Главная
Новости
Ремонт
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Воздухоопорные сооружения
Грунтовые основания




19.09.2018


18.09.2018


17.09.2018


17.09.2018


14.09.2018


11.09.2018


07.09.2018


07.09.2018


07.09.2018


07.09.2018





Яндекс.Метрика
         » » Карбамидные композиции

Карбамидные композиции

31.03.2016

Экономическая эффективность применения полимерных композитов в строительстве в значительной степени определяется стоимостью полимерных компонентов. В этом аспекте наиболее перспективными для производства полимербетонов являются карбамидоформальдегидные смолы. Однако карбамидные полимербетоны характеризуются повышенной усадкой, невысокой прочностью и долговечностью, а также токсичностью, что сдерживает их применение. На наш взгляд, свойства карбамидных композитов могут быть улучшены за счет применения более эффективных отвердителей, наполнителей и добавок, а также соединений, связывающих токсичные компоненты.
Для отверждения связующих на основе карбамидных смол рекомендуется большое количество отвердителей: солянокислый анилин, хлористый аммоний, щавелевая кислота, хлорное железо и т. п. Однако, как показывает производственный опыт, перечисленные отвердители являются нетехнологичными при получении каркасных композитов. В связи с этим были проведены экспериментальные исследования с целые выявления новых отвердителей, способствующих получению технологичных, прочных и долговечных полимербетонов.
В результате проведенных исследований установлено, что наиболее подходящим отвердителем карбамидных смол являются пиритные огарки, при введении которых одновременно достигаются их отверждение и наполнение. При этом получается удобная в работе двухкомпонентная система — смола и наполнитель, выступающий одновременно и отвердителем и пигментом. Пиритные огарки являются многотоннажными отходами химической промышленности при переработке серного колчедана — пирита в серную кислоту. По минералогическому составу они представляют собой смесь окислов железа с непрореагировавшим пиритом и окислами других металлов. Гранулометрический состав огарков характеризуется высокой дисперсностью, основная масса зерен (более 90 %) имеет крупность не более 0,14 мм. Отверждение полимерной смеси обусловлено, по-видимому, наличием в составе пиритных огарков примеси сульфатов и сульфидов.
Карбамидные композиции

Кривая предела прочности при наполнении карбамидных смол пиритными огарками имеет экстремальный характер (рис. 4.12). Увеличение их количества сверх оптимального уровня приводит к снижению прочности композиций, вызывая разуплотнение структуры вследствие нехватки полимера.
Дополнительное введение в карбамидные композиции небольшого количества некоторых органических и неорганических кислот способствует увеличению прочности. Наилучшие результаты прочности на сжатие и изгиб достигаются при введении фосфорной и акриловой кислот. Они же приводят к повышению модуля упругости (рис. 4.13 и 4.14).
Карбамидные композиции

При введении наполнителей различной природы прочность карбамидных композиций изменяется в широких пределах. Так, прочность на сжатие наполненных составов с применением андезита, базальта, маршалита, роговой обманки, трахита, глинистого сланца, графита составила соответственно 73,8; 69,3, 67,5; 66,2; 59,4; 56,4; 55,3 МПа. В составах с наполнителями, имеющими щелочную реакцию, такими, как асбестоцементные oтходы, цемент, сиенит, известняк, схватывания не происходит.
Свойства карбамидных композитов с пиритными огарками улучшаются при введении водосвязывающих и легирующих добавок, кварцевых наполнителей. Введение водосвязывающих — фосфогипса и строительного гипса при незначительном понижении прочности повышает модуль упругости (рис. 4.15). Кварцевые порошки в композициях с пиритными огарками также способствуют некоторому снижению прочности. При использовании порошков с удельной поверхностью 200 и 600 см2/г прочность композиций снижается соответственно до 58,2 и 60,9 МПа, однако их введение оправданно, так как в этом случае достигается снижение усадочных деформаций и водопоглощения соответственно в 1,8 и 1,3 и в 1,2 и 1,1 раза.
Карбамидные композиции

Составы на основе карбамидных смол и пиритных огарков характеризуются повышенной хрупкостью. Нашими исследованиями установлено повышение ударной вязкости и прочности при изгибе этих композитов при введении молотого вермикулита. Армирование связующего слюдяными пластинками (при оптимальной дозировке 40 мас. ч. вермикулита на 100 мас. ч. смолы КФЖ, 75 мас. ч. пиритных огарков, 200 мас. ч. кварцевого песка и 1 мас. ч. ГКЖ-186 — 41) позволило повысить ударную вязкость композитов в 1,6 раза, а прочность при изгибе — в 1,3 раза (рис. 4.16, 4.17). Повышение прочности карбамндных композитов при изгибе достигается также при добавлении эпоксидной смолы в сочетании с аминосланцефенольным отвердителем, который отверждает эпоксидную смолу в воде и во влажных условиях [51]. Их введение в объеме по 10 мас. ч. на 100 мас. ч. смолы КФЖ при 75 мас. ч. пиритных огарков и 200 мас. ч. кварцевого песка позволяет повысить прочность композитов при изгибе до 33 МПа. У контрольного состава без добавки прочность равна 21,5 МПа.
Карбамидные композиции

B настоящее время исследователями разработано большое количество полимерных строительных материалов» обладающих высокими физико-механическими показателями и хорошими эксплуатационными свойствами. Однако многие полимерные материалы, и в частности карбамидные, не получили широкого применения в строительстве. Одним из основных препятствий для этого является то, что при эксплуатации в условиях воздействия воды или повышенных температур карбамидные материалы выделяют в окружающую среду токсичный формальдегид, который загрязняет воздух рабочей зоны при переработке композитов и опасен для здоровья людей и животных в условиях постоянной эксплуатации изделий из карбамидных композитов.
Нами установлено, что содержание свободного формальдегида можно снизить за счет введения добавок, химически связывающих эти компоненты. В качестве таковых мы рассматривали поливиниловый спирт, мочевину и гидросульфит натрия. Реакция мочевины с формальдегидом протекает с образованием ее моно- или диметилопроизводных:
Карбамидные композиции

При обработке альдегидами твердого полимера (поливиниловый спирт) протекает реакция с образованием внутри- и межмолекулярных ацетальных связей:
Карбамидные композиции

В случае взаимодействия формальдегида с гидросульфитом натрия образуется бисульфитное соединение:
Карбамидные композиции

С этими добавками были проведены экспериментальные исследования. Полимерная композиция в свой состав включала карбамидную смолу КФЖ — 100 мас. ч., пиритные огарки — 150 мас.ч. Добавку вводили взамен определенной части пиритных огарков. Результаты исследований приведены на графиках (рис. 4.18 и 4.19). Как следует из графиков, наибольшему снижению содержания свободного формальдегида способствует поливиниловый спирт. Эффективно применение также гидросульфита натрия, который в малых количествах наряду со снижением свободного формальдегида способствует повышению прочности композитов.