3870

таточно довести рН до 9. В этих условиях можно получить стабильные силикатные системы с высоким содержанием диоксида кремния и модулем SiO2:M2O. В этом случае величина результирующего силикатного модуля зависит только от диаметра частиц золя. Эта зависимость показана на рис. 2.

На самом деле рис. 2 показывает диаграмму состояний силикатной системы с сильными органическими основаниями. Поле этой диаграммы, которое лежит между проложенной линией и осью d (nm), соответствует области, где могут существовать устойчивые коллоидные полимерные и мономерные силикатные системы. Выше этой линии соответствующие силикатные системы подвергаются довольно быстрой коагуляции и гелеобразованию. Таким образом, для золя диоксида кремния рекомендуемый предел размера частиц d — от 7 до 8 нм, предел для теоретически возможного силикатного модуля SiO2:M2O будет находиться в диапазоне величин от 17 до 19.

Рис. 2. Предельные значения силикатного модуля SiO2: M2O, который может быть получен

с использованием золя диоксида кремния при его нейтрализации

органическим основанием до рН = 9

Как известно, растворимые силикатные щелочные системы обширны и классифицируются в соответствии со следующими критериями [16]:

по степени полимеризации I диоксида кремния, то есть по среднему числу атомов кремния, образующих в процессе полимеризации непрерывную систему силоксановых связей ≡Si-O-Si≡. Полимеризация кремнезема сопровождается увеличением его молекулярной массы М при высоких степенях полимеризации путем увеличения размера d коллоидных частиц диоксида кремния. При определенной степени полимеризации I коллоидный диоксид кремния появляется в системах щелочных силикатов в виде золя и высоко гидратированного диоксида кремния:

по химическому составу они характеризуются молярным соотношением SiO2/М2О (силикатный модуль n) в процессе увеличения щелочности; в случае щелочных силикатных систем образуется ряд, соответствующий четырем вышеуказанным формам кремнезема:

Таким образом, по аналогии с силикатными жидкими стеклами для силикатов сильных органических оснований оптимальные значения силикатного модуля SiO2:M2O находится в диапазоне от 2 до 4. Для некоторых особых случаев оно может быть сведено до SiO2:M2O в интервале от 17 до 19 и даже более высоких значений. Тем не менее такие системы трудно получить, и они могут быть достаточно неустойчивы. Силикатный модуль SiO2:M2O не мо-

61

Научный журнал строительства и архитектуры

жет иметь значение меньше 2. В этом случае образуются обычные молекулярные силикаты, которые не обладают связующими свойствами.

Вэтом процессе можно использовать любой тип сильных органических оснований. Поскольку диоксид кремния полностью растворяется при рН 10,7 до 11,0 и при высоких значениях рН, можно даже приготовить силикаты органических оснований, имеющих константы диссоциации рКb < 3. Полученные таким образом соединения также будут иметь заранее определенную величину силикатного модуля, выраженную по аналогии с силикатным модулем для щелочных металлов в виде SiO2:(NR4)2О.

2. Тетрафурфурилоксисилан как наноструктурирующий агент. С введением спе-

цифических органических добавок силикатов, таких как ТФС, можно достичь значительного увеличения плотности и прочности силикатной матрицы в жестких условиях. Этот эффект обусловлен упрочнением контакта между силикатными глобулами связующего геля и щелочного компонента благодаря «прививке» фуранового радикала [2].

Впроцессе гидролиза ТФС происходит образование активных наночастиц гидратированного оксида кремния SiO2 и фурфурилового спирта (ФС), при этом создаются олигомерные нанопленки на поверхности силикатных зерен матрицы. TФС является своего рода центром формирования зародышей новой микрокристаллической фазы, который блокирует поверхностные поры в силикатной матрице и уменьшает усадочные деформации покрытия.

Впоследние годы стало развиваться применение полимерных силикатных композиционных материалов, которые представляют собой водорастворимые силикаты с активными добавками фурана серии веществ. Они работают в кислых и нейтральных средах, и подвергаются воздействию высоких температур. Эти материалы дешевы, их легко производить, они не токсичны и не горючи. Полимерсиликатные материалы в виде растворов, замазок применяют для изготовления конструкций различного назначения, монолитной и штучной футеровки. Есть некоторые перспективы использования композиционных материалов на основе связующих из жидкого стекла, модифицированных фурфуриловым спиртом.

Значительное увеличение прочности, тепло- и огнестойкости силикатной матрицы достигается введением в состав тетра-фурфуриловогоэфира ортокремневойкислоты—ТФС (рис. 3).

Рис. 3. Химическая структура ТФС

(tetrakis (furan-2-ylmethyl) orthosilicate)

Этот эффект достигается за счет укрепления контактов между глобулами кремнезема и модификации щелочного компонента в результате появления фуранового радикала. Введение добавки ТФС в связующее приводит к образованию наночастиц SiO2 и фурфурилового спирта. Фурфуриловый спирт заполняет поры матрицы и образует сшитый полимер. Добавление ТФС повышает механическую и химическую стойкость связующего вещества, и этот подход стал широко использоваться для приготовления кислотостойких покрытий [13].

Этот эффект можно объяснить следующими соображениями. Например, о термической стабильности оксосоединений можно судить по относительной прочности межатомных связей М-О и С-О в их кристаллической структуре. Длины связей М-О и С-О в составе координационного полиэдра могут значительно варьироваться, что указывает на их энергетическую неравноценность. Во время обезвоживания и теплового воздействия дентатность определен-

62

ной части лигандов может изменяться. В формирующейся структуре они могут одновременно выполнять функции как лиганда, так и отсутствующего сольвата. Увеличение дентатности лигандов приводит к искажению кислородного окружения элемента матрицы или наполнителя с соответствующим изменением расстояний М-О и С-О в структуре и, следовательно, к изменению их прочности.

Для повышения прочности, кислото-, тепло- и огнестойкости строительных материалов и конструкций из них в состав связующего вводятся тетрафурфуриловые эфиры ортокремневой кислоты. Эти соединения синтезируются путем переэтерификации тетраэтоксисилана с фурфуриловым спиртом.

Используемое связующее содержит: жидкое стекло — 80—95мас. %; ТФС — 2—7мас. %; отвердитель, гексафторсиликат натрия — 13 мас. %. Таким образом, для замены части жидкого стекла использовали органическое щелочное жидкое стекло, в котором в качестве органического катиона принимается 1,4-диазабицикло[2.2.2]октан-1,4-дииум или 1,5- диазабицикло[3.3.3]ундекан-1, 5-дииум силикаты — 2—4 мас. %. Силикат натрия с катионом, 1,4-диазабицикло[2.2.2]октан-1,4-дииум, совместимым с водными дисперсиями полиуретана и хлоропрена, а также с большинством латексов на основе синтетических каучуков.

Для того чтобы контролировать свойства полученных полисиликатных композиционных покрытий и для получения наноструктурированных материалов с оптимальными свойствами требуется детальное понимание механизмов процессов, происходящих при их подготовке. Это требует знания деталей структуры используемых материалов, и в частности ТФС. Для этого были проведены квантовохимические расчеты структуры, топологии и свойства ТФС. Расчеты проводились по методике, описанной в работе [15]. Рассчитанная молекулярная структура ТФС представлена на рис. 4.

Рис. 4. Структура молекулы ТФС: Si(ОСН2(C4H3O))4

Структура молекулы рассчитывалась минимизацией общей энергии молекулы путем минимизации градиента и достижения им минимального значения с использованием двух вариантов базиса расчета: исходной структуры и после наложения процедуры молекулярной динамики. Процедура молекулярной динамики включала 10000 итераций, таким образом, эти результаты более точно описывают топологию и энергетику молекулы ТФС. Результаты энергетических расчетов представлены в табл. 1.

Для расчетов топологии и химических свойств молекулы ТФС — Si (OCH2(C4H3O))4 — использовались различные вычислительные методы. Вычислительная химия охватывает разнообразные математические методы, которые делятся на две большие категории:

молекулярные механика — применяет законы классической физики к атомам в молекуле без явного рассмотрения электронов. Для этих расчетов использовался метод ММ2 и MMFF94;

63

Научный журнал строительства и архитектуры

квантовая механика — опирается на уравнения Шредингера для описания молекулы с явной обработкой электронной структуры. В свою очередь, квантово-механические методы можно разделить на два класса: ab initio (неэмпирические) и полуэмпирические. В ме-

тоде ab initio использовался процесс GAMESS Interface — The General Atomic and Molecular Electronic Structure System — общая система атомной и молекулярной электронной структуры. При полуэмпирических методах использовался развернутый метод Хюккеля (Huckel).

Расчет атомных зарядов, которые были получены из электростатических потенциалов, дают полезную информацию о химической активности. Атомные точечные заряды дают лучшее представление о вероятных местах атаки при химическом взаимодействии молекулы с внешними реагентами. Данные по электронной заселенности конкретных атомных позиций, величинах зарядов, координатах атомов и геометрической топологии молекулы ТФС представлены в работе [3].

Полученные результаты указывают на неоднородность функциональных фурфурилок- си-группировок, что, в свою очередь, указывает на возможность ступенчатого механизма взаимодействия молекул ТФС как между собой, так и с окружающими ее молекулами воды в процессе их гидролиза. Кроме того, сама молекула ТФС не является симметричной, что также обусловливает возможность ступенчатого механизма образования наноразмерных фаз и наноструктурирования полисиликатного композиционного покрытия при его получении.

На основе этих данных был получен оптимальный состав материала, который обладает повышенной прочностью, долговечностью, плотностью и трещиностойкостью. Мы исследовали диффузионную проницаемость материала покрытия и его химическую стойкость в различных агрессивных средах.

3. Наноструктурированное полисиликатное композиционное покрытие. Разра-

ботанное нами наноструктурированное полисиликатное композиционное покрытие состоит из связующего, отвердителя, полимерной добавки, тонкого и грубого наполнителя. Водорастворимое натриевое или калиевое силикатное стекло, имеющее плотность 1,38— 1,4 г/см3, используют в качестве основы для связующего вещества. Технический кремнефтористый натрий используется в большинстве случаев в качестве отвердителя. Наполнителями являются натуральные или искусственные материалы, имеющие высокую устойчивость к действию кислот, в частности кварц, циркон, диабаз, базальт, гранит, ан-

дезит и т. д. [8, 10, 14].

Полисиликатное композиционное покрытие имеет ряд важных эксплуатационных характеристик (высокую плотность, огнестойкость, устойчивость к воздействию кислот), поэтому оно находит широкое применение в качестве облицовочного материала для химической аппаратуры и установок.

64

Тем не менее серьезным недостатком этих покрытий является их низкая прочность и высокая усадка. Введением специальных органических добавок силикатов, таких как ТФС, можно добиться значительного увеличения плотности и прочности силикатного матрицы в агрессивных средах за счет укрепления контактов между структурными элементами композиции [6].

Был получен оптимальный состав композиционного покрытия. Оно имеет высокую прочность, долговечность, плотность и ударную вязкость. Нами исследовались диффузионные свойства покрытия и его химическая стойкость в различных агрессивных средах.

Определен оптимальный состав полисиликатного композиционного покрытия. Критерием для оптимального состава композиционного покрытия были условия наименьшего расхода связующего, хорошая обрабатываемость, высокая плотность и прочность. Оптимизации процесса в целом предшествовало определение оптимального количества силикатного связующего вещества и добавки мономера. Результаты экспериментов приведены в табл. 2.

Из представленных данных видно, что даже небольшое изменение количества силикатного связующего резко изменяет технологические характеристики композиционного покрытия. Уменьшение количества связующего вещества снижает подвижность смеси в 2,5 раза и приблизительно в 5 раз увеличивает его жесткость. Влияние мономерной добавки ТФС исследовано на пластичной смеси, содержащей 11 % связующего вещества (табл. 3).

Результаты исследования ясно показывают, что введение добавки ТФС увеличивает жесткость смеси. Влияние содержания силикатного связующего на прочность композиционного покрытия определяли для композиции с мономером с добавкой и без нее. В первом случае в качестве исходного образца были принята пластичная смесь, имеющая минимальное содержание связующего (10—13 %), а также добавки ТФС в количестве 3 % от массы связующего. Результаты экспериментов приведены на рис. 5.

Эксперименты показали, что прочность образцов материала покрытия возрастает с уменьшением содержания связующего жидкого стекла во всем диапазоне изменения. Уменьшение количества связующего вещества только на 3 % приводит к увеличению прочности материала покрытия приблизительно на 25 %. Можно предположить, что это явление связано с толщиной пленки связующего вещества, которое обволакивает зерна наполнителя. Так, при уменьшении толщины пленки увеличивается сила адгезионного взаимодействия, что способствует увеличению прочности и плотности смеси.

65

Научный журнал строительства и архитектуры

Следует отметить, что введение добавки ТФС в количестве 0,3 %, в композиционное покрытие увеличивает прочность и плотность материала примерно на 50 % во всем диапазоне исследованного содержания органических водорастворимых силикатов [12, 18].

Срок службы полисиликатного нанокомпозиционного покрытия в агрессивных средах зависит от скорости диффузии химически активных реагентов, которая проходит через несовершенства молекулярной структуры связующего, за счет воздействия температуры и давления окружающей среды. Таким образом, определение коэффициента диффузии в композиционном покрытии в определенный период времени будет иметь значение для оценки влияния добавок мономеров и установления предельно допустимой концентрации веществ, вызывающей коррозию.

Мы исследовали диффузное проникновение в композиционное покрытие в нейтральной водной среде, которая является наиболее агрессивной для композиций на основе жидких стекол. Результаты испытаний образцов полисиликатных нанокомпозиционных покрытий различных составов показаны на рис. 6.

Очевидно, что диффузионное проникновение в материал, модифицированный добавкой ТФС, значительно ниже, чем в композиции, содержащей добавку ФС. При этом скорости

66

этого процесса для этих образцов также значительно различаются, особенно в начальный период. Коэффициенты диффузии, полученные методом сорбции, были рассчитаны в течение двух периодов экспозиции в воде — 7 и 30 дней (табл. 4). Таким образом, можно сделать вывод, что введение модификаторов фуранового ряда в состав силикатных композиционных покрытий уменьшает скорость диффузионного проникновения агрессивных сред.

Таблица 4

Коэффициенты диффузии образцов полисиликатных нанокомпозиционных покрытий в водной среде

Для изучения влияния слабокислой среды на свойства полисиликатных нанокомпозиционных покрытий были использованы оптимальные композиции, включающие мономерные добавки ФС и ТФС (табл. 5). Средняя концентрация соответствует водным растворам серной и соляной кислот, используемым для травления металлов. Коррозионная стойкость полисиликатных нанокомпозиционных покрытий оценивалась путем изменения прочности на сжатие образцов материала после 3—18 месяцев экспозиции в средах с интервалом в 3 месяца. Влияние типа мономера добавки на прочность полисиликатных нанокомпозиционных покрытий после 18 месяцев выдержки образцов в слабокислой водной среде описано в табл. 5.

Из представленных данных видно, что небольшое изменение в содержании жидкого связующего резко изменяет технологические характеристики полисиликатных нанокомпозиционных покрытий. С уменьшением количества связующего увеличивается прочность и плотность материала.

Оптимальный состав материала включает в себя 11,23 % жидкого стекла и 0,34 % мономерных добавок (ФС или ТФС). Состав полисиликатных нанокомпозиционных покрытий, модифицированных добавкой ТФС, имеет высокую прочность на сжатие и высокую деформируемость. Введение мономерных добавок ТФС в состав материала увеличивает жесткость смеси и очень существенно снижение усадочные деформации. Добавки веществ фуранового ряда уменьшают диффузионное проникновение агрессивной среды в структуре полисиликатных нанокомпозиционных покрытий и повышают их устойчивость к коррозии.

Выводы. Получен оптимальный состав защитных покрытий на основе органических водорастворимых силикатов, обладающих повышенной прочностью, долговечностью, плотностью и трещиностойкостью. Исследована диффузионная проницаемость покрытий и их химическая стойкость в различных агрессивных средах.

Введение в состав композиционного покрытия добавки ТФС в количестве 0,3 %, увеличивает прочность и плотность материала примерно на 50 % во всем диапазоне исследованного содержания органических водорастворимых силикатов. Пластичная композицион-

67

Научный журнал строительства и архитектуры

ная смесь позволяет изготавливать изделия любых геометрических форм. Следует отметить, что прочность на сжатие и деформативность образцов композиционного покрытия, модифицированных добавкой ТФС, оказались максимальными. Исследование показало, что введение мономерных добавок приводит к резкому уменьшению усадочных деформаций. Усадочные деформации композиционного покрытия в возрасте 28 дней составили всего 0,06 % при содержании в смеси 3 % ТФС.

Образование структуры композиционного покрытия сопровождается интенсивным сжатием связующего геля капиллярными силами межмицеллярной жидкости. Для смеси без мономерных добавок такой жидкостью является вода. Сжатие геля приводит к возникновению максимальных усадочных деформаций с самого начала твердения смеси. Введение в смесь добавок ФС или ТФС приводит к существенному уменьшению влияния капиллярных сил благодаря снижению поверхностного натяжения жидкости в капиллярах.

Небольшое изменение содержания органических водорастворимых силикатов резко меняет технологические характеристики композиционного покрытия. С уменьшением содержания органических водорастворимых силикатов прочность и плотность композиционного покрытия возрастают. Оптимальный состав композиционного покрытия включает 11,23 % силикатного связующего и 0,34 % мономерных добавок (ФС или ТФС). Состав композиционного покрытия, модифицированный добавкой ТФС, обладает высокой прочностью на сжатие и высокой деформативностью. Введение в состав композиционного покрытия мономерной добавки ТФС приводит к увеличению жесткости смеси и весьма существенному уменьшению усадочных деформаций. Добавки соединений фуранового ряда способствуют снижению диффузионного проникания агрессивной среды в силикатный полимербетон и повышают его коррозионную стойкость.

Библиографический список

1. Корнеев, В. И. Жидкое и растворимое стекло. Производственное издание / В. И. Корнеев, В. В. Данилов. — СПб: Стройиздат, 1996. — 216 с.

2.Кудрявцев, П. Наноматериалы на основе растворимых силикатов / П. Кудрявцев, О. Фиговский. — Saarbrucken: Lambert Academic Publishing, 2014. — 165 с.

3.Кудрявцев, П. Г. Наноструктурированные материалы, получение и применение в строительстве / П. Г. Кудрявцев, О. Л. Фиговский // Нанотехнологии в строительстве. — 2014. — Т. 6, № 6. — С. 27—45.

4.Мальцева, Г. Н. Коррозия и защита оборудования от коррозии / Г. Н. Мальцева. — Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2000. — 55 с.

5.Пат. 2408552. Российская Федерация, МПК C04B26/02 (2006.01), C09D1/02 (2006.01), Нанострукту-

рированное связующее в композитных строительных материалах / Бейлин Д. А. Борисов Ю. М., Фиговский О. Л., Суровцев И. С., заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО ВГАСУ, заявл. 28.04.2009; Опубл.: 10.01.2011 Бюл. № 1. — 7 c.

6.Соломатов, В. И. Полимерные композиционные материалы в строительстве / В. И. Соломатов, А. Н. Бобрышев, Н. Г. Химмлер. — М.: Стройиздат, 1988. — 312 с.

7.Фиговский, О. Успехи применения нанотехнологий в строительных материалах / О. Фиговский, Д. Бейлин, А. Пономарев // Нанотехнологии в строительстве. — 2012. — № 3. — P. 6—21.

8. Фиговский, О. Л. Успехи применения нанотехнологий в строительных материалах / О. Л. Фиговский, Д. А. Бейлин, А. Н. Пономарев // Нанотехнологии в строительстве. — 2012. — Т. 4, № 3. — С. 6—21.

9.Figovsky, O. Advanced nanomaterials based on soluble silicates / O. Figovsky, P. Kudryavtsev // Scientific Israel —Technological Advantages, — 2014. — Vol. 16, № . 3. — P. 38—76.

10.Figovsky, O. Method of Predicting Concrete Creep / O. Figovsky, E. Olkhovik // Journal of the Mechani-

cal Behavior of Materials. — 2001. — Vol. 12, № 2. — P. 85—94.

P.97—101.

13.Figovsky, O. Advanced Polymer Concretes and Compounds / O. Figovsky, D. Beilin. — CRC Press, Tailor & Francis Group, 2013. — 245 p.

68

14.Figovsky, O. L. Advanced Composite Materials Based on Silicate-Polymers Matrix / O. L. Figovsky // Proceedings of Pan-Asian Aerospace TechnologyConference. — Beijing, China, 1994.

15.Holtje, H. — D. Molecular Modeling. Basic Principles and Applications / H. — D. Holtje, W. Sippl,

D.Rognan, G. Folkers. — WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2008. — 318 p.

16.Iler, Raph K. The Chemistry of Silica / Raph K. Iler. — New York: John Wiley and Sons, 1979. —

614 p.

17.Kudryavtsev, P. Advanced Nanomaterials Based on Soluble Silicates / P. Kudryavtsev, O. Figovsky // Scientific Israel — Technological Advantages. — 2014. — Vol. 16, № 3. — P. 38—76.

18.Kudryavtsev, P. Advance in Nanocomposites Based on Hybrid Organo-Silicate Matrix / P. Kudryavtsev, O. Figovsky, N. Kudryavtsev // Chemistry& Chemical Technology. — 2016. — Vol. 10, № 1. — P. 45—53.

19.Pat. US 5,254,638. Current U. S. Class: 525/389, Composite materials of interpenetrating inorganic and organic polymer networks / Novak M. B., Ellsworth M. W., Filed: March 25, 1991.

20.Pat. US 8,507,630. Current U. S. Class: 528/15; Organic inorganic composite material and utilization thereof / Onozawa et al., Filed: September 11, 2009.

References

1.Korneev, V. I. Zhidkoe i rastvorimoe steklo. Proizvodstvennoe izdanie / V. I. Korneev, V. V. Danilov. — SPb: Stroiizdat, 1996. — 216 s.

2.Kudryavtsev, P. Nanomaterialy na osnove rastvorimykh silikatov / P. Kudryavtsev, O. Figovskii. — Saarbrucken: Lambert Academic Publishing, 2014. — 165 s.

3. Kudryavtsev, P. G. Nanostrukturirovannye materialy, poluchenie i primenenie v stroitel'stve /

P.G. Kudryavtsev, O. L. Figovskii // Nanotekhnologii v stroitel'stve. — 2014. — T. 6, № 6. — S. 27—45.

4.Mal'tseva, G. N. Korroziya i zashchita oborudovaniya ot korrozii / G. N. Mal'tseva. — Penza: Izd-vo Penz. gos. un-ta, 2000. — 55 s.

5.Pat. 2408552. Rossiiskaya Federatsiya, MPK C04B26/02 (2006.01), C09D1/02 (2006.01), Nanostrukturirovannoe svyazuyushchee v kompozitnykh stroitel'nykh materialakh / Beilin D. A. Borisov Yu. M., Figovskii O. L., SurovtsevI. S., zayavitel' i patentoobladatel' GOU VPO VGASU, zayavl. 28.04.2009; Opubl.: 10.01.2011 Byul. №1. — 7 c.

6.Solomatov, V. I. Polimernye kompozitsionnye materialyv stroitel'stve / V. I. Solomatov, A. N. Bobryshev, N. G. Khimmler. — M.: Stroiizdat, 1988. — 312 s.

7.Figovskii, O. Uspekhi primeneniya nanotekhnologii v stroitel'nykh materialakh / O. Figovskii, D. Beilin, A. Ponomarev // Nanotekhnologii v stroitel'stve. — 2012. — № 3. — P. 6—21.

8. Figovskii, O. L. Uspekhi primeneniya nanotekhnologii v stroitel'nykh materialakh / O. L. Figovskii,

D.A. Beilin, A. N. Ponomarev // Nanotekhnologii v stroitel'stve. — 2012. —T. 4, № 3. — S. 6—21.

9.Figovsky, O. Advanced nanomaterials based on soluble silicates / O. Figovsky, P. Kudryavtsev // Scientific Israel —Technological Advantages, — 2014. — Vol. 16, № . 3. — P. 38—76.

10.Figovsky, O. Method of Predicting Concrete Creep / O. Figovsky, E. Olkhovik // Journal of the Mechanical Behavior of Materials. — 2001. — Vol. 12, № 2. — P. 85—94.

P.97—101.

13.Figovsky, O. Advanced Polymer Concretes and Compounds / O. Figovsky, D. Beilin. — CRC Press, Tailor & Francis Group, 2013. — 245 p.

14.Figovsky, O. L. Advanced Composite Materials Based on Silicate-Polymers Matrix / O. L. Figovsky // Proceedings of Pan-Asian Aerospace TechnologyConference. — Beijing, China, 1994.

15. Holtje, H. — D. Molecular Modeling. Basic Principles and Applications / H. — D. Holtje, W. Sippl,

D.Rognan, G. Folkers. — WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2008. — 318 p.

16.Iler, Raph K. The Chemistry of Silica / Raph K. Iler. — New York: John Wiley and Sons, 1979. —

614 p.

17.Kudryavtsev, P. Advanced Nanomaterials Based on Soluble Silicates / P. Kudryavtsev, O. Figovsky // Scientific Israel — Technological Advantages. — 2014. — Vol. 16, № 3. — P. 38—76.

18.Kudryavtsev, P. Advance in Nanocomposites Based on Hybrid Organo-Silicate Matrix / P. Kudryavtsev, O. Figovsky, N. Kudryavtsev // Chemistry& Chemical Technology. — 2016. — Vol. 10, № 1. — P. 45—53.

19.Pat. US 5,254,638. Current U. S. Class: 525/389, Composite materials of interpenetrating inorganic and organic polymer networks / Novak M. B., Ellsworth M. W., Filed: March 25, 1991.

20.Pat. US 8,507,630. Current U. S. Class: 528/15; Organic inorganic composite material and utilization thereof / Onozawa et al., Filed: September 11, 2009.

69

Научный журнал строительства и архитектуры

ORGANIC WATER SOLUBLE SILICATES

FOR PROTECTIVE COATINGS

P. G. Kudryavtsev, O. L. Figovskii

Holon Institute of Technology (HIT)

Israel, Holon, tel.: +972-52-736-5647, e-mail: pgkudr89@gmail.com

P. G. Kudryavtsev, PhD in Chemistry, Prof.

Israel Research Center Polymate Ltd

Israel, Migdal HaEmek, tel.: +972-52-736-5647, e-mail: figovsky@gmail.com

O. L. Figovskii, D. Sc. in Engineering, Prof.,

Foreign Member of the Russian Academy of Architecture and Building Science

Statement of the problem. Coatings are resistant to corrosive environments, which is necessary for the protection of buildings, facilities and equipment operating in aggressive environments. Such a problem can be solved by using polymer-silicate nanocomposites based on organic silicates. The aim of this work is to study the properties and to compare binders based on liquid glass and silicate containing strong organic bases.

Results. The paper describes the properties of organic-soluble silicates and their use for the preparation of nanocomposite materials. Obtaining technology and properties of soluble systems with high silicate modulus has been analyzed. Advantages of strong organic bases silicates for the preparation of heat resistant nanocomposites have been shown. Ways of obtaining quaternaryammonium silicates and their use for the manufacture of nanocomposites have been proposed. Modifiers for designing hybrid nanostructured composite materials using a sol-gel process have been proposed. It is shown that the structuring phenomenon allows one to predict some aspects, synthesis and application of hybrid materials based on silica with grafted polymers. Possibility of modifying compositions using nanostructured agents such as tetrafurfuryloxysilane was demonstrated.

Conclusions. In this paper we demonstrated the possibilityof using organic silicates for the production of new nanocomposite materials for protection and covering of buildings, facilities and equipment of various external factors.

Keywords: polymersilicate nanocomposite materials, liquid glass, quaternary ammonium silicates, silicates strong organic bases, tetrafurfuryloxysilane, nanostructuring agents.

Российский научный фонд извещает о проведении открытого двухэтапного публичного конкурса на получение грантов Российского научного фонда по мероприятию «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Прези-

дентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными.

Гранты выделяются на проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований с момента подведения итогов конкурса по 30 июня 2019 года по следующим отраслям знаний: математика, информатика и науки о системах; физика и науки о космосе; химия и науки о материалах; биология и науки о жизни; фундаментальные исследования для медицины; сельскохозяйственные науки; науки о Земле; гуманитарныеи социальные науки; инженерные науки.

Научное исследование (проект) должно быть направлено на решение конкретных задач в рамках одного из определенных в «Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации приоритетов научнотехнологического развития Российской Федерации».

В конкурсе могут принимать участие проекты исследователей в возрасте до 33 лет включительно на момент истечения срока подачи конкурсной заявки для участия в первом этапе конкурса, имеющих ученую степень кандидата наук.

Подробнее см. на официальном сайте РНФ: http://rscf.ru.

70