Композиция для синтактного пенопласта Советский патент 1993 года по МПК C08L71/00 C08L61/00 C08J5/04 C08J9/42 

Изобретение относится к области изготовления синтактных пенопластов, состоящих из полимерного связующего и наполнителя в виде сферических пустотелых частиц-микросфер, и может быть использовано в различных областях, техники.

Целью изобретения является снижение себестоимости, повышение механической прочности синтактного пенопласта и утилизация промышленных отходов.

Указанная цель достигается тем, что в способе получения исходной композиции для синтактного пенопласта в качестве наполнителя берут легкую, отмытую в воде с последующим просушиванием фракцию шлаков тепловых электростанций, работающих на каменном угле.

Снижение себестоимости происходит за счет того, что исключаются сравнительно дорогие стеклянные микросферы. Вместо них из отвалов шлаков тепловых электростанций, работающих на каменном угле, добывают зольные силикатные микросферы, по своим физико-химическим свойствам превосходящие стеклянные микросферы. Стоимость добычи зольных микросфер существенно ниже, чем изготовление стеклянных микросфер.

Повышение механической прочности происходит за счет того, что силикатные микросферы по ударной вязкости и хрупкости существенно превосходят стеклянные, не уступая им по другим свойствам.

Утилизация промышленных отходов происходит как побочный эффект, возникающий в результате переработки шлаковых отвалов, занимающих значительные территории около тепловых электростанций.

Поскольку совокупность существенных признаков, как это показано выше, обеспечивает выполнение цели изобретения, настоящее техническое решение удовлетворяет условиям критерия существенных отличий, :

ел

с

00

Ј о

§

со

Для получения исходной композиции для синтактного пенопласта в качестве связующего может быть использован любой полимерный материал: эпоксидные, фенол- формальдегидные, полиэфирные и другие композиции холодного или горячего отвер- ждения, а также различные вяжущие неорганические материалы, например цемент.

В качестве наполнителя используется легкая отмытая в воде фракция шлаков теп- ловых электростанций, работающих на каменном угле. Для получения этой фракции забирают шлаки из отвала, находящегося при тепловой электростанции, работающей на каменном угле, и помещают их в емкости с водой. С помощью механических средств (мешалок) или путем пропускания воздуха (эрлифтным путем) в воде создают турбулентные потоки жидкости, способствующие от- мыванию собственно шлаков как образований, полученных в результате сгорания каменного угля в топках тепловых электростанций от сопутствующей породы, а также способствующих разделению шлаков на фракции. Для проведения этого про- цесса перемешивание массы осуществляют с такой степенью интенсивности, чтобы легкая фракция всплыла и находилась в верхней части емкости, а тяжелая фракция, грязь, зола и другие сопутствующие породы оказались в средней и нижней частях емкости.

После этого с помощью ковша с перфорированным днищем снимают верхнюю часть массы из емкости на глубину 3-7% от высоты аппарата. Отобранную массу помещают в сушилку для удаления влаги. После этого полученный материал может служить наполнителем для получения исходной композиции для синтактного пенопласта. Пол- ученная масса представляет собой зольные полые микросферы, характеристика которых приводится в табл. 1.

Далее непосредственно для получения исходной композиции для синтактного пе- нопласта осуществляют смешивание связующего с наполнителем. Для этого в рамную мешалку загружают 40-60% от объема мешалки связующего, включают мешалку и при перемешивании добавляют зольные микросферы до рабочего объема мешалки.

Готовый продукт - исходная композиция для синтактного пенопласта используется для получения целевого материала следующим образом. Композицию наносят равномерным слоем толщиной 1,25 мм на стеклоткань Т-10 (ГОСТ 19170-73).

Собирают заготовку, содержащую восемь слоев синтактного препрега (синпре- га). Заготовку формуют вакуумным

формованием при разрежении 600 мм рт. ст. и температуре 80°С 1 ч. Полученный лист после формования имеет толщину 9,8 мм.

В таблице 2 приведены свойства полученного многослойного пеноматериала, там же для сравнения приведены свойства аналогичного многослойного пеноматериала, но в котором слои синтактного пенопласта выполнены из исходной композиции, полученной по прототипу, с введением в связующее 0,14 кг стеклянных микросфер МСО-А9 (ТУ6-112367-75}, имеющих истинную плотность 0,36 г/см .

Сущность изобретения поясняется примерами.

Пример 1. Для получения зольных микросфер из отвала шлаков тепловой электростанции, работающей на каменном угле - Усть-Каменогорской ТЭЦ, взяли 3,5 м3 шлака. Поместили шлак в пропеллерную мешалку емкостью 12 м3, залили технической водой на 0,8 объема и включили мешалку с числом оборотов 520 об/мин. Через 20 мин ковшом с перфорированным днищем выбрали слой всплывшей фракции шлака на глубину 75 мм. Полученную массу объемом 0,245 м поместили в полочную сушилку, где было произведено высушивание продукта до остаточной влажности 2% за 10 мин. Полученный продукт представляет собой дольные силикатные микросферы размером 20-250 м км серого цвета с кажущейся плотностью 0,45 г/см3, общей массой 73 кг. Из этой массы для последующих операций взяли 18 кг зольных микросфер.

Для непосредственного получения исходной композиции взяли 100 кг связующего, содержащего 100 мае.ч. эпоксидной модифицированной смолы КДА (ТУ6-09- 1380-76) и 10 мас.ч. лолиэтиленполиамина (ТУ6-02-594-70), загрузили его в рамную мешалку емкостью 200 л с числом оборотов 100 об/мин и при постоянном перемешивании добавили 18 кг зольных микросфер. Перемешивание осуществляли 15 мин, после чего полученную суспензию выгрузили, Полученная суспензия представляла собой готовый продукт вязкостью 120 сп исходной композиции для синтактного пенопласта.

П р и м е р 2. В 1 кг фенолоформальде- гидного связующего в виде 50%-ного раствора в этаноле, содержащего 90 мас.ч. (по сухому остатку) бакелитового лака ЛБС-20 (ГОСТ 901-78) и 10 мас.ч. (по сухому остатку) метилолполиамидного клея ПФЭ 2/10 (туб- 05-1740-75), вводят 0,31 кг зольных микросфер, имеющих истинную плотность 0,5 г/см3. Получение зольных микросфер подробно описано в примере 1.

Полученную .суспензию наносят равномерным слоем толщиной 0,9 мм на стеклоткань Т-13 (ГОСТ 19170-73) и сушат на воздухе для удаления растворителя. Собирают заготовку, содержащую четыре слоя синпрега. Заготовку помещают в пресс, создают удельное давление 15 кгс/см и прессуют по следующему режиму: подъем температуры до 150°С - выдержка 2 ч, Полученный лист после прессования имеет толщину 3 мм.

В таблице приведены свойства полученного многослойного пеноматермала. В этой же таблице для сравнения приведены свойства аналогичного пеноматериала, но в котором слои синтактного пенопласта выполнены из исходной композиции, полученной по прототипу, с введением в связующее 0,2 кг стеклянных микросфер МСО-АЭ, имеющих истинную плотность 0,33 г/см .

Пример 3. В 1,18 кг термореактивного связующего, содержащего 1 кг эпоксидной смолы дианового типа марки ЭД-20 (ГОСТ 10857-76), 0,08 кг диаллилизофталатата (ТУ6-01-996-75) и 0,1 кг триэтаноламинтита- на ТЭАТ СГУ6-05-1860-78), вводят 0,73 кг зольных микросфео, имеющих истинную плотность 0,4 г/см , добавляют 0,8 кг растворителя (смесь этанола и ацетона в соотношении 2:1) и перемешивают. Подробно получение зольных микросфер описано в примере 1. Полученную суспензию наносят равномерным слоем толщиной 0,9 мм на стеклоткань Т-10-80 .(ГОСТ 19170-73) и сушат на воздухе для удаления растворителя, Собирают заготовку, содержащую восемь слоев синпрега. Заготовку формуют автоклавным формованием при разрежении 600 мм рт. ст. и избыточном давлении 3 кгс/см по следующему режиму: подъем температуры до 180°С, выдержка при указанной температуре 3 ч. Полученный лист после формования имеет толщину 7 мм.

В табл. 2 приведены свойства полученного многослойного пеноматериала, там же для сравнения приведены свойства аналогичного пеноматериала, но в котором слои

синтактного пенопласта выполнены из исходной композиции, полученной по прототипу, с введением в связующее 0,57 кг стеклянных микросфер МСО-А9, имеющих истинную плотность 0,31 кг/см ,

0 Как видно из табл. 2, многослойные пе- номатериалы, изготовленные с использованием исходной композиции для синтактного пенопласта, полученной предлагаемым способом при малой плотности имеет в сравне5 нии с прототипом на 14% и на 17% большие значения разрушающего напряжения при статическом изгибе и сжатии соответственно. Стоимость сырья исходной композиции, полученной предлагаемым способом, на

0 30-70% меньше стоимости сырья для исходной композиции, полученной известным способом. Это обусловлено примерно в 10 раз более высокой стоимостью стеклянных микросфер в сравнении с зольными (19,5

5 руб. вместо 2 руб. за 1 кг). Кроме того, утилизация легких фракций зольных отвалов тепловых электростанций будет способствовать улучшению экологической обстановки в зонах их размещения.

0 Формула изобретения

Композиция для синтактного пенопласта, содержащая связующее и наполнитель, отличающаяся тем, что, с целью повышения механической прочности и сни5 жения себестоимости, она в качестве наполнителя содержит отмытую в воде и высушенную легкую фракцию шлаков тепловых электростанций, работающих на каменном угле, состоящую из полых

0 микросфер диаметром 20-250 мкм, кажущейся плотностью 450-600 кг/м и влажностью 0,01-5,0% при следующем соотношении компонентов, мас.%: наполнитель - 15-40; связующее - 70-35.

Таблица

Сущность изобретения: композиция содержит термореактивноё связующее 60-85 мас.% и наполнитель - легкую, отмытую фракцию шлаков тепловых электростанций, работающих на каменном угле, состоящую из полых микросфер диаметром 20-25 мкм и влажностью 0,01-5,0%, 15-40 мас.%. В связующее при работающей мешалке добавляют зольные микросферы до рабочего объема мешалки. Характеристики: разрушающее напряжение при стат. изгибе 19,5- 29,2 кгс/мм2, при сжатии 8,8-13,6 кгс/мм2. 2 табл.

Показатель

Химический состав, %

Si02

АЬОз Ре20з

CaO MgO КаО - Na20 Коэффициент теплопроводности при 25°С, Вт/м

Величина

54,9-61,3

11,9 -24,3

1,6-7,9

0,9-5,7

0,5-8,1

0,03

дельная теплоемкость в интервале 25 - 400°С, Дж/кг град

Удельное сопротивление, Ом м

Линейный коэффициент термического расширения, к

Эффективная намагниченность, А м2/кг

О

Истинная магнитная восприимчивость, м /кг

Температура спекания, °С Разрушение при гидростатическом раздавливании при 10

МПа, тоже после2 ч обработки при 1000°С

Диаметр, мкм

Выход частиц диаметром 30-100 мкм % Насыпная плотность, кг/м3

-1 1

Средняя (кажущаяся) плотность, кг/м

Сравнительные свойства многослойных пеноматериалов

Продолжение табл. 1,

0,1-0,5

10

10

12

гб

11 10

,-6

8

27,6

24,3

20 - 250

60-80

260 - 380

450 - 600

Таблица 2