Разработка технологии получения композиционных материалов путем вибрирования с пригрузом по аналогии с заводской технологией цементных бетонов

Разработка технологии получения композиционных материалов путем вибрирования с пригрузом по аналогии с заводской технологией цементных бетонов

Заполнитель перемешивают с молотой серой, затем осуществляют формирование путём вибрирования под пригрузом 50-500 г/см2, после чего изделие подогревается в течение 1-3 ч. Достигаемая прочность при сжатии с использованием заполнителя гранита и молотого кварцевого песка (50-80 МПа).

Использован молотый песок с удельной поверхностью 2000 см2/г и дисперсную технологическую серу, перемешивание проводили в мешалке принудительного действия в течение 4 мин. Уплотнение сухой смеси производилось в формах на лабораторном вибростоле с амплитудой колебаний 0,4 мм и частотой 50 с-1 с пригрузом 500-1000 г/см2. После уплотнения формы со свежесформированными образцами прогревают в течение 3 ч при 1405С, а после остывания производят распалубку форм.

Продолжительность прогрева 1-3 ч определяется размером частиц изделия и обеспечивает расплавление молотой серы по всему сечению изделия, равномерное её распределению с образованием тонких склеивающих пленок между заполнителями.

СКМ могут быть использованы при строительстве гидротехнических сооружений, устройств коррозионных покрытий и других видах строительства, где требуется повышенная прочность, водонепроницаемость, коррозионная стойкость и др.

Подобная композиция для изготовления строительных изделий и конструкций содержит (мас. %): сера 18 – 29, кварцевая мука 11,5 – 13; термолитовый щебень, отход производства целлюлозы – целлофот 0,8 – 1,5; кварцевый песок – остальное. Свойства: прочность при сжатии до 65 МПа, водопоглощение 2,3 – 2,8 %.

Состав для серных бетонов, подверженных кислотной и солевой агрессии, включающий связующее – техническую серу или серосодержащие отходы, заполнитель и наполнитель. В качестве крупного заполнителя используют щебень или песок, а в качестве наполнителя – тонкодисперсные материалы с крупностью зерен не более 0,15 мм.

Имеются данные о радиационнозащитных композициях. Так, известна композиция для изготовления строительных изделий материалов для защиты от ионизирующих излучений содержащая, масс. %: сера 14 – 16, отход производства свинцового оптического стекла с удельной поверхностью 2000–2200 см2/г 28–42 (наполнитель), тот же отход с размером частиц 0,6–1,5 мм – остальное (заполнитель). Свойства : плотность 4060–4390 кг/см3, прочность при сжатии 41–45 МПа, водопоглощение за 24 ч. 0,45–0,54 %. Особенности технологии: в расплавленную при 150–160С серу вводят нагретый до 140–150С наполнитель. Смесь перемешивают до однородности массы. Затем вводят нагретый до 140–150С заполнитель, смесь перемешивают 10–15 мин, выдерживают при 150 –160С, укладывают в формы и вибрируют 10 – 15 с. После охлаждения в течение 30 – 40 мин вынимают из форм.

В приведенных ниже системах в качестве одного из наполнителей используется аэросил. Для повышения химической стойкости футеровочной мастики при частых теплосменах в композицию дополнительно введен аэросил, церезин и полиизобутилен при соотношении компонентов (мас %): угольный порошок 27,0-30,0; битум 1,0-1,6; церезин 0,2-1,0; ПИБ 0,6-1,2; аэросил 0,1-0,5; сера остальное ( 68 %).

Особенности технологии следующие: серу плавят при 113,5С и после повышают температуру расплавов до 145-150С. При полном обезвоживании серы вводят предварительно просушенный и подогретый до 80С угольный порошок в смеси с аэросилом. Смесь загружают постепенно, тщательно перемешивая массу. Варят при 150С после чего вводят предварительно подготовленный пластификатор в смеси (мас. %): битум БН-III 1,5-1,6; полиизобутилен ПСГ 0,6- 1,2; церезин 0,2-1,0.

Следующая композиция рекомендуется для защиты металлических поверхностей от коррозии. В качестве наполнителя содержит кварцевый песок, церезин, аэросил. Состав (масс. %): сера 1–6, серосодержащий отход производства серы фазовым обменом 50–75, церезин 3–10, аэросил 0,1–0,2, кварцевый песок остальное. Серосодержащие отходы производства содержат (мас. %): сера 23–33, зола 64–75, SiO2 2–3. Композиция рекомендована для нанесения на металлические поверхности без удаления налета ржавчины на ней. Авторы полагают, что при нанесении композиции в расплавленном состоянии частицы церезина, температура плавления которых ниже температуры плавления серных компонентов, пропитывают налёт ржавчины и после твердения блокируют коррозионные процессы в поверхностном слое металла. Аэросил, в данной композиции, препятствует расслоению смеси.

Как следует из выше изложенного, ассортимент современных серных композиционных материалов на основе низкомолекулярной кристаллической и полимерной серы значителен, разнообразен по качеству и назначению. Во всех указанных публикациях подробно описаны технологические режимы и свойства полученных материалов. Однако, практически отсутствует информация о механизме взаимодействия компонентов в этих системах, не приводятся сведения о химизме процессов. Экологические аспекты в них также не рассматриваются. Между тем, известно, что разогрев серного компонента до температуры плавления всегда сопровождается образованием диоксида серы. Возгонка серы происходит при температуре 7оС, а ее окисление начинается при температуре около 100оС.

Анализ литературных источников показывает, что большинство исследований, проводимых у нас в стране и за рубежом, посвящены изучению влияния модифицирующих добавок на свойства СКМ, включающих серу, наполнители и заполнители, и крайне мало работ, посвященных изучению свойств серы в присутствии различных активирующих добавок. Это затрудняет рациональный выбор наиболее эффективных модификаторов в каждом конкретном случае. Таким образом, исследование влияния различных модификаторов, свойств получаемых веществ и изучение экологического аспекта технологий неорганических сульфидов и материалов является актуальной задачей.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Физико-химические свойства серы / Обзорная информация /.М.: НИИТЭХИМ, 1985. –35 с.
  2. Бусев А.И, Симонова Н. Аналитическая химия серы. – М.: Наука, 1975.–271 с.
  3. Реми Г. Курс неорганической химии. – М.: Издательство иностранной литературы, 1963. - Т.1. –
  4. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия.-М.: Высшая школа, 2001.- 743с.
  5. Химическая технология неорганических веществ /Ахметов Т.Г., Бусыгин В.М., Гайсин Л.Г. и др.–М.Химия, 1998.– 448 с.
  6. Реакции серы с органическими соединениями / Под ред. Воронкова. А.И. -Новосибирск: Наука, 1979. - 368с.
  7. Менковский М.А., Яворский В.Т. Технология серы. – М.: Химия, 1985. – 286 с.
Год: 2011
Город: Алматы