Способ получения серного цемента или композита серный цемент-заполнитель
Номер патента: 15597
Опубликовано: 31.10.2011
Авторы: Ван Триер Роб Алоизиус Мария, Вербист Ги Лоде Магда Мария
Формула / Реферат
1. Способ получения серного цемента или композита серный цемент-заполнитель, включающий следующие стадии:
(a) смешение по меньшей мере одного неорганического наполнителя и/или заполнителя с полисульфидсодержащим органосиланом общей формулы
где а - целое число от 2 до 8, предпочтительно от 2 до 6;
X и X', каждый независимо, обозначают гидролизуемую группу;
n и n', каждый независимо, обозначают целое число от 1 до 4;
m и m', каждый независимо, обозначают целое число от 1 до (2n+1),
и создание условий для реакции органосилана с неорганическим наполнителем и/или заполнителем;
(b) смешение во время или после стадии (a) неорганического наполнителя и/или заполнителя с элементарной серой при температуре, при которой сера является жидкой, с образованием смеси, содержащей расплавленную серу и неорганический наполнитель и/или заполнитель; и
(c) отверждение смеси с образованием серного цемента или композита серный цемент-заполнитель.
2. Способ по п.1, в котором стадию (a) осуществляют перед стадией (b).
3. Способ по п.1 или 2, в котором органосилан растворяют в растворителе, предпочтительно в этаноле, и затем смешивают с неорганическим наполнителем и/или заполнителем на стадии (a).
4. Способ согласно любому из предшествующих пунктов, в котором количество органосилана, соответствующего общей формуле (1), находится в интервале от 0,01 до 0,2 мас.%, предпочтительно от 0,02 до 0,1 мас.% в расчете на массу неорганического наполнителя и заполнителя.
5. Способ получения серного цемента или композита серный цемент-заполнитель, включающий смешение элементарной серы с неорганическим наполнителем и/или заполнителем, который был предварительно подвергнут реакции с полисульфидсодержащим органосиланом общей формулы (1), указанной в п.1, при температуре, при которой сера является жидкой, с образованием смеси, содержащей расплавленную серу и прореагировавший неорганический наполнитель и/или заполнитель, и отверждение смеси с образованием серного цемента или композита серный цемент-заполнитель.
6. Способ согласно любому из предшествующих пунктов, где m и m', каждый независимо, равны 1 или 2, более предпочтительно m и m', оба, равны 1.
7. Способ согласно любому из предшествующих пунктов, где X и X' обозначают алкоксигруппу, содержащую от 1 до 4 атомов углерода.
8. Способ по пп.6 и 7, где полисульфидсодержащим органосиланом является бис-(3-триэтоксисилилпропил)тетрасульфид.
9. Способ согласно любому из предшествующих пунктов, где наполнитель или заполнитель имеют на своей поверхности гидроксильные группы.
10. Способ по п.9, где наполнитель и/или заполнитель являются силикатами.
11. Применение полисульфидсодержащего органосилана общей молекулярной формулы (1) по любому из пп.1 и 6-8 в качестве связующего вещества в серном цементе или композиционном материале серный цемент-заполнитель.
Текст
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ Дата публикации и выдачи патента СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРНОГО ЦЕМЕНТА ИЛИ КОМПОЗИТА СЕРНЫЙ ЦЕМЕНТ-ЗАПОЛНИТЕЛЬ Предложен способ получения серного цемента или композита серный цемент-заполнитель,предусматривающий следующие стадии: a) смешение по меньшей мере одного неорганического наполнителя и/или заполнителя и полисульфидсодержащего органосилана, имеющего по меньшей мере две органосилильные группы, и создание условий для реакции органосилана с неорганическим наполнителем и/или заполнителем; b) смешение, во время или после первой стадии, элементарной серы с неорганическим наполнителем и/или заполнителем при температуре,при которой сера является жидкой, с образованием смеси, содержащей расплавленную серу и неорганический наполнитель и/или заполнитель; и c) отверждение смеси с образованием серного цемента или композита серный цемент-заполнитель. Изобретение предлагает также получаемый подобным способом серный цемент или композит серный цемент-заполнитель и применение полисульфидсодержащего органосилана, содержащего по меньшей мере две органосилильные группы, в качестве связующего вещества в серном цементе или композиционном материале серный цемент-заполнитель. Вербист Ги Лоде Магда Мария, Ван Триер Роб Алоизиус Мария (NL) Воль О.И. (RU)(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ШЕЛЛ ИНТЕРНЭШНЛ РИСЕРЧ МААТСХАППИЙ Б.В. (NL) 015597 Область техники, к которой относится изобретение В данном изобретении предложен способ получения серного цемента или композита серный цемент-заполнитель, серный цемент или композит серный цемент-заполнитель, который может быть получен этим способом, и применение полисульфидсодержащего органосилана, содержащего по меньшей мере две органосилильные группы, в качестве связующего вещества в серном цементе или композите серный цемент-заполнитель. Предшествующий уровень техники Серным цементом обычно называется продукт, содержащий, по меньшей мере, серу обычно в количестве по меньшей мере 50% и наполнитель. Серный цемент может быть пластифицирован путем добавления модификатора серного цемента в процессе получения серного цемента. Подобные модификаторы известны из уровня техники. Примером таких модификаторов являются алифатические или ароматические полисульфиды или соединения, образующие полисульфиды при реакции с серой. Примерами соединений, образующих полисульфиды, являются нафталин или олефиновые соединения, такие как дициклопентадиен, лимонен или стирол. Модификаторы обычно добавляют в количестве в интервале от 0,1 до 10 мас.% в расчете на массу серы. Обычными наполнителями для серного цемента являются частицы неорганического материала со средним размером от 0,1 мкм до 0,1 мм. Примерами таких наполнителей для серного цемента служат зола-унос, известняк, кварц, оксид железа, оксид алюминия, диоксид титана, графит, гипс, тальк, слюда или их комбинации. Содержание наполнителя в серном цементе может широко варьироваться, однако обычно находится в пределах от 5 до 50 мас.% в расчете на общую массу цемента. Композитами серный цемент-заполнитель обычно называют композиты, содержащие как серный цемент, так и заполнитель. Примерами композитов серный цемент-заполнитель являются серный цементный раствор, серный бетон и наполненный серой асфальт. Цементный раствор содержит тонкодисперсный заполнитель, обычно из частиц, имеющих средний диаметр от 0,1 до 5 мм, например песок. Бетон содержит крупный заполнитель, обычно из частиц, имеющих средний диаметр от 5 до 40 мм, например гравий или щебень. Наполненный серой асфальт представляет собой асфальт, т.е. обычно заполнитель со связующим, содержащий наполнитель и остаточную углеводородную фракцию, где часть связующего заменена серой, обычно модифицированной серой. Известно применение в серном цементе или в композите серный цемент-заполнитель органосилана в качестве стабилизирующего вещества для повышения водостойкости. В патенте США 4164428, например, раскрыта пластифицированная серная композиция, содержащая по меньшей мере 50 мас.% серы,серный пластификатор, тонко измельченный зернистый минеральный суспендирующий агент и органосилан в качестве стабилизирующего агента. Отмечается, что подходящие органосиланы имеют общую молекулярную формулу R-Si(OR')3, где R' обозначает низкомолекулярную алкильную группу, а R обозначает органический радикал, содержащий по меньшей мере одну функциональную группу, обычно связанную с атомом кремния посредством короткой алкильной цепи. Предпочтительным органосиланом назван гамма-меркаптопропилтриметоксисилан. В патенте США 4376830 раскрыты композит серный цемент-заполнитель, содержащий серный цемент и заполнитель, содержащий набухающую глину, и способ получения таких композиций. Способы и получаемые в результате композиции характеризуются добавлением определенных органосиланов в композицию перед отверждением (охлаждением) композиции. Получаемая затвердевшая композиция обладает повышенной водостойкостью. Отмечается, что подходящие органосиланы имеют формулуZ-Si(R1R2R3), где R1, R2, R3 могут быть низшими алкоксигруппами, а Z является органическим радикалом, присоединенным к атому кремния через атом углерода и имеющим по меньшей мере одну группу,обладающую химической активностью по отношению к плавленой сере. Z может, например, быть меркаптоалкилом. Предпочтительным органосиланом назван гамма-меркаптопропилтриметоксисилан. Недостатками использования гамма-меркаптопропилтриметоксисилана является то, что он очень токсичен, и то, что он имеет очень неприятный запах. Раскрытие изобретения В настоящей работе установлено, что применение различных групп органосиланов, т.е. полисульфидсодержащих органосиланов, имеющих по меньшей мере две органосилильные группы, для получения серного цемента или композитов серный цемент-заполнитель дает серный цемент или композит серный цемент-заполнитель с улучшенными свойствами. Соответственно, в настоящем изобретении предложен способ получения серного цемента или композита серный цемент-заполнитель, включающий следующие стадии:a) смешение по меньшей мере одного неорганического наполнителя и/или заполнителя с полисульфидсодержащим органосиланом общей формулы где а представляет собой целое число от 2 до 8;n и n', каждый независимо, обозначают целое число от 1 до 4;m и m', каждый независимо, представляют собой целое число от 1 до (2n+1),и создание условий для реакции органосилана с неорганическим наполнителем и/или заполнителем;b) смешение во время или после стадии (a) элементарной серы с неорганическим наполнителем и/или заполнителем при температуре, при которой сера является жидкой, с образованием смеси, содержащей расплавленную серу и неорганический наполнитель и/или заполнитель; иc) отверждение смеси с образованием серного цемента или композита серный цемент-заполнитель. Далее, в изобретении предложен серный цемент или композит серный цемент-заполнитель, получаемый согласно вышеописанному способу. Еще один аспект настоящего изобретения заключается в том, что в изобретении предложено использование полисульфидсодержащего органосилана общей молекулярной формулы (1), которая представлена выше, в качестве связующего вещества в серном цементе или композите серный цементзаполнитель. Одно из преимуществ применения полисульфидсодержащего органосилана по меньшей мере с двумя органосилильными группами перед известным применением гамма-меркаптопропилтриметоксисилана в качестве связующего вещества в серном цементе или композите серный цемент-заполнитель состоит в том, что водопоглощение цемента или композита серный цемент-заполнитель значительно ниже. Другое преимущество применения полисульфидсодержащего органосилана по меньшей мере с двумя органосилильными группами состоит в том, что этот органосилан действует также и как модификатор серы. Поэтому можно получать серный цемент или композит серный цемент-заполнитель с меньшим, чем обычно, количеством модификатора серы или даже без модификатора серы, и при этом достигается желаемая степень модификации или пластификации серы. Еще одно преимущество заключается в том, что серный цемент, полученный согласно данному изобретению, обладает улучшенными механическими свойствами по сравнению с серным цементом,полученным с применением других органосиланов, например гамма-меркаптопропилтриметоксисилана. Дополнительные преимущества применения полисульфидсодержащего органосилана по меньшей мере с двумя органосилильными группами состоит в том, что он обладает гораздо меньшей токсичностью по сравнению с гамма-меркаптопропилтриметоксисиланом и не имеет неприятного запаха. Осуществление изобретения В способе согласно изобретению серный цемент или композит серный цемент-заполнитель получают смешением по меньшей мере одного неорганического ингредиента с полисульфидсодержащим органосиланом общей молекулярной формулы (1) и созданием условий для реакции органосилана с неорганическим ингредиентом (стадия (a. На стадии (a) или после нее к неорганическому ингредиенту и органосилану примешивают элементарную серу и необязательно другие ингредиенты при температуре,при которой сера является жидкой (стадия (b, с образованием смеси, содержащей расплавленную серу и неорганический наполнитель и/или заполнитель. Затем, на стадии (c) полученную на стадии (b) смесь отверждают путем ее охлаждения до температуры ниже температуры плавления серы с образованием серного цемента или композита серный цемент-заполнитель. На стадии (a) в реакцию с органосиланом вводят по меньшей мере один неорганический ингредиент, т.е. неорганический наполнитель и/или неорганический заполнитель. В случае получения серного цемента неорганическим ингредиентом является неорганический наполнитель. В случае получения композита серный цемент-заполнитель неорганическим ингредиентом может быть наполнитель, заполнитель или и то, и другое. Неорганическим наполнителем или заполнителем, который подвергают реакции с органосиланом на стадии (a), может быть любой неорганический наполнитель, о котором известно, что он подходит в качестве наполнителя для серного цемента, или любой заполнитель, который может быть успешно использован в композитах серный цемент-заполнитель. Неорганический ингредиент, который подвергают реакции с органосиланом на стадии (a), предпочтительно имеет на своей поверхности оксидные или гидроксильные группы. Примерами таких наполнителей являются зола-унос, известняк, кварц,оксид железа, оксид алюминия, диоксид титана, графит, гипс, тальк или слюда. Примерами такого заполнителя являются песок, гравий, щебень или силикаты металлов. Такие силикаты металлов образуются, например, при нагревании шлама, содержащего тяжелый металл, с целью иммобилизации металлов. Более предпочтительно, когда неорганическим ингредиентом является силикат. Примерами таких силикатов являются кварц, песок, силикаты металлов и слюда. В том случае, когда в качестве заполнителей используют силикаты металлов, образующиеся при нагревании шлама с целью иммобилизации тяжелого металла, тепло, содержащееся в нагретом шламе,может быть успешно использовано при получении композита серный цемент-заполнитель согласно изобретению. Это, например, может быть осуществлено путем использования водяного пара, образующегося при охлаждении силикатов металлов, для нагревания элементарной серы или ингредиентов способа согласно изобретению.-2 015597 Условия, при которых производится смешение неорганического ингредиента с органосиланом, таковы, чтобы органосилан мог реагировать с неорганическим материалом. Температура, при которой смешиваются неорганический материал и органосилан, преимущественно находится в интервале от 120 до 150C, предпочтительно от 125 до 140C. Время реакции обычно лежит в пределах от 20 мин до 3 ч,предпочтительно от 30 мин до 2 ч. Органосилан можно также смешивать как таковой с неорганическим ингредиентом, например, путем его распыления на поверхность неорганического ингредиента. Чтобы облегчить смешение с неорганическим ингредиентом, органосилан предпочтительно растворяют в небольшом количестве растворителя, например спирта или углеводорода. Растворитель предпочтительно имеет температуру кипения ниже,чем температура, при которой осуществляется стадия (a), для того чтобы растворитель испарялся во время смешивания на стадии (a). Серу и необязательно дополнительные ингредиенты, такие как модификаторы серы или неорганический наполнитель или заполнитель, смешивают с неорганическим ингредиентом и органосиланом на стадии (b). В том случае, когда проводится получение наполненного серой асфальта, на стадии (b) с неорганическим ингредиентом смешивают, по меньшей мере, серу и битум. Чтобы минимизировать выделениеH2S, который может образовываться при реакциях дегидрогенизации между битумом и серой при температуре смешения, серу добавляют в смесь предпочтительно в комбинации с подавителем образованияH2S или с поглотителем H2S. Подходящие подавители образования или поглотители H2S известны из уровня техники, например из WO 2005/059016, и содержат ингибиторы свободных радикалов и катализаторы окислительно-восстановительных процессов. На стадии (b) серу примешивают предпочтительно путем добавления гранул, содержащих элементарную серу и подавители образования H2S, к неорганическому ингредиенту и битуму, которые уже нагреты до температуры смешения 120-180C. Здесь следует сослаться на WO 2005/059016, где более детально описаны такие гранулы и данный способ получения наполненного серой асфальта. Смешивание на стадии (b) проводится при температуре, при которой сера является жидкой, т.е. обычно выше 120C, преимущественно в интервале от 120 до 180C, более предпочтительно в интервале от 130 до 170C. Стадия (b) может осуществляться во время или после стадии (a). Если стадия (b) проводится во время стадии (a), все ингредиенты серного цемента или композита серный цемент-заполнитель смешиваются при температуре, при которой сера является жидкой. Стадию (a) предпочтительно проводят перед стадией (b), чтобы дать возможность органосилану прореагировать с неорганическим наполнителем и/или заполнителем до добавления серы. На стадии (b) может быть добавлен модификатор серы. Модификаторы серы, часто называемые пластификаторами серы, известны из уровня техники. Может успешно применяться любой известный в технике модификатор серы. Одним из примеров известного класса подходящих модификаторов серы являются олефиновые соединения, которые сополимеризуются с серой. Известными примерами таких олефиновых модификаторов серы являются циклопентадиен, лимонен или стирол. Преимуществом способа согласно изобретению является то, что требуется меньше или совсем не требуется модификатора серы, что отличает этот способ от способов получения серного цемента, в которых не используется или используется какой-либо другой органосилан. Количество органосилана, которое добавляется к неорганическому ингредиенту на стадии (a), находится предпочтительно в интервале от 0,01 до 0,2 мас.% в расчете на массу неорганического наполнителя или заполнителя в серном цементе или композиционном материале серный цемент-заполнитель,более предпочтительно в интервале от 0,02 до 0,1 мас.%. В том случае, когда на стадии (b) дополнительно примешивают неорганический наполнитель и/или заполнитель, количество органосилана должно браться в расчете на суммарную массу наполнителя и заполнителя в конечном продукте, т.е. включая наполнитель и заполнитель, добавленные на стадии (b). В одном из альтернативных способов согласно изобретению серный цемент или композит серный цемент-заполнитель получают путем смешения элементарной серы при температуре, при которой сера является жидкой, с неорганическим наполнителем и/или заполнителем, которые уже были подвергнуты реакции с органосиланом, соответствующим общей формуле (1). Могут также добавляться и другие ингредиенты, например модификаторы серы, дополнительные наполнители и/или заполнители или битум. Таким образом, получают смесь, содержащую расплавленную серу, прореагировавшую с неорганическим наполнителем и/или заполнителем, которую отверждают путем охлаждения. Кремнезем, который уже был подвергнут реакции с органосиланом, соответствующим общей формуле (1), может быть приобретен у Degussa as Coupsil.-3 015597 Органосилан представляет собой полисульфидсодержащий органосилан, имеющий по меньшей мере две органосилильные группы, и имеет общую формулу где а обозначает целое число от 2 до 8, предпочтительно от 2 до 6;X и X', каждый независимо, обозначают гидролизуемые группы, предпочтительно галоген, алкокси,ацилокси или арилоксигруппу, более предпочтительно низшую алкоксигруппу, например метокси или этокси;n и n', каждый независимо, обозначают целое число от 1 до 4;m и m', каждый независимо, равны 1 или 2. Более предпочтительно m и m', оба, равны 1; X предпочтительно является той же гидролизуемой группой, что и X'. Особо предпочтительными органосиланами являются бис-(3-триэтоксисилилпропил)тетрасульфид, бис-(3-триметоксисилилпропил)дисульфид, бис-(3-триметоксисилилпропил)трисульфид,бис-(3-триметоксисилилпропил)тетрасульфид. Примеры Далее изобретение иллюстрируется следующими примерами, но не ограничивается ими. Пример 1. Получение цементных цилиндров. Получены шесть различных серных цементных растворов, каждый из 27,83 г высушенного песка(Normsand) в качестве заполнителя, 16,83 г кварца в качестве наполнителя и 10,35 г серы. При получении цементного раствора 1 органосилан не использовался. При получении цементных растворов 2-6, по меньшей мере, либо наполнитель, либо заполнитель был предварительно обработан органосиланом. Серный цементный раствор 1 (не по изобретению). Песок, кварц и серу перемешивают при температуре 150C до образования гомогенной смеси. Смесь помещают в стальную цилиндрическую форму, предварительно нагретую до 150C. Прилагают давление (0,25-0,5 т) до тех пор, пока на дне формы не покажутся капельки серы. Сформованный таким образом цементный цилиндр извлекают из формы. Цилиндры имеют диаметр 30 мм. Серный цементный раствор 2 (согласно изобретению). 16,83 г кварца обрабатывают предварительно 0,0275 г бис-(3-триэтоксисилилпропил)тетрасульфида(TESPT), добавляя к кварцу TESPT и затем этанол в количестве, достаточном для того, чтобы полностью смочить частицы кварца. Смесь после этого сушат при температуре 70-80C до испарения этанола. Нагревают затем смесь до 130C и выдерживают в течение 1 ч при этой температуре, чтобы дать возможность TESPT прореагировать с кварцем. Добавляют песок и жидкую серу и перемешивают с другими ингредиентами в течение примерно 5 мин при 150C. Жидкую цементную смесь вливают в стальную цилиндрическую форму, предварительно нагретую до 150C, и формуют цементные цилиндры, как описано выше для цементного раствора 1. Серный цементный раствор 3 (согласно изобретению). 16,83 г кварца и 27,83 г высушенного Normsand предварительно обрабатывают 0,0275 г TESPT, добавляя TESPT к кварцу и песку после их смешивания. Затем добавляют этанол в количестве, достаточном для того, чтобы полностью смочить частицы кварца и песка. Высушивают смесь при температуре 70-80C до испарения этанола. Затем нагревают смесь до 130C и выдерживают ее в течение 1 ч при этой температуре для того, чтобы дать возможность TESPT прореагировать с кварцем и песком. Добавляют жидкую серу и смешивают ее с другими ингредиентами в течение примерно 5 мин при 150C. Цементные цилиндры изготовляют, как описано выше для цементного раствора 1. Серный цементный раствор 4 (согласно изобретению). Аналогично цементным растворам 2 и 3, но предварительной обработке TESPT подвергался только песок. Серный цементный раствор 5 (не по изобретению). Аналогично цементному раствору 4, но в данном случае вместо TESPT для предварительной обработки песка было использовано 0,0275 г 3-триметоксисилилпропан-1-тиола. Серный цементный раствор 6 (не по изобретению). Аналогично цементному раствору 4, но в данном случае вместо TESPT для предварительной обработки песка было использовано 0,0275 г 3-триметоксисилилпропилметакрилата. Водопоглощение. Цилиндры из серных цементных растворов 1-6 погружают в воду на 2 суток. Определяют увеличение массы. Результаты представлены в табл. 1. Цементные растворы, приготовленные с TESPT (цементные растворы 2-4), имеют значительно более низкое водопоглощение, чем цементные растворы, приготовленные с органосиланами с единственной функционализированной органосилильной группой (цементные растворы 5 и 6). Предполагается, что это отражает улучшенное связывание между наполнителем/заполнителем и серой.-4 015597 Пример 2. Приготовлены три различных серных цементных раствора, каждый из 27,83 г высушенного песка (Normsand) в качестве заполнителя, 16,83 г кварца в качестве наполнителя и 10,35 г серы. При приготовлении всех трех цементных растворов заполнитель (песок) предварительно обрабатывали органосиланом. При приготовлении цементного раствора 7 (согласно изобретению) к песку добавляли 0,0330 г TESPT; при приготовлении цементного раствора 8 (согласно изобретению) к песку добавляли 0,0893 г TESPT; при приготовлении цементного раствора 9 (не по изобретению) к песку добавляли 0,0330 г 3-метоксисилилпропан-1-тиола. Цементные растворы готовили, как описано выше для цементных растворов 4 и 5. С помощью теста на сжатие при регулируемом напряжении с использованием регулятора ZwickTT0727 с ячейкой нагрузки 300 кН при скорости тестирования 2,4 кН/с, предварительной нагрузке 119,64 кН и скорости предварительной нагрузки 2,4 кН/с для цилиндров из цементных растворов 7 и 9 были определены прочность при сжатии и модуль упругости при сжатии. Значения прочности при сжатии (в Н/мм 2) и модуля упругости (в МПа) представлены в табл. 2. Из серных цементных растворов 7 и 9 были изготовлены плитки 4040160 мм. В эксперименте с трехточечной нагрузкой при возрастании нагрузки (0,5 кН/с) для плиток был определен предел прочности на изгиб (в Н/мм 2). Результаты представлены в табл. 2. Пример 3. Приготовлены два разных образца наполненного серой асфальта. Образец 1 (согласно изобретению) приготовлен с использованием заполнителя, предварительно обработанного TESPT. Образец 2 (сравнительный образец) приготовлен с использованием того же заполнителя без предварительной обработки. Приготовление обработанного органосиланом заполнителя. Заполнитель из кембриджского доломитового известняка с гранулометрическим составом 19 мм обрабатывают TESPT следующим образом. К 7,5 кг предварительно нагретого (130C) известнякового заполнителя добавляют 6 г TESPT, разбавленного 50 г этанола. Перемешивают смесь до тех пор, пока частицы заполнителя не окажутся полностью смоченными раствором TESPT. Смесь после этого выдерживают при температуре 130C в течение 1 ч для того, чтобы TESPT мог прореагировать с известняком. Затем прореагировавший известняк охлаждают до комнатной температуры и хранят для последующего применения. Приготовление наполненного серой асфальта. Образцы наполненного серой асфальта приготовляют следующим образом. Предварительно нагретый (165C) битум в течение 30 с смешивают с предварительно нагретым (165C) заполнителем, затем добавляют гранулы, содержащие элементарную серу и подавитель образования H2S. Полученная смесь имеет температуру 145C. Затем смесь отверждают путем охлаждения до комнатной температуры. Полученный наполненный серой асфальт содержит 3,8 мас.% битума, 2,5 мас.% серы и остальное заполнитель. В случае образца 1 применяли доломитовый известняк, предварительно обработанный TESTP описанным выше способом. Для образца 2 использовали необработанный доломитовый известняк. Исследование образцов наполненного серой асфальта. Чувствительность к влаге наполненного серой асфальта определяли путем измерения отслоения пленки связующего (битум и сера) от заполнителя после погружения рыхлого асфальта в воду и путем измерения изменения прочности на растяжение уплотненного асфальтобетона после насыщения водой и циклов замораживания-оттаивания. Отслоение пленки связующего измеряли, помещая 5-10-мм фракцию рыхлого асфальта в колбы Эрленмейера и заливая его дистиллированной водой при комнатной температуре, с последующим встряхиванием колб в течение 24 ч с частотой 200 об/мин и визуальным определением отслоения пленки связующего. Ошибка наблюдения составляла 5%. Результаты представлены в табл. 3. Соотношение между прочностью на растяжение для влажного (после погружения в воду на 24 ч и циклов замораживания-оттаивания) и сухого асфальта измеряли в соответствии с ASTM D4867. Образцы асфальта уплотняли до достижения доли воздушных пустот 71% и оставляли на отверждение в течение 14 дней при условиях внешней среды. Измеряли прочность на растяжение сухого асфальта для одной подгруппы образцов. Другая подгруппа образцов была погружена в воду на 24 ч и затем подвергнута циклу замораживания-оттаивания, после чего для нее также была измерена прочность на растяжение. Соотношения прочности на растяжение для сухого/влажного образцов представлены в табл. 3.-5 015597 Таблица 1 Водопоглощение цементных растворов 1-6 Таблица 2 Механические свойства серных цементных растворовa) Концентрация органосилана в мас.% в расчете на общую массу наполнителя и заполнителя. Таблица 3 Чувствительность к влаге образцов наполненного серой асфальта ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения серного цемента или композита серный цемент-заполнитель, включающий следующие стадии:(a) смешение по меньшей мере одного неорганического наполнителя и/или заполнителя с полисульфидсодержащим органосиланом общей формулы где а - целое число от 2 до 8, предпочтительно от 2 до 6;n и n', каждый независимо, обозначают целое число от 1 до 4;m и m', каждый независимо, обозначают целое число от 1 до (2n+1),и создание условий для реакции органосилана с неорганическим наполнителем и/или заполнителем;(b) смешение во время или после стадии (a) неорганического наполнителя и/или заполнителя с элементарной серой при температуре, при которой сера является жидкой, с образованием смеси, содержащей расплавленную серу и неорганический наполнитель и/или заполнитель; и(c) отверждение смеси с образованием серного цемента или композита серный цемент-заполнитель. 2. Способ по п.1, в котором стадию (a) осуществляют перед стадией (b). 3. Способ по п.1 или 2, в котором органосилан растворяют в растворителе, предпочтительно в этаноле, и затем смешивают с неорганическим наполнителем и/или заполнителем на стадии (a). 4. Способ согласно любому из предшествующих пунктов, в котором количество органосилана, соответствующего общей формуле (1), находится в интервале от 0,01 до 0,2 мас.%, предпочтительно от 0,02 до 0,1 мас.% в расчете на массу неорганического наполнителя и заполнителя.-6 015597 5. Способ получения серного цемента или композита серный цемент-заполнитель, включающий смешение элементарной серы с неорганическим наполнителем и/или заполнителем, который был предварительно подвергнут реакции с полисульфидсодержащим органосиланом общей формулы (1), указанной в п.1, при температуре, при которой сера является жидкой, с образованием смеси, содержащей расплавленную серу и прореагировавший неорганический наполнитель и/или заполнитель, и отверждение смеси с образованием серного цемента или композита серный цемент-заполнитель. 6. Способ согласно любому из предшествующих пунктов, где m и m', каждый независимо, равны 1 или 2, более предпочтительно m и m', оба, равны 1. 7. Способ согласно любому из предшествующих пунктов, где X и X' обозначают алкоксигруппу,содержащую от 1 до 4 атомов углерода. 8. Способ по пп.6 и 7, где полисульфидсодержащим органосиланом является бис-(3-триэтоксисилилпропил)тетрасульфид. 9. Способ согласно любому из предшествующих пунктов, где наполнитель или заполнитель имеют на своей поверхности гидроксильные группы. 10. Способ по п.9, где наполнитель и/или заполнитель являются силикатами. 11. Применение полисульфидсодержащего органосилана общей молекулярной формулы (1) по любому из пп.1 и 6-8 в качестве связующего вещества в серном цементе или композиционном материале серный цемент-заполнитель.
МПК / Метки
МПК: C04B 28/36
Метки: цемента, композита, способ, получения, серного, серный, цемент-заполнитель
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/8-15597-sposob-polucheniya-sernogo-cementa-ili-kompozita-sernyjj-cement-zapolnitel.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ получения серного цемента или композита серный цемент-заполнитель</a>
Предыдущий патент: Разветвленные иономеры и способ их получения
Следующий патент: Способ испытания скважин с нулевым выделением углеводородов
Случайный патент: Индольные соединения или их аналоги, полезные для лечения возрастной макулярной дегенерации (amd)