Способ получения конструкционного материала
METHOD FOR PRODUCING STRUCTURAL MATERIAL

Изобретение может иметь широкое применение, например, в строительстве, а также в области приборостроения, в частности для выполнения корпусов, кожухов, стоек, ячеек измерительных приборов. Изобретение может быть также использовано в производстве бронепластин.
Известен песчано-пластинчатый материал, предназначенный для изготовления литых форм, включающий в себя резину и песок [патент Китая N 1162523 от 22.10.1997]. Однако данный материал дорог и непрочен.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является конструкционный материал, полученный путем охлаждения горячей смеси, включающей в себя расплав термопластичного полимера и наполнитель, в частности, песок в количестве от 67 до 95 мас. % [SU 1719345, 1992]. Указанный материал обладает высокой стойкостью к воздействию внешней среды, кислот и щелочей, а также хорошо обрабатывается. Однако он обладает недостаточной прочностью.
Задачей заявляемого изобретения является повышение прочности материала.
Технический результат достигается тем, что расплав термопластичного полимера в виде сверхвысокомолекулярного полиэтилена с молекулярным весом 1-9 млн г/моль и песок перемешивают, горячую смесь обрабатывают методом прессования, и охлаждают смесь до отвердения, при этом компоненты имеют следующее соотношение, в мас. %:
Песок - 50-95,
Сверхвысокомолекулярный полиэтилен 5-50.
Для придания дополнительных свойств к основной песчано-полимерной массе могут добавляться: - армирующие добавки - волокнистые материалы органического и минерального происхождения (асбестовые волокна, стекловолокно, ацетатное волокно, хлопковые очесы и др.); - пластификаторы, например, дибутил- и диоктилфталат, трикрезилфосфат и др.; - для облегчения прессования и предотвращения прилипания массы к стенкам пресс-форм во время прессования могут добавляться смазывающие вещества: стеарин, воск и др.
Песок (с размером зерен от 0,005 до 5 мм) может применяться природный (горный, речной и морской) и искусственный (побочный продукт камнедробильных заводов и карьеров) или полученный из крупнокристаллического мрамора, мраморных известняков и доломитов, крупнокристаллических гранитов, сиенитов, туфов, антрацита, обожженного кирпича, черепицы, керамических труб, фарфора, стекла, базальта, кварцита, пемзы, шлаков, кирпича, черепицы, керамических труб, фарфора, стекла, базальта, кварцита, пемзы, шлаков, перлита, вермикулита и др.
Пример 1. Способа получения конструкционного материала.
Состав массы: горный песок 72%, и сверхвысокомолекулярный полиэтилен с молекулярным весом 4,6 г/моль 28%. Исходные порошки перемешивают в смесителе при температуре 220°С до достижения однородности. При этом образовалась однородная пластическая масса, которую прессовали в охлаждаемой пресс-форме при давлении 29 МПа, Изделие снимали при отвердении массы до достижения температуры 95°С брикеты помещают в пресс-форму, придавливают, нагревают до 180-200°С, прессуют под удельным давлением 5-30 МПа при непрерывном нагревании пресс-формы, выдерживают под давлением в течение 40-120 минут, охлаждают и вынимают готовое изделие. Перед применением изделие хранят на складе не менее 1-х суток.
Получен образец: цвет - серый,
поверхность - однородная глянцево-матовая, без пор,
3
3
плотность 1800 кг/м (прототип 2700 кг/м),
водопоглощение - 0 (прототип 0),
разрушающее напряжение при сжатии 400 МПа (прототип 100 МПа по нашим измерениям),
кислотостойкость - 99% (прототип 99%),
щелочностойкость - 96,5% (прототип 96,5%).
Таким образом, прочность на сжатие у заявляемого изделия получена в 4 раза больше, чем у прототипа.
Пример 2. Способа получения конструкционного материала. Состав массы: горный песок 95%, и сверхвысокомолекулярный полиэтилен с молекулярным весом 1 млн г/моль 5%. Исходные порошки перемешивают в смесителе при температуре 220°С до достижения однородности. При этом образовалась однородная пластическая масса, которую прессовали в охлаждаемой пресс-форме при давлении 29 МПа. Изделие снимали при отвердении массы до достижения температуры 95°С брикеты помещают в пресс-форму, придавливают, нагревают до 180-200°С, прессуют под удобным давлением 5-30 МПа при непрерывном нагревании пресс-формы, выдерживают под давлением в течение 40-120 минут, охлаждают и вынимают готовое изделие. Перед применением изделие хранят на складе не менее 1-х суток.
Получен образец: цвет - серый,
поверхность - однородная глянцево-матовая, без пор,
3
3
плотность 2200 кг/м (прототип 2700 кг/м),
водопоглощение - 0 (прототип 0),
разрушающее напряжение при сжатии 400 МПа (прототип 100 МПа по нашим измерениям),
кислотостойкость - 99% (прототип 99%),
щелочностойкость - 96,5% (прототип 96,5%).
Таким образом, прочность на сжатие у заявляемого изделия получена в 4 раза больше, чем у прототипа.
Пример 3. Способа получения конструкционного материала. Состав массы: горный песок 50%, и сверхвысокомолекулярный полиэтилен с молекулярным весом 9 млн г/моль 50%. Исходные порошки перемешивают при температуре 220°С до достижения однородности. При этом образовалась однородная пластическая масса, которую прессовали в охлаждаемой пресс -форме при давлении 29 МПа. Изделие снимали при отвердении массы до достижения температуры 95°С брикеты помещают в пресс-форму, придавливают, нагревают до 180-200°С, прессуют под удельным давлением 5-30 МПа при непрерывном нагревании пресс-формы, выдерживают под давлением в течение 40-120 минут, охлаждают и вынимают готовое изделие. Перед применением изделие хранят на складе не менее 1-х суток.
Получен образец: цвет - серый,
поверхность - однородная глянцево-матовая, без пор,
3
3
плотность 1700 кг/м (прототип 2700 кг/м),
водопоглощение - 0 (прототип 0),
разрушающее напряжение при сжатии 400 МПа (прототип 100 МПа по нашим измерениям),
кислотостойкость - 99% (прототип 99%),
щелочностойкость - 96,5% (прототип 96,5%).
Таким образом, прочность на сжатие у заявляемого изделия получена в 4 раза больше, чем у прототипа.
Полимер-песчаный материал состоит из сверхвысокомолекулярного полиэтилена с молекулярным весом 1-9 млн г/моль и песка. Приведенные результаты подтверждают получение указанного технического результата - повышения прочности материала. Что обусловлено плотной упаковкой частиц песка и кристаллизацией сверхвысокомолекулярного полиэтилена и благодаря его молекулярному весу 1-9 млн г/моль под давлением в условиях ограниченных микрокамер. Заявленный материал прочен, пожаробезопасен, экологически чист, стоек к воздействию внешней среды, кислот и щелочей и обрабатывается.