Способ модифицирования штапельных базальтовых волокон

 

СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ШТАПЕЛЬНЫХ БАЗАЛЬТОВЫХ ВОЛОКОН,включающий получение волокна раздувом и обработку модифицирующим реагентом одним веществом из группы: молочная кислота, моноэтаноламин, винилтриэтоксисилан , изопропиловый спирт при повьпиенной температуре, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологического процесса, обработку модифицир тощим реагентом осуществляют в присутствии паров воды в зоне раздува волокна.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧ ЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„Я0„„106О587 А

3(51> C 03 С 25/00; С 03 С 25/02, т.

) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (21) 3330490/29 — 33 (22) 24,08.81 (46) 15.12.83. Бюл. 9 46 (72) Н.Г. Качановский, Г.В. Сандул, A.À. Чуйко, 3 ° В. Куции и В.Е. Леущенко (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро Института физической химии AH УССР и Институт физической химии AH УССР (53) 661.189,21(088.8) (56) 1. Горяйнов К.Э. Минеральная вата и изделия из нее. М., Машиностроение, 1950, с. 86.

2, Авторское свидетельство СССР

Р 609270, кл. С 03 С 25/00, 1976 ° (54) (57) СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИя

ШТАПЕЛЬНЫХ БАЗАЛЬТОВЫХ ВОЛОКОН,включающий получение волокна раздувом и обработку модифицирующим реагентом одним веществом из группы: молочная кислота, монозтаноламин, винилтриэтоксисилан, изопропиловый спирт при повышенной температуре, отличающийся тем, что, с целью упрощения текнологического процесса, обработку модифицирующим реагентом осуществляют в присутствии паров воды в зоне раздува волокна.

1060587

Изобретение относится к получению химически модифицированных неорганических штапельных волокон, которые могут быть использованы в химической промышленности, промышленности строительных материалов и т.д. 5

Известен способ, согласно которому на неорганические волокна в процессе волокнообраэования наносят синтетические смолы или другие клеящие вещества. При этом поверхность 10 волокон покрывается полимерной пленкой, способствующей прочному склеиванию волокон между собой с целью получения из них минераловатных плит (1). 15

Однако на поверхности таких волокон отсутствуют реакиионноспособные группы, которые могут взаимодействовать с наполняемой полимерной плитой.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ химического модифицирования неорганических волокон, включающий предварительное дегидратирование волокна в вакууме при повышенной температуре и последующую обработку парами модифицирующего реагента в закрытом объеме при повышенных температурах и давлении. Данный способ позволяет получать неорганические волокна с химически привитыми к их поверхности реакционноспособными функциональными, группами (например, аминогруппами)

12 ). 35

Однако указанный способ является периодическим, многостадийным, не может быть осуществлен в широком промышленном объеме и требует специального оборудования и дополнительных 40 . энергозатрат ° Кроме того, необходимость предварительной дегазации волокна исключает хранение его после этой стадии в течение длительного времени беэ последующей обработки мо-45 дифицирующим реагентом.

Цель изобретения — упрощение технологического процесса.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу модифицирования штапельных базальтовых волокон, включающему получение волокна раэдувом и обработку модифицирующим реагентом одним веществом из группы: молочная кислота, моноэтаноламин, винилтриэтоксисилан, изопропиловый спирт при повышенной температуре, обработку модифицирующим реагентом осуществляют в присутствии паров в э н аз ва волокна. воды о е р ду

Получение штапельных неорганических волокон в производственных условиях происходит в потоке раскаленных газов (газовоздушная смесь), выходящих из сопел камеры сгорания с большой скоростью. Газовый поток расплавляет и вытягивает первичные волокна и расчленяет их на отдельные волоконца. Полученные штапельные волокна газами выносятся в диффуэор, где постепенно охлаждаются в атмосфере продуктов сгорания природного газа, а затем направленным потоком выносятся для формирования холста на намоточном барабане.

Модифицирующий реагент и вода подаются в начало диффуэора и попадают в направленный пот:к сформованного штапельного волокна, где испаряются и распределяются по всему объему.

Высокая температура и наличие паров воды способствуют химическому взаимодействию паров модификатора с поверхностью неорганического волокна.

В газовой фазе продуктов сгорания природного газа содержатся молекулы воды, окиси и двуокиси углерода.

При испарении воды и модификатора в. газовую фазу диффузора вносится дополнительное количество молекул воды и модификатора. При высокой температуре на поверхности остывающего волокна происходит ряд химических реакций, при которых молекулы воды облегчают процесс химического взаимодействия модификатора с поверхностью волокна. Кроме того, наличие воды позволяет вводить модифицирующие реагенты при температурах, превышающих температуры их термического разложения, Количество подаваемой воды зависит от природы модификатора.

Химически модифицированное базальтовое волокно получают на действующем технологическом оборудовании завода Базальт Ирпенского комбината Прогресс .

Пример 1. 80%-ный водный раствор молочной кислоты загружают в емкость, откуда со скоростью

0,06 л/мин подают в начало диффуэора (в зону температур 300-450 С) технологической установки для получения штапельных неорганических волокон. Туда же поступает формирующееся штапельное базальтовое волокно диаметром 0,8-1,0 мкм. Под воздействием нагретого потока продуктов сгорания газовоздушной смеси модификатор распыляется, равномерно распределяется и хемосорбируется на поверхности волокна. Полученное модифицированное волокно, пройдя диффуэор направленным потоком поступает на сетчатый барабан, откуда подается на барабан формирования слоя, Производительность установки по волокну 0,5 кг/мин, Холсты полученного модифицированного базальтового волокна срезают с барабана и упаковывают в полиэтиленовые мешки.

Пример 2. 40Ъ-ный водный раствор молочной кислоты загружают

1060587 этаноламина со скоростью 0,12 л/мин и далее поступают согласно примеру 1.

Пример 5, В диффузор, куда поступает формирующееся штапельное базальтовое волокно диаметром 0,81 мкм, подают 50%-ный водный раствор винилтриэтоксисилана со скоростью .

0,1 л/мин и далее процесс проводят как в примере 1.

1O i

Пример б. В диффуэор в зону температур 200-450 С подают ЗОЪный водный раствор изопропилового спирта со скоростью 0,14 л/мин. Туда .15 поступает также формирующееся базальтовое штапельное волокно диаметром 0,8-1 мкм. Далее процесс ведут согласно примеру 1.

Физико-химические характеристики полученных модифицированных волокон представлены в табл,1.

Таблица 1

Показатели

Концентрация, Ъ, модифицирующих реагентов

Метод анализа

Иэопропиловый спирт

Винилтриэтоксисилан

Моноэтаноламин

Молочная кислота

60

40 80

8,8

6,7

5,6 4,4 9,2 рН

0 22 Ок28 0,6 0,4

1к8 1 г9 1с7 2уО

То же

СОЕ, ммоль/r у, м/г

2с1

Электронная микроскопия

0,8

1,0

Влагоемкость,Ъ 1,2 1,6 0,8 1,1

2,1

Весовой

Броматометрический метод определения

Использование модифицированных волокон позволяет снизить количество связующего в компоэиционных материалах при одновременном улучшении его физико-механических свойств.

Из штапельных неорганических базальтовых волокон получают волокнистые картоноподобные композиционные материалы, которые изготавливают следующим образом.

8,0 r модифицированного базальтового штапельного волокна диаметром

Таким образом, описываемый способ дает возможность получать неоргани- 55 ческие штапельные волокна с хими-. чески привитыми реакционноспособными функциональными группами. Указан1ные модифицированные волокна могут быть использованы в качестве основы $Q композиционных волокнистых материалов различного назначения, а также в качестве усиливающих компонентов в составе композиционных материалов на основе полимерных матриц. в емкость и подают со скоростью

0,12 л/мин в диффуэор в зону температур 200-450 С, куда поступает формирующееся штапельное базальтовое волокно диаметром 0,8-1 мкм. Далее процесс ведут аналогично примеру 1, Производительность установки по волокну 0,5 кг/мин, Пример 3. В емкость аагружают 60%-ный водный раствор моноэтаноламина и подают в диффузор в зону температур 200 450 С со сКоростью 0,08 л/мин, куда поступает формирующееся штапельное базальтовое волокно диаметром 0,8-1 мкм. Далее процесс проводят как в примере 1

Производительность установки по волокну для данного и последующих примеров 0,5 кг/мин.

tI р и м е р 4, В диффузор в зону температур 200-450 С подают иэ емкости 40%-ный водный раствор монос3 „, лкм 0,8 0,9 0,9 еолокна

7,6 Потенциометрическое титрование

1,9 Тепловая десорбция аргона степени ненасыщенности Кноппа.

)060587

Из проклеенной таким образом во локнистой гидромассы на листоотливном аппарате JIOA-2 приготавливают образцы композиционного материала, которые высушивают и подвергают

Б термообработке при 150 С в течение

1 ч.

Полученные материалы испытывают по стандартным методикам.

Результаты испытаний представлены в табл,2.

Таблица 2

Масса 1 м,г

Материал, изготовленный на основе модиФицированного волокна

Толщи н а, мм

0,04

По изобретению

0,36-0,38

0 35-0,38

6,54-6,85

4,96-5,68

120,0

120,0

0,03

По известному способ"y

Химическое модифицирование соглас З но этому способу позво яет регулировать количество привитых групп на поверхнос."è волокон и тем самым обеспечиватb достижение желаемого ка ->ества волокна.

Составитель Н. Багатурь янц

Редактор Л. Алексеенко Техред B.Äàëeêoðåé

Корректор А, Зимокосов

Тираж 486

ВНИИПИ Государственнагo комитета СССР по делам изобретений и открытий

)13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 9955/24

Подписное

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

8 мкм распускают в воде при помощи высокооборотной пропеллерной мешалки, Затем в гидромассу добавляют

2,0 г сульфатной небеленой целлюлозы, предварительно размолотой до

60"ШР, после чего вводят 10%-ную водную дисперсию связующего на основе кремнийорганической смолы

КО 916 в количестве 10 мл. Для осаждения связующего на волокне в массу добавляют полиамин до рН среды 4-5, Предлагаемый способ обеспечивает полу ение неорганических и штапельных волокон с химически привитыми к их поверхности (хемосорбированными) реакционноспособными Функциональными группами, которые могут в дальнейшем взаимодействовать с наполняемыми специальными композиционными мат ери адами .

Разрывной груз Сопротивление продавлива= нию МПа

Прецлагаемый способ гозволяет модиФицировать штапельное волокно непосредственно во время его получения с использованием действующего технологического оборудования, Способ яв.ляется непрерывным и не требует дополнительных энергетических и трудовых затрат, а также примене ния специального оборудования.

Волокно„ полученное согласно этому способу, является Голее экономичным.

Ориентировочный экономический эФФект от использования изобретения состав:|т 2 руб. на 1 кг модиФицированного волокна.