Способ приготовления волокнистой массы для производства теплоизоляционного материала

 

Использование: изобретение используется в производстве теплоизоляционных материалов, позволяет повысить экологичность процесса и упростить его при одновременном сохранении жаропрочности теплоизоляционного материала. Сущность изобретения: смешивают размолотую целлюлозу и каолиновое волокно, обработанное модификатором - кубовым остатком производства тетраэтоксисилана или олигомером фенилэтоксисилана, предварительно диспергированным в воде в присутствии поливинилового спирта с содержанием ацетатных групп 10 - 14% в количестве 1 - 2% от массы модификатора 1 табя

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4925685/12 (22) 08.04.91 (46) 30.1293 Бюп. Na 48-47 (71) Ленинградский технологический институт целлюлозно-бумажной промышленности (72) Романов ВА; Анников О.В.; Аким ЭЛ„Брохина

ОА; Тепышева Г.М„Дижбит Т.H. (54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ВОЛОКНИСТ0А МАССЫ ДПЯ ПРОИЗВОДСТВА ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА (57) Использование: изобретение используется в производстве теппоизоляционных материалов, поз(В) Я (11) 18392О6 Al (51) 5 Р21Н27 ОО Х) 21Н13 38

921 H 17 18 воляет повысить экологичность процесса и упростить его при одновременном сохранении жаропрочности теплоизоляционного материала. Сущность изобретения: смешивают размолотую целлюлозу и каолиновое волокно, обработанное модификатором — кубовым остатком производства тетраэтоксисилана или олигомером фенилэтоксисилана, предваритепьно диспергированным в воде в при— сутствии поливинипового спирта с содержанием ацетатных групп 10 — 14% в количестве 1 — 2% от массы модификатора 1 табл.

1839206

55

Изобретение относится к целл(алознаб j«- 3;KI!0!I промышле!! Наст!1, а 1, «i! I(0 к технслаГии ((роизвадстг э теплаизаляцисннОГО материала на Оснэве каолиновых вала Он, предназначенного для использования в хачестве высокатемпера(урной изоляции в строительной промышленности, доменном производстве, атомной энергетике и др.

Известен сгосаб приготовления массы для производства тсг(лоиза",((ö«!0èíîãî материала, BKRþ÷3(0ùèé размол целлюлозы и приготовление суспензии из смеси целлюлозных и каолиновых волокон в присутствии технического лигнасульфоната, модифицированного алюмометилсилоксанолятам натрия, при равном соотношении лигнасульфоната и модификатора и расходе модифицированного лигносульфоната 1—

57 от массы абсолютно сухого каолинового волокна (Заявка СССР M 4842114/12, кл, D

21 Н 13/38, 0 21 Н 17/23, 17/13, 1990).

Данный способ приготовления массы для производства теплоизоляции позволяет получить прочный и однородный материал.

Однако материал, полученный по этому способу, имеет недостаточно высокую жаропрочность, что сокращает область его применения.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности является способ приготовления волокнистой массы для производства Eëëîèçîëÿö!(îííîãо м3териала, включающий размол целлюлозы, обработку каолинаеого волокна модификатором — кубовым остатком производс Гва тетраэтоксисилана или ол",ãîìåpîì фенилэтаксисилана или их смесью в количестве

0,5 — 5.0% от массы абсолютно сухого каолиноваго волокна и их последующее смешение. При зтам обработку каолиноваго волокна указанным модификатором ведут из его раствора в органическом раствор 1теле (Ззявка СССР N. 4878117/12, кл, D 21 Н

27/00, 1990).

Этот известный способ позволяет повь.сить жаоапрочнасть теплаизоляционного материала.

Однако при этом ухудшаются условия труда. повышается токсичность ilp0".зводства, кроме того, возникает необходимость в регенерации растворителя.

Цель изобретения — павыze:-(ve экологичности процесса и еГÎ упрощение при однавременном сохранении жарспрачнасти теплсизаляцианнэГО «;артана.

Это достигается тем, «Т0 в способе и риГОТО:.("t ׫1ß BO IÎKI!! 1С (ОЙ М« Ось(дЛЯ оаиз

В ОДС Т ((3 Т Е 1 Л О «1 ". С (:.I! (I О r (I (О Г 0;.< Л T 0!1 « 3 ". 3, вкл.ачающем размол целлюлозы, обо",батку кэолинавОГО волокна мсдиф((катара.;; ку5

40 б вь(..1 Остлт о:л производства тетраэтоксисила((3 ил;; али,": .-1-=ра" 1 ((.Онилэтск-.исилана, или их смес-(:0, роспуск каслиноваго волокна «1 последующее смс" ение p33мслоТ0А целл(славы и суспензии мадиАицированного каалинаваго волокна, согласно изобретению перед обработкой каолинового волокна .(одификатар диспергируют в водс в присутствии паливинилового спирта с содержанием ацетатных групп 10-14,:, в количестве 1-2 д от массы модификатора. Нанесение дисперсии на волокна происходит эа счет осаждения ее частиц на поверхности каолиновых волокон. Образующийся на поверхнэсти волокна слой представляет собой прерывистую фазу. При нагревании материала из обработанных волокон до температуры выше Т = 200 С частицы дисперсии растекаются, образуя пленку, При температуре выше Т -- 400 С (s процессе эксплуатации), как показали результаты дифференциально-термического анализа, наблюдается протекание фазовых переходов в структуре компонентов дисперсий с образованием новых связей внутри себя, между собой, а также протекание реакций, при которых алюминий, находящийся в поверхности волокна, включается в силоксановую структуру дисперсий с образованием алюмосилаксанов.

Полимеры такой структуры отличаются особенно высокой термастабильностью.

В результате указанного взаимодействия каолинавые ..олокна l(p!1 термаобработке приобретают возможность сшиваться между собой B местах контакта, Образуя дополнительные связи, что позволяет сохоанить либо увеличить исходную прочнссть материала пр1 повышенных темпеоатурах, т.е. тем самым повысить жаропрочнссть теплоизсляционнаго картона. Поливиниловый спирт (ПВС) легко термодеструктируется при нагреве и поэтому не вносит никаких ухудшений в действие кремнийорганики, Кроме того. количества его крайче мало и не сказывается отрицательно на свойствах материала, Использование предлагаемого способа пр(1гста зле(ия валэк((истай(массы для прОизводства -.еплсизоляцианнага материала полностью безвредна и упрощает технологический Г рсцесс его получения.

Использование ПВС. содержащего не менее 10"; остаточных ацетатных групп, связано с тем, что для выпслне(I(13 защитной, стас;.лизирующей функции палимерстал(л((ззт0p дс": ен быть диффил3í, т.е.

00.;лэдэ(ь г;.уппа..;«К3К гидрофильнаго, так и Гидрафа=:-.Ого характера. Наиулучшая дисперсность кампснснтав достигается при

1839206

С,Н, — 5i O

0С,Н, Н2С20

С2Н5 равном соотношении гидрофильных и гидрофобных групп, т,е. "гидрофильно-липофильный баланс" (ГЛБ) защищаемого вещества и вещества защитного коллоида соответствует один другому, Использование ПВС с более высокой степенью омыления, т.е, с меньшим содержанием 10 ацетатных групп или использование ПВС с меньшей степенью омыления (т.е, с содержанием остаточных ацетатных групп более 10

14 от массы ПВС) изменяет ГЛБ защитного коллоида настолько, что его ГЛБ уже не соответствует ГЛБ защищаемого вещества, т,е. ГЛБ аппрета, и не происходит эффективной адсорбции поверхностью частицы 15 аппрета молекулы ПВС. Как следствие этого, не происходит равномерного и эффективного распределения ПВС на границе раздела двух фаз. Отсутствие надежной защищающей. экранирующей оболочки при- 20 водит в итоге к тому, что частицы аппрета коалесцируют (слипаются), При этом количество ПВС 1 — 2 от массы модификатора является оптимальным, так при количестве его < 1 резко снижается 25 стабильность дисперсии и ухудшается степень удержания частиц дисперсии на волокне, а количество > 2% нецелесообразно, т.к. стабильность дисперсии не изменяется, B качестве исходного сырья при приго- 30 тг -ении массы для производства теплоиз,ляционного картона используют каолиновое штапельное волокно по ГОСТ

23619 — 79 с диаметром волокон до 4 мкм и целлюлозное волокно — небеленую сульфат- 35 ную целлюлозу марки Э-1 ГОСТ 5186 — 74.

В качестве модификаторов используют кубовый остаток производства тетраэтоксисилана (ТЭС) состава, мас. (по ТУ6 — 02, 708 †): 40

Тетраэтоксисилан 10,8

Гексаэтоксидисилоксан 5,76

Октаэтокситрисилоксан 2,44

Декаэтокситетрасилоксан 1,33

Тетрадекаэтоксигексасилоксан 0,28 45

Гексадекаэтоксигептасилоксан 0,01

Высшие циклические и линейные силоксаны Остальное — олигомер фенилэтоксисилана (ФЭС), мол. м, 690, кремния 16,5, этоксигруп и 4 — 5 50 на моль — ТУ6-02-1068-76. ФЭ С способен взаимодействовать с гидроксилсодержащими соединениями, вступая в реакцию переэтерификации !

R-0H+HgC 0-5i К вЂ” ъй — 0-Si-R+ С2Н50Н

Формула ФЭС

Раствсряются ТЭС и ФЭС в толуоле, ацетоне, бутилацетоне, уайтспирте. Поливиниловый спирт (ПВС) используют марки 18/11

ГО СТ10779-78.

Пример 1. Каолиновое штапельное волокно массой 300 г загружают в емкость.

Туда же заливают 2,5 -ную дисперсию кубового остатка производства тетраэтоксисилана. Дисперсию готовят следующим образом. В роторно-пульсационный аппарат заливают воду, поливиниловый спирт и загружают кубовый остаток производства тетраэтоксисилана при соотношении кубовый остаток: вода, равном 1;3, и расходе поливинилового спирта 1 от массы кубового остатка. Перемешивание ведут при скорости вращения цилиндра 3000 об/мин в течение 30 мин.

Обработку каолинового волокна приготовленной дисперсией ведут при нормальной температуре в течение 5 — 10 мин. Затем волокна отделяют от жидкой фазы и сушат при Т = 20 С до постоянного веса. Обработанные таким образом волокна содержат

5 модификатора от массы абсол ютн о сухоro каолинового волокна.

Роспуск каолинового волокна проводят в мешалке в воде в течение 4 мин при концентрации 1,0 — 1,5 .

Целлюлозу размалывают до 60 — 65 ШР, Затем размолотую целлюлозу и суспензию каолинового волокна смешивают, Пример 2, Волокнистую массу получают аналогично примеру 1. Отличие заключается в том, что каолиновое волокно обрабатывают 1,3 -ной дисперсией кубового остатка производства тетраэтоксисилана в присутствии 1,5 поливинилового спирта. Обработанные таким образом волокна содержат 2,7% модификатора от массы абсолютно сухого каолинового волокна, Пример 3. Волокнистую массу получают аналогично примеру 1. Отличие заключается в том, что каолиновое волокно обрабатывают 0,25 -ной дисперсией кубового остатка производства тетраэтоксисилана в присутствии 2 поливинилового спирта. Обработанные волокна при этом содержат 0,5 модификатора от массы абсолютно сухого каолинового волокна, Пример 4, 5, 6. Волокнистую массу получают аналогично примерам 1, 2, 3. Отличия заключаются лишь в том, что в качестве модификатора используют олигомер фенилэтоксисилана.

Пример 7, 8, 9. Волокнистую массу получают аналогично примерам 1. 2, 3. Отличия заключаются в том, что в качестве модификатора используют смесь олигомера фенилэтоксисилана и кубового остатка про1839206

Прмер

Расход П В С. от модификатора

Показатели материала

Композицил теппоизолпционного мате цала. "

Вид модификатора

Количества модификатора от массы каолинового волокна, $

Теплопроводность, 1 град.К

Разрывное напрпжение, ггп 1О

Па.при 1000 C

Начапьныи модуль упругости. Ел 10 з

Па. при

1000ООС модифицированное каалиновое волокно целлкзлаза

5.0

2,7

0,5

5.0

2,7

0,5

5.0

1,0

1,5

2,0

1,0

1,5

2.01.0

99

97

94

99

97

94

0.2

0.2

0,2

0,2

0.2

0.2

0.2

ТЭС

ТЭС

ТЭС

ФЭС

ФЭС

ФЭС

ФЭСьТЭС (1: 1)

ФЭС+ТЭС (1:1)

ФЭС+ТЭС (1 0.5)

ТЭС

ТЭС

0.4

18

0.7

2,2

1.0

1,8

270

1.5

2.7

0.2

3.0

450

0.5

2,0

0,2

1,2

160

10 (no прототипу

ll ла п ототип

99

5,0

0.5

0,2

0.2

22

110

0.5

Формула изобретения смешение размолотой целлюлозы и суспензии каолинового волокна, отличающийСПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ВОЛОК- ся тем, что, с целью повышения

НИСТОЙ МАССЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА 50 экологичности процесса и его упрощения

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА при одновременном сохранении жаропочности теплоиэоляционного материала, включающий размол целлюлозы, обработ- рочности те о э ц пе е обработкой каолинового волокна ку каолинового волокна модификатором - перед о6ра о мо и икато диспергируют в воде в прикубовым остатком производства тетраэток- модификатор д с р ру

55 с тствии поливинилового спирта с содерсисилана, или олигомером фенилэтоксиси- 55 сутствии по лана, или их смесью, роспуск пуск обработанно- жанием ацетатных групп 10 - 14% в го каоли нового волокна и последу оследующее количестве 1 - 2% от массы модификатора. изводства тетраэтоксисилана при их соотношении соответственно: 1:1, 1:0,75 и 1;0,5.

Пример 10 (по прототипу), Волокнистую массу готовят из того же исходного каолинового волокна и целлюлозного волок- 5 на, 300 г каолинового волокна загружают в емкость, Туда же заливают 3,50(-ный раствор кубового остатка производства тетраэтоксисилана в ацетоне общим объемом 3 л.

Обработку проводят при нормальной тем- 10 пературе в течение 10 мин. Затем волокна отделяют от раствора и сушат при температуре 20 С до постоянного веса. Обработанные волокна содержат 5% модификатора от массы абсолютно сухого каолинового волок- 15 на. Роспуск каолинового волокна, размол целлюлозы и их смешение ведут аналогично примерам 1-9.

Пример 11 (по прототипу). Волокнистую массу получают аналогично примеру 20

10, Отличие заключается в том, что каолиновые волокна обрабатывают 0,3%-ным раствором кубового остатка производства тетраэтоксисилана и обработанные волокна содержат 0,5% модификатора от массы аб- 25 солютно сухого каолинового волокна.

Из приготовленной волокнистой массы на листоотливном аппарате ЛОА-2 отливают образцы массой 400 гlм с композицией по волокну, мас,%:

Модифицированное каолиновое волокно 94-99

Целлюлоза 1 — 6

Результаты испытаний полученных образцов приведены в таблице. Для удобства сравнения там же приведены композиции приготовленных образцов, Как видно из данных, приведенных в таблице, предлагаемый способ по сравнению со способом по прототипу позволяет повысить эластичность материала при эксплуатации при 1000 С при сохранении его жаропрочности. При этом производство волокнистой массы становится полностью безвредным за счет исключения стадии регенерации растворителя.

Использование предлагаемого изобретения в народном хозяйстве позволяет решить экологические задачи — снизить токсичность процесса подготовки волокнистой массы для производства теплоизоляционного картона. (56) Авторское свидетельство СССР

М 1721157, кл. О 21 Н 13/38, 1990.

Авторское свидетельство СССР

N- 1788801, кл. 0 21 Н 27/00, 1990.