждающую систему - нафтенат кобальта, гипериз, в качестве наполнителя портландцемент и графит (SU №966074, МПК C04B 25/02, опубл. 15.10.1982).
Известный состав полиминерального раствора пригоден для изготовления каркасных полимербетонных покрытий, но обладает недостаточной биостойкостью.
Технический результат заключается в улучшении физико-механических свойств, повышении биологической стойкости полимерминерального раствора.
Сущность изобретения заключается в том, что полимерминеральный раствор, включающий вяжущее, отверждающую систему и наполнитель, содержит в качестве вяжущего ненасыщенную полиэфирную смолу на основе терефталевой кислоты, в качестве отверждающей системы пероксид циклогексанона и нафтенат кобальта, в качестве наполнителя молотый базальт, а также дополнительно раствор «Биоцик-Т» - четвертичное аммониевое соединение на основе смоляных кислот в стироле с соотношением по массе 1:1, при следующем соотношении компонентов (мас.%):
| Ненасыщенная полиэфирная смола на терефталевой | |
| основе | 30-40 |
| Пероксид циклогесанона | 0,57-0,76 |
| Нафтенат кобальта | 1,14-1,52 |
| Молотый базальт | 49,72-66,29 |
| Раствор четвертичного аммониевого соединения | |
| на основе смоляных кислот в стироле | |
| с соотношением по массе 1:1 | 2-8 |
Ненасыщенная полиэфирная смола марки ПН-19 на терефталевой основе (ТУ 2226-085-05015213-01) представляет собой жидкость с небольшой опалесценцией от светло-желтого до светло-коричневого цвета. Условная вязкость по вискозиметру В3-246 19-26 с. Плотность при 20°С составляет 1,09-1,13 г/см3.
Пероксид циклогексанона - (ТУ 2417-031-05015213-95) представляет собой бесцветную или желтоватую прозрачную маслянистую жидкость. Физико-химические показатели следующие: плотность при 20°С - 1,05-1,08 г/см3; показатель преломления при 20°С - 1,463-1,464; массовая доля активного О2, %, не менее - 4,6; массовая доля H2O, %, не более - 4,2; водородный показатель pH - 3,1-6,7.
Нафтенат кобальта - ускоритель отверждения марки УНК-2 (ТУ 6-05-1075-76) - низкомолекулярная жидкость от розового до темно-фиолетового цвета без комков.
Молотый базальт - порошок с крупностью не более 0,315 мм.
Четвертичное аммониевое соединение на основе смоляных кислот (Биоцик-Т) растворим в воде, а также в некоторых органических растворителях (спирт, диоксан, ацетонитрил). Стабилен на воздухе, обладает четко выраженной бактерицидной и фунгицидной активностью. При этом бактериицидная активность проявляется при концентрации в воде 0,05-0,1%, а фунгицидная - 0,1-1%.
Изготовление каркасных полимербетонных образцов осуществляют следующим образом: сначала укладывают в стальные формы каркасную смесь следующего состава, мас.%: полиэфирная смола на терефталевой основе - 6,0; пероксид циклогесанона - 0,12; нафтенат кобальта - 0,24; базальтовый щебень фракции 5-8 мм - 93,64. После отверждения каркаса его пустоты заполняют полиминеральным раствором. Указанную полимерную композицию готовят при следующей последовательности операций: микронаполнитель высушивают при температуре 100°С в течение 5 часов, после чего охлаждают до комнатной температуры. В работающий смеситель постепенно вводят взвешенное необходимое количество ненасыщенной полиэфирной смолы марки на терефталевой основе, пероксида циклогексанона, нафтената кобальта, раствора четвертичного аммониевого соединения на основе смоляных кислот в стироле и тщательно перемешивают смесь. В полученную смесь вводят необходимое количество молотого базальта и тщательно перемешивают до получения массы, однородной по цвету. Приготовленной смесью проводят пропитку каркаса. Через сутки готовые образцы извлекают из форм и термообрабатывают при температуре 80°С в течение 10 часов.
В таблицах 1 и 2 приведены составы матричных и каркасных композиций и их физико-технические показатели.
Испытания матричных композитов и полимербетонов каркасной структуры проводят соответственно на образцах размером 1×1×3 см и 4×4×16 см составов, приведенных в табл.1.
| Таблица 1 | ||||||||
| Содержание составляющих в составах, мас.% | ||||||||
| Предлагаемые полимерминеральные растворы | Известный (прототип) | каркас | ||||||
| Составляющие | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ||
| Ненасыщенная полиэфирная смола на основе терефталевой кислоты | 27 | 30 | 33 | 36 | 40 | 43 | - | 6,0 |
| Ненасыщенная полиэфирная смола на основе ортофталевого ангидрида | - | - | - | - | - | - | 35 | - |
| Перекись циклогесанона | 0,52 | 0,57 | 0,63 | 0,68 | 0,76 | 0,82 | - | 0,12 |
| Молотый базальт | 71,44 | 66,29 | 61,11 | 55,96 | 49,72 | 44,54 | - | - |
| Раствор четвертичного аммониевого соединения на основе смоляных кислот в стироле с соотношением по массе 1:1 | 0 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | - | - |
| Нафтенат кобальта | 1,04 | 1,14 | 1,26 | 1,36 | 1,52 | 1,64 | 3,0 | 0,24 |
| Гипериз | - | - | - | - | - | - | 1,5 | - |
| Портландцемент | - | - | - | - | - | - | 38 | - |
| Графит | - | - | - | - | - | - | 22,5 | - |
| Базальтовый щебень фракции 5-10 мм | - | - | - | - | - | - | - | 93,64 |
Результаты испытаний матриц приведены в табл.2, а каркасных полимербетонов - в табл.3.
| Таблица 2 | |||||||
| Свойства матричных составов | Показатели | ||||||
| Предлагаемые полимерминеральные растворы | Известный (прототип) | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ||
| Предел прочности при сжатии, МПа | 114 | 118 | 120 | 119 | 117 | 113 | 111 |
| Предел прочности при изгибе, МПа | 21,5 | 22 | 24 | 23 | 22,7 | 20 | 19 |
| Модуль упругости, МПа | 10000 | 11000 | 12000 | 11500 | 11300 | 10500 | 9300 |
| Таблица 3 | |||||||
| Свойства каркасных полимебетонов | Показатели | ||||||
| Предлагаемые полимерминеральные растворы | Известный (прототип) | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ||
| Предел прочности при сжатии, МПа | 48 | 51 | 55 | 53 | 52 | 50 | 45 |
| Предел прочности при изгибе, МПа | 16 | 18 | 20 | 19 | 18,5 | 17 | 16 |
| Модуль упругости, МПа | 20000 | 21000 | 23000 | 22000 | 21700 | 20500 | 20000 |
Испытания на биостойкость проводят в соответствии с ГОСТ 0.049-91 по методам 1 и 3. В качество тест-организмов используют следующие виды микромицетов: Aspergillus oryzae (Ahlburg) Cohn; Aspergillus niger vgn Tieghem; Aspergillus terreus Thorn; Chaetomiurn globosum Kunze; Paecilomyces varioti Bainier; Penicillium cyclopium Westling; Penicillium fimiculoswn Thorn; Penicillium chrysogenum Thorn; Trichoderrna viride. Полученные результаты представлены в табл.4.
| Таблица 4 | |||
| Составы | Оценка роста грибов, баллы | Характеристика по ГОСТу | |
| Метод 1 | Метод 3 | ||
| 1 | 2 | 4 | Не грибостойкий |
| 2 | 1 | 1 | Грибостойкий |
| 3 | 0 | 0 | Фунгицидный |
| 4 | 0 | 0 | Фунгицидный |
| 5 | 0 | 0 | Фунгицидный |
| 6 | 0 | 0 | Фунгицидный |
| Известный по прототипу | 2 | 1 | Не грибостойкий |
Из сравнения показателей пропиточных композиций и полимербетонов каркасной структуры, составленных на предлагаемых и известных пропиточных композициях, следует, что предлагаемый состав полимерной композиции является эффективнее: увеличиваются физико-механические показатели (прочность на сжатие, изгиб и ударная вязкость в 1,2 раза); повышается биологическая стойкость (составы становятся фунгицидными).
Полимерминеральный раствор для пропитки каркаса из минерального заполнителя, включающий вяжущее, отверждающую систему и наполнитель, отличающийся тем, что он содержит в качестве вяжущего ненасыщенную полиэфирную смолу на основе терефталевой кислоты, в качестве отверждающей системы - пероксид циклогексанона и нафтенат кобальта, в качестве наполнителя - молотый базальт, а также дополнительно раствор «Биоцик-Т» - четвертичное аммониевое соединение на основе смоляных кислот в стироле с соотношением по массе 1:1, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Ненасыщенная полиэфирная смола | |
| на основе терефталевой кислоты | 30-40 |
| Пероксид циклогексанона | 0,57-0,76 |
| Нафтенат кобальта | 1,14-1,52 |
| Молотый базальт | 49,72-66,29 |
| Раствор четвертичного аммониевого соединения на основе смоляных кислот в стироле с соотношением по массе 1:1 | 2-8 |
