[go: up one dir, main page]

RU2554585C2 - Способ получения модифицированной серы - Google Patents

Способ получения модифицированной серы Download PDF

Info

Publication number
RU2554585C2
RU2554585C2 RU2013140117/05A RU2013140117A RU2554585C2 RU 2554585 C2 RU2554585 C2 RU 2554585C2 RU 2013140117/05 A RU2013140117/05 A RU 2013140117/05A RU 2013140117 A RU2013140117 A RU 2013140117A RU 2554585 C2 RU2554585 C2 RU 2554585C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sulfur
minutes
amount
sulphur
ammonium
Prior art date
Application number
RU2013140117/05A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2013140117A (ru
Inventor
Юрий Эммануилович Васильев
Николай Васильевич Мотин
Светлана Сергеевна Пекарь
Александр Николаевич Шубин
Василий Вильгельмович Якоби
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью Научно Промышленное Предприятие "ПромСпецМаш"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью Научно Промышленное Предприятие "ПромСпецМаш" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью Научно Промышленное Предприятие "ПромСпецМаш"
Priority to RU2013140117/05A priority Critical patent/RU2554585C2/ru
Publication of RU2013140117A publication Critical patent/RU2013140117A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2554585C2 publication Critical patent/RU2554585C2/ru

Links

Landscapes

  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области производства композиций, содержащих модифицированную серу, которые могут быть использованы для производства строительных материалов - серных бетонов и сероасфальтобетонов, применяемых в различных отраслях строительства, в том числе транспортном, гидротехническом, гидромелиоративном и др. Способ получения модифицированной серы заключается в том, что расплавленную серу подают в реактор при температуре 120-135°С, после чего в реактор вводят соли аммония и/или калия в количестве от 0,001 до 0,005 мас.% от массы серы, перемешивают их в течение 5-10 минут, после чего вводят 5-этилиден-2-норборнен в количестве от 0,08 до 0,1 мас.% от массы серы и осуществляют перемешивание в течение 20-50 минут. Результат заключается в том, что происходит стабилизация продукта, реакция модификации становится необратимой и, как следствие, отсутствует деструкция. 2 табл., 5 пр.

Description

Изобретение относится к области производства композиций, содержащих модифицированную серу, которые могут быть использованы для производства строительных материалов - серных бетонов и сероасфальтобетонов, применяемых в различных отраслях строительства, в том числе транспортном, гидротехническом, гидромелиоративном и др.
Приготовление серного бетона не может быть осуществлено на основе технической серы, так как при переходе серы из расплава в твердое состояние вследствие процессов кристаллизации и перекристаллизации происходят изменения ее плотности, что вызывает значительные усадочные деформации, что приводит к возникновению трещин и другим деструктивным процессам. Снижение объемных деформаций может быть достигнуто за счет применения модифицированной серы, представляющий собой сополимер неорганической серы в разных аллотропных состояниях.
Производство сероасфальтового бетона с частичной заменой битумного вяжущего технической серой не обеспечивает возможность укладки и уплотнения покрытия из сероасфальтобетонной смеси за счет узкого интервала температур, обеспечивающего эффективное ее уплотнение. В связи с этим для производства сероасфальбетонных смесей требуется модифицированная сера, представляющая собой сополимер, обеспечивающий возможность укладки и достижения требуемого уплотнения сероасфальтобетонной смеси.
Таким образом, известно, что для производства сероасфальтобетона и серного бетона требуется модифицированная сера, представляющая собой сополимеры, включающие в себя различные аллотропные состояния серы при наличии полимерной фазы порядка 30%, то есть сополимерной серы.
Физико-механические свойства полимерной серы значительно отличаются от обычной ромбической, призматической и пластической. Такая сера нерастворима в органических растворителях, имеет более высокие прочностные характеристики, лучшую адгезию к минеральным наполнителям и бетону, меньшие деформации усадки. При формировании серных бетонов и сероасфальтобетонов при использовании модифицированной серы существенно снижаются внутренние напряжения, возникающие в материалах в процессе их остывания.
Полимерную серу можно получить, если расплавленную серу с температурой до 180°С, при которой практически вся сера перешла в полимерное состояние, резко охладить. Однако полимерная сера - термодинамически неустойчивый материал, при нормальной температуре она постепенно переходит в обычную ромбическую серу. Таким образом, переход из мономерного в полимерное состояние в сере является фазовым, он носит флуктуационный, межфазный характер, как и в кристаллических полимерах, и с течением времен подвергается деструкции.
Для стабилизации полимерной серы используют различные стабилизаторы структуры.
В связи с этим известны способы получения сополимеров серы за счет введения галогенов, терпентинов, соснового масла, соснового дегтя, однако они не обеспечивают стабильности и улучшения физико-механических характеристик, .
Наиболее широкое распространение в качестве модификатора серы получил дициклопентадиен (ДЦПД). Однако недостатками модифицированной серы с использованием ДЦПД являются длительность процесса модификации и высокая токсичность. Сера, модифицированная ДЦПД, характеризуется пониженной щелочестойкостью и стойкостью к действию бактерий, в том числе серных.
Наиболее близким техническим решением является модификация серы за счет введения 5-этилиден-2-норборнена в соответствии с патентом ЕА 013639 В1, 30.10.2010.
При этом сера приобретает свойства пластичности и обеспечивается более прочное соединение серы с инертным наполнителем, однако полученный продукт имеет недостатки:
1) повышенная температура проведения реакции, не менее 135 градусов;
2) время модификации 3-5 часов;
3) пониженная щелочестойкость и стойкость к серным бактериям;
4) высокое содержание модификатора 5-этилиден-2-норборнена 0,6-3,5%;
5) обладает способностью к деструкции.
Для устранения этих недостатков в заявленном изобретении предлагается дополнительно с 5-этилиден-2-норборнена вводить соли аммония и/или калия в количестве 0,001-0,005 мас.%, в результате чего достигается:
1) снижение температуры проведения реакции до 120 градусов;
2) время проведения реакции снижается до 20-50 минут;
3) обеспечение щелочестойкости и стойкости к серным бактериям;
4) уменьшение количества модификатора 5-этилиден-2-норборнена 0,08-0,1 мас.%;
5) повышение адгезионных свойств модифицированной серы к каменному материалу (заполнителю).
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования технологии получения модифицированной серы путем введения соли аммония и/или калия, в результате чего происходит стабилизация продукта, реакция модификации становится необратимой и как следствие отсутствует деструкция (не разрушаются полимерные связи).
Поставленная задача решается и указанный технический результат достигается в способе получения модифицированной серы для производства серного бетона и сероасфальтобетонной смеси, заключающемся в том, что расплавленная сера подается в реактор при температуре 120-135°С, после чего в реактор вводятся соли аммония и/или калия в количестве от 0,001 до 0,005 мас.% от массы серы, перемешивают их в течение 5-10 минут, после чего вводится 5-этилиден-2-норборнен в количестве от 0,08 до 0,1 мас.% от массы серы и осуществляют перемешивание в течение 20-50 минут.
Наилучший вариант осуществления изобретения.
В расплавленную серу (техническую) при температуре 120-135°С вводятся соли аммония, например персульфат аммония, в количестве 0,001-0,005 мас.% и осуществляется перемешивание в течение 5-10 минут, после чего вводится 5-этилиден-2-норборнен в количестве 0,08-0,1 мас.% и осуществляется перемешивание в герметично закрытом сосуде в течение 20-50 минут.
В расплавленную серу (техническую) при температуре 120-135°С вводятся соли аммония, например сульфат аммония, в количестве 0,001-0,005 мас.% и осуществляется перемешивание в течение 5-10 минут, после чего вводится 5-этилиден-2-норборнен в количестве 0,08-0,1 мас.% и осуществляется перемешивание в герметично закрытом сосуде в течение 20-50 минут.
В расплавленную серу (техническую) при температуре 120-135°С вводятся соли калия, например персульфат калия, в количестве 0,001-0,005 мас.% и осуществляется перемешивание в течение 5-10 минут, после чего вводится 5-этилиден-2-норборнен в количестве 0,08-0,1 мас.% и осуществляется перемешивание в герметично закрытом сосуде в течение 20-50 минут.
В расплавленную серу (техническую) при температуре 120-135°С вводятся соли калия, например сульфат калия, в количестве 0,001-0,005 мас.% и осуществляется перемешивание в течение 5-10 минут, после чего вводится 5-этилиден-2-норборнен в количестве 0,08-0,1 мас.% и осуществляется перемешивание в герметично закрытом сосуде в течение 20-50 минут.
В расплавленную серу (техническую) при температуре 120-135°С вводится смесь соли аммония и калия, например персульфат аммония и персульфат калия, в количестве 0,001-0,005 мас.% (в любых соотношениях между собой) и осуществляется перемешивание в течение 5-10 минут, после чего вводится 5-этилиден-2-норборнен в количестве 0,08-0,1 мас.% и осуществляется перемешивание в герметично закрытом сосуде в течение 20-50 минут.
В расплавленную серу (техническую) при температуре 120-135°С вводится смесь соли аммония и калия, например персульфат аммония и сульфат калия, в количестве 0,001-0,005 мас.% (в любых соотношениях между собой) и осуществляется перемешивание в течение 5-10 минут, после чего вводится 5-этилиден-2-норборнен в количестве 0,08-0,1 мас.% и осуществляется перемешивание в герметично закрытом сосуде в течение 20-50 минут.
В расплавленную серу (техническую) при температуре 120-135°С вводятся соли аммония и калия, например сульфат аммония и персульфат калия, в количестве 0,001-0,005 мас.% (в любых соотношениях между собой) и осуществляется перемешивание в течение 5-10 минут, после чего вводится 5-этилиден-2-норборнен в количестве 0,08-0,1 мас.% и осуществляется перемешивание в герметично закрытом сосуде в течение 20-50 минут.
В расплавленную серу (техническую) при температуре 120-135°С вводится смесь соли аммония и калия, например сульфат аммония и сульфат калия, в количестве 0,001-0,005 мас.% (в любых соотношениях между собой) и осуществляется перемешивание в течение 5-10 минут, после чего вводится 5-этилиден-2-норборнен в количестве 0,08-0,1 мас.% и осуществляется перемешивание в герметично закрытом сосуде в течение 20-50 минут.
Содержание солей аммония и/или калия может составлять от 0,001 до 0,005 мас.%. Так как такого количества достаточно для получения стойкости в отношении аллотропных конформаций и замедленной кристаллизации в присутствии зернистого неорганического материала, такого как наполнитель и/или заполнитель при производстве серного бетона или сероасфальтбетонной смеси. Меньшее количество солей аммония и/или калия вызывает снижение стойкости в отношении аллотропных конформации. Большее количество не проявляет заметного эффекта в обеспечении стабильности модифицированной серы.
Содержание 5-этилиден-2-норборнен составляет от 0,08 до 0,1 мас.%, что обеспечивает желаемый модифицирующий эффект. Меньшее количество 5-этилиден-2-норборнен может иметь следствием пониженное содержание полимерной составляющей в модифицированной сере, что приводит к возрастанию усадочных деформаций при производстве серобетона и приводит к узкому интервалу температур при уплотнении сероасфальтобетонных смесей. Большее количество 5-этилиден-2-норборнен приводит к образованию значительного количества полимерной серы, что способствует тому, что модифицированная сера характеризуется гетерогенным составом, который в меньшей степени подходит в качестве модифицированной серы, предназначенной для производства серного бетона и сероасфальтобетонных смесей.
Расплавленная сера подается в реактор при температуре 120-135°С потому, что температура плавления серы 119°С, реакция модификации экзотермична, в связи с этим наблюдается значительный разогрев смеси на 10-15°С. В связи с тем что температура выше 159°С не допускается в связи с лавинообразным образованием полимерной серы, температуру ограничиваем 135°С.
После чего в реактор вводятся соли аммония и/или калия в количестве от 0,001 до 0,005 мас.%, например персульфат калия, и осуществляют перемешивание расплавленной серы с персульфатом калия и/или аммония в течение 5-10 минут, исключительно для перемешивания.
Далее вводится 5-этилиден-2-норборнен в количестве от 0,08 до 0,1 мас.% от массы серы и осуществляют перемешивание в течение 20-50 минут. За этот промежуток времени происходит образование сополимерной серы. При этом за 20-30 минут образуется сополимерная сера, предназначенная для производства сероасфальтобетонных смесей, а за 30-50 минут образуется сополимерная сера, предназначенная для производства серобетонных смесей.
Образцы модифицированной серы готовили следующим образом.
В расплавленную серу (техническую) в количестве 1000 кг при температуре 125°С вводили сульфат аммония в количестве 0,01 кг и осуществляли перемешивание в течении 5 минут, после чего вводили 5-этилиден-2-норборнен в количестве 1,0 кг, и осуществляли перемешивание в герметично закрытом сосуде в течении 30 минут.
Полученную массу смешивали с заранее разогретыми до температуры 125°С песком кварцевым молотым (остаток на сите №0,08 20%) и песком кварцевым в соотношении:
- сера модифицированная - 27 мас.%;
- песок кварцевый молотый (остаток на сите №0,08 20%) - 21 мас.%;
- песок кварцевый - 52 мас.%.
Полученной смесью заполняли предварительно нагретые до температуры 100°С формы-балочки размером 40×40×160 мм. Формы со смесью остужали в естественных условиях при температуре 20°С. В результате получали образцы размером 40×40×160 мм, которые испытывались на прочность.
Примеры образцов модифицированной серы с различным процентным содержанием компонентов приведены в таблице 1.
Прочностные характеристики образцов, полученных на указанных составах модифицированной серы, приведены в таблице 2. Прочность на растяжение при изгибе и прочность на сжатие определялась в соответствии с методикой ГОСТ 310.4-81 на образцах в возрасте 7 суток.
Как видно из таблицы 2, прочностные свойства полученного материала значительно улучшены по сравнению с прототипом.
Figure 00000001

Claims (1)

  1. Способ получения модифицированной серы для производства серного бетона и сероасфальтобетонной смеси, заключающийся в том, что расплавленную серу подают в реактор при температуре 120-135°С, после чего в реактор вводят соли аммония и/или калия в количестве от 0,001 до 0,005 мас.% от массы серы, перемешивают их в течение 5-10 минут, после чего вводят 5-этилиден-2-норборнен в количестве от 0,08 до 0,1 мас.% от массы серы и осуществляют перемешивание в течение 20-50 минут.
RU2013140117/05A 2013-08-30 2013-08-30 Способ получения модифицированной серы RU2554585C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013140117/05A RU2554585C2 (ru) 2013-08-30 2013-08-30 Способ получения модифицированной серы

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013140117/05A RU2554585C2 (ru) 2013-08-30 2013-08-30 Способ получения модифицированной серы

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013140117A RU2013140117A (ru) 2015-03-10
RU2554585C2 true RU2554585C2 (ru) 2015-06-27

Family

ID=53279605

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013140117/05A RU2554585C2 (ru) 2013-08-30 2013-08-30 Способ получения модифицированной серы

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2554585C2 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2757187C1 (ru) * 2020-10-21 2021-10-11 Акционерное общество "Научно-исследовательский центр "Строительство", АО "НИЦ "Строительство" Способ получения серобетонной смеси для изготовления изделий или конструкций
RU2758907C2 (ru) * 2019-05-20 2021-11-02 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" Способ получения минерального вяжущего на основе серы и устройство для его осуществления
RU2817983C1 (ru) * 2023-06-28 2024-04-23 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "КОМИ научный центр Уральского отделения Российской академии наук" Серополимерный композитный материал и способ его получения

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2163610C2 (ru) * 1998-12-09 2001-02-27 Ооо Сп "Интер-S" Способ получения сероасфальтобетона
WO2003080533A1 (fr) * 2002-03-25 2003-10-02 Nippon Oil Corporation Procede de production d'un materiau contenant du soufre modifie
RU2296785C1 (ru) * 2005-07-28 2007-04-10 Танаянц Виктор Азатович Способ получения модифицированной серы, используемой при производстве сероасфальта
RU2306285C2 (ru) * 2005-11-10 2007-09-20 Алексей Павлович Мырзин Серное вяжущее и серобетонная смесь
EA013639B1 (ru) * 2005-11-14 2010-06-30 Ниппон Ойл Корпорейшн Связующий материал, содержащий модифицированную серу, и способ получения материала, содержащего модифицированную серу
EA016420B1 (ru) * 2007-06-07 2012-04-30 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Модифицированная сера и продукт, содержащий модифицированную серу в качестве связующего

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2163610C2 (ru) * 1998-12-09 2001-02-27 Ооо Сп "Интер-S" Способ получения сероасфальтобетона
WO2003080533A1 (fr) * 2002-03-25 2003-10-02 Nippon Oil Corporation Procede de production d'un materiau contenant du soufre modifie
RU2296785C1 (ru) * 2005-07-28 2007-04-10 Танаянц Виктор Азатович Способ получения модифицированной серы, используемой при производстве сероасфальта
RU2306285C2 (ru) * 2005-11-10 2007-09-20 Алексей Павлович Мырзин Серное вяжущее и серобетонная смесь
EA013639B1 (ru) * 2005-11-14 2010-06-30 Ниппон Ойл Корпорейшн Связующий материал, содержащий модифицированную серу, и способ получения материала, содержащего модифицированную серу
EA016420B1 (ru) * 2007-06-07 2012-04-30 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Модифицированная сера и продукт, содержащий модифицированную серу в качестве связующего

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2758907C2 (ru) * 2019-05-20 2021-11-02 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" Способ получения минерального вяжущего на основе серы и устройство для его осуществления
RU2757187C1 (ru) * 2020-10-21 2021-10-11 Акционерное общество "Научно-исследовательский центр "Строительство", АО "НИЦ "Строительство" Способ получения серобетонной смеси для изготовления изделий или конструкций
RU2817983C1 (ru) * 2023-06-28 2024-04-23 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "КОМИ научный центр Уральского отделения Российской академии наук" Серополимерный композитный материал и способ его получения
RU2845519C2 (ru) * 2023-11-02 2025-08-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" Способ получения модифицированной гранулированной серы для производства серного бетона и сероасфальтобетона

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013140117A (ru) 2015-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1043509A (en) Sulfur composition
CN102216235B (zh) 改性硫粘合剂及其制备方法、含有该改性硫粘合剂的水硬性改性硫材料组合物及其制备方法或者可燃性改性硫材料组合物及其制备方法
KR100911659B1 (ko) 개질 유황 결합재 및 그 제조 방법과, 이를 함유하는수경성 개질 유황 자재 조성물 및 그 제조 방법 또는가연성 개질 유황 자재 조성물 및 그 제조 방법
US4391969A (en) Modified sulfur cement
US4348313A (en) Concrete formulation comprising polymeric reaction product of sulfur/cyclopentadiene oligomer/dicyclopentadiene
US4188230A (en) Sulphur concretes, mortars and the like
KR20140000163A (ko) 아스팔트 조성물, 및 아스팔트 조성물의 제조방법
Al-Otaibi et al. Potential for producing concrete blocks using sulphur polymeric concrete in Kuwait
KR101289314B1 (ko) 상온에서 액상 형태를 유지하여 혼합 작업이 가능한 개질 유황 결합재 및 그 제조방법과, 이를 함유하는 수경성 개질유황자재 조성물 및 그 제조방법
KR101100254B1 (ko) 개질 유황 결합재 및 그 제조 방법과, 이를 함유하는 수경성 개질 유황 자재 조성물 및 그 제조 방법 또는 가연성 개질 유황 자재 조성물 및 그 제조 방법
US4376831A (en) Phosphoric acid treated sulfur cement-aggregate compositions
KR101321491B1 (ko) 유황 폴리머 시멘트 및 콘크리트
RU2554585C2 (ru) Способ получения модифицированной серы
KR20120096385A (ko) 개질 유황 결합재 및 그 제조 방법과, 이를 함유하는 수경성 개질 유황 자재 조성물 및 그 제조 방법 또는 가연성 개질 유황 자재 조성물 및 그 제조 방법
KR101536692B1 (ko) 활성화된 충전제를 사용하는 안정화된 황 결합
KR100632609B1 (ko) 개질유황결합재 및 이의 제조방법
US20120160134A1 (en) Modified sulphur composition and product comprising modified sulphur composition as binder
KR101308097B1 (ko) 저융점 개질유황 결합재 및 이의 제조방법
KR20110052556A (ko) 개질 유황 결합재 및 그 제조 방법과, 이를 함유하는 수경성 개질 유황 자재 조성물 및 그 제조 방법 또는 가연성 개질 유황 자재 조성물 및 그 제조 방법
KR20120081957A (ko) 상온에서 액상 형태를 유지하여 혼합 작업이 가능한 개질 유황 결합재 및 그 제조방법과, 이를 함유하는 수경성 개질유황자재 조성물 및 그 제조방법
KR102249977B1 (ko) 소석회유를 이용한 개질 유황 조성물
CN101198564A (zh) 改性硫和包括作为粘合剂的改性硫的产品
KR102831213B1 (ko) 유동성과 강도가 우수한 고등급 구스 아스팔트 조성물 및 이를 이용한 시공방법
PL241378B1 (pl) Sposób wytwarzania siarkobetonu o właściwościach anizotropowych
KR20190052593A (ko) 경화속도가 신속한 경화용 조성물

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150831

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20160727

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170831

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20181218

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200831

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20211217