Связующее для теплоизоляционных муллитокремнеземистых изделий Советский патент 1993 года по МПК C04B35/80 C04B35/18 

Изобретение относится к промышленности огнеупорных изделий, а именно к вы- сокотёмпературным (до 1200°С) связующим, пригодным для изготовления легких теплоизоляционных муллитокремне- земистых изделий, которые могут быть использованы для изоляции тепловых агрегатов.

Цель изобретения - повышение прочности изделия при изгибе.

Поставленная цель достигается тем, что связующее для высокотемпературного изоляционного изделия, содержащее гидроли- зовэнный раствор этилсиликата, кремнийорганическое соединение и растворитель, в качестве гидролизованного этилсиликата содержит готовое связующее ГС- 203, в качестве кремнийорганического соединения - полиэтилсилоксановую жидкость ПЭС-5, в качестве растворителя воду и дополнительно борную кислоту при следующем соотношении, мае. %:

Готовое связующее ГС-20Э 10-15 Полиэтилсилоксановая жидкость ПЭС-51.0-3,0 Борная кислота 2,0 - 4,0 Вода Остальное Для изготовления заявляемого связующего применяют: готовое связующее ГС- 203, изготовляемое промышленностью по ТУ 6-02-1-583-88, полиэтилсилоксановую

««а

жидкость ПЭС-5 ГОС; 13004-77, иормую кислоту ГОСТ 9656-75,

Готовое связующее ГО-20Э представляет собой продукт частичного гидролиза и .конденсации зтилсиликата-40, состав которого в процессе изготовления связующего подвергается каталитической перегруппировке с использованием нуклефипьных катализаторов. Это обеспечивает достижение высоких эксплуатационных свойств полимерного связующего ГС-20 Э, что выгодно отличает его от растворов гидролмзованно- ге зтилси/глкзтз. Массовая доля кремния 9--10%.

После дополнительного гидролиза готовое связующее ГС-203 хорошо разбавляется водой.

Во время гидролиза образуется пересыщенный раствор поликремниевых кие- л от, ко то о ы е те р м од и нам ичсс км н е ста бил ь и ы и при рН еыше 5 происходит дегидратация с последующей конденсацмонной полимеризацией вплоть до образования прозрачного твердого геля, Наиболее продолжительная устойчивость золей кремнезема до перехода в гелеоброзное состояние наблюдается п интервале рН от 1,5 до 3, а минимальная устойчивость ti быстрое образование геля при рН or 5 до 6. Гмдролизовзниый этилсм- .пикйт при высушмеании преирснцается в гель с г ростра;;ствепной структурой (сеткой), Такая сотка придает гелям мкхэничс- cs-u iS СШ.ШСТБЙ твердых тел. При нагревании

прекращается а кремнезем а виде твердого роговидного, тон шпористого тела. Образовавшийся кремнезем даже после прокаливания при 1050°С но обладает достаточным связующими свойствами, поэтому добавляются дополнительно другие компоненты, которые способны при аысо- ких температурах взаимодействовать и создать условия образованию высокотемпературного изоляционного изделия.

Введение готового связующего ГС-203 Б количестве выше 15% очень мало влияет на физико-механические показатели изделия.. .

Уменьшение количества готового связующего ГС-20Э ниже 10% снижает прочность изделия при изгибе.

Полиэтилсилоксановая жидкость ПЭС-5 (ТУ 13004-77} представляет собой смесь полимеров с линейной структурой. Массовая доля кремния 28,4 - 28,0%. Применяемый крёмнийоргаиический полимер ПЭ(С-5 содержит прочные химические связи -SI--0-SI

i i

и -S1 -ОС--. При нагревании выше температурь 00°С происходит деструкция жидкости П; 5 с образованием свободных радикалов. Образовавшиеся продукты деструкции прм температуре ВОО°С вступают в реакции взаимодействия с другими компоцентами связующего, в то. числе и с ангидридом бора, В случае применения в композиции му литокремиезамистого волокна, при термообработке первичная кри- стзллмзацкя муллита снижается на 170°С.

0 В.ЫЗОЁ процесса кристаллизации волокна при более низкой температуре способствует возможности Формирования прочностных свойств изделия при дальнейшей термообработке (до 1100°С) изделия. При

S той же температуре (800°С)начинается образование твердой поверхности благодаря диффузии ангидрида бора. Эти процессы приводят к. повышению прочностных показателей изделия. Введение ПЭС-5 в количе0 стве меньше 1% в сестзп. связующего мало влияет на прочность изделия, а с повышением концентрации выше 3% прочность готового изделия yne-личивается очень незначительно.

5Введение борной кислоты (ГОСТ 9656- . 75) способствует образованию при температуре около 800 - 9ПО0С ззтетикм пдзплечш коемнезоля и диффузии ангидрида борз на поверхности изделия, что спо0 еобстпует ойразоварию твердой поверхности.

Количество борной кислоты меньше 2% в pacrsoue связующего не приво.цит к образо- в-мн /чо прочной поперхнссти изделия, в sepx5 Н1.;й пра.чел - А % - обуславливается тем, что с п о н ы ш е к и е м- кон ц е н т р а ц и и п о я ы ш а е т г. я усадка муллитокремнеаемистого изделия по- еле его обжиг.,

Спйзующее готовят следующим образом,

0 Сначала проаодчт гидролиз связующего ГС-20Э, В 100 мае.ч. готового связующего. при постоянном перемешивании постепенно вводят 40 нас. ч. воды подкисленнрой СМ мае.ч, соляной конц. кислотой, После одно5 га часа интенсивного перемешивания гидролиз связую1цего ГС-20Э заканчивается и оно готово к применению,

В смеситель заливают рассчитанное количество воды и борной кислоты, переме0 до растворения, затем добавляют гидролизованное связующее ГС-20Э и по- лизтилсилоксановую жидкость ПЭС-5,

После интенсивного перемешивания в течение 5 мин связующее готовое к приме5 нению.

Для изготовления высокотемпературного изоляционного изделия в приготовлен- ный раствор связующего загружают разрыхленное муллитокремнеземистие волокно 7%. Перемешивают в течение 5-7

образования гомогенной гидромассы. Затем гидромассу заливают в форму с пористым дном. Избыток раствора связующего удаляют аакуумированием. Заготовки высушивают при температуре 100°С и прокаливают при температуре 1050°С в течение 2 - 4 ч.

Составы связующего и результаты испытания изделия, изготовленных с исполь- зовэнием заявляемого и известного связующего приведены в таблице.

Полученные изделия испытывались по ГОСТ 17177-87,

K-JK следует из таблицы, высокотемпе- ратурныь изоляционные изделия изготовлены на основе заявляемого связующего и муплитокремнеземистого волокна обладают в 3 - 4 раза большей прочностью при изгибе, чем соответствующие изделия на известном связующем. Это дает возможность расценивать их не только как изоляционный материал, но и как конструкционно-изоляционные элементы. Такие элементы могут быть использованы

для футеровки электропечей сопротивления.

Кроме того, такие элементы могут быть применены для ограждающих конструкций тепловых агрегатов с температурой эксплуатации до 1200°С.

Формула изобретения Связующее для теплоизоляционных муллитокремнеземистых изделий, содержащее шлролизованный этилсиликат, кремне- органическое соединение и воду, отличающееся тем, что, с целью повышения прочности изделия при изгибе, оно содержит в качестве гидролизованчого эгилсили- кэта связующего ГС-20Э, в качестве кремнеорганического соединения полиэти- ленсилоксановую жидкость ПЗС-5 и дополнительно борную кислоту при следующем соотношении мас.%:

Связующее ГС-20Э10-15

Полиэтиленсилоксановая

жидкость ПЭС-51-3

Борная кислота2-4

ВодаОстальное

Назначение: изобретение относится к промышленности высокотемпературного связующего, пригодного для изготовления легких теплоизоляционных муллитокремне- земистых изделий. Сущность изобретения: связующее для высокотемпературного изоляционного изделия содержит следующие компоненты, мас.%: спиртовый раствор этилсиликата-40, модифицированный при гидролизе нуклефильными катализаторами 10- 15, полиэтилсилоксановая жидкость 1,0 - 3,0, борная кислота 2,0 - 4,0, вода остальное. Изделие, полученное из муллитокрем- неземистого волокна с указанным связующим, заливают в форму, вакуумиро- ванием и обжигом при 1050°С, имеет следующие свойства: плотность 290 - 318 кг/м , прочность при изгибе 0,51 - 0,64 МПа. 1 табл.