RU2623754C1 - Mixture for producing composite construction materials - Google Patents
Mixture for producing composite construction materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2623754C1 RU2623754C1 RU2016111826A RU2016111826A RU2623754C1 RU 2623754 C1 RU2623754 C1 RU 2623754C1 RU 2016111826 A RU2016111826 A RU 2016111826A RU 2016111826 A RU2016111826 A RU 2016111826A RU 2623754 C1 RU2623754 C1 RU 2623754C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- filler
- vpetf
- copolymer
- mixture
- chrysotile
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B26/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing only organic binders, e.g. polymer or resin concrete
- C04B26/02—Macromolecular compounds
- C04B26/04—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- C04B26/045—Polyalkenes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
- C04B14/26—Carbonates
- C04B14/28—Carbonates of calcium
- C04B14/285—Marble
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B26/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing only organic binders, e.g. polymer or resin concrete
- C04B26/006—Waste materials as binder
Abstract
Description
Изобретение относится к составам строительных композиций и может быть использовано для получения композиционных материалов конструкционного, отделочного, защитного назначения, таких как стеновой камень, бордюрный камень, дорожные столбики, тротуарная плитка, облицовочная плитка, черепица, газонные решетки, различные барельефы, вазоны, крышки люков и другие мелкоштучные изделия, в том числе изготавливаемые в пресс-формах.The invention relates to compositions of building compositions and can be used to obtain composite materials for structural, finishing, protective purposes, such as wall stone, curbs, road columns, paving slabs, tiles, tiles, lawn grills, various bas-reliefs, flowerpots, manhole covers and other small-sized products, including those manufactured in molds.
Многотоннажное производство изделий из термопластов, в том числе пищевой, фармацевтической и прочей упаковки, предопределяет накопление отходов полимеров, утилизируемых большей частью захоронением или сжиганием, а процент вторичной переработки полимерных отходов в РФ не превышает 8%.The large-tonnage production of thermoplastics products, including food, pharmaceutical and other packaging, determines the accumulation of polymer waste, which is mostly disposed of by burial or incineration, and the percentage of polymer polymer recycling in Russia does not exceed 8%.
В то же время производство строительных материалов является одной из наиболее материалоемких отраслей промышленности, и переработка полимерных отходов в эффективные строительные материалы позволит, с одной стороны, решать экологические задачи, с другой стороны, экономить природные ресурсы, в больших количествах потребляемые отраслью.At the same time, the production of building materials is one of the most material-intensive industries, and the processing of polymer waste into effective building materials will allow, on the one hand, solving environmental problems, and on the other hand, saving natural resources consumed in large quantities by the industry.
Известен песчано-полимерный материал (патент RU 2170716 от 20.07.2001, класс МПК С04В 26/02), который может применяться в строительстве, в приборостроении, полученный обработкой давлением горячей смеси, включающей горный песок 72%, вторичный полиэтилен 27,5% и краситель - сурик железный 0,5%, и охлаждением смеси под давлением. При этом песок разогревают до температуры 400°C, и в него вводят полиэтилен и добавки.Known sand-polymer material (patent RU 2170716 from 07.20.2001, IPC class С04В 26/02), which can be used in construction, instrumentation, obtained by pressure treatment of a hot mixture, including mountain sand 72%, secondary polyethylene 27.5% and dye - red iron oxide 0.5%, and by cooling the mixture under pressure. In this case, the sand is heated to a temperature of 400 ° C, and polyethylene and additives are introduced into it.
Известен способ изготовления строительных материалов и изделий (патент RU 2165904 от 27.04.2001, класс МПК С04В 26/02), который может быть использован при изготовлении кровельных материалов, плиток для пола, элементов отделки зданий. Согласно этому способу измельченные отходы полиэтилена и полипропилена и полифункциональную добавку, представляющую собой комплекс меламина и хлорпарафина в количестве 10-30% по массе связующего, вводят в нагретый до температуры 500°C песок с последующим формованием под давлением полученной композиции и охлаждением. Прочность при сжатии образцов, изготовленных по этому способу, составляет 28-32 МПа. Недостатком способа является необходимость предварительного приготовления и достаточно большая дозировка дорогостоящей полифункциональной добавки.A known method of manufacturing building materials and products (patent RU 2165904 from 04/27/2001, IPC class С04В 26/02), which can be used in the manufacture of roofing materials, floor tiles, building decoration elements. According to this method, the crushed waste of polyethylene and polypropylene and a multifunctional additive, which is a complex of melamine and chloroparaffin in the amount of 10-30% by weight of the binder, are introduced into sand heated to a temperature of 500 ° C, followed by molding the resulting composition under pressure and cooling. The compressive strength of samples made by this method is 28-32 MPa. The disadvantage of this method is the need for preliminary preparation and a sufficiently large dosage of expensive multifunctional additives.
Общим недостатком вышеописанных изобретений является необходимость высокотемпературного разогрева песка, что в условиях промышленного производства приведет к существенным энергозатратам и необходимости дополнительных мероприятий по обеспечению безопасности технологического процесса.A common disadvantage of the above inventions is the need for high-temperature heating of sand, which in industrial production will lead to significant energy consumption and the need for additional measures to ensure the safety of the process.
Известны полимерные композиции для получения кровельных материалов, тротуарной плитки, химически стойких и теплых полов (патенты BY 3526, 3527 от 30.09.2000, класс МПК C08L 23/06), включающие вторичный полиэтилен 17-19%, песок 76-70% и один из пигментов 7-11%: отход, образующийся при травлении плат хлорокисью меди; отход литейного производства - железоокисную пыль. То же назначение имеет полимерная композиция (патент BY №3528 от 30.09.2000, класс C08L 23/06), включающая вторичный полиэтилен 19-20%, песок 77-74% и отход гидролизного производства этилового спирта - лигнин в качестве пигмента 4-6%, а также полимерная композиция (патент BY 7808 от 28.02.2006, класс C08L 23/06), включающая вторичный полиэтилен 24,969-24,994%, песок 75,007-74,881% и лигнин гидролизный в качестве стабилизатора 0,024-0,125%).Polymer compositions are known for producing roofing materials, paving slabs, chemically resistant and heat-insulated floors (patents BY 3526, 3527 dated 09/30/2000, IPC class C08L 23/06), including secondary polyethylene 17-19%, sand 76-70% and one from pigments 7-11%: waste generated during etching of boards with copper chloride; foundry waste - iron oxide dust. The polymer composition has the same purpose (patent BY No. 3528 of September 30, 2000, class C08L 23/06), including secondary polyethylene 19–20%, sand 77–74% and waste from the hydrolysis production of ethyl alcohol — lignin as a pigment 4–6 %, as well as a polymer composition (patent BY 7808 from 02.28.2006, class C08L 23/06), including secondary polyethylene 24.969-24.994%, sand 75.007-74.881% and hydrolysis lignin as a stabilizer 0.024-0.125%).
Также известна полимерная композиция для кровельных материалов и химически стойких полов (патент BY 7868 от 28.02.2006, класс МПК C08L 23/06), включающая полиэтилен вторичный 22-25%, портландцемент 2-6%, песок 76-68%.Also known is a polymer composition for roofing materials and chemically resistant floors (patent BY 7868 dated 02.28.2006, IPC class C08L 23/06), including secondary polyethylene 22-25%, Portland cement 2-6%, sand 76-68%.
В описании полезной модели плиты для закрытия кабеля (патент RU 134703 от 06.06.2013, класс МПК H02G 3/04) предлагается состав сырьевой смеси, который может быть также использован и для производства тротуарной плитки, бордюров, газонных решеток, содержащий полиэтилен низкой плотности 0-50% и полиэтилен высокой плотности 0-100%, а в качестве минерального наполнителя - строительный песок и дополнительно пигмент при следующем соотношении компонентов: смесь полимеров 15-40%, песок 59,5-84,5% и пигмент 0,5-1,0%. При этом приготовление полимерпесчаной смеси осуществляют в плавильно-нагревательном агрегате.In the description of the utility model of the slab for cable closure (patent RU 134703 dated 06/06/2013, IPC class H02G 3/04) a composition of the raw mix is proposed, which can also be used for the production of paving slabs, curbs, lawn grates containing low density polyethylene 0 -50% and high-density polyethylene 0-100%, and as a mineral filler - building sand and additionally pigment in the following ratio of components: a mixture of polymers 15-40%, sand 59.5-84.5% and pigment 0.5- 1.0% In this case, the preparation of polymer sand mixture is carried out in a melting and heating unit.
Общим недостатком вышеописанных изобретений является низкая адгезионная прочность между полиэтиленом и частицами кварцевого песка, что приводит к постепенному выкрашиванию частичек песка и повышенной истираемости получаемых изделий.A common disadvantage of the above inventions is the low adhesive strength between polyethylene and particles of silica sand, which leads to a gradual chipping of sand particles and increased abrasion of the resulting products.
В то же время использование в качестве наполнителей полиэтилена карбонатов кальция, имеющих низкую стоимость, близкий к белому цвет и близкий показатель преломления к показателю преломления большинства полимеров, полидисперсность частиц и ряд других ценных свойств, затруднено, т.к. известно [Наполнители для полимерных композиционных материалов: Справ. пособие / Г.С. Кац, Д.Б. Милевски. Пер. с англ. Под ред. П.Г. Бабаевского. - М.: Химия, 1981. - 736 с.], что карбонаты кальция вызывают охрупчивание полиэтилена, что может быть компенсировано введением в полиэтилен его эластичных сополимеров.At the same time, the use of calcium carbonates as fillers of polyethylene, which have a low cost, close to white color and close refractive index to the refractive index of most polymers, polydispersity of particles and a number of other valuable properties, is difficult, because known [Fillers for polymer composite materials: Ref. allowance / G.S. Katz, D.B. Milevsky. Per. from English Ed. P.G. Babaevsky. - M .: Chemistry, 1981. - 736 S.] that calcium carbonates cause embrittlement of polyethylene, which can be compensated by the introduction of its elastic copolymers into polyethylene.
Известна высоконаполненная полиэтиленовая композиция (патент RU 2573559 от 20.01.16, класс МПК C08L 31/04), которая может быть использована для изготовления погонажных профильных изделий в строительстве. Композиция содержит вторичный полиэтилен высокого давления, 50-60 масс. % карбоната кальция в качестве наполнителя и модифицирующие и стабилизирующие добавки - стеарат кальция и стеариновую кислоту при массовом соотношении 2:1 и содержании в композиции до 3%. Кроме того, композиция может содержать до 10% сополимера этилена и винилацетата.Known highly filled polyethylene composition (patent RU 2573559 from 01.20.16, IPC class C08L 31/04), which can be used for the manufacture of molded shaped products in construction. The composition contains a secondary high-pressure polyethylene, 50-60 mass. % calcium carbonate as a filler and modifying and stabilizing additives — calcium stearate and stearic acid with a mass ratio of 2: 1 and a content in the composition of up to 3%. In addition, the composition may contain up to 10% copolymer of ethylene and vinyl acetate.
В вышеописанных изобретениях, нацеленных на получение композиционных строительных материалов и решающих проблемы утилизации отходов термопластов, в качестве основного связующего компонента рассматривается полиэтилен высокого давления. Однако наполнение этого полиолефина достаточно затруднено из-за его высокой молекулярной массы и связанной с этим высокой вязкости и низких значений показателя текучести расплавов. Следствием этого является высокая степень структурной неоднородности наполненных композиций и, как следствие, нестабильность свойств в получаемых изделиях.In the above inventions aimed at obtaining composite building materials and solving the problems of recycling thermoplastics, high-pressure polyethylene is considered as the main binder component. However, the filling of this polyolefin is rather difficult due to its high molecular weight and the associated high viscosity and low melt flow index. The consequence of this is a high degree of structural heterogeneity of the filled compositions and, as a consequence, the instability of the properties in the resulting products.
Известна полимерная композиция для конструкционных материалов (патент RU 2303612 от 26.02.2006, на 29.11.2010 - прекратил действие, но может быть восстановлен, класс МПК C08L 67/02, С08K 5/10), включающая полиэтилентерефталат и модификатор, в которой для повышения термостабильности полиэтилентерефталата в процессе его переработки, расширения температурного интервала использования изделий из полиэтилентерефталата, а также для регулирования показателя текучести расплава композиций на его основе, в качестве модификатора предложено добавлять полиарилатоксимат на основе дихлорангидридов тере- и изофталевой кислот и фенолкетоксима, содержащего фталидную группировку, при следующих соотношениях компонентов: полиэтилентерефталат - 99,0-99,95%, полиарилатоксимат - 0,05-1%.Known polymer composition for structural materials (patent RU 2303612 from 02.26.2006, 11/29/2010 - ceased to exist, but can be restored, class IPC C08L 67/02, C08K 5/10), including polyethylene terephthalate and a modifier, in which to increase the thermal stability of polyethylene terephthalate during its processing, expanding the temperature range of the use of products made of polyethylene terephthalate, as well as to regulate the melt flow rate of compositions based on it, it is proposed to add polyarylate oxime as a modifier t based on dichlorohydrides of tere- and isophthalic acids and phenolketoxime containing a phthalide moiety, with the following component ratios: polyethylene terephthalate - 99.0-99.95%, polyarylate oximet - 0.05-1%.
Недостатком предлагаемой полимерной композиции является трудозатратная, многостадийная, сложная в аппаратурном оформлении технология модифицирования, связанная с использованием горючих и токсичных компонентов, и предполагающая растворение смеси полиэтилентерефталата и модификатора в смеси тетрахлорэтана и фенола с последующим высаждением раствора в изопропиловый спирт, фильтрацией и многократной промывкой дистиллированной водой и последующей сушкой в вакууме.The disadvantage of the proposed polymer composition is the labor-intensive, multi-stage, hardware-complicated modification technology associated with the use of combustible and toxic components, and involving the dissolution of a mixture of polyethylene terephthalate and a modifier in a mixture of tetrachloroethane and phenol, followed by precipitation of the solution in isopropyl alcohol, filtration and repeated washing with water and subsequent drying in vacuo.
Наиболее близкой к заявляемой смеси, рассматриваемой далее в качестве прототипа, является смесь для получения изделий из композиционных материалов (патент RU 2270817 от 27.02.2006, класс МПК С04В 26/02), которая может быть использована для изготовления теплоизоляционного и конструкционного материала, в частности, для напольных и настенных покрытий, с одновременным решением задачи утилизации отходов термопластов с высокой температурой текучести. Смесь включает наполнитель, измельченные отходы термопластов, а именно отходы полиэтилентерефталата и отходы полиэтилена, и минеральную составляющую. В качестве наполнителя используется обожженный кварцевый песок, в качестве минеральной составляющей используется мел и высокодисперсный оксид кремния при следующем соотношении компонентов, мас. %: обожженный кварцевый песок - 30-40, отходы полиэтилентерефталата - 60-50, отходы полиэтилена - 5,0-10, мел - 2,5-3,5, высокодисперсный оксид кремния - 2,5-2,0, при этом для приготовления смеси используются отходы термопластов, подвергнутые измельчению сначала при термомеханической обработке в присутствии мела, а затем при тонком помоле в присутствии высокодисперсного оксида кремния.Closest to the claimed mixture, considered further as a prototype, is a mixture for the manufacture of products from composite materials (patent RU 2270817 from 02.27.2006, IPC class С04В 26/02), which can be used for the manufacture of heat-insulating and structural material, in particular , for floor and wall coverings, with the simultaneous solution of the problem of recycling waste thermoplastics with a high pour point. The mixture includes filler, crushed waste thermoplastics, namely waste polyethylene terephthalate and waste polyethylene, and the mineral component. Calcined quartz sand is used as a filler, chalk and highly dispersed silicon oxide are used as a mineral component in the following ratio of components, wt. %: fired silica sand - 30-40, polyethylene terephthalate waste - 60-50, polyethylene waste - 5.0-10, chalk - 2.5-3.5, highly dispersed silicon oxide - 2.5-2.0, while for the preparation of the mixture, waste thermoplastics are used, subjected to grinding first by thermomechanical treatment in the presence of chalk, and then by fine grinding in the presence of highly dispersed silicon oxide.
Недостатком этого технического решения является необходимость применения специфического наполнителя - обожженного песка, применяемого для фильтрования питьевой воды, не всегда доступного и перерабатываемого в ограниченных объемах. Причем обжиг песка для удаления органических примесей и влаги энергозатратен, и усложняет технологию подготовки сырьевых компонентов при приготовлении полимер-песчаной смеси.The disadvantage of this technical solution is the need to use a specific filler - burnt sand, used to filter drinking water, not always available and processed in limited volumes. Moreover, firing sand to remove organic impurities and moisture is energy-consuming, and complicates the technology of preparation of raw materials in the preparation of polymer-sand mixture.
Также недостатком прототипа является многостадийность технологии, в то время как термомеханическая переработка смеси полимеров с небольшим количеством мела не приводит к существенному увеличению эффективности их измельчения, а равномерное распределение в композиции высокодисперсных оксидов кремния очень проблематично из-за присутствия в композиции полиэтилена, сложнодиспергируемого в процессе помола, и достаточно вязкого, склонного к агрегированию и практически не разжижающегося при заявленных температурах (280°С) термостатирования форм с изделиями. Дополнительно, высокодисперсные оксиды кремния в виде белой сажи и аэросила являются достаточно дорогостоящими наполнителями.Another disadvantage of the prototype is the multi-stage technology, while thermomechanical processing of a polymer mixture with a small amount of chalk does not significantly increase their grinding efficiency, and the uniform distribution of highly dispersed silicon oxides in the composition is very problematic due to the presence of polyethylene that is difficult to disperse in the grinding process , and sufficiently viscous, prone to aggregation and practically not liquefied at the stated temperatures (280 ° C) thermostatically ia forms with products. In addition, highly dispersed silicon oxides in the form of soot and aerosil are quite expensive fillers.
Недостатком изготовления изделий из композиции по прототипу также является сложность перехода в расплав смеси при ее термостатировании в форме, и высокая вероятность не полного перехода полимеров в расплав, что может приводить к образованию крупных зернистых включений в структуре изделий даже при длительном (12 мин) прессовании.The disadvantage of manufacturing products from the composition of the prototype is also the complexity of the transition to the melt of the mixture when it is thermostated in the mold, and the high probability of incomplete transition of the polymers into the melt, which can lead to the formation of large granular inclusions in the structure of the products even during prolonged (12 min) pressing.
Задачей заявляемого изобретения является разработка новых сырьевых смесей для изготовления композиционных строительных материалов, позволяющих утилизировать отходы полиэтилентерефталата и полипропилена.The task of the invention is the development of new raw mixes for the manufacture of composite building materials, allowing the disposal of waste polyethylene terephthalate and polypropylene.
Техническим результатом является упрощение технологии получения смесей и изделий на их основе, снижение температуры технологической переработки смеси в изделия, повышение прочностных и эксплуатационных показателей изделий, утилизация отходов термопластов.The technical result is the simplification of the technology for producing mixtures and products based on them, lowering the temperature of technological processing of the mixture into products, increasing the strength and performance of products, recycling waste thermoplastics.
Указанный технический результат достигается тем, что смесь для получения композиционных строительных материалов, включающая измельченные предварительно термомеханически обработанный вторичный полиэтилентерефталат - ВПЭТФ и вторичный полипропилен - ВПП, сополимер этилена и винилацетата и тонкодисперсный наполнитель, имеет отличия, а именно: она содержит модифицированный сополимер Этатилен EVA-g-GMA, тонкодисперсный наполнитель с содержанием карбонатов кальция и магния не менее 80% и дополнительно - коротковолокнистый хризотил с характеристическим отношением длины к диаметру 300-400 и получена указанной термомеханической обработкой ВПЭТФ расплавлением при 280 град. С, охлаждением расплава в воде, сушкой при 80 град. С и измельчением, с последующим расплавом при 210-240 град. С, введением в расплав измельченного ВПП в соотношении, масс. %: ВПЭТФ 73,7 и ВПП 26,3, затем указанных сополимера, наполнителя и хризотила при следующем соотношении компонентов, масс. %: ВПЭТФ и ВПП 19-38, наполнитель 80-60, сополимер 1-2, хризотил 0-3,5.The specified technical result is achieved in that the mixture for producing composite building materials, including crushed pre-thermomechanically processed secondary polyethylene terephthalate - VPETF and secondary polypropylene - VPP, a copolymer of ethylene and vinyl acetate and a finely divided filler, has differences, namely: it contains a modified ethylene ethylene EVA- copolymer g-GMA, a finely divided filler with a calcium and magnesium carbonate content of at least 80% and additionally short-fiber chrysotile with a character the historical ratio of length to diameter is 300-400 and obtained by the indicated thermomechanical treatment of VPETF by melting at 280 degrees. C, cooling the melt in water, drying at 80 deg. C and grinding, followed by melt at 210-240 degrees. With the introduction of the crushed runway into the melt in the ratio, mass. %: VPETF 73.7 and runway 26.3, then the indicated copolymer, filler and chrysotile in the following ratio of components, mass. %: VPETF and VPP 19-38, filler 80-60, copolymer 1-2, chrysotile 0-3.5.
Быстрое водное охлаждение расплава полиэтилентерефталата необходимо для фиксации аморфного состояния, а сушка при температуре 80°С позволяет удалить воду для предотвращения гидролиза полиэтилентерефталата при последующей термической переработке и избежать кристаллизации полиэтилентерефталата, которая возможна при более высоких температурах сушки.Rapid water cooling of the polyethylene terephthalate melt is necessary to fix the amorphous state, and drying at a temperature of 80 ° C allows water to be removed to prevent hydrolysis of polyethylene terephthalate during subsequent thermal processing and to avoid crystallization of polyethylene terephthalate, which is possible at higher drying temperatures.
Подготовленный таким образом вторичный полиэтилентерефталат имеет пониженную температуру технологической переработки в изделия -210-240°С, что подтверждается исследованиями с использованием дифференциально-термического анализа.Thus prepared secondary polyethylene terephthalate has a low temperature of technological processing into products -210-240 ° C, which is confirmed by studies using differential thermal analysis.
Измельченные отходы полипропилена вводят при перемешивании в расплав термомеханически обработанного вторичного полиэтилентерефталата. В полученный таким образом расплав вторичных термопластов вводят модифицированный сополимер Этатилен EVA-g-GMA, обеспечивая адгезионное взаимодействие между полимерной матрицей и тонкодисперсным наполнителем. Введение сополимера Этатилен EVA-g-GMA в расплав при температуре 210-240°С позволяет быстро и равномерно распределить его в расплаве, не допуская при этом термодеструкции сополимера Этатилен EVA-g-GMA, которую регистрируют при температурах от 240°С и выше.The ground polypropylene waste is introduced into the melt of the thermomechanically processed secondary polyethylene terephthalate with stirring. A modified Ethatylene EVA-g-GMA copolymer is introduced into the melt of secondary thermoplastics thus obtained, providing an adhesive interaction between the polymer matrix and the finely divided filler. The introduction of the Ethatylene EVA-g-GMA copolymer into the melt at a temperature of 210-240 ° C allows you to quickly and evenly distribute it in the melt, while avoiding the thermal degradation of the Ethatylene EVA-g-GMA copolymer, which is recorded at temperatures from 240 ° C and above.
Тонкодисперсный наполнитель с содержанием карбонатов кальция и магния не менее 80%, например: мел, известняк, доломитизированный известняк, доломит, микрокальцит, имея развитую поверхность (Sуд=1000-10000 см2/г) и достаточную ее полимерофильность по отношению к полипропилену [Наполнители для полимерных композиционных материалов: Справ. пособие / Г.С. Кац, Д.Б. Милевски. Пер. с англ. Под ред. П.Г. Бабаевского. - М.: Химия, 1981. - 736 с.], дополнительно прививается и к полиэтилентерефтатату за счет наличия химически активных полярных акрилатных и эпоксидных групп сополимера Этатилен EVA-g-GMA, что обеспечивает рост прочности при изгибе в изделиях, получаемых из заявляемой смеси. При этом содержание сополимера Этатилен EVA-g-GMA в количестве 5% от суммарной массы вторичного полиэтилентерефталата и вторичного полипропилена оптимально, так как при введении сополимера Этатилен EVA-g-GMA в меньших количествах эффект усиления прочности при изгибе уменьшается, а при введении его в количестве более 5% от суммарной массы вторичного полиэтилентерефталата и вторичного полипропилена прочность изделий при изгибе остается на том же уровне, а прочность при сжатии снижается.Fine filler with a calcium and magnesium carbonate content of at least 80%, for example: chalk, limestone, dolomitic limestone, dolomite, microcalcite, having a developed surface (S beats = 1000-10000 cm 2 / g) and its sufficient polymerophilicity with respect to polypropylene [ Fillers for polymer composite materials: Ref. allowance / G.S. Katz, D.B. Milevsky. Per. from English Ed. P.G. Babaevsky. - M .: Chemistry, 1981. - 736 pp.], It is additionally grafted to polyethylene terephtate due to the presence of chemically active polar acrylate and epoxy groups of the Ethatylene EVA-g-GMA copolymer, which ensures an increase in bending strength in products obtained from the inventive mixture . At the same time, the content of Ethatylene EVA-g-GMA copolymer in an amount of 5% of the total weight of secondary polyethylene terephthalate and secondary polypropylene is optimal, since the introduction of Ethatylene EVA-g-GMA copolymer in smaller amounts reduces the effect of strengthening the bending strength, and when it is introduced into the amount of more than 5% of the total mass of secondary polyethylene terephthalate and secondary polypropylene, the bending strength of the products remains at the same level, and the compressive strength decreases.
Заявляемая смесь может дополнительно содержать коротковолокнистый хризотил с характеристическим отношением длины к диаметру 300…400, в количестве до 3,5% от массы смеси. Тонкоизмельченный коротковолокнистый хризотил в составе бинарного наполнителя выполняет роль фиброармирования, повышая прочность при изгибе изделий из заявляемой сырьевой смеси. При этом содержание коротковолокнистого хризотила в количестве до 3,5% от массы смеси оптимально, так как при введении коротковолокнистого хризотила в больших количествах локальные скопления коротковолокнистого хризотила приводят к увеличению водопоглощения изделий.The inventive mixture may additionally contain short-fiber chrysotile with a characteristic ratio of length to diameter of 300 ... 400, in an amount up to 3.5% by weight of the mixture. The finely divided short-fiber chrysotile in the composition of the binary filler plays the role of fiber reinforcement, increasing the bending strength of products from the inventive raw mix. The content of short-fiber chrysotile in an amount of up to 3.5% by weight of the mixture is optimal, since with the introduction of short-fiber chrysotile in large quantities, local accumulations of short-fiber chrysotile lead to an increase in water absorption of products.
Упрощение технологии получения изделий на основе заявляемой смеси достигается термомеханической подготовкой вторичного полиэтилентерефталата, обеспечивающей снижение температуры технологической переработки смеси в изделия, а также заменой термостатирования форм со смесью перед прессованием на прессование сразу из горячей смеси.Simplification of the technology for producing products based on the inventive mixture is achieved by thermomechanical preparation of secondary polyethylene terephthalate, which reduces the temperature of technological processing of the mixture into products, as well as by replacing the temperature control of the molds with the mixture before pressing by pressing directly from the hot mixture.
Смесь для получения композиционных строительных материалов изготавливают следующим образом.A mixture for obtaining composite building materials is made as follows.
Отходы полиэтилентерефталата и полипропилена предварительно измельчают на частицы размерами 10-30 мм. В агрегат, обеспечивающий нагрев до температуры 280°С и перемешивание, загружают отходы полиэтилентерефталата и выдерживают до полного расплавления. Расплав охлаждают заливкой в воду. Полученный материал подсушивают при температуре 80°С, измельчают дроблением и повторно расплавляют при температуре 210-240°С. В расплав добавляют отходы полипропилена и выдерживают до полного расплавления.Wastes of polyethylene terephthalate and polypropylene are pre-crushed into particles with sizes of 10-30 mm. In the unit, providing heating to a temperature of 280 ° C and mixing, load the waste polyethylene terephthalate and incubated until completely melted. The melt is cooled by pouring into water. The resulting material is dried at a temperature of 80 ° C, crushed by crushing and re-melted at a temperature of 210-240 ° C. Polypropylene wastes are added to the melt and maintained until completely melted.
Параллельно карбонатный наполнитель высушивают при температуре 120°С. Непосредственно перед загрузкой наполнителя в расплав термопластов вводят модифицированный сополимер Этатилен EVA-g-GMA и перемешивают в течение 2-5 мин. Затем в расплав при перемешивании засыпают наполнитель. Готовую смесь дозируют и загружают в пресс-форму, предварительно подогретую до 120°С. Изделия прессуют при удельном давлении 25 МПа в течение 5 мин.In parallel, the carbonate filler is dried at a temperature of 120 ° C. Immediately before loading the filler, a modified ethatylene EVA-g-GMA copolymer is introduced into the melt of thermoplastics and mixed for 2-5 minutes. Then, the filler is poured into the melt with stirring. The finished mixture is metered and loaded into the mold, preheated to 120 ° C. Products are pressed at a specific pressure of 25 MPa for 5 minutes.
ПримерExample
Составы смесей, режимы приготовления смесей, режимы прессования изделий приведены в табл. 1. Для получения смесей использовались следующие сырьевые материалы: отходы полиэтилентерефталата (бутылочная тара); отходы полипропилена (различная упаковка); модифицированный сополимер этилена и винилацетата «Этатилен EVA-g-GMA» (плотность 0,95 г/см3, показатель текучести расплава 9,1 г/10 мин, содержание винилацетатных групп 22%, степень прививки глицидилметакрилата (2,3-эпоксипропилметакрилата) 3%, производство ООО «Новые Полимерные Технологии»); известняковая мука (суммарная массовая доля CaCO3+MgCO3 не менее 80%; удельная поверхность 1000 см2/г); мел (массовая доля СаСО3 не менее 85%; удельная поверхность 6500 см2/г); микрокальцит (массовая доля СаСО3 не менее 95%; удельная поверхность 8000 см2/г); коротковолокнистый хризотил-асбест марки 6-20 по ГОСТ 12871-2013 «Хризотил. Общие технические условия» (массовая доля фракции менее 75 мкм - 61%; диаметр волокон 0,19-0,25 мкм; характеристическое отношение длины к диаметру 300-400).Compositions of mixtures, modes of preparation of mixtures, modes of pressing products are given in table. 1. To obtain mixtures, the following raw materials were used: waste polyethylene terephthalate (bottle packaging); polypropylene waste (various packaging); modified ethylene-vinyl acetate copolymer "Ethatylene EVA-g-GMA" (density 0.95 g / cm 3 , melt flow rate 9.1 g / 10 min, content of vinyl acetate groups 22%, grafting of glycidyl methacrylate (2,3-epoxypropyl methacrylate) 3%, production of LLC New Polymer Technologies); limestone flour (total mass fraction of CaCO 3 + MgCO 3 not less than 80%; specific surface 1000 cm 2 / g); chalk (mass fraction of CaCO 3 not less than 85%; specific surface area 6500 cm 2 / g); microcalcite (mass fraction of CaCO 3 not less than 95%; specific surface area 8000 cm 2 / g); short-fiber chrysotile asbestos grade 6-20 according to GOST 12871-2013 "Chrysotile. General technical conditions "(mass fraction of the fraction less than 75 microns - 61%; fiber diameter 0.19-0.25 microns; characteristic ratio of length to diameter 300-400).
Физико-механические и эксплуатационные свойства изделий из смесей по прототипу, из заявляемых смесей, а также стандартные требования по уровню свойств для некоторых изделий строительного назначения (тротуарных и облицовочных плит из цементного бетона) приведены в табл. 2.Physico-mechanical and operational properties of products from mixtures of the prototype of the inventive mixtures, as well as standard requirements for the level of properties for some products for construction purposes (paving and facing slabs made of cement concrete) are given in table. 2.
Анализ табличных данных свидетельствует о том, что температура технологической переработки заявляемой смеси в изделия на 30-65°С ниже, чем по прототипу; время прессования изделий из заявляемой смеси меньше в 2,4-3 раза, чем по прототипу, что является доказательством упрощения и снижения энергоемкости технологии приготовления изделий из заявляемой смеси.Analysis of the tabular data indicates that the temperature of the technological processing of the inventive mixture into products is 30-65 ° C lower than that of the prototype; the pressing time of products from the inventive mixture is 2.4-3 times less than according to the prototype, which is evidence of the simplification and reduction of energy consumption of the technology for preparing products from the inventive mixture.
Прочность при изгибе и водопоглощение у изделий из заявляемых смесей, содержащих волокнистый наполнитель (заявляемые составы 6, 7), находится на том же уровне, что и у изделий из смесей по прототипу (состав по прототипу 10) при близких степенях наполнения.The bending strength and water absorption of products from the inventive mixtures containing fibrous filler (claimed compositions 6, 7) is at the same level as that of products from mixtures of the prototype (composition according to prototype 10) with similar degrees of filling.
Прочность при сжатии, сопротивление истираемости, морозостойкость изделий из заявляемых смесей существенно выше требований, предъявляемых к уровню свойств бетонных тротуарных и фасадных плит при меньшей плотности изделий из заявляемых смесей.Compressive strength, abrasion resistance, frost resistance of products from the claimed mixtures are significantly higher than the requirements for the level of properties of concrete paving and facade slabs at a lower density of products from the claimed mixtures.
Суммарная массовая доля вторичных полиэтилентерефталата и полипропилена в заявляемых смесях составляет от 19 до 28,5%, что при промышленных объемах производства позволит утилизировать значительное количество отходов термопластов.The total mass fraction of secondary polyethylene terephthalate and polypropylene in the inventive mixtures is from 19 to 28.5%, which with industrial volumes of production will allow you to dispose of a significant amount of waste thermoplastics.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016111826A RU2623754C1 (en) | 2016-03-29 | 2016-03-29 | Mixture for producing composite construction materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016111826A RU2623754C1 (en) | 2016-03-29 | 2016-03-29 | Mixture for producing composite construction materials |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2623754C1 true RU2623754C1 (en) | 2017-06-29 |
Family
ID=59312252
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016111826A RU2623754C1 (en) | 2016-03-29 | 2016-03-29 | Mixture for producing composite construction materials |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2623754C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2688718C1 (en) * | 2018-09-27 | 2019-05-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Mixture for producing composite construction materials containing components of municipal wastes |
| RU2751941C1 (en) * | 2020-07-17 | 2021-07-21 | Виктор Владимирович Стрельников | Composite material based on secondary polyethylene terephthalate |
| RU2773845C2 (en) * | 2020-10-07 | 2022-06-14 | Виктор Владимирович Стрельников | Method for production of composite materials based on secondary polyethylene terephthalate and erbium chelate complexes |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0139527A1 (en) * | 1983-10-19 | 1985-05-02 | Westinghouse Electric Corporation | Nuclear reactor loss of coolant protection system |
| EP0203017A1 (en) * | 1985-05-21 | 1986-11-26 | Pluess Staufer Ag | Thermoplastic compositions with a very high content of powdery mineral substances for incorporation into polymers |
| RU2170716C1 (en) * | 2000-06-30 | 2001-07-20 | Тарасенко Александр Михайлович | Sand-polymer material |
| RU2270817C1 (en) * | 2004-07-06 | 2006-02-27 | Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) | Mix to produce articles of composite materials |
| RU2303612C1 (en) * | 2006-02-26 | 2007-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова | Polymer composition for structural materials |
| RU2573559C2 (en) * | 2014-04-01 | 2016-01-20 | Дмитрий Иванович Лямкин | Highly filled polyethylene composition |
-
2016
- 2016-03-29 RU RU2016111826A patent/RU2623754C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0139527A1 (en) * | 1983-10-19 | 1985-05-02 | Westinghouse Electric Corporation | Nuclear reactor loss of coolant protection system |
| EP0203017A1 (en) * | 1985-05-21 | 1986-11-26 | Pluess Staufer Ag | Thermoplastic compositions with a very high content of powdery mineral substances for incorporation into polymers |
| RU2170716C1 (en) * | 2000-06-30 | 2001-07-20 | Тарасенко Александр Михайлович | Sand-polymer material |
| RU2270817C1 (en) * | 2004-07-06 | 2006-02-27 | Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) | Mix to produce articles of composite materials |
| RU2303612C1 (en) * | 2006-02-26 | 2007-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова | Polymer composition for structural materials |
| RU2573559C2 (en) * | 2014-04-01 | 2016-01-20 | Дмитрий Иванович Лямкин | Highly filled polyethylene composition |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| ДВОРКИН Л.И. и др. Строительные материалы из отходов. промышленности, Ростов-на-Дону, Феникс, 2007, с. 343-345. * |
| ДВОРКИН Л.И. и др. Строительные материалы из отходов. промышленности, Ростов-на-Дону, Феникс, 2007, с. 343-345. КОЛБАСОВ В.М. и др. Технология вяжущих материалов. Москва, Стройиздат, 1987, с. 64, 65. МОРОЗ И.И. и др. Справочник по фарфоро-фаянсовой промышленности. т. 1, Москва, Легкая индустрия, 1976, с. 144, 145. * |
| КОЛБАСОВ В.М. и др. Технология вяжущих материалов. Москва, Стройиздат, 1987, с. 64, 65. МОРОЗ И.И. и др. Справочник по фарфоро-фаянсовой промышленности. т. 1, Москва, Легкая индустрия, 1976, с. 144, 145. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2688718C1 (en) * | 2018-09-27 | 2019-05-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Mixture for producing composite construction materials containing components of municipal wastes |
| RU2751941C1 (en) * | 2020-07-17 | 2021-07-21 | Виктор Владимирович Стрельников | Composite material based on secondary polyethylene terephthalate |
| RU2773845C2 (en) * | 2020-10-07 | 2022-06-14 | Виктор Владимирович Стрельников | Method for production of composite materials based on secondary polyethylene terephthalate and erbium chelate complexes |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8545748B2 (en) | Building bricks including plastics | |
| CN104119043B (en) | Road paving material taking building waste as main material and preparation method of road paving material | |
| US20030065082A1 (en) | Compositions comprising solid particles and binder | |
| CN101007723A (en) | Concrete water-permeable brick using steel slag as aggregate | |
| US20130102727A1 (en) | Synthetic construction aggregate and method of manufacturing same | |
| CN104086131B (en) | Road pavements that building waste is prepared with agstone compound and preparation method thereof | |
| CN110272234A (en) | Utilize the polymer concrete of construction waste, the manufacturing method of the polymer concrete of industry waste material and utilization above method manufacture | |
| RU2623754C1 (en) | Mixture for producing composite construction materials | |
| RU2688718C1 (en) | Mixture for producing composite construction materials containing components of municipal wastes | |
| CN104671720B (en) | Use road filling of building waste and gangue manufacture and preparation method thereof | |
| CN104692771B (en) | It is combined prepared road pavements of mud and preparation method thereof with building waste | |
| CN101613491A (en) | A kind of fine inorganic ceramic powder aggregate and preparation method thereof | |
| KR102338303B1 (en) | Composition for sidewalk block comprising oyster shells | |
| CN104761216B (en) | A kind of road pavements and preparation method thereof with the compound electroslag of building waste | |
| KR100292388B1 (en) | Block molding using steel slag and waste vinyl | |
| KR900002528B1 (en) | Slag resin concrete composition | |
| KR20020024279A (en) | Glass Resin Ceramic (G.R.C.) composition and method for preparing the same | |
| KR102614736B1 (en) | Hydrophilic Construction Aggregate Treated by Ozone and Preparation Method thereof | |
| FI95794B (en) | Hot-fill material method for mixed waste and collection plastics for the production of filler pulp | |
| CA2932592A1 (en) | Synthetic aggregate and method of manufacturing same | |
| RU2698352C1 (en) | Crude mixture for production of facing polymer composite articles | |
| KR102117863B1 (en) | Marble panel comprising slag and stone powder and manufacturing method thereof | |
| KR100593851B1 (en) | Aggregate binders for polymer concrete, including polymer waxes and polyethylene | |
| KR19990053897A (en) | Flooring and building wall moldings using waste plastic and manufacturing method thereof | |
| JP4477848B2 (en) | Manufacturing method of inorganic building materials |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210330 |