СПОСОБ ОБРАБОТКИ МИНЕРАЛЬНЫХ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 1994 года по МПК C03C25/02 

Изобретение относится к технологии обработки волокнистых материалов, предназначенных для производства стекло-, базальтопластиков, и может быть использовано в химической, нефтегазовой промышленности, а также в промышленности строительных материалов.

Известен способ обработки стекловолокнистых материалов путем нанесения на их поверхность кремнийорганического амина с целью повышения адгезии [1].

Недостатком указанного способа является то, что состав для обработки стекловолокна отличается многокомпонентностью, наличием токсических веществ, высоким водопоглощением и недостаточной адгезией.

Наиболее близким к заявляемому способу обработки по технической сущности и достигаемому результату является способ нанесения замасливателя из смеси, включающий аддукт эпоксидов и аминов с пластификатором [2].

Одним из недостатков способа является недостаточная адгезия волокна к связующему, так как эпоксидные смолы вступают в реакцию с алифатическими полиаминами и на поверхности волокна образуется полимерная пленка без реакционно-способных групп к полимерному связующему. Кроме того известный способ обработки отличается многостадийностью и сложностью технологии приготовления, требующей специального оборудования и больших затрат электроэнергии.

Целью изобретения является повышение адгезии.

Цель достигается тем, что в известном способе обработки минеральных волокнистых материалов путем нанесения на их поверхность водного раствора аминного отвердителя, обработку ведут водным раствором, содержащим 5-15 мас.% аминного отвердителя и дополнительно 4-9 мас.% бензилпиридиний хлористого, в течение 30-240 с со скоростью 0,5-0,8 л/мин при линейной скорости вытяжки волокна, равной 2950 м/мин.

Заявляемый способ обработки отличается тем, что замасливатель наносится на волокно из водного раствора, содержащего амин (моноцианэтилдиэтилентриамин) и бензилпиридиний хлористый. Моноцианэтилдиэтилентриамин химически инертен по отношению к бензилпиридиний хлористому, однако имея в своем составе реакционно-способные аминные группы, он вступает в химическое взаимодействие с эпоксидными группами полимерного связующего, применяемого в дальнейшем при изготовлении изделий из волокна, обработанного по заявляемому способу. Химическая связь между волокном и связующим обеспечивает высокую адгезионную прочность между ними.

Кроме того сочетание бензилпиридиний хлористого с моноцианэтилдиэтилентриамином в заявляемом соотношении в составе замасливателя обеспечивает пластифицирующие, склеивающие и скользящие свойства обрабатываемому волокну. Бензилпиридиний хлористый является катализатором процесса отверждения эпоксидного связующего, что способствует образованию прочного граничного слоя и улучшению механических свойств при формировании стекло-, базальтопластиков.

Предлагаемое сочетание ингредиентов в заявляемом способе обеспечивает высокую адгезионную прочность минерального волокна с эпоксидным связующим. Функциональное назначение аминного отвердителя - повышение адгезионной прочности к эпоксидным связующим.

Наряду с высокой адгезионной прочностью к преимуществам заявляемого способа обработки волокна относятся простота технологии приготовления замасливателя, экономичность.

Согласно предлагаемому изобретению цель достигается при определенных скорости подачи замасливателя, времени подачи и скорости вытяжки волокна.

При нанесении замасливателя менее 30 с и скорости менее 0,5 л/мин на поверхности волокна оказывается недостаточное количество замасливателя, что не позволяет сформировать волокно в высококачественную комплексную нить.

Если время нанесения замасливателя на волокно выше 240 с, то из-за комкования не удается получить компактную нить.

Снижение скорости вытяжки волокна приводит к комкованию нити, а превышение сверх указанной величины - к обрыву нити. Увеличение скорости подачи замасливателя выше 0,8 л/мин также приводит к обрыву нити.

П р и м е р 1. Готовят водный раствор аминного отвердителя концентрацией 10 мас.% в количестве 300 л. Для этого взвешивают 30 кг моноцианэтилдиэтилентриамина и растворяют в 249 л воды при перемешивании.

К полученному раствору амина добавляют 21 кг полибензилпиридиния хлористого, тщательно перемешивают раствор до полного растворения компонентов в воде. Благодаря хорошему сочетанию этих двух ингредиентов они быстро и хорошо растворяются в воде без подогрева при комнатной температуре.

Водный раствор замасливателя отличается низкой вязкостью и с помощью волнового замасливающего устройства наносится на непрерывную базальтовую нить, идущую из фильер. Далее обработанная замасливателем комплексная базальтовая нить наматывается на бобины.

Аналогичным способом были приготовлены 5 составов замасливателей (табл. 1), физико-химические свойства замасливателей и оценочные свойства комплексной базальтовой нити, обработанной этими замасливателями, приведены в табл. 1, 2.

Используемые для приготовления замасливателя ингредиенты выпускаются предприятиями химической промышленности.

Бензилпиридиний хлористый (БПХ) общей формулой:
-CH₂---CH-NCl^-
по ТУ 601-1026-75,
аминный отвердитель-моноцианэтилдиэтилентриамин ТУ 6-05-214-46-75.

Как видно из результатов испытаний, заявляемый способ обработки волокна по сравнению с прототипом характеризуется более высокими показателями адгезии к связующему до 22 МПа (в 4 раза выше, чем в прототипе), более высокой прочностью обработанной базальтовой нити (4100 Гс), что на 30% выше в сравнении с прототипом.

Кроме более высоких качественных показателей предлагаемый способ обработки волокна замасливателем отличается простотой технологии приготовления замасливателя, неограниченной его жизнеспособностью.

Использование изобретения на предприятиях, выпускающих стеклянные и базальтовые волокна, позволит сократить время, трудозатраты.

Использование: для производства стекло- и базальтопластиков. Сущность изобретения: минеральные волокнистые материалы обрабатывают водным раствором, содержащим 5 - 15 мас.% аминного отвердителя и 4 - 9 мас.% бензилпиридиний хлористого, в течение 30 - 240 с. Скорость 0,5 - 0,8 л/мин при линейной скорости вытяжки волокна 2950 м/мин. Адгезия к эпоксидному связующему 5 - 22 МПа. 2 табл.

СПОСОБ ОБРАБОТКИ МИНЕРАЛЬНЫХ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ путем нанесения на их поверхность водного раствора аминного отвердителя, отличающийся тем, что, с целью повышения адгезии, обработку ведут водным раствором, содержащим 5 - 15 мас.% аминного отвердителя и дополнительно 4 - 9 мас.% бензилпиридиний хлористого, в течение 30 - 240 с со скоростью 0,5 - 0,8 л/мин при линейной скорости вытяжки волокна равной 2950 м/мин.