Способ получения форполимера силикатовМЕТАллОВ Советский патент 1981 года по МПК C08G77/02 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОРПОЛИМЕРА СИЛИКАТОВ МЕТАЛЛОВ

щиной 20 мм. После выдержки в течение 10-15 ч вязкосухую массу гранулируют на протирочном сите с отверстиями 3 мм. Гранулят снова распределяют на металлических листах и выдерживают 2 раза в течение 15 ч с промежуточным гранулированием при комнатной температуре, причем содержание воды в грануляте понижается до 25-32 вес.%. После встряхивания этот продукт вьщерживают в камерной сушилке с циркуляцией воздуха в течение 2-3 ч при 90°С пока содержание воды не понизится приблизительно до 20 вес.%. После повторного измельчения продукт обрабатывают еще в течение 1-2 ч при температуре камеры 120 С пока содержание воды не понизится до 11 вес.%. Часть помола, продолжают сушить при температуре камеры 120с, пока содержание воды в ней окажется равным 5 вес.%.

Б, К полученному форполимеру с содержанием воды 5 вес.% добавляют 1,0 вес.% модифицированного горного воска и размалывают в штифтовой мельнице. Прессование производят в обычных стальных формах с поверхностью улучшенного качества при давлении 800-1000 кг/см и 250-2бО°С. Испытываемые по Германскому промышленному (гСп) стандарту 53470 образцы толщиной 10 мм требуют около 5 мин выдержки при прессовании и обладают высокой прочностью.

В. В . сушильный флюидсмеситель вместимостью 20 л вводят дозами и перемешивают 2 мин 3,30 кг полученного форполимера с содержанием воды 11 вес.% и 3,30 кг силиката кальция (размолотого волластонита). После этого добавляют еще 3,30 кг форполимера с содержанием воды 11 вес.% и 0,02 кг размолотого стеарата цинка и производят гомогенизацию в течение 5 лфш. Полученную прессмассу прессуют при 250-260°С по .примеру 1.Б в фасонные детали.

Вьщержка при прессовании для получения испытываемых по ГСП 53470 образцов (толщиной 10 мм) составляет 5 мин. Образцы обладают следующими свойствами:

Удельный вес, кг/см 2,41 Прочность на сжатие; МПа,(ГСП 53455)171

Твердость по Бринелю, МПа (01N 53456)295

Ударная прочность при изгибе, кг/м

(С1ШМ 77103) 0,160

Линейный коэффициент теплового расширения при 25-150 С, КГ - , ССГЭ 0304)6,5-10

Г. В 30-литровую шаровую мельниц закладывают и гомогенизуют в течени 6-8 ч 5,00 кг полученного форполимера с содержанием воды 11 вес.%.

4,00 кг силиката кальция (размолотого волластонита) , 1,00 кг талька (остаток после прокаливания при . 95,7 вес.%), 0,01 кг размолотого стеарата цинка. Полученную прессмассу г прессуют описанной в примере 1.Б методикой в фасонные детали.

Испытываемые образцы облгщают следукядими свойствами:

Удельный вес, г/см 2,44 f. Прочность на сжа тие, МПа,(ГСП 53454)

150

Твердость по Бринелю

МПа,(1 53454) .

162

Ударная прочность при

изгибе, кг/м 5 (СШПМ 77103)0,170

Светостойкость, ч 2000

Д. В смеситель вместимостью 10 л вводят 2,0 кг полученного форполимера с содержанием воды 11 вес.%, 0 2,0 кг асбестовых волокон (промытых без железа 3-10 мм), 1,0 кг медных опилок (размер О,6x1;5x4;0-12,0 мм) и вслед за этим гомогенизуют в течение 30 мин. Полученный формовочный материал прессуют в нагретых до 300°С стальных формах в формованные заготовки размера 45x30x15 мм, причем выдержка при прессовании составляет около 1-2 мин на 1 мм толщины детали. Полученные формованные заготовки отличаются хорошими механическими показагелями и высокой прочностью на истирание.

Е. На каландровой установке пропитывают искусственные минеральные волокна длиной 3-10 мм полученным по примеру 1 продуктом с содержанием воды более 35 вес.%.Пропитывание производят так,чтобы соотношение предконденсат/искусственное минеральное 0 волокно было равно 1:3-1:2. Пропитанный материал направляется непосредственно на ленточный конвейер туннельной печи. В зонах печи устанавливают температуры 90, 110 и 130 С 5 соответственно. Скорость прохождения регулируют так, чтобы получился продукт с содержанием воды 1015 вес.%. Этот продукт прессуют в остальных формах при 200°С и давлении 200 кг/см в формованные заготовки размером 150x70x10 мм.

Полученные прессовки отличаются хорсялей прочностью и изоляцией.

П р и м е р .2. А. Получение форполимеров .

В лотковый смеситель вместимостью 20 л вводят дозами с интервалом около 10 мин при непрерывном перемешивании 4,66 кг 37%-ного водного раствора силиката натрия ( молярное соотношение Na-0/S i 0,. 3, 3 , рН 11) ,4,32 г порошка силиката натрия (остаток после прокаливания при 900с 82 вес.% 0,80 кг порошка силиката

5 калия (остаток после прокаливания пои 900°С 99 вес,%). После образования однородной массы добавляют при постоянном перемешивании еще 2,00 кг раствора силиката натрия, 4,00 кг окиси цинка (порциями) и 0,05 кг пигмента. Содержание воды в смеси 31,7 вес.%. Аппаратуру закрывают и продолжают гомогенизовать реакционную смесь при 25-30°С в течение 10 .10 мин. Затем гомох енную массу помещают металлических сушильных листах слоем толщиной 20 мм. После вьщержки в таком положении в течение приблизительно 15 ч вязкосухую массу гранулируют на протирочном сите с отверстиями 5 мм. Гранулят .снова распределяют на металлических листах и выдерживают около 20 ч при комнатной температуре, причем содержание воды в грануляте понижается до 2025 вес.%. После прохождения через штифтовую мельницу размолотую массу выдерживают в камерной сушилке с ци куляцией воздуха в течение 3-5 ч при 90°С пока содержание воды ее не понизится до 12 вес.%. Часть этого форполимера продолжа сушить в конвекционной сушильной ка мере при 100 с, пока содержание вод не понизится еще до 7-8 вес.%. Б. В спиральный смеситель вводят дозами и гомогенизуют 2,0 кг полученного форполимера с содержанием воды около 12 вес.%, а также смесь 0,7 кг силиката кальция (размолотого волластонита), О , 3 кг талька оста ток после прокаливания при 95,7 вес.% и 0,01 кг модифицирован ного горного воска. Смесь направляю непосредственно на компактор и пере водят в гранулят. Прессмассу прессу ют при 240-250°С и давлении 100012000 кг/см- в формованные заготовк согласно ГСП 53470. . Полученные формованные заготовки обладают следующими свойствами: Прочность на сжатие, Mna,(DlN 53454)170 Твердость по Бринелю, МПа,(D1N 53456)202 Ударная прочность при изгибе, 77103) 0,130 Примерз. А. Получение фор полимеров. В лотковый смеситель вместимостью 5 л помещают 1,15 кг 37%-ного водно раствора силиката натрия (, молярное соотношение 1:3,3 рН 11) , и 0,70 кг порошка силиката натрия (остаток после прокаливания при 82 вес.%) . После образования однородной массы добавляют 0,08 кг эмуль гатора (продукт на основе натрийалкилсульфоната) , 0,40 кг окиси цинка и 0,02 кг пигмента (кадмиевый желтый) и основательно перемешивают приблизительно в течение 10 мин. Затем в качестве наполнителя добавляют и гомогенизуют 0,83 кг искусственных минеральных волокон с 1,00 кг раствора силиката на:трия. Содержание воды в смеси 38,3%. Измельченную массу помещают на метсшлических сушильных листах слоем толщиной 30 мм. После выдержки в течение 5-8 ч материал гранулируют на протирочном сите с отверстиями 10 мм. Гранулят снова распределяют на металлических листах и выдерживают около 15 ч при комнатной температуре. Содержание воды в полученном продукте 25-28. вес.%. После перегрануляции продукт выдерживают в камерной сушилке с циркуляцией воздуха в течение 3-5 ч при 90°С, пока содержание воды не понизится приблизительно до 15 вес.%. После продолжения сушки на нагретом до вальцовом станке получают продукт с содержанием воды 8 вес.% Б. Применение форполимеров. Полученный фор-полимер с содержанием воды 8 вес.% размалывают после смешивания с,2,5 вес.% моностеарата глицерина в качестве смазки для отделения от формы, в дробилке с отверстиями 5 мм. Измельченную массу применяют непосредственно в качестве прессмассы и прессуют при 27ffc и давлении 600-700 кг/смт формованные заготовки размером 60x30x10 мм. формованные заготовки обладают хорошей прочностью видов, жаростойкостью, негорючестью и светостойкостью. П р и м е р 4. А.получение форполимеррв. В лотковый смеситель вместимостью 20 л закладывают при постоянном перемешивании 2,36 кг 37%-ного водного раствора силиката натрия (38 Be, молярное соотношение N33,0/5 i 02. : 3, 3, рН 11, технический продукт)и 1,15 кг порошка силиката натрия (остаток после прокаливания при 900°С 82 вес.%). После образования однородной массы приблизительно в течение 5 мин добавляют 2,00 кг раствора силиката натрия с 2,00 кг окиси цинка и 0,03 кг пигмента, а затем в течение 10 мин гомогенизуют. После этого приблизительно в течение 15 мин добав-ляют дозами 6,20 кг силиката кальция (размолотого волластонита) совместно с 5,00 кг раствора 37%-ного силиката натрия. Содержание воды в гомогенизованной смеси 33,0 йес.%. Затем смесь продолжают месить при 25-30°С еще 25 мин. Гомогенизованный материал располагают на металлических сушильньах истс1х слоем толщиной 20 мм. После выдержки в течение приблизительно 20 ч вязкосухую массу гранулируют на протирочном сите с отверстиями 5 мм. Содержание воды в грануляте вес. %. Гранулят рассыпают на ленточный конвейер туннельной печи чимеющей 3 зоны, в которых температу ры составляют 90, 120 и соответственно. Отношение длин зон равно 2:1:1 соответственно. Затем скорость прохождения устанавливают так чтобы в конце печи можно было снять продукт, в котором содержание воды колеблется между 4 и 8 вес.%, тогда как продукт из средней зоны содержит около 12-18 вес.% воды. Полученный форполимер с содержанием воды от 4хдо 8 вес.% размалыва на штифтовой мельнице, затем добав ляют 1,0 вес. % стеарата цинка и перераб тывают непосредственно как прессмассу Прессование производят при давлении 800-1000 кг/см и .- Изготовленные по ГСП 53470 образцы обладают следующими свойствами: Удельный вес, кг/см 2,65 Прочность на сжатие, Мпа, (ГСП 53154) 365 Твердость по Бринелю МПа,(01N 53456)420 Ударная прочность при изгибе, кг/м , (СШМП 77107) 0,210 Прочность при иЭгибе МПа, (СШПМ 77103)100 Линейный коэффициент теплового расширения. А (СГЭ 0304) при 25-150°С8,5 .10 Примерб. А. Получение форпо лнмеров. В лотковый смеситель вместимостью .20 л помещают при постоянном переме шивании 1,25 кг порошка силиката нат рия (остаток после прокаливания при ,82 вес.%) и 1,45 кг деионизован ной воды. После суспендирования в те чение 15 мин постепенно добавляют еще 6,85 кг порошка силиката натрия После образования вязкой массы досыпают приблизительно в течение 10 мин 0,70 кг окиси цинка и 0,02 кг пигмента. После равномерного распределе ния этих веществ добавляют еще 1,45к деионизованной воды и 0,85 кг порошка силиката натрия, в полученную приблизительно через 10 мин пасту в течение 10 мин добавляют дозами и с последующим перемешиванием в течении 20 мин 3,44 кг силиката кальция (размолотого волластонита), причем температуру вьщерживают между 30 и 45С. Массу располагают на металлических сушильных листах при толщине слоя 20 мм. После выдержки в течение 15 ч вязкосухую массу гранулируют на протироч юм сите с отверстиями 5 мм. Содержание воды в грануляте 24-26 вес.%. Гранулят рассыпают на ленточный конвейер туннельной печи, имеющей 3 зоны, в которых температуры составля1о.т 90 - 110 и 140С сдответственно. Отноше ние длины зон 2:1:1 соответственно. Затем скорость прохождения устанавливают так, чтобы в конце печи можно было снять продукт, в котором содержание воды колеблется между 4 и 6 вес.%jтогда как продукт из средней зоны Содержит около 1016 вес.% воды. Б. Применение форполимеров. Полученный форполимер с содержанием воды от 4 до 6, вес.% размалывают после добавления 1,0 вес.% стеарата цинка на штифтовой мельнице и непосредственно перерабатывают. как прессмассу. Прессование производят при давлении 800 кг/см и 250°С. Изготовленные формованные заготовки (60x30x10 см) обладают высокой твердостью, хорошим ударным сопротивлением изгибу, абсолютной негорючестью, а также высокой жаро- и светостойкостью. Их удельный вес 2,60 г/см. Пример 6. А. Получение форполимеров. В лотковый смеситель вместимостью 10 л Закладывают при постоянном перемешивании 2,30 кг 37%-Го водного раствора силиката натрия (З8ве, молярное соотношение i 3, 3 ; рН 11 технический продукт и 0,66 кг порошка силиката натрия (остаток после прокаливания при 82 вес.-. После образования однородной массы через 10 мин добавляют еще 1,50 кг раствора силиката натрия с 1,10 кг окиси Ц1 ркония и гомогенизуют в течение 10 мин. Затем приблизительно , в течение 15 мин добавляют постепенно 3,50 кг силиката кальция (размолотого волластонита) совместно с 1,50 кг 37%-ного раствора силиката натрия. Содержание воды в соединении около 32,5 вес.%. Потом смесь проДОЛЖЕ1ЮТ перемешивать еще 25 мин при 25-30°С. ГомогеНизованный материал располагёцот на металлических сушильных листаос слоем толщиной 20 IVIM. После вьщержки в таком положении в течение 18 ч вязкосухую массу гранулируют на протирочном сите с отверстиями 5 мм. Содержание воды в грануляте 15 вес.%. Гранулят рассыпают на ленточный конвейер туннельной печи, имеющей 3 зоны, в которых температуры равны 90, 120 и 150 С соответственно. Отношение длин зон 2:1:-1 соответственно. Затем скорость прохождения устанавливают так, чтобы в конце печи можно было сиять продукт, в котором содержание воды колеблется между 7 и 8 вес.%, тогда как продукт из средней зоны содержит около 10 вес.% воды. Полученный форполимер с содержанием воды 7-8 вес.% размалывают после добавления 1,0 вес.% стеарата цинка на штифтовой мельнице, а вслед за этим на шаровой мельнице и непосредственно перерабатывают как пресс массу. Прессование производят при давлении 800-1000 кг/см и . Изготовленные по ГСП 53470, образцы имеют следующие свойства: Удельный вес, г/см 2,23 Прочность на сжатие, Мпа, (ГСП 53454)86 Твердость по Бринелю, Мпа, (D1N 53456)273 Ударная прочность при изгибе, кг/м (СиШМ 77107)1,20 Прочность при изгибе, МПа,(сШПМ 77103) 44 Пример 7. А. Получение форполимеров. В лотковый смеситель вместимость 10 л помещают при постоянном переме шивании 2,20 кг 37%-ного водного ра вора силиката натрия (38°Be, молярно соотношение Na20/S i 0-2.1:3,3; рН Ц) 0,64 г порошка силиката натрия (остаток после прокаливания при 82 вес.%). После образования однородной массы приблизительно в течение 15 мин добавляют еще 1,50 кг раствора силиката натрия с 0,42 кГ окиси магния и гомогенизуют в течение 10 мин. Затем приблизительно в. течение 15 мин добавляют дозами 3,45 кг силиката кальция (размолотого волластонита) вместе с 1,50 кг 37%-ного раствора силиката натрия. Содержание воды в соединении около 33,0 вес.%. Потом смесь продолжают перемешивать еще 25 мин при 25-30с Гомогенизованный материал располагают на металлических сушильных лис тах слоем толщиной 20 мм. После выдержки в таком положении 30 ч вязкосухую массу гранулируют на протирочном сите с от-верстиями 5 мм. С держание воды в грануляте 20 вес.%. Гранулят рассыпают на ленточный кон вейер туннельной печи,- имеющей 3 зо ны, в которых температуры составляют 90, 120 и 150°С соответственно. Отношение длин . зон 2:1:1 соответственно. Затем скорость прохождения устанавливают так, чтобы на конце печи можно было снять продукт, в котором содержание воды колеблется между 8 и 10 вес.%, тогда как продукт из,сре ней зоны содержит около 14 вес.% во ды. Полученный форполимер с содержанием воды 9,5 вес.% размалывают пос добавления 1,0 вес.% стеарата цинка .на штифтовой мельнице и непосредственно перерабатывают как прессмас Прессование производят при давлении 800-1000 кг/см и . Изготовленные по ГСП 53470 образцы имеют следующие свойства: Удельный вес, г/ск 2,17. Прочность на сжатие, МПа,(ГСП 53454) 65 Твердость по Бринелю МПа,(D1N 53456)235 Ударная прочность при изгибе, кг/м(СШПМ 77107) ,0,07 Прочность при изгибе, МПаДсШПМ 77103)23 Пример8. А. Получение форполимеров , . В лотковый смеситель вместимостью 10 л помещают при постоянном перемешивании 2,20 кг 37%-ного водного paicTBOpa силиката натрия (, молярное соотношение i 0,,3}, рН 11) и 0,64 кг порошка силиката натрия (остаток после прокаливания при , 82 вес.%). После образования однородной массы приблизительно в течение 10 мин добавляют 1,50 кг раствора силиката натрия с 0,70 кг окиси железа и гомогенизуют еще в течение 10 мин. Затем приблизительно в течение 15 мин добавляют дозами 3,45 кг силиката кальция (размолотого волластонита) совместно с 1,50 кг 37%-ного раствйра силиката натрия. Содержание воды в соединении около 34,0 вес.%. Потом смесь продолжают месить при 25-30°С еще 25 мин. Гомогенизованный материал располагают на металлических сушильных листах слоем толщиной 20 мм. После выдержки в таком положении, в течение приблизительно 20 ч вязкосухую массу гранулируют на протирочном сите с отверстиями 5 мм. Содержание воды в грануляте 16 вес,%«Гранулят рассыпают на ленточный конвейер туннельной печи, имеющей 3 зоны, в которых температуры составляют 90, 120 и 150с соответственно. Отношение длин зон 2:1:1 соответственно. Затем скорость прохождения устанавливают так, чтобы на конце печи можно было снять продукт, в котором содержание воды колеблется между 7 и 8 вес.%, тогда как продукт из с едней зоны содержит около 10 вес.% воды. В полученный форполимер с содержанием воды 7,5 вес.% добавляют 1,0 вес.% стеарата цинка, затем разма/йлвают на штифтовой мельнице и перерабатывают как прессмассу. Прессование производят при давлении 8001000 кг/см и . Изготовленные по ГСП 53470. испытываемые образцы обладают следукицими свойствами: Удельный вес, г/см 2,55 Прочность на сжатие, МПа, (ГСП 53454) 300 Твердость по Бринелю, МПа,(D1N 53456) .380 Ударная прочность на изгиб, кг/м (СШПМ 77107) 0,16. Прочность при изгибе, МПа,(ацПМ 77103)103 П ри м е р 9. А, Получение форполимеров. В лотковый меситель вместимостью 10 л помещают при постоянном перемешиёании, 2,70 кг 37%-ного водного раст вора силиката натрия (38°Ве, молярное соотношение tJa2.0/S i 3,3 рН 11) и 0,70 кг порошка силиката натрия (остаток после прокаливания при 900с 82 вес.%). После образования однородной массы в течение 10 мин добавляют еще 1,50 кг раствора силиката натрия с 1,75 кг высушенного железного лома, (состав содержание воду б вес.%)и гомогенйзуют еще в течение 10 мин. Затем в течение 15 мин добавляют дозами 3,80 кг силиката кальция (размолотого волластонита) вместе с 1,50 кг 37%-ного раст вора силиката натрия.Содержание воды соединении около 31,0 вес.%. Потом смесь продолжают перемешивать при 25-30°С еще 25 мин. Гомогенизованный материал располагают на металлических сушильных листах слоем толщиной 20 мм. После выдержки в течение 22 ч вязкосухую массу гранулируют на Пробирочном сите с отверстиями 5 мм. Содержание воды в грануляте 20 вес.%. Гранулят рассыпают на ленточный конвейер туннельной пе чи, имеющей 3 зоны, в которых темпера туры составляют 90, 120 и соответственно. Отношение длин зон 2: :1:1 соответственно. Затем скорость прохождения устанавливают так, чтобы на конце печи можно было снять продукт, в котором содержание воды колеблется между 7 и 10 вес.%, тогда как продукт из средней зоны содержи около 17 вес.% воды. Полученный форполимер с содержанием -воды 8,0 вес.% размалывают пос ле добавления 1,0 вес.% сТеарата цинка на штифтовой мельнице и непосредственно перерабатывают как прассмас су. Прессование производят при давлении 800-1000 кг/см . Полученные формованные заготовки также обладают хорошей механической прочностью. Таким образом по предлагаемому способу получаю форполимеры силикатов металлов, которые могут быть использованы для получения пластмасс с высокой механической прочностью. Формула .изобретения Способ получения форполимера силикатов металлов взаимодействием в водной среде силиката металла с окислом металла с последующим нагреванием полученного продукта, отличающийся тем, что, с целью получения форполимера для прессмасс, образующего материалы с высокой механической прочностью, в качестве силиката металла используют силикат натрия или калия или их смеюсь с силикатом кальция или магния при содержании растворимого в воде силиката 30-33%, а в качестве окисла металла - соединение выбранное из группы, включающей ZnO, MgO, ZrO, Fe-jO, FeoO, и взаимодействие проводят при 20 - 30°С и- содерй ании воды в исходной смеси 10-. :50 вес.% до содержания вод1л в реакционной смеси 0,1-25 вес.% с последующим измельчением полученного продукта и нагреванием его до . до содержания воды в полученном форполимере 2-20 вес.%. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Великобритании № 1077973, кл. С 4,опублик. 1967 (прототип) ..