Углеродная композиция

 

(и) 802331

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соеетских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.09.74 (21) 2058503/23-05 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М.К .

С 08L 61/14

Государстненный комитет

53 УДК 678.066 . ликовано 07.02.81. Бюллетень № 5

; " т1. ;-.::, =-:,, 1 I!

А. Н. Антонов, М. H. Фокин, В. К. Жданов, В. Н. барсуков;

Б. М. Зарицкий и В. М. Кривополенов

Всесоюзный научно-исследовательский институт по защите металлов от коррозии (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УГЛЕРОДНАЯ КОМПОЗИЦИЯ

5 — 10

5 — 25

Изобретение относится к углеродным композициям на основе фуранового связующего, используемым в изготовлении изделий, стойких к агрессивным средам.

Известна углеродная композиция, состоящая из резольной фенол-формальдегидной смолы, фурановои смолы, сополимера предельных и непредельных фториро ванных углеводородов, наполнителя, отвердителя и растворителя. Однако данная композиция, обладая достаточными прочностными свойствами, имеет высокую газопроницаемость.

Целью изобретения является придание композиции литьевых свойств, повышение стоикости материала на основе этой композиции к абразивным пульпам, снижение газопроницаемости.

Эта цель достигается использованием в качестве фенольно-фурановой смолы и фурфурол-ацетоно-фенол-пентадиоловой смолы, сополимера предельных и непредельных углеводородов, наполнителя — смеси сернистого кокса с содержанием серы 1 — 8%, термоантрацита, кароида кремния, отвердителя — полиэтиленполиамина или гексаметилендиамина, целевой добавки — полиоксипропиленкарборандиола и растворителя — ацетона.

Применение в качестве наполнителя высокосернистого кокса, термоантрацита и карбида кремния дает возможность получить материал с повышенной стойкостью к истиранию абразивными пульпами, Введение в литьевую композицию целе5 вой (антитиксотропной) добавки устраняет захватывание и накопление в композиции воздушных пузырьков, приводящих к образованию внутренних раковин, снижению прочностных свойств и повышению газоlo проницаемости материала. Компоненты композиции берут в следующих соотношениях, вес. ч.:

Сернистый кокс с содержанием серы от 1,0 до 8,0% с разме15 ром частиц от 0,00001 до

0,15 мм 15 — 20

Термоантрацит с размером частиц от 0,0001 до 0,30 мм 20 — 30

Карбид кремния с размером частиц от 0,01 до 0,30 мм

Сополимер предельных и непредельных фторирбванных углеводородов

Фурфурол-ацетоно-фенол-пен25 тадиоловая смола 10 — 40

Отвердитель 4 — 6

Антитиксотропная добавка 1 — 2

Органический растворитель 7 — 20

В качестве сополимеров фторированных

30 предельных и непредельных углеводородов

802331 применяют: сополимер винилиденфторидаи гексафторпропилена, сополимер винилиденфторида и трифторхлорэтидена, сополимер гексафторпропилена и тетрафторэтилена.

В качестве отвердителя применяют полиэтиленполиамин, гексаметилендиамин, в качестве антитиксотропной добавки применяют полиоксипропиленкарборандиол, в качестве органического растворителя — ацетон, метилэтилкетон.

Углеродно-литьевую композицию получают смешением в указанных весовых отношениях порошков сернистого кокса, термоантрацита и карбида кремния со связующим при 20 — ЗО С в течение 45 — бО мин до однородности. Связующее готовят растворением фурфурол-ацетоно-фенол-пентадиоловой смолы в 20 — 40 /О-ном ацетоновом растворе сополимера непредельных фторированных углеводородов.

Полученную массу пропускают через вальцы, охлаждаемые водой с температурой 10 — 20 С, В массу-полуфабрикат перед сливом в форму при размешивании в течение 5 — 8 мин при 20 — 30 С вводят антитиксотропную добавку и отвердитель. Готовую углеродно-литьевую массу сливают в заранее приготовленную разъемную форму, в которой изделие-полуфабрикат затвердевает при 20 — 30 С. Затвердевшее изделие извлекают из формы и прогревают до 150—

250 "С со скоростью подъема температуры

20"С/ч для повышения коррозионной стойкости к действию окислительных и переменных сред.

Пример 1. B смесительную машину с зет-образными лопастями без подогрева загружают 15 /о вес. ч. сернистого кокса (содержание серы 5 /о) с размером частиц от 0,0001 до 0,15 мм, 20 вес. ч. термоантрацита с размером частиц от 0,0001 до

О 30 мм, 5 вес. ч. карбида кремния с размером частиц от 0,01 до 0,30 мм. Компоненты смешивают в течение 20 мин, после чего к ним добавляют при размешивании 1 вес. ч. полиоксипропиленкарборандиола и связующее, в состав которого входят 10 вес. ч. фурфурол - ацетоно - фенол - пентадиолового олигомера и 25 вес. ч. сополимера винилиденфторида с гексафторпропиленом, растворенного в 20 вес. ч. ацетона.

Компоненты перемешивают в течение

40 мин до получения однородной массы-полуфабриката, которая может храниться в течение 10 сут. Перед заполнением формы в массу-полуфабрикат при размешивании в течение 5 — 8 мин вводят 4 вес. ч. полиэтиленполиамина. Массу пропускают через необогреваемые валки вальцов при зазоре между валками 0,3 — 0,5 мм, из которых она сливается непосредственно в металлическую разъемную форму. Затвердевание коррозионностойкой углеродно-литьевой композиции в форме происходит при 20—

30 С в течение 2 — 4 ч. Затвердевшее изде10

65 лие-полуфабрикат извлекают из формы и подвергают термообработке в термокамедо 250 С со скоростью подъема температуры 20 /ч.

Пример 2. В смесительную машину с зет-образными лопастями без подогрева загружают 15 вес. ч. сернистого кокса (содержание серы 8 /о) с размером частиц от

0,00001 до 0,15 мм, 20 вес. ч. термоантрацита с размером частиц от 0 0001 до

030 мм, 5 вес. ч. карбида кремния с размером частиц от 0,01 до 0,30 мм.

11орошкообразные компоненты смешивают в течение 25 мин, после чего к ним добавляют при размешивании 1 вес. ч. полиоксипропиленкарборандиола и связующее, в состав которого входят 40 вес. ч. фурфурол-ацетоно-фенол-пентадиолового олигомера и 5 вес. ч. сополимера винилиденфторида с трифторхлорэтиленом, растворенного в 10 вес. ч. ацетона. Компоненты перемешивают в течение ЗО мин до получения однородной массы-полуфабриката, которая может храниться в течение 10 сут. Перед заполнением формы в массу-полуфабрикат при размешивании в течение 5 — 8 мин вводят 4 вес. ч. полиэтиленполиамина. Массу пропускают через неподогреваемые вальцы с зазором между валками 0,3 — 0,5 мм. Из вальцов масса сливается непосредственно в металлическую разъемную форму. Затвердевание коррозионностойкой углеродно-литьевой композиции в форме происходит при 20 — 30 С в течение 2 — 4 ч. Затвердевшее изделие — полуфабрикат извлекают из формы и подвергают термообработке в термокамере до 200"С со скоростью подьем а тем пер а туры 20 С/ч.

Пример 3. В смесительную машину с зет-образными лопастями без подогрева загружают 20 вес. ч. сернистого кокса (содержание серы 1 /О) с размером частиц от

0,00001 до 0,15 мм, 30 вес. ч. термоантрацита с размером частиц от 0,0001 до 0,30 мм, 10 вес. ч. карбида кремния с размером частиц от 0,01 до 0,30 мм. Компоненты смешивают в течение 20 мин, после чего к ним добавляют при размешивании 2 вес. ч. полиоксипропиленкарборандиола и связующее, в состав которого входят 20 вес. ч. фурфурол - ацетоно - фенол-пентадиолового олигомера и 5 вес. ч. сополимера гексафторпропилена с тетрафторэтиленом, растворенного в 7 вес. ч. диметилформамида.

Компоненты перемешиают в течение 45 мин до получения однородной массы-полуфабриката, которая может храниться в течение

10 сут. 11еред заполнением формы в массуполуфабрикат вводят при размешивании в течение б — 8 мин. 6 вес. ч. полиэтиленполиамина. Массу пропускают через неподогреваемые вальцы с зазором между валками

0,3 — 0,5 мм. Из вальцов масса сливается непосредственно в металлическую разъемную форму.

802331

800 †10

380 †4

170 †2

10- — 10 —

270 кгс.см

4,5 — 6,5

Ударная вязкость, сма ккал

Теплопроводность, м-ч С

Удельное электросопротивлеом мм

Формула изобретения

2 — 7

10в — 10т ние, 10 — 40

4 — 6

1 — 2

7 — 20

Составитель И. Гинзбург

Техред Л. Куклина

Корректор Л. Орлова

Редактор Л. Горькова

Заказ 502/2 Изд. № 231 Тираж 530 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Затвердевание коррозионностойкой углеродно-литьевой композиции в форме происходит при 20 — 30 С в течение 1 — 4 ч. 3атвердев шее изделие-полуфабрикат извлекают из формы и подвергают термообработке в термокамере до 150 С со скоростью подъема температуры 20 С/ч.

Основные свойства материала на основе углеродно-литьевых композиций приведены ниже.

Плотность, г/см 1,55 — 1,70

Предел прочности, кгс/cM при сжатии при изгибе при растяжении

Газопроницаемость, см /с

Термостойкость, С м

Ресурс работы без разрушения в абразивной пульпе

А1 0з+$10, ч 12000

Коррозионная стойкость к действию агрессивных сред: соляной кислоты любых концентраций при кипении Стоек фтористоводородной кислоты любых концентраций при кипении Стоек серной кислоты 20 — 95 npu температуре до 130 С Стоек фосфорной кислоты до

85o -ной концентрации при температуре до 150 С Стоек азотной кислоты до 30о/о концентрации до 100 С Стоек раствору едкого натра до

30о/о-ной концентрации до

100 С Стоек

Таким образом, из углеродно-литьевой композиции можно получить материал с повышенными прочностными свойствами, характеризующийся более высокой термостойкостью, ударной вязкостью, пониженной газопроницаемостью, увеличенным в

6 — 12 раз ресурсом работы в абразивных пульпах, высокой коррозионной стойкостью к действию кислот, окислителей, щелочных растворов при повышенной температуре.

На основе коррозионностойкой углеродно-литьевой композиции могут быть изго5 товлены травиальные и электролизные ванны крупных габаритов, царги скрубберов, емкости для агрессивных сред, детали насосов, футеровочные плиты, трубы и т. п.

Указанные изделия из углеродно-литьевой

10 композиции могут являться полноценными заменителями изделий из дефицитных легированных сталей. По коррозионной стойкости же во фторостоводородной, кремнийфтористоводородной, соляной кислотах ма15 териал из углеродно-литьевых композиций в сотни и тысячи раз превосходит коррозионную стойкость легированных сталей.

Углеродная композиция, содержащая углеродный наполнитель, фенольно-фурановую смолу, сополимер предельных и непредельных фторированных углеводородов, органический растворитель, отвердитель и целевые добавки, отличающаяся тем, что, с целью придания композиции литьевых свойств, повышения стойкости материала на основе этой композиции к абразивным пульпам, снижения газопроницаемости, в качестве фенольно-фурфурольной смолы взята фурфурол-ацетон-фенол-пентадиоловая смола, в качестве наполнителя — сернистый кокс с содержанием серы от 1 до 8о/о с размером частиц 0,00001 — 0,15 мм, термоантрацит с размером частиц 0,0001 — 0,3 мм, карбид кремния с размером частиц 0,01—

0,3 мм, в качестве отвердителя — полиэтиленполиамин или гексаметилендиамин, в

40 качестве целевой добавки — полиоксипропиленкарборандиол и компоненты взяты в следующих соотношениях, вес. ч.:

Сернистый кокс 15 — 20

Термоантрацит 20 — 30

45 Карбид кремния 5 — 10

Сополимер предельных и непредельных фторированных углеводородов 5 — 25

Фурфурол-ацетон-фенол-пен50 тадиоловая смола

Отвердитель

Целевая добавка

Органический растворитель