полимерминеральный раствор для пропитки каркаса из минерального заполнителя

Формула изобретения

Полимерминеральный раствор для пропитки каркаса из минерального заполнителя, включающий фурфуролацетоновый мономер, бензосульфокислоту и минеральный наполнитель, отличающийся тем, что в качестве минерального наполнителя содержит смесь кварцевых порошков с удельной поверхностью соответственно 1000 см²/г, 2000 см²/г, 3000 см²/г при их соотношении по массе 4:2:1, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Фурфуролацетоновый мономер	33,6-33,9
Бензосульфокислота	11,9-12,6
Минеральный наполнитель	Остальное

Описание изобретения к патенту

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.

Известны полимербетонные смеси (см., например, Соломатов В.И. Полимерцементные бетоны и пластбетоны. - М.: Стройиздат, 1967, с.86-88), включающие фурфуролацетоновый мономер, катализатор отверждения (отвердитель), заполнитель и минеральный наполнитель.

Однако полимербетоны из известных смесей не пригодны для использования в качестве матричных композиций каркасных полимербетонных покрытий, так как характеризуются высокой вязкостью, к тому же они обладают низкими показателями биостойкости.

Наиболее близким к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является полимерминеральный раствор (см., например, SU №404810 МПК - 4 С 04 В 25/02, опубл. 22.10.73), который включает в мас.%: фурфуролацетоновый мономер 25,4-27,4; бензосульфокислоту 5,6-7,6; сложный эфир многоосновных кислот и одноатомных спиртов 1,06-1,32; песок - остальное.

Данный полимерминеральный раствор пригоден для изготовления полимербетонных изделий обычной структуры с высокими физико-механическими показателями, но обладает недостаточной биостойкостью. Кроме того, данный полимерминеральный раствор является чрезмерно высоконаполненным, включающим в своем составе крупные фракции наполнителя, что не позволяет его использовать при изготовлении каркасных полов

Технический результат заключается в повышении биологической стойкости полимерминерального раствора.

Сущность изобретения заключается в том, что полимерминеральный раствор для пропитки каркаса из минерального заполнителя содержит фурфуролацетоновый мономер, бензосульфокислоту и в качестве минерального наполнителя смесь кварцевых порошков с удельной поверхностью соответственно 1000 см²/г, 2000 см²/г, 3000 см²/г при их соотношении по массе 4:2:1, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Фурфуролацетоновый мономер	33,6-33,9
Бензосульфокислота	11,9-12,6
Минеральный наполнитель	Остальное

Изготовление каркасных полимербетонных образцов осуществляют следующим образом: сначала укладывают в стальные формы каркасную смесь следующего состава, мас.%: эпоксидная смола ЭД-20 - 3,2; дибутилфталат - 0,4: полиэтиленполиамин - 0,6: гранитный щебень - 95,8. После отверждения каркаса его пустоты заполняют полимерминеральным раствором, приготовление которого осуществляют в скоростных смесителях следующим образом: предварительно готовят минеральный наполнитель, смешивая порошки молотого кварца с удельной поверхностью 1000 см²/г, 2000 см²/г, 3000 см²/г в соотношении их по массе 4:2:1. Производят весовую дозировку компонентов, образующих полиминеральный раствор. Затем в чистый скоростной смеситель загружают фурфуролацетоновый мономер и минеральный наполнитель. Смесь перемешивают до получения однородной массы темно-коричневого цвета. Затем, постепенно в работающий смеситель добавляют бензосульфокислоту в расплавленном виде, для этого ее расплавляют до температуры 60°С с последующим охлаждением перед использованием до 30°С. Повторное перемешивание ведут в течение 1-2 мин до получения однородной, черной (без рыжеватых разводов) массы. Приготовленный раствор используют для пропитки каркаса из минерального заполнителя, образцы отверждают при нормальных температурно-влажностных условиях в течение 6-12 часов в формах, затем образцы проходят термообработку в течение 6 часов при температуре 80°С.

Фурфуролацетоновый мономер марки ФАМ (ТУ 2453-001-08468234-01), используемый как вяжущее, имеет плотность при 20°С - 1,25 г/см³; рН водной вытяжки - 4,2; вязкость по вискозиметру ВЗ-4 при 20°С - 18 с; содержание влаги - 0,35%; содержание сухого остатка - 90,5%; растворимость в ацетоне - полная; содержание дифурфурилиденацетона - 33,6%; содержание монофурфурилиденацетона - 45,2%.

Бензосульфокислота техническая (ТУ 6-36-0204229-90), используемая как отвердитель, характеризуется следующими показателями: температура плавления - 60°С; растворимость в воде - хорошая; содержание моносульфокислоты бензола - 94,4%; содержание свободной серной кислоты - 3,1%; содержание бензола - 0,08%. Количество бензосульфокислоты принимается больше, чем требуется по реакции для достаточного отверждения фурфуролацетонового мономера, для придания композиции фунгицидных свойств.

Минеральным наполнителем служит смесь кварцевых порошков с удельной поверхностью 1000 см²/г, 2000 см²/г, 3000 см²/г при их соотношении по массе соответственно 4:2:1, что позволяет проводить качественную пропитку каркасов из минерального заполнителя на всю глубину изделия. Изменение соотношения кварцевых порошков в сторону большей удельной поверхности смеси повышает вязкость полимерминерального раствора, ухудшая качество пропитки им каркаса из минерального заполнителя. Понижение содержания порошков с удельной поверхностью 2000 см²/г и 3000 см² /г приводит к неоднородностям в структуре отвержденного композита из-за расслоения малонаполненных составов полимерминерального раствора и закупорки пор каркаса, понижая физико-механические характеристики каркасного композита. Химический состав, %: SiO ₂ - 98,4; Al₂O₃ - 0,48; Fe₂ О₃ - 0,15; CaO - 0,15; MgO - 0,85; доля оксида железа (Fe мет.) - 0,34%; доля влаги - 0,09%; ППП - 0,22; рН водной вытяжки - нейтральная.

Испытания матричных композитов и полимербетонов каркасной структуры проводят на образцах размером 1×1×3 см и 4×4×16 см составов, приведенных в табл.1. Результаты испытаний приведены в табл.2. Испытания на биостойкость проводят в соответствии с ГОСТ 9.049-91 по методам 1 и 3. В качестве тест-организмов используют следующие виды микромицетов: Aspergillus oryzae (Ahlburg) Cohn; Aspergillus niger vgn Tieghem; Aspergillus terreus Thom; Chaetomium globosum Kunze; Paecilomyces varioti Bainier; Penicillium cyclopium Westling; Penicillium fimiculoswn Thorn; Penicillium chrysogenum Thorn; Trichoderrna viride. Полученные результаты представлены в табл.3.

Таблица 1
Составляющие	Содержание составляющих в составах, мас.%
	Матрица									Каркас
	Предлагаемые полимерминеральные растворы								Известный по прототипу
	1	2	3	4	5	6	7	8
Фурфуролацетоновый мономер	35,7	35,1	34,5	34,1	33,9	33,8	33,6	33,3	27,4	-
Эпоксидная смола	-	-	-	-	-	-	-	-	-	3,3
Бензосульфокислота	7,1	8,8	10,3	11,3	11,9	12,3	12,6	13,3	7,7	-
Полиэтиленполиамин	-	-	-	-	-	-	-	-	-	0,3
Дибутилфталат	-	-	-	-	-	-	-	-	1,1	0,6
Гранитный щебень фракции 5-10 мм	-	-	-	-	-	-	-	-	-	95,8
Песок	-	-	-	-	-	-	-	-	63,8	-
Минеральный наполнитель	57,2	56,1	55,2	54,6	54,2	53,9	53,8	53,4	-	-

Таблица 2
Свойства образцов		Результаты испытаний
Показатели составов матричных композитов
		Предлагаемые полимерминеральные растворы										Известный по прототипу
		1	2	3	4		5	6	7		8
Предел прочности при сжатии, МПа		77,5	89,0	83,2	79,6		76,1	72,3	63,7		56,0	62,0
Предел прочности при изгибе, МПа		30,6	37,0	36,7	35,5		34,4	34,2	32,9		32,7	22,1
Модуль упругости, ·10 3 МПа		23,2	27,2	33,2	33,5		33,7	33,0	32,1		30,6	23,8
Показатели составов каркасных полимербетонов
Предел прочности при сжатии, МПа		-	75	-	66		58	57	56		-	44
Предел прочности при изгибе, МПа		-	22	-	20		19	19	19		-	15
Модуль упругости, ·103 МПа		-	22,1	-	24,0		24,2	24,0	23,8		-	19,5
Таблица 3
Состав	Оценка роста грибов, баллы									Характеристика по ГОСТу
	метод 1					метод 3
1	3					4				Негрибостоек
2	1					4				Грибостоек
3	1					3				Грибостоек
4	0					3				Грибостоек
5	0					0				Фунгициден
6	0					0				Фунгициден
7	0					0				Фунгициден
8	0					0				Фунгициден
Известный по прототипу	3					4				Негрибостоек

Из результатов табл.2 и 3 следует, что композиции на основе фурфуролацетонового мономера в зависимости от соотношения компонентов обладают различными показателями прочности и биостойкости. У образцов полимербетона каркасной структуры, пропитанных матрицей по составу, известному по прототипу, наблюдается снижение прочности из-за проявления в структуре дефектов, образующихся вследствие недостаточной пропитки каркаса из-за закупорки поровых каналов и расслоения полимерминерального раствора.

Полимерминеральный раствор содержит 11,9-12,6 мас.% бензосульфокислоты, что превышает рекомендующееся количество отвердителя для достаточного отверждения фурфуролацетонового мономера и по сравнению с известными решениями (20-25% по массе фурфуролацетонового мономера) обладает фунгицидными свойствами. Увеличение содержания отвердителя более 12,6 мас.% при сохранении фунгицидности приводит к уменьшению прочностных показателей.