RU2245861C2

RU2245861C2 - Liquid-glass composition

Info

Publication number: RU2245861C2
Application number: RU2002130689/03A
Authority: RU
Inventors: Ю.Г. Иващенко (RU); Ю.Г. Иващенко; Р.В. Фомин (RU); Р.В. Фомин
Original assignee: Саратовский государственный технический университет
Priority date: 2002-11-15
Filing date: 2002-11-15
Publication date: 2005-02-10

Abstract

FIELD: building materials, in particular polymer-silicate compositions.

SUBSTANCE: liquid-glass composition contains (mass %) liquid glass 14.0-16; sodium fluorosilicate 1.4-1.6; quartz filler 22.5-24.5; 20-50 % polystyrene solution in organic solvent 0.1-0.7; quartz sand 57.3-62.0, wherein polystyrene solution is used in form of emulsion obtained by mixing the same with liquid glass. Claimed composition is useful in manufacturing of engineering constructions operated in aggressive environment.

EFFECT: articles from liquid-glass composition with increased strength and water-resistance.

2 tbl

Description

Предлагаемое изобретение относится к области производства строительных материалов, а именно к составам полимерсиликатных смесей, предназначенных для изготовления конструктивных элементов, работающих в условиях агрессивных сред.The present invention relates to the field of production of building materials, namely, the compositions of polymer silicate mixtures intended for the manufacture of structural elements operating in aggressive environments.

Известна жидкостекольная композиция [2], содержащая в качестве полимерной добавки основной фосфат, и имеющая следующий состав, мас.ч.:Known liquid glass composition [2], containing as a polymer additive basic phosphate, and having the following composition, parts by weight:

Жидкое стекло - 10-25;Liquid glass - 10-25;

Кремнефтористый натрий - 1,2-5,0;Silicon fluoride sodium - 1.2-5.0;

Указанная добавка - 0,6-10;The specified additive is 0.6-10;

Кварцевый наполнитель - 20-100;Quartz filler - 20-100;

Кварцевый песок - до 100.Quartz sand - up to 100.

Недостатком этой композиции является сравнительно низкие прочность и водостойкость.The disadvantage of this composition is the relatively low strength and water resistance.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является каркасный композит [1] на основе жидкого стекла, пропитанный раствором полистирола и имеющий следующий состав, маc.%.:Closest to the invention in technical essence is a frame composite [1] based on liquid glass, impregnated with a polystyrene solution and having the following composition, wt.%:

Жидкое стекло - 9,0-11,0;Liquid glass - 9.0-11.0;

Кремнефтористый натрий - 0,5-0,6;Silicon fluoride sodium - 0.5-0.6;

Заполнитель - 82,5-85,5;Aggregate - 82.5-85.5;

Полистирол - 5,0-5,9.Polystyrene - 5.0-5.9.

Недостатками этой смеси являются низкая прочность и повышенный расход полистирола. Также, как особенность - иное функциональное назначение, этот композит может быть использован для защиты от ионизирующих излучений при изготовлении защитных покрытий и изделий, но не предназначен для использования в химически стойких изделиях.The disadvantages of this mixture are low strength and increased consumption of polystyrene. Also, as a feature is another functional purpose, this composite can be used to protect against ionizing radiation in the manufacture of protective coatings and products, but is not intended for use in chemically resistant products.

Задачей изобретения является повышение прочности, а также водостойкости получаемого композита.The objective of the invention is to increase the strength as well as the water resistance of the resulting composite.

Поставленная задача решается тем, что в композицию, содержащую жидкое стекло, кремнефтористый натрий и заполнитель, отличающаяся тем, что дополнительно вводят в качестве наполнителя молотый кварцевый песок, а также в качестве добавки - 20-50% раствор полистирола в органическом растворителе, причем указанный раствор используют в виде эмульсии, полученной путем смешивания его с жидким стеклом, при следующем соотношении компонентов смеси, мас.%:The problem is solved in that in the composition containing water glass, sodium silicofluoride and aggregate, characterized in that it is additionally added ground silica sand as a filler, and also as an additive - a 20-50% solution of polystyrene in an organic solvent, the specified solution used in the form of an emulsion obtained by mixing it with liquid glass, in the following ratio of components of the mixture, wt.%:

Жидкое стекло - 14,0-16,0;Liquid glass - 14.0-16.0;

Кремнефтористый натрий - 1,4-1,6;Silicon fluoride sodium - 1.4-1.6;

Кварцевый наполнитель - 22,5-24,5;Quartz filler - 22.5-24.5;

Полистирол - 0,1-0,7;Polystyrene - 0.1-0.7;

Кварцевый песок - 57,3-62.Quartz sand - 57.3-62.

Технический эффект заключается в том, что полистирол оказывает полифункциональное воздействие на структурообразование и на свойства композиции. Полистирол, на начальном этапе находящийся в структуре композита в смолообразном состоянии, на начальных этапах структурообразования воспринимает напряжения, возникающие при сжатии геля кремниевой кислоты, тем самым уменьшая дефектность структуры, повышая плотность изделий. На следующем этапе структурообразования происходит процесс образования пространственной сетки полистирола по принципу взаимопроникающих сеток, играющей роль макромолекулярного армирования, что в результате приводит к значительному повышению прочностных характеристик композита.The technical effect consists in the fact that polystyrene has a multifunctional effect on the structure formation and on the properties of the composition. Polystyrene, which at the initial stage is in the structure of the composite in a resinous state, at the initial stages of structure formation perceives stresses arising from the compression of the silicic acid gel, thereby reducing the defect structure, increasing the density of the products. At the next stage of structure formation, a spatial polystyrene network is formed according to the principle of interpenetrating networks, which plays the role of macromolecular reinforcement, which as a result leads to a significant increase in the strength characteristics of the composite.

Добавка - полистирол вводится в виде 20-50%-ного раствора в органическом растворителе. В качестве полистирола может быть использован непосредственно полистирол и/или сополимер стирола с каучуком (ударопрочный полистирол). В качестве полистирола и/или сополимера стирола с каучуком возможно использование брака по формированию или облоя полистирола и/или полистирола ударопрочного. В качестве растворителя может использоваться толуол, ксилол, сольвент, и т.д. Концентрация раствора полистирола 20-30% является оптимальной для прочности при сжатии, с увеличением концентрации до 40-50% прочность уменьшается. При дальнейшем увеличении концентрации раствора затрудняется получение однородного материала, что приводит к уменьшению прочности. При выходе значения концентрации раствора из интервала 20-50% происходит уменьшение всех физико-химических характеристик.Additive - polystyrene is introduced in the form of a 20-50% solution in an organic solvent. As polystyrene can be used directly polystyrene and / or a copolymer of styrene with rubber (high impact polystyrene). As polystyrene and / or styrene-rubber copolymer it is possible to use defective products to form or flake polystyrene and / or high-impact polystyrene. As a solvent, toluene, xylene, solvent, etc. can be used. The concentration of a polystyrene solution of 20-30% is optimal for compressive strength, with an increase in concentration up to 40-50%, the strength decreases. With a further increase in the concentration of the solution, it becomes difficult to obtain a homogeneous material, which leads to a decrease in strength. When the solution concentration value leaves the interval of 20-50%, all physicochemical characteristics decrease.

Предлагаемое количество 0,1-0,7% вводимого полистирола и/или сополимера стирола с каучуком является оптимальным. При введении большего или меньшего количества достигается меньший эффект.The proposed amount of 0.1-0.7% of the input polystyrene and / or copolymer of styrene with rubber is optimal. With the introduction of more or less, a smaller effect is achieved.

Жидкостекольную композицию готовят следующим образом. На первом этапе готовят раствор полистирола. На втором этапе готовится эмульсия путем смешивания жидкого стекла с раствором полистирола и/или сополимера стирола с каучуком в органическом растворителе при частоте вращения барабана смесителя 3000 об/мин. На третьем этапе полученная эмульсия смешивается последовательно с кремнефтористым натрием в течение 1-1,5 мин; затем добавляют кварцевый наполнитель и производят перемешивание в течение 1,5-2 мин при тех же технологических параметрах; после чего в смесь добавляют кварцевый песок и производят перемешивание в течение 1,5-2 мин с частотой 250-400 об/мин. Полученная смесь укладывается в формы с последующим уплотнением на виброплощадке с амплитудой А=0,35 мм и частотой 2800 об/мин в течение 60-75 с. Изделия не требуют тепловой обработки.A liquid glass composition is prepared as follows. At the first stage, a polystyrene solution is prepared. At the second stage, an emulsion is prepared by mixing liquid glass with a solution of polystyrene and / or a styrene-rubber copolymer in an organic solvent at a mixer drum speed of 3000 rpm. In the third stage, the resulting emulsion is mixed sequentially with sodium silicofluoride for 1-1.5 minutes; then a quartz filler is added and mixing is carried out for 1.5-2 minutes at the same technological parameters; then quartz sand is added to the mixture and mixing is carried out for 1.5-2 minutes with a frequency of 250-400 rpm. The resulting mixture is placed in molds, followed by compaction on a vibrating plate with an amplitude of A = 0.35 mm and a frequency of 2800 rpm for 60-75 s. Products do not require heat treatment.

Изобретение может быть использовано на предприятиях строительной, химической, металлургической, нефтехимической, энергетической индустрии. В таблице 1 показаны предлагаемые составы, в таблице 2 приведены свойства этих составов.The invention can be used in enterprises of the construction, chemical, metallurgical, petrochemical, energy industries. Table 1 shows the proposed compositions, table 2 shows the properties of these compounds.

Таблица 1Table 1 КомпонентыComponents СоставыCompositions 11 22 33 Жидкое стекло натриевоеSodium water glass 14%14% 15%fifteen% 16%16% Кремнефтористый натрийSodium silicofluoride 1,4%1.4% 1,5%1.5% 1,6%1.6% Кварцевый наполнитель (S_уд=500 м²/кг)Quartz filler (S _beats = 500 m ² / kg) 22,5%22.5% 23,5%23.5% 24,5%24.5% ПолистиролPolystyrene 0,1%0.1% 0,4%0.4% 0,7%0.7% Песок кварцевый (0,65-2,5 мм)Quartz sand (0.65-2.5 mm) 62%62% 59,6%59.6% 57,3%57.3% Таблица 2*Table 2* СвойстваProperties СоставыCompositions 11 22 33 Плотность, г/см³ Density, g / cm ³ 2,242.24 2,2252,225 2,222.22 Прочность на сжатие, МПаCompressive strength, MPa 79,5679.56 8686 58,1758.17 Прочность на изгиб, МПаBending Strength, MPa 19,0419.04 20,3520.35 22,722.7 Коэффициент водостойкостиWater resistance coefficient 0,750.75 0,750.75 0,730.73 * Водостойкостъ исследовалась кипячением образцов, изготовленных по ГОСТ 25881-83* в воде в течение 1 часа.* Water resistance was studied by boiling samples made according to GOST 25881-83 * in water for 1 hour.

Используемые источники:Used sources:

1. RU, авт. св. 2128152, кл. С 04 В 35/14, 1999.1. RU, ed. St. 2128152, cl. C 04 V 35/14, 1999.

2. США №3490931, 20.01.1970.2. USA No. 3490931, 01/20/1970.

Claims

A liquid glass composition comprising liquid glass, sodium silicofluoride and aggregate, characterized in that ground quartz sand is additionally added as a filler, as well as an additive, a 20-50% solution of polystyrene in an organic solvent, the solution being used as an emulsion, obtained by mixing it with liquid glass, in the following ratio of components of the mixture, wt%:

Liquid glass 14.0-16.0

Sodium silicofluoride 1.4-1.6

Quartz filler 22.5-24.5

Polystyrene 0.1-0.7

Quartz sand 57.3-62