Способ получения серного вяжущего и серное вяжущее

Способ получения серного вяжущего и серное вяжущее 


--- Закажите полную версию данного патента ---
RU (11) 2220095 (13) C2

(51) 7 C01B17/00, C04B28/36 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 05.10.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 2003.12.27 
(21) Регистрационный номер заявки: 2000132108/03 
(22) Дата подачи заявки: 1999.05.24 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1999.05.24 
(31) Номер конвенционной заявки: P.326569 
(32) Дата подачи конвенционной заявки: 1998.05.27 
(33) Страна приоритета: PL 
(43) Дата публикации заявки: 2002.12.20 
(45) Опубликовано: 2003.12.27 
(56) Аналоги изобретения: DE 2305293 A, 06.09.1973. US 4293463 A, 06.10.1981. SU 1428738 A1, 07.10.1988. SU 1662983 A1, 17.05.1995. US 4091001 A, 23.05.1978. 
(72) Имя изобретателя: ФАРАНЬСКИ Роман (PL) 
(73) Имя патентообладателя: ПШЕДЗИ ЭМБЯРСТВО ЗАГРАНИЧНЭ "МАРБЕТ" (PL) 
(74) Патентный поверенный: Кобря Наталья Васильевна 
(85) Дата соответствия ст.22/39 PCT: 2000.12.27 
(86) Номер и дата международной или региональной заявки: PL 99/00017 (24.05.1999) 
(87) Номер и дата международной или региональной публикации: WO 99/61387 (02.12.1999) 
(98) Адрес для переписки: 121248, Москва, а/я 70, Н.В.Кобря 

(54) Способ получения серного вяжущего и серное вяжущее 

Предметом настоящего изобретения является способ получения серных вяжущих и серные вяжущие, которые применяются преимущественно в качестве компонента серных бетонов. В способе получения серного вяжущего путем расплавления серы в среде двуокиси углерода полученный расплав нагревают до температуры не выше 135°С , в него последовательно вводят стирол и олефиновые углеводороды в виде димеров и тримеров циклических соединений при соотношении серы и указанных углеводородов в смеси со стиролом соответственно, вес.%: 93-98 и 2-7, смесь нагревают до указанной температуры, выдерживают полученную эвтектическую смесь при этой температуре при непрерывной гомогенизации путем перемешивания в течение не менее 2,5 часов для физико-химической модификации серы. В указанном способе после физико-химической модификации серы осуществляют кристаллизацию при скорости охлаждения расплава не выше 16°С/мин до комнатной температуры. В указанном способе эвтектическую смесь выдерживают конгруэнтно без распада в процессе плавки и кристаллизуют до получения анизотропных кристаллов -ромбической формы , не подвергающихся полиморфным изменениям, причем содержание примеси -моноклинной серы не превышает 0,1 вес.%. Серное вяжущее, включающее серу и смесь олефиновых углеводородов, является эвтектической смесью, образованной замещающим твердым раствором серы в количестве 93-98 вес.% и растворенных в ней олефиновых углеводородов, в котором суммарное содержание олефиновых углеводородов не превышает 7 вес.%. Технический результат - получение серных вяжущих с однородными и анизотропными свойствами, обладающих высокой устойчивостью к агрессивным химическим реагентам в широком диапазоне температур, большой прочностью к внешним механическим и термическим ударам. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Предметом настоящего изобретения является способ получения серных вяжущих и серные вяжущие, применяемые преимущественно в качестве компонента серного бетона.

Известны способы получения серных вяжущих, основанные на добавлении к расплавленной и нагретой до температуры 135-140°С сере модификаторов в виде олефиновых углеводородов, таких как дициклопентадиен, циклопентадиен, циклодекадиен, дипентен, стирол, винилциклогексан, а также их различных смесей.

Из патента Австрии №355976, а также из патентов США №4058500, №4311826, №4391926 и №4348313 известны серные вяжущие, основным компонентом которых является сера, а модифицирующим компонентом являются олефиновые углеводороды, такие как дициклопентадиен, циклопентадиен, циклодекадиен, дипентен, стирол, винилциклогексан или их смеси.

Применяют также олефиновые пирролиаты, которые получают в виде попирролиновых масел при нефтехимической переработке нефти, известные в торговле под названиями RP-120, RP-020, CTLA, ESCOPOL (Эскополь), причем, как указано в упомянутых выше патентах, они являются смесью перечисленных выше олефиновых углеводородов.

Задачей настоящего изобретения является получение серных вяжущих с однородными и анизотропными свойствами, что достигнуто благодаря такому способу их производства, который обеспечивает получение исключительно однородных твердых растворов и исключает возможность образования химических соединений, прежде всего полимеров серы с модификаторами.

Наиболее близким из аналогов в части способа является способ получения серного вяжущего путем расплавления серы в среде двуокиси углерода (см., например, DE №2305293, опубл. 06.09.1973).

Наиболее близким из аналогов к вяжущему является серное вяжущее, включающее серу и смесь олефиновых углеводородов (см., например, US №4293463, опубл. 06.10.1981).

В способе получения серного вяжущего путем расплавления серы в среде двуокиси углерода полученный расплав нагревают до температуры не выше 135°С, в него последовательно вводят стирол и олефиновые углеводороды в виде димеров и тримеров циклических соединений при соотношении серы и указанных углеводородов в смеси со стиролом соответственно, вес.%: 93-98 и 2-7, смесь нагревают до указанной температуры, выдерживают полученную эвтектическую смесь при этой температуре при непрерывной гомогенизации путем перемешивания в течение не менее 2,5 часов для физико-химической модификации серы. В указанном способе после физико-химической модификации серы осуществляют кристаллизацию при скорости охлаждения расплава не выше 16°С/мин до комнатной температуры. В указанном способе эвтектическую смесь расплавляют конгруэнтно без распада в процессе плавки и кристаллизуют до получения анизотропных кристаллов -ромбической формы, не подвергающихся полиморфным изменениям, причем содержание примеси -моноклинной серы не превышает 0,1 вес.%.

Серное вяжущее, включающее серу и смесь олефиновых углеводородов, является эвтектической смесью, образованной замещающим твердым раствором серы в количестве 93-98 вес.% и растворенных в ней олефиновых углеводородов, в котором суммарное содержание олефиновых углеводородов не превышает 7 вес.%.

Задачей настоящего изобретения является получение серных вяжущих, обладающих высокой устойчивостью к агрессивным химическим реагентам в широком диапазоне температур, большой прочностью к внешним механическим и термическим ударам.

Преимущество указанных вяжущих заключается в том, что серные вяжущие, полученные способом по изобретению, при температуре приготовления серобетонных смесей, то есть при температуре от 130 до 140°С, характеризуются очень низкой вязкостью в пределе от 15 до 40 сР (10-3 Нс/м2), что обеспечивает полную смачиваемость гранул минеральных заполнителей, применяемых при изготовлении серобетонных материалов.

Применяемые смеси модификаторов не вступают ни в какие химические реакции, а лишь частично растворяются в циклооктасере и частично образуют дисперсную фазу. В результате на первом этапе процесса гомогенизации образуется однородный твердый заменительный раствор, в котором молекулы модификатора в виде растворенного компонента заменяют соответствующие элементы в структуре растворителя в виде циклооктасеры.

Зато на втором этапе происходит растворение компонентов модификатора, распределенных в продукте первого этапа.

В результате этих действий образуется однородная двухкомпонентная система - эвтектическая смесь, которая плавится конгруэнтно, то есть без распада в процессе плавки.

Полученный эвтектик в виде серного вяжущего кристаллизуется с образованием кристаллов -ромбической формы с параметрами кристаллической ячейки, близкими к сере.

Термогравиаметрический анализ показывает, что, в отличие от элементарной серы, во время процессов плавления и кристаллизации не образуются ячейки -моноклинной системы, а также не происходят никакие полиморфные изменения, в результате чего образуется однородная эвтектическая смесь, то есть серное вяжущее с анизотропными свойствами с заданными, постоянными и устойчивыми физико-химическими параметрами.

Полученные серные вяжущие являются новыми цементами, которые обладают по отношению к существующим иным химическим и фазовым составом и отличаются высокой устойчивостью к агрессивным химическим реагентам в широком диапазоне температур, большой прочностью к внешним механическим и термическим ударам, благодаря чему их можно применять в качестве вяжущих для производства конструкционных материалов, полов и фундаментов, производственных устройств и элементов технологического оборудования, функционирующих в особенно тяжелых условиях окружающей среды.

Существуют также возможности применения полученных серных вяжущих для производства дешевых серных бетонов с использованием бетонов, например, на основе портландцемента, связывание которых происходит при их охлаждении и которые не требуют кондиционирования для получения полных прочностных свойств.

Перечисленные выше серные вяжущие получены путем модифицирования серы смесями олефиновых углеводородов, то есть попирролиновыми маслами, а также фурфуроловыми экстрактами, производимыми в процессах селективной очистки фурфуролом фракций, получаемых нефтеперегонкой.

В приведенных ниже примерах в смеси со стиролом применяются углеводородные олефины, известные под торговым названием "Пиролизат-БФ", осветленное масло ЗПКК, диеновые фракции из олефиновой установки "ПЕТРОХИМИИ", Плоцк (содержащие до 70 вес.% дициклопентадиена) в различных соотношениях, причем общее количество использованных модификаторов составляет от 3 до 7 вес.% по отношению к сере, подвергаемой процессу модификации.

Для получения серных вяжущих осуществляют модификацию серы следующим способом: определенное количество серы растворяют в среде двуокиси углерода и нагревают до температуры 130-135°С при скорости нагрева порядка 5-7°С в минуту, по достижению нужной температуры постепенно добавляют определенное количество стирола, а примерно через 15 минут после добавления стирола постепенно маленькими дозами вводят диеновый модификатор, после чего до момента образования эвтектической смеси всю смесь выдерживают без доступа воздуха в среде двуокиси углерода при температуре 135°С в течение 2,5 - 3 часов. После окончания процесса кондиционирования смесь охлаждают до комнатной температуры со скоростью охлаждения порядка 10-15°С в минуту.

Пример 1

95,0 весовых частей серы расплавили в среде двуокиси углерода и нагрели до температуры 135°С, после чего к расплавленной сере добавили 2,0 весовые части стирола-мономера, а через 15 минут после добавления стирола добавили 3 весовые части смеси модификаторов, состоящей наполовину из осветленного масла ЗПКК и наполовину из Пиролизата БФ. Смесь выдержали при температуре 130°С в среде двуокиси углерода в течение 2,5 часов при интенсивном ее перемешивании, затем смесь охладили до комнатной температуры со скоростью охлаждения 12°С в минуту. Получили серное вяжущее темно-коричневого цвета, плотностью 2,05 г/см3, с температурой плавления 104°С, с параметрами кристаллической ячейки: -ромбическая система, а =10,07, b =12,10, с =24,43.

Вязкость серного вяжущего при температуре 135°С - 35 сР.

Объемная усадка после кристаллизации и охлаждения до комнатной температуры - 2,5%.

На фиг.1 представлена кривая термического дифференциального анализа полученного серного вяжущего.

Пример 2

93,0 весовые части серы расплавили в среде двуокиси углерода и нагрели до температуры 135°С, затем к расплавленной сере добавили 2,0 весовые части стирола-мономера, а через 15 минут после добавления стирола добавили 5,0 весовых частей смеси модификаторов, состоящей из 1/3 Пиролизата БФ и 2/3 диеновой фракции, содержащей 70 вес.% дициклопентадиена. Расплавленную смесь выдержали при нужной температуре в среде двуокиси углерода при постоянном перемешивании в течение около 3 часов, затем смесь охладили при скорости охлаждения 10°С в минуту. Получили серное вяжущее светло-коричневого цвета плотностью 1,95 г/см3, с температурой плавления 100°С, с параметрами кристаллической ячейки: -ромбическая система, а = 10,24, b =12,44, с =24,25.

Вязкость серного вяжущего при температуре 135°С - 22 сР.

Объемная усадка после кристаллизации и охлаждения до комнатной температуры - 1,8%.

На фиг.2 представлена кривая термического дифференциального анализа полученного серного вяжущего.

Пример 3

97,0 весовых частей серы расплавили в среде двуокиси углерода и нагрели до температуры 135°С, затем к расплавленной сере добавили 1,0 весовую часть стирола-мономера, а через 15 минут после добавления стирола добавили 2,0 весовые части модификатора, которым является диеновая фракция циклоолефиновой установки, содержащая 70 вес.% дициклопентадиена. Расплавленную смесь кондиционировали, выдерживая при температуре 135°С в течение 2,5 часов в среде двуокиси углерода. Затем смесь охладили до комнатной температуры со скоростью охлаждения около 12°С в минуту и получили серное вяжущее светло-зеленого цвета, плотностью 2,02 г/см3, с температурой плавления 108°С и параметрами кристаллической ячейки: -ромбическая система, а =10,65, b =12,15, с = 23,15.

Вязкость серного вяжущего при температуре 135°С - 18 сР.

Объемная усадка после кристаллизации и охлаждения до комнатной температуры - 0,7 об.%.

На фиг.3 представлена кривая термического дифференциального анализа полученного серного вяжущего.

Пример 4

96,0 весовых частей серы расплавили в среде двуокиси углерода и нагрели до температуры 135°С , после чего к расплавленной сере добавили 1,5 весовых частей стирола-мономера, а через 15 минут после этого добавили 2,5 весовых частей модификатора, состоящего наполовину из фракции диеновой циклоолефиновой установки, содержащей 70 вес.% дициклопентадиена и наполовину из легкого осветленного масла ЗПКК. Расплавленную смесь выдержали в среде двуокиси углерода при температуре 135°С в течение около 2,5 часов. Затем смесь охладили до комнатной температуры со скоростью охлаждения около 15°С в минуту. Получили серное вяжущее желто-зеленого цвета, плотностью 2,05 г/см3, с температурой плавления 108°С, с параметрами кристаллической ячейки: -ромбическая система, а = 11,05, b = 12,25, с =24,25.

Вязкость серного вяжущего при температуре 135°С - 24 сР.

Объемная усадка после кристаллизации и охлаждения до комнатной температуры - 1,4 об.%.

На фиг. 4 представлена кривая термического дифференциального анализа полученного серного вяжущего.

Полученные этим способом серные вяжущие были дополнительно исследованы в отношении их свойств в качестве серных цементов в модельных серных бетонах. Для проведения тестов использовано 2 вида заполнителей:

- заполнитель К1 состава: 85 весовых частей баритовой муки с содержанием фракции 0,1-0,5 мм минимум 95%, 15 весовых частей нарезанного стекловолокна длиной 0,5 см и сечением д = 0,1 мм2.

- заполнитель К2 состава: 42 весовые части кварцевого песка с содержанием фракции 0,2-2,0 мм минимум 95 вес.%, 43 весовые части кварцевого песка с содержанием фракции 1,0 - 4,0 мм минимум 90 вес.%, 15 весовых частей летучей золы (микрофаза).

В каждом из случаев серные вяжущие, полученные описанным в приведенных выше примерах способом, смешивали с заполнителями в заданных соотношениях:

1. С заполнителем К1 - 140 весовых частей серного вяжущего, 86,0 весовых частей заполнителя К1.

2. С заполнителем К2 - 7,0 весовых частей серного вяжущего, 93,0 весовые части заполнителя К2.

Смеси серобетонных масс непрерывно перемешивали в воздушной среде при скорости нагрева порядка 7,0°С в минуту до получения температуры 140°С, при этой температуре смесь дополнительно перемешивали еще 1,5 часа. Из горячих смесей серных бетонов отлили болванки - образцы для прочностных исследований, которые охладили со скоростью 15°С в минуту.

Полученные результаты исследований представлены в таблице, в которой указаны свойства серных бетонов, полученных с применением серных вяжущих.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Способ получения серного вяжущего путем расплавления серы в среде двуокиси углерода, отличающийся тем, что полученный расплав нагревают до температуры не выше 135°С, в него последовательно вводят стирол и олефиновые углеводороды в виде димеров и тримеров циклических соединений при соотношении серы и указанных углеводородов в смеси со стиролом соответственно 93-98 вес.% и 2 - 7 вес.%, смесь нагревают до указанной температуры, выдерживают полученную эвтектическую смесь при этой температуре при непрерывной гомогенизации путем перемешивания в течение не менее 2,5 ч для физико-химической модификации серы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после физико-химической модификации серы осуществляют кристаллизацию при скорости охлаждения расплава не выше 16°С/мин до комнатной температуры.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что эвтектическую смесь выдерживают конгруэнтно без распада в процессе плавки и кристаллизуют до получения анизотропных кристаллов -ромбической формы, не подвергающихся полиморфным изменениям, причем содержание примеси -моноклинной серы не превышает 0,1 вес.%.

4. Серное вяжущее, включающее серу и смесь олефиновых углеводородов, отличающееся тем, что оно является эвтектической смесью, образованной замещающим твердым раствором серы в количестве 93-98 вес.% и растворенных в ней олефиновых углеводородов, при их содержании не превышающем 7 вес.%.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к СТРОЙИНДУСТРИИ: строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ, бетон, специальный бетон, добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства, специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения, лакокрасочные, клеевые составы и композиции, строительные изделия, окна и двери. шторы и жалюзи. фурнитура, гарнитура и комплектующие, устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. приспособления и устройства, устройство покрытий полов. наливные полы. смеси и композиции, строительство и ремонт гидротехнических сооружений, технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения, новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ, строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ.



Новые технологии и изобретения в стройиндустрии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "силикатный кирпич" будет найдено словосочетание "силикатный кирпич". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("силикатный" или "кирпич").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+силикатный -кирпич".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "кирпич" будут найдены слова "кирпич", "кирпичи" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "кирпич!".


Строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения | Лакокрасочные, клеевые составы и композиции | Строительные изделия | Новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ | Окна и двери. Шторы и жалюзи. Фурнитура, гарнитура и комплектующие | Устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. Приспособления и устройства | Бетон. Добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства | Устройство покрытий полов. Наливные полы. Смеси и композиции | Строительство и ремонт гидротехнических сооружений | Технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения | Строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Способы производства строительных материалов из древесины и отходов деревообработки


Рейтинг@Mail.ru