Способ гидрофобизации теплоизоляционного кремнеземистого материала
Изобретение относится к способам получения гидрофобных теплоизоляционных материалов на основе кремнезема, применяемых для футеровки, термоизоляции, а также для защиты изделий, работающих при воздействии влаги. С целью повышения гидрофобных свойств и обеспечения возможности многократного использования при температуре эксплуатации выше 500°С теплоизоляционный материал подвергают предварительной термообработке при 900-1000°С, а затем обрабатывают кремнийорганическим соединением общей формулы (CH<SB POS="POST">3</SB>)<SB POS="POST">3</SB>SIX, где X<SB POS="POST">5</SB>-OC<SB POS="POST">2</SB>H<SB POS="POST">5</SB>, OC<SB POS="POST">3</SB>H<SB POS="POST">7</SB>, OC<SB POS="POST">4</SB>H<SB POS="POST">9</SB>, OCOCF<SB POS="POST">3</SB>, NHSI(CH<SB POS="POST">3</SB>)<SB POS="POST">3</SB> или их произвольной смесью, причем количество кремнийорганического соединения составляет 0,5-2,8% от массы исходного материала. Процесс проводят при 5-40°С в течение 6-24 ч. Привес материала после погружения в воду составляет 0,01-0,1% удельная поверхность до и после обработки не изменяется и равна 7-30 м<SP POS="POST">2</SP>/г. 2 табл.
сОюз сОВетских социдлистичесних
РЕСПУБЛИК (ц 4 С 04 В 26/02, 41/49
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОсудАРстВенный НОмитет
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ при гкнт сссР (21) 4068706/29" 33 (22) 19.05.86 (46) 15.04.89. Бюп. 11 14 (71) Специальное конструкторскотехнологическое бюро Отделения химии поверхности Института физической химии AH УССР (72) А.А. Чуйко, В.М. Огенко, С.Г. Мордовин, В.T. Минаков, В.И. Куликов, Л.И. Тагунова, Г.Я. Губа, К.Е. Орловский, И.З. Давыдов и Е.Е. Муханова (53) 662.998.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
1Ф 1158555, кл. С 04 В 41/49, 1983.
Заявка Изобретение относится к способам получения гидрофобных теплоизоляционных материалов, в частности кремнеземистых материалов, применяемых для футеровки, теплоизоляции, а также для защиты изделий, работающих при воздействии влаги. Цель изобретения — повышение гид рофобных свойств и обеспечение возможности многократного использования при температуре эксплуатации выше 500 С. Способ осуществляют следующим образом. ÄÄSUÄÄ 1472458 А i нез ема, применяемых для футеровки, термоизоляции, а также для защиты изделий, работающих при воздействии влаги. С целью повышения гидрофобных свойств и обеспечения возможности многократного использования при .температуре эксплуатации выше 500 С теплоизоляционный материал подвергают предварительной термообработке. при 900-1000 С, а затем обрабатывают кремнийорганическим соединением общей формулы (СН 1) SiX, где Х вЂ” OCgHg, ОС К, OCp Hg, OCOCF, NHS i (СН g) g или их произвольной смесью, причем количество кремнийорганического соединения составляет 0,5-2,8% от массы исходного материала. Процесс проводят. при 5-40 С в течение 6-24 ч. Привес материала после погружения в воду составляет 0,01-0,1%; удельная поверхность до и после обработки не изменяется и равна 7-30 м /г. 2 табл. Заготовку из сформованного кремне- ф, земистого материала подвергают термо- Щ обработке при 900-10000С. Затем 00 материал подвергают воздействию кремнийорганического соединения, разбрызгивая его по поверхности ма- териала или помещая материал в .реактор куда подают пары кремнийорга3» нического соединения, взятые в количестве 0,5-2,8% от массы исходного материала. Изделие помещают в полиэтиленовую емкость или другой замкнутый объем и выдерживают в нем в течение 6-24 ч при 5-40 С, После 1472458 такой обработки изделие извлекают из замкнутого объема и подвергают обдувке теплым воздухом для удаления избытка модификатора и побочных продуктов реакции. Пример 1. Образец теплоизоляционного кремнеземистого материала, имеющий удельную поверхность 31 м /г, массой 100 r подвергают термообработ- 1О ке при 950"C обрабатывают из пульверизатора 0,5 г,смеси триметилэтоксисилана и силазана в отношении 4:1, упаковывают в полиэтиленовый мешок и выдерживают в нем в течение 12 ч 15 при 20 С, Полученный образец выдерживают на воздухе в течение 5 ч. Гидрофобность образца, которую оценивают по водопоглощению после принудительного погружения в воду и выдержке в течение 1 ч, составляет 0,09%. Удельная поверхность теплозащитного гидрофобного образца 30 м /г. Пример 2. Образец теплоизоляционного кремнеземистого материала 25 с удельной поверхностью 234 мп/г и массой 100 r подвергают термообработке при 950 С, затем помещают в реактор и обрабатывают парами смеси кремнийорганических соединений (TMBC: 30 :ГМДС=9:1),при 40 „С в течение 7 ч. Количество гидрофобизатора составляет 2,8 r. Затем образец обдувают теплым воздухом в течение 2 ч. Привес после принудительного погружения составляет 0 1%. Удельная поверхность гидрофобного образца 226 м /г. Пример 3. Образец теплоизоляционного кремнеземистого материала с удельной поверхностью 7 м /г и 40 массой 100 г подвергают обработке при 950 С и обрабатывают из пульверизатора силазоном в количестве 1,5 г. Затем упаковывают в полиэтиленовый мешок и выдерживают в нем 45 в течение 15 ч при 10 С. Полученный образец выдерживают на воздухе в течение 5 ч. Привес после принудительного погружения составляет 0:05%. Удельная поверхность образца ф О4 50 составляет 7 м /г. В табл.1 приведены условия обработки кремнийорганическими соединениями кремнеземистого материала по изобретению, а также свойства полученных покрытий. Гидрофобность полученных покрытий оценивают по водопоглощению пос. ле принудительного погружения иэде-. лия в воду и выдержке в ней в течение 1 ч. Удельную поверхность определяют методом низкотемпературной десорбции аргона (ГОСТ 23401-78), О способности к восстановлению (для последующего использования) судят по изменению удельной поверхности после цикла эксплуатации (см. табл. 2) . После цикла эксплуатации удельная поверхность образца существенно не меняется. После цикла работы при температурах свыше 500 С образец подвергают повторной обработке модификатором. В результате получают материал, обладающий той же структурой и гидрофобными свойствами, что и до эксплуатации, т.е. пригодный для дальнейшего использования в качестве теплоизоляционного материала. При осуществлении модифицирования согласно предлагаемому способу удельная поверхность теплозащитного материала как после обработки кремнийорганическими соединениями, так и после цикла эксплуатации при температурах вьппе 500 С существенно не меняется. При 500 С гидрофобное покрытие практически разрушается и дальнейшее повышение температуры не приводит к изменению удельной поверхности. В то же время при гидрофобизации по известному способу удельная поверхность получаемого образца изменяется как в процессе модифицирования, так и после цикла эксплуатации при температуре 500 С (температура разрушения гидрофобного покрытия). Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить кремнеземистый теплоэащитный материал с достаточно высокими теплоизоляционными и гидрофобными свойствами и при этом обладающий способностью не изменять удельную поверхность изделия в процессе гидрофобизации и при эксплуатации в условиях повьппенных температур. Величина удельной поверхности образца может служить достоверной характеристикой устойчивости структуры материала. Постоянство удельной поверхности изделия из кремнеземистого материала обеспечивает возможность повторного применения теплозащитного материала после. последующего модифицироваиия, которое осуществляют путем обработки заявляемыми кремнийорТ аблица1 ПродолжительМодификатор Температура отжига исРежимы последующей термообработки Пример Привес после Состав Кол-во от масность термооб,работки принуди" тельного ходкого материала, С (Темпе- Время (й ратура, ч ОС J сы кремнезема,% погружения в воду,7 900 1,5 0,5 ТМЭС: ГМДС= =4:1 0,1 950 I 5 МТЭС: ГМДС= =4:1 20 12 0,5 0,09 950 1,0 ТМБС: ГМДС= =9:1 2,8 7 0,1 5 950 1,0 1000 1,0 950 1,0 950 1,0 1,5 1,5 1,0 ГМДС ГМДС ТМТФАС ТМТФАС:TM3C= =1:9 15 0,05 15 0,05 6 . 0,08 1,0 0,01 8 2,0 2,5 2,8 1000 1,0 950 1,0 950 1,0 950 1,0 ТМЭ С TMIIC ТМБС ТМЭ С: TMIIC-= ) ° ) 30 18 0,09 0,08 0,10 2,4 20 0,08 1000 1,0 ТМБС:ТМПС= =1:1 2,6 40 22 0,09 П р и м е ч а н и е. Гидрофобен,после цикла эксплуатации пригоден для повторной гидрофобизации. TMIIC — триметилпропоксисилан; ТМЭС вЂ” триметилэтоксисилан; ГМДС вЂ” rексаметилдисилasан; ТМБС вЂ” триметилбутоксисилан; ТМТФАС вЂ” триметилтрифторацетоксисилан. 5 1 ганическими соединениями при 5-40 С, т.е. способ позволяет ренить проблег му многократного использования кремнеземистого материала непосредственно на конструкции. Формула изобретения Способ гидрофобизации теплоизоляционного кремнеземистого материала путем обработки его кремнийорганическим соединением общей формулы (СН )э SiX, где Х вЂ” OC H» ОСзНт, OC4Hg, 472458 Ь ОСОСР) Nl)Si (CH 1 пли их смесью отлич ающпй ся тем, что, с целью повыщения гидрофобных 5 свойств и обеспечения возможности многократного использования при температуре эксплуатации вьппе 500 С, перед обработкой кремнийорганическим соединением материал подвергают терIð мообработке при 900-1000 С, а обработку ведут кремнийорганическим соединением, взятым в количестве 0,52,8% от массы материала, при 5-40 С в течение 6-24 ч. 1472458 Т аб лица 2 ПлотУдельная поверхность, м /r Модификатор ТЮС:ГМДС= =4:1 150 30 28 Г1ЩС 150 Составитель.Н.Кошелева Редактор Н.Киштулинец Техред М.Ходанич, Корректор С.Шекмар Заказ 1б69/25 Тираж 589 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 11 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðoä, ул. Гагарина, 101 ность, кг/м ТМБС: ГМДС =9:1 150 до моди- после фикации модификации 7 после прокалки на воздухе
