Легкий теплозвукоизоляционный материал Советский патент 1986 года по МПК C04B14/38 C04B30/02 

Изобретение относится к получению легких несгораемых материалов, которые могут найти применение в судостроении, авиации, энергетике, строительстве, криогенной технике и т.д.

Цель изобретения - улучшение теплофизических и упругих свойств при сохранении малой объемной массы.

Для образования прочного и легкого материала, каркас которого основан на переплетенных неорганических волокнах, образующих стенки пор, диаметр волокон должен быть как можно меньше. Достаточным условием является присутствие в дисперсии лишь небольшого количества волокон или их пучков с диаметром более 10 мкм.

Процесс пенообразования можно вести различными путями при перемешивании водной дисперсии в аппаратах со скоростью мешалки не менее 400 об/мин с последующей сушкой пены или за счет выделения газов в результате взаимодействия металли- ческих пудр или порошков с поверхностно-активными веществами или продуктами их гидролиза при повьш1енной температуре.

Входящие в состав пеноматериала органические вещества удаляются при 200°С и выше, после чего материал становится несгораемым.

Оксиды и гидроксиды металлов могут быть введены в водную дисперсию перед получением пены или образоватся в результате химической реакции процессе пенообразования.

Сами же металлы могут быть наполнителями - свинец, медь и медные сплавы, титан, никель или порофоры алюминий, магний. При пенообразова- нии с помощью порофоров алюминий и магний, взятые в избытке, могут играть дополнительную роль наполнителя.

Для получения материала с задан ньми свойствами размер включаемых в пленки частиц металлов не должен превышать 200 мкм, так как в противном случае уменьшается устойчивость пен и нарушается структура материал В материал могут быть введены либо каждый из перечисленных видов наполнителей в отдельности либо два, .либо все три вида в количестве 5

24288

30 мас.% в материале. Соотношение перечисленных наполнителей может меняться 0-100% (например, 5% металла, 80% оксида металла, 15% гидроксида

5 металла, 90% металла, 80% гидроксида металла, 95% оксида металла, 75% гидрооксида металла, 100% металла, 100% оксида металла и т.д.). Во всех, случаях сумма введенных наполнителей

10 должна находиться в пределах 530 мас.% в материале. При содержании наполнителей менее 5 мас.% не наблюдается улучшения теплофизических свойств материала, а в количестве

15 более 30 мас.% возрастает объемная

масса материала, ухудшается его структура (укрупнение пор, неравномерность)) и уменьшается упругость. Введение металла в количестве более 30 мас.%

20 может привести к замыканию пленок каркаса материала и, следовательно, к резкому увеличению проводимости тепла и тока.

Частицы металлов и их оксидов,

25 введенные в материал в количестве 5-30 мас.%- создают усиление теплозащитных свойств материала за счет отражательной и рассеивающей способности частиц металлов и уменьшения

30 теплопередачи при включении в каркасные пленки материала оксидов металлов или их гидратированных форм. Коэффициент теплопроводности для предлагаемого материала уменьшается по

35 сравнению с прототипом особенно значительно при увеличении температуры, т.е. в условиях, наиболее интересующих потребителей, до 0,06- 0,08 ккал/м.ч°С при 300 С и до

40 0,08-1,15 ккал/м..ч-°С при 500°С.

Предлагаемый материал, включающий до 95% тонких и упругих, переплетенных между собой волокон асбеста, полностью распределяющихся после снятия нагрузки и приводящих материал в исходное состояние, и до 30% тесно связанных с волокнами асбеста в сухих пенных пленках частиц металлов и (или) оксидов ме50 таллов и (или) гидроксидов, высо- козластичен (упругость 1005), что позволяет использовать его для специальных технических целей (прокладки, объекты сложной конфигура55 ции и т. д.).

Прочность предлагаемого материала на расслоение и жесткость, характеризуемая прочностью на сжатие

45

предлагаемого материала не превышает характеристик прототипа,

С целью придания материалу гидрофобных свойств при сохранении несгораемости в дисперсию перед образованием пены вводят полиоргано- сштоксаны или их фторированные производные в количестве 8-25 мас.% к материалу. Присутствие в пленках материала металлов и (или) их оксидов и (или) гидрооксидов увеличивает предельную температуру применения гчдрофобизатора и, следовательно, гидрофобизованного материала с 300-350 до 400-450°С. При содержании полиорганосилоксана или его производного в пленках материала ниже 8 мас.% к материалу гидрофобный эффект не достигается, выше 25% - материал из-за избытка гидрофобиза- тора дьмит при температуре вьше за счет деструкции полиоргано силоксанов.

П р и -м е р I. В 200 мл дисперсии, содержащей 8,0 г хризотилового асбеста П-5-50 с диаметром основной части волокон менее 10 мкм и 3,2 мл см смачивателя СВ-102(50%-ны раствор алкилсульфосукцината натрия) добавляют. 2,0 г алюминиевой пудры ПАК-3. Дисперсию вспенивают в аппарате со шнековой мешалкой 1600 об/мин в течение 30 мин. Пену наливаем в фор и cynra i 4 ч под инфракрасными лампами, а затем термируем при 250 С 15 мин. Полу- /ченный пеноматериал, содержащий 80% асбеста и 20% алюминиевой пудры с объемной массой 15 кг/ м имеет при 25°С Т( 0,04 ккал/м«ч°С и при 500°С ,08 ккал/м-ч С, упругость 100%.

П р и м е р 2. В 200 мл воды вносят 3,4 мл смачивателя СВ-102, 8,0 г асбеста П-5-50, 1,0 г цинково пыли, содержащей 9 ч. цинка и 1 ч. окиси цинка и 1,0 г кристаллической гидроокиси цинка. Крупность наполнителей 0,5-100 мкм. Смесь перемешивают . в аппарате с дисковой мешалкой (скорость вращения 1800 об/мин).

В течение 45 мин образуется дисперсия с асбестовыми волокнами, диаметр основной части которых не пре вьшает 10 мкм, а затем пена, высушиваемая и термируемая так же, как в примере 1.

Полученный пеноматериал объемной массой 37 кг/м содержит 80% асбес224288- «

та и 20% смеси цинка, окиси и гидроокиси цинка. При А 0,038 ккал/ /м., а при 500 С- 0,10 ккал/ /м., упругость 100%.

5 ПримерЗ.В 200 мл дисперсии, содержащей 9,0 г асбестовых волокон с диаметром менее 10 мкм и 2,5 г додецилбензолсульфоната натрия, добавляют i,0 г порошка магния круп10 ностью 0,5-200 мкм и 27 мл 33%-ной эмульсии фторорганосилоксана с Jf-трифторпропильиым радикалом. Дисперсию перемешивают, выливают в форму и ставят ее в термопёчь при

15 на 5 ч.

Полученный гидрофобный пеноматериал объемной массой 30 кг/м2 содержит 77,6% асбеста, 14,6% окиси магния и 7,8% фторпроизводного поли20 органосилоксана. При О и 5 с А 0,040 ккал/М -ч.С, при 0,13 ккал/м ч с, упругость 100%. Предельная температура применения материала 450 С.

25 Пример4.В асбестовую дис- персрпо по примеру 1 добавляют 1,4 г смеси порошка свинца крупностью 0,5- 100 мкм и окиси свинца в отношении 1:5 и получаем пеноматериал так,

30 как указано в том же примере.

Полученный пеноматериал объемной массой 29 кг/м содержит 85,1% асбеста и 14,9 свинца и окиси свинца.

. При ,040 ккал/м.ч. С, а при 500 с ,15 ккал/м. 4-° С, упругость 100%.

Пример5.В асбестовзто дисперсию по примеру 1 добавляют 2,7 г бронзовой пудры крупностью 0,5-

Q 100 мкм и 3,6 г гчцрофобизирующей кремнийорганической жвдкости ГКЖ-94 (олигозтилгидридсилоксан).

Полученный по условиям примера 1 45 пеноматериал объемной массой 26 кг/м содержит 55, 9% асбеста, 18,9% бронзовой пудры и 25,2% полиорганосилоксана. При ,039 ккал/м-ч- С, а при ,08 ккал/м«ч.°С, 50 упругость 100%. Температура применения полученного гидрофобного пе- номатериала 400 с.

Примерб. В асбестовую дисперсию по примеру 1 добавляют 3,4 г 55 смеси в отношении 1:1 окиси цинка для люминофоров и гидроокиси цинка крупностью О,5-100 мкм и 2,9 г ГКЖ-94. Далее - по примеру 1.

Полученный гидрофобный материал объемной массой 31 кг/м содержит 56% асбеста, 23,8% смеси окиси и гидроокиси цинка и 20,2%/ полиор- ганосилоксана . При А 0,041 ккал/м.ч-°С, а: при 0,12 ккал/МчЧ. С, упругость 100%. Температура применения материала .

Пример 7. В асбестовую дисперсию по примеру 1 добавляют 0,42 г алюминиевой пудры ПАК-3. Полученный по условиям примера 1 пеноматериал объемной массой 10кг/м содержит 95% асбеста и 5% алюминиевой пудры. При А 0,040 ккал/ /м-ч- С, а при 500°С ,14 ккал/ с ,- упругость 100%.

Примере. В асб.естовую дисперсию по примеру 1 добавляем 3,4 г смеси цинка для люминофоров. Полученный по условиям примера 1 пеноматериал объемной массой 36кг/м содержит 70% асбеста и 30% окиси цинка. При Х 0,040 ккал/м-ч- С, а при ,09 ккал/м., упругость 100%.

П р и м е р 9, В асбестовую дисперсию по примеру 1 добавляют 0,42 г порошка Zn(OH) крупностью 0,5-40 мкм. Получают пеноматериал по условиям примера 1 объемной массой М кг/м , который содержит 95% асбеста и 5% гидрата окиси цинка. При 25 с ,041 ккал/м-ч-°С, а при А 0,14 ккал/м.ч- °С.

Пример 10. В асбестовую дисперсию по примеру 1 добавляют 0,042 г порошка Сг,,0.} крупностью 0,5-40 мкм. Получают пеноматериал по условиям примера 1 объемной массой 10 кг/м , который содержит 95% асбеста и 5% окиси хрома. При 25°С ,040 ккал/м -ч- °С и при 500 с Я 0,13 ккал/м.ч.с, упругость 100%.

ПримерП.В асбестовую дисперсию по примеру 1 добавляют 3,4 г порошка магния крупностью 0,5- 100 мкм.; Получают пеноматериал по условиям Примера 1 объемной массой 32 кг/м , которьй содержит 70% асбеста и 30% магния. При 25°С Д 0,040 ккап/м-ч-°С, а при 500°С Л 0,08 ккал/м-ч- С, упругость 100%.

Пример 12. В дисперсию по примеру 1 добавляют 0,42 г порошка цинка крупностью 0,5-150 мкм. Получают пеноматериал по условиям примера 1 объемной массой 20 кг/м, который содержит 95% асбеста и 5% цинка. При 25 С 0,038 ккал/м-ч- с, при 0,15 ккал/м-ч- C, упругость 100%.

Пример 13. В асбестовую дисперсию по примеру 1 добавляют 2,0 г

порошка титана крупностью 0,5- 100 мкм. Получают пеноматериал по условиям примера 1 объемной массой 35 кг/м, который содержит 80% асбеста и 20% титана. При Я

0,039 ккал/м. ч- с,при 500°С 0,10 ккал/м Ч °С, упругость 100%. Пример 14. В дисперсию по примеру 1 добавляют 2,0 г порошка никеля крупностью 0,5-200 мкм. Получают пеноматериал по условиям примера 1 объемной массой 35 кг/м , который содержит 80% асбеста и 20% никеля. При -Я 0,038 ккал/м-ч- С, и при 500 С Д 0,10 ккал/м-ч с, упругость 100%.

Пример 15. В дисперсию по примеру 1 добавляют 2,0 г порошка латуни крупностью 0,5-150 мкм, По- лзл1ают пеноматериал по условиям примера объемной массой 35 кг/м, которьй содержит 80% асбеста и 20% латуни.При 25 С Л 0,041 /ккал-ч. °С;, при 500 С- 0,10 ккал/М Ч-.°С, упругость 100%.

Прим.ер 16. В дисперсию по примеру 1 добавляют 3,4 г порошка окиси меди крупностью 0,5-50 мкм. Получают пеноматериал по условиям примера 1 объемной массой 30 кг/м ,

который содержит 70% асбеста и 30% окиси меди. При 25°С А 0,041 ккал/м.ч.°С, и при 500°СЛ 0, 14 ккал/м-ч- °С, упругость 100%. .Пример 17. В дисперсию по

примеру 1 добавляют 2,0 г смеси алюминиевой пудры ПАК-3 и окиси хрома крупностью 0,5-100 мкм в отношении 1:1. Получают пеноматериал по условиям примера 1 объемной массой

35 кг/м , которьй содержит 80% асбеста и 20% алюминия и окиси хрома. При 25 С ,040 ккал/м., при 500 ,10 ккал/м.ч.. °С, упругость 100%.

Пример18.В дисперсию по примеру 1 добавляют 3,4 г порошка гидроокиси цинка крупностью 0,5- 120 мкм. Получают пеноматериал по

условиям примера 1 объемной массой 45 кг/м , который содержит 70% асбеста и 30% гидроокиси цинка. При 25°С 0,040 ккал/М Ч, С, при ,12 ккал/м.., упругость 100%

Пример 19. В дисперсию по примеру 1 добавляют 0,42 г смеси порошка никеля крупностью 0,550 мкм и порошка гидроокиси цинка крупностью 0,5-20 мкм в отношении 10:1, Получают пеноматериал по условиям примера 1 объе1 иой массой 17 кг/м который содержит 95% асбеста и 5% смеси никеля и гидроокиси цинка. При 25 с 0,041 ккал/м.ч- С, при 500°С Я 0,14 ккал/м рЧ с, упругость 100%.

Пример 20. В дисперсию по примеру 1 добавляют 3,4 г смеси алюминиевой пудры ПАК-3, порошка окиси алюминия крупностью 0,5-100 мкм

Составитель Л.Булгакова Редактор Л.Авраменко Техред В.Кадар . Корректор Е.Сирохман

1886/22

Тираж 640Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва-, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиг рафическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

и гидроокиси алюминия крупностью 0,5-200 мкм в отношении 2:1:1. Получают пеноматериал по условиям примера 1 объемной массой 45 кг/м , который содержит 70% асбеста и 30% смеси алюминия, окиси и гидроокиси алюминия. При 25 с Л 0,040 ккал/мч- при 500 С 0,10 ккал/м«ч- с, упру- гость 100%.

Как видно из примеров, легкий теплозвукоизоляционньй материал на основе асбеста, металлов, окислов

и гидратов окислов характеризуется малой объемной массой 10-50 кг/м , высокими теплоизоляционными свойствами (0,038-0,041 ккап/М Ч- c при 25 С и 0,08-0,15 ккал/м. при

), достаточной прочностью и высокой упругостью, возможен в гидрофобном исполнении.