Арматура композитная

Изобретение относится к армирующим изделиям, в частности к армирующим изделиям периодического профиля для изготовления изделий из бетона, газобетона методом горячего формования при одновременном воздействии агрессивных сред. Арматура композитная,содержащая стержень с обмоткой, выполненные из волокнистого наполнителя, пропитанного полимерным связующим на основе эпоксидной смолы и отвердителя. Арматура содержит 60-80% волокнистого наполнителя и 20-40% связующего, включающего 50-60 мас.% эпоксиноволачной смолы и 40-50 мас.% аминного отвердителя. Эпоксиноволачная смола содержит, мас.%: диановая эпоксидная смола - 47-80, модификатор на основе простых полиэфиров, содержащих глицидиловые группы - 10-25, продукт, полученный эпоксидированием олигомера гидроксифенилена из алкилрезорцина, - 10-28. Изобретение обеспечивает повышение устойчивости арматуры к длительному воздействию высоких температур, высокие показатели прочности, эластичности,устойчивость к агрессивным средам, высокую скорость отверждения связующего.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ НАУЧНОПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ФИРМА Изобретение относится к армирующим изделиям, в частности к армирующим изделиям периодического профиля для изготовления изделий из бетона, газобетона методом горячего формования при одновременном воздействии агрессивных сред, и может быть использовано для армирования строительных бетонных, асфальтобетонных конструкций как в напряженных, так и в преднапряженных конструкциях,в бетонных конструкциях зданий и сооружений различного назначения, работающих при систематическом воздействии температуры от -70 до 320 С. Известен стержень для армирования бетона (RU 2220049, В 32 В 17/04, Е 04 С 5/07, 2003), выполненный из стекловолокнистого ровинга и усиливающей обмотки, пропитанных поочередно полимерным связующим, включающим эпоксидно-диановую смолу, изометилтетрагидрофталиевый ангидрид(ИМТГФА) в качестве отвердителя и триэтиламин в качестве ускорителя отверждения, при следующем содержании компонентов в изделии, мас.%: стекловолокнистый наполнитель с обмоткой - 60-80; отвердитель ИМТГФА - 10-20; ускоритель триэтаноламин - 0,01-0,09; смола - остальное. Известный стержень имеет недостаточную стойкость к воздействию повышенных температур, невысокую прочность на растяжение (предел прочности при растяжении 1090 МПа) и низкую эластичность, что предопределяется параметрами изготовления стержня и составом связующего. Известен стержень для армирования бетона по патенту на полезную модель RU 77309, Е 04 С 5/07,Бюл. 29, 2008, содержащий несущий стержень, выполненный из волокнистого наполнителя, пропитанного полимерным связующим на основе эпоксидной смолы, отвердителя и ускорителя полимеризации,усиленный как минимум одним дополнительным жгутом, скрученным как минимум из одной нити волокнистого наполнителя и пропитанный полимерным связующим. Полимерное связующее содержит продукт взаимодействия эпоксидной алифатической смолы ТЭГ-1 с уретановым каучуком при следующем соотношении компонентов, мас.%: волокнистый наполнитель - 49,8-69,13; эпоксидная смола ЭД-20 - 17,127,6; отвердитель ИМТГФА - 13,6-22,1; продукт взаимодействия эпоксидной алифатической смолы ТЭГ 1 с уретановым каучуком - 0,12-0,42; ускоритель УП 606/2 - 0,05-0,08. Недостаток ближайшего аналога заключается в невысокой термостойкости и эксплуатационной прочности, связанных с несовершенством структуры связующего в стержне. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является стержень для армирования бетона (патент РФ 2381905, В 32 В 17/04, С 04 В 26/14, C08L 63/00, Е 04 С 5/07, 20.02.2010),который состоит из композиции, содержащей волокнистый наполнитель в виде нитей базальтовых и стеклянных волокон и полимерное связующее, образованное из эпоксидно-диановой смолы, отвердителя и изометилтетрагидрофталевого ангидрида, ускорителя полимеризации УП-606/2 (2,4,6-трисдиметиламинометилфенол) и продукта взаимодействия эпоксидной алифатической смолы ТЭГ-1 с уретановым каучуком, который представляет собой продукт взаимодействия простого полиэфира политетраметиленгликоля с 2,4-толуилендиизоциантом, при соотношении компонентов, мас.%: волокнистый наполнитель - 49,8-69,13; эпоксидная смола ЭД-20 - 14,1-27,6; изометилтетрагидрофталевый ангидрид 13,6-22,1; продукт взаимодействия эпоксидной алифатической смолы ТЭГ-1 с уретановым каучуком 0,12-0,42; ускоритель полимеризации УП-606/2 - 20,05-0,08. Недостатками ближайшего аналога являются низкая способность известных стержней выдерживать длительное воздействие повышенной температуры от 100 до 320 С, что обусловлено структурой данного полимерного связующего, и недостаточно высокая прочность. Технической задачей является повышение эксплуатационных свойств композитной арматуры. Технический результат заключается в повышении устойчивости композитной арматуры к длительному воздействию высоких температур при высоких показателях прочности и эластичности, устойчивости к агрессивным средам, высокой скорости отверждения связующего. Технический результат достигается тем, что арматура композитная, содержащая стержень с обмоткой, выполненный из волокнистого наполнителя, пропитанного полимерным связующим на основе эпоксидной смолы и отвердителя, согласно изобретению содержит 60-80 мас.% волокнистого наполнителя и 20-40 мас.% связующего, включающего 50-60 мас.% эпоксиноволачной смолы и 40-50 мас.% аминного отвердителя, при этом эпоксиноволачная смола содержит, мас. %: диановая эпоксидная смола - 47-80,модификатор - 10-25, продукт, полученный эпоксидированием олигомера гидроксифенилена из алкилрезорцина - 10-28. Кроме того, в арматуре согласно изобретению связующее в качестве модификатора содержит алкилфенилглицидиловый эфир, а волокнистый наполнитель выполнен из стеклянных, или базальтовых,или углеродных, или циркониевых волокон или их комбинаций. Технический результат обеспечивается введением в состав полимерного связующего продукта, полученного эпоксидированием олигомера гидроксифенилена из алкилрезорцина. Продукт эпоксидирования олигомера гидроксифенилена из алкилрезорцина выступает в качестве структурирующего агента в полимерном связующем. Структурирование полимерной матрицы приводит к повышению устойчивости изделия к длительному воздействию повышенной температуры, что дает возможность длительно эксплуатировать арматуру при температуре 320 С, а в аварийных случаях - до 340 С. При этом заявляемая арматура благодаря включению в состав связующего продукта эпоксидирования олигомера гидроксифенилена из алкилрезорцина обладает высокой деформационной прочностью при растяжении стрежня, вы-1 022218 сокой эластичностью и устойчивостью к агрессивным средам. Кроме того, к повышению прочности арматуры приводит использование в составе арматуры 60-80 мас.% волокнистого наполнителя, в качестве которого могут применяться стеклянные, базальтовые, углеродные, циркониевые волокна или их комбинации. В результате чего прочность на растяжение повышается до 1690 МПа, а модуль упругости возрастает до 90 ГПа. Применение модификатора на основе простых полиэфиров, содержащих глицидиловые группы, в частности алкилфенилглицидиловый эфир, улучшает пропитку волокнистого наполнителя связующим, повышает трещиностойкость, что влияет на повышение прочности и эластичности изделия. Отвердитель аминного типа является инициатором процесса полимеризации связующего в композиции и позволяет получить стабильную реакцию полимеризации при высокой скорости отверждения связующего - 2-6 м/мин и высокой степени полимеризации связующего - 1000,2%, что также оказывает влияние на повышение прочностных свойств изделия. Арматура композитная периодического профиля содержит несущий стержень с усиливающей его тангенциальной обмоткой, пропитанный эпоксиноволачным связующим. Нити волокнистого наполнителя или сформированные из них жгуты проходят термообработку в камере отжига при температуре 150-200 С, где происходит удаление замасливателя и влаги, затем они поступают в ванну с эпоксиноволачным связующим для пропитывания. В состав связующего входит 50-60 мас.% эпоксиноволачной смолы и 40-50 мас.% аминного отвердителя. В качестве аминного отвердителя используют отвердитель марки TOCG или TOCG-1. Эпоксиноволачная смола содержит 47-80 мас.% диановой эпоксидной смолы, 10-25 мас.% модификатора на основе простых полиэфиров, содержащих глицидиловые группы, в качестве которого используют алкилфенилглицидиловый эфир и 10-28 мас.% продукта, полученного эпоксидированием олигомера гидроксифенилена из алкилрезорцина со степенью поликонденсации n=0-2 при температуре 180-250 С. В состав связующего могут быть добавлены красители или пигменты в количестве 1-5% от массы связующего. Например, добавление светостойких пигментов повышает стойкость арматуры при воздействии ультрафиолетового излучения. Пропитанные связующим нити или жгуты протягивают через отжимное устройство, формируют несущий стержень, на который спирально наматывают обмоточные нити или жгуты. Несущий стержень и обмотку выполняют из стеклянных, или базальтовых, или углеродных, или циркониевых волокон или их комбинаций. Например, несущий стержень может быть выполнен из стеклянных или циркониевых волокон, а обмотка - из базальтовых или углеродных волокон. Или несущий стержень выполняют из базальтовых или углеродных волокон, а обмотку - из стеклянных или циркониевых волокон. Обмотку выполняют тангенциально нитями или скрученными из них жгутами диаметром 1-5 мм с шагом оплетки 115 мм. Количество обмоточных нитей или жгутов зависит от диаметра изготавливаемого стержня. После обмотки стержень протягивают через термокамеры, где происходит отверждение стержня в режиме ступенчатого нагрева и охлаждения при температуре,С: 80-100, 120-140, 140-150. В данном режиме теплового воздействия происходит более полная полимеризация связующего в составе изделия. Затем отвержденный стержень охлаждают и нарезают на отрезки необходимой длины. Внешний вид арматуры - стержень диаметром от 2 до 20 мм с периодическим профилем за счет угловой тангенциальной намотки на него жгутов или нитей с заданным шагом, с ровной гладкой блестящей поверхностью отвержденного эпоксиноволачного связующего. Цвет арматуры - от светло-желтого до темно-коричневого цвета (на базальтовом стекле и углеродном волокне - черный), без трещин, сколов, допускаются небольшие наплывы связующего. Высокая термоустойчивость подтверждается проведенными экспериментами. Образцы отвержденного эпоксиноволачного связующего, используемого в заявляемом изобретении, исследовали методом дифференциально-сканирующей калориметрии на приборе CDT Q600 Т А. Образцы нагревали со скоростью 5 С/мин. Экспериментальные данные показали, что основной процесс разложения образцов начинается при температуре 340 С, что указывает на достаточно высокую термостойкость связующего заявляемого изделия. Физико-механические, химические и технологические свойства заявляемой арматуры композитной приведены в таблице. Примеры составов арматуры композитной. Пример 1: волокнистый наполнитель - 72,6 мас.%, эпоксиноволачная смола - 27,4 мас.%. В состав связующего входит 55 мас.% эпоксиноволачной смолы и 45 мас.% аминного отвердителя. Эпоксиноволачная смола содержит, мас.%: эпоксидная смола - 80; модиииификатор - 10; ароматически сопряженный гидроксифенилен - 10. Пример 2: волокнистый наполнитель - 72 мас.%, эпоксиноволачная смола - 28 мас.%. В состав связующего входит 60 мас.% эпоксиноволачной смолы и 40 мас.% аминного отвердителя. Эпоксиноволачная смола содержит, мас.%: эпоксидная смола - 60; модиииификатор - 23; ароматически сопряженный гидроксифенилен - 17. Из таблицы видно, что заявляемая арматура композитная устойчива к нагреванию, может длительное время выдерживать повышенные температуры не менее 320 С, имеет высокие показатели прочности(предел прочности на растяжение до 1690 МП и модуль упругости при изгибе до 90000 МПа.) и эластичности (относительным удлинением не менее 2,2%), устойчива к агрессивным средам, в частности имеет высокую щелочестойкость, устойчивость к действию серной кислоты и морской воды. Входящее в состав арматуры связующее характеризуется высокой скоростью отверждения. Таким образом, заявляемое изобретение позволяет получать композитную арматуру, устойчивую к длительному воздействию повышенных температур с высокими показателями прочности и эластичности,устойчивую к агрессивным средам, имеющую высокую скорость отверждения связующего. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Арматура композитная, содержащая стержень с обмоткой, выполненные из волокнистого наполнителя, пропитанного полимерным связующим на основе эпоксидной смолы и отвердителя, отличающаяся тем, что содержит 60-80 мас.% волокнистого наполнителя и 20-40 мас.% связующего, включающего, мас.%: эпоксиноволачная смола - 50-60, аминный отвердитель - 40-50, при этом эпоксиноволачная смола содержит, мас.%: диановая эпоксидная смола - 47-80, модификатор на основе простых полиэфиров, содержащих глицидиловые группы - 10-25, продукт, полученный эпоксидированием олигомера гидроксифенилена из алкилрезорцина - 10-28. 2. Арматура по п.1, отличающаяся тем, что связующее в качестве модификатора содержит алкилфенилглицидиловый эфир. 3. Арматура по п.1, отличающаяся тем, что волокнистый наполнитель выполнен из стеклянных, или базальтовых, или углеродных, или циркониевых волокон или их комбинаций. Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2