Способ получения гидрофильного капиллярно-пористого материала

Изобретение относится к области изготовления гидрофильных капиллярно-пористых полимерных материалов и может быть использовано в косвенно-испарительных системах охлаждения воздуха. Способ включает спекание порошкообразного сверхвысокомолекулярного полиэтилена и гидрофилизацию полученного материала водным раствором фторсодержащего поверхностно-активного вещества «Флактонит К-9». Изобретение обеспечивает улучшение и стабилизацию гидрофильности и капиллярно-пористых свойств материала, повышение на этой основе производительности и ресурса работы систем косвенно-испарительного охлаждения воздуха, а также сокращение расхода ПАВ, стоимости материала и длительности технологического цикла его изготовления. 5 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к области получения гидрофильных пористых полимерных материалов методом спекания порошкообразных термопластов и может быть использовано для изготовления капиллярно-пористых деталей систем косвенно-испарительного охлаждения воздуха.

Спекание порошкообразных термопластов - один из самых простых и экологически чистых способов получения пористых материалов. Способ довольно универсален и дает широкие возможности для регулирования свойств получения материала.

Известен способ получения пористых полимерных материалов по а.с. СССР №296433 C08G 53/08, опубл. 05.02.1979 г. (Бюллетень изобретений №5, 1979 г.), осуществляемый на основе композиции порошкообразного термопласта, полярной жидкости и других целевых добавок путем нагревания токами высокой частоты с последующей обработкой водой.

Такой способ позволяет получить полимерный материал с регулируемой пористостью и газопроницаемостью. В качестве исходного сырья могут быть использованы различные порошкообразные термопласты в широком диапазоне молекулярных масс.

К недостаткам этого способа относятся отсутствие гидрофильности, а также необходимость технологически сложной и экологически грязной стадии отмывки полученного спеченного продукта в кипящей воде.

Таким образом, задачей данного технологического решения (аналога) не являлось получение полимерного пористого материала, обладающего гидрофильностью и капиллярно-пористыми свойствами.

Общим признаком с предлагаемым авторами способом получения гидрофильного капиллярно-пористого материала для системы косвенно-испарительного охлаждения воздуха является спекание порошкообразного материала.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату является способ получения микропористого материала по а.с. СССР №439497 C08F 47/08, опубл. 15.08.1974 г. (Бюллетень изобретений №39, 1974 г.), принятый авторами за прототип, при котором микропористый материал получили спеканием порошка поливинилхлорида с последующей обработкой горячей водой и гидрофилизацией поверхностно-активным веществом (ПАВ).

Данный способ обеспечивает получение гидрофильного полимерного микропористого материала, который может быть применен в качестве аккумуляторного сепаратора.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого авторами за прототип, относятся недостаточность гидрофильности и капиллярно-пористых свойств полученного материала для его использования в качестве деталей косвенно-испарительных систем охлаждения воздуха, а также быстрая потеря этих свойств за счет вымывания ПАВ водой в процессе эксплуатации таких систем.

Таким образом, задачей данного технического решения (прототипа) не являлось получение полимерного микропористого материала, обладающего гидрофильностью и капиллярно-пористыми свойствами, достаточными для использования в системах косвенно-испарительного охлаждения воздуха, и быстро теряющего эти свойства при эксплуатации таких систем.

Общими признаками прототипа с предлагаемым способом получения гидрофильного капиллярно-пористого материала является спекание порошкообразного материала и его гидрофилизация раствором ПАВ.

В отличие от прототипа в предлагаемом авторами способе получения гидрофильного капиллярно-пористого материала для системы косвенно-испарительного охлаждения воздуха осуществляют спекание порошкообразного сверхмолекулярного полиэтилена и гидрофилизацию полученного материала водным раствором фторсодержащего поверхностно-активного вещества «Флактонит К-9».

В частном случае, то есть в конкретных формах выполнения, изобретение характеризуется следующими признаками:

- концентрация раствора «Флактонита К-9» составляет 0,01-0,5%;

- обработку пористого материала ведут под действием ультразвуковых колебаний;

- частота ультразвуковых колебаний составляет 18-25 кГц;

- воду для приготовления раствора «Флактонита К-9» предварительно обрабатывают постоянным магнитным полем;

- индукция магнитного поля имеет величину 0,1-0,2 Тл.

Именно это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом.

Указанные признаки, отличительные от прототипа и на которые распространяется испрашиваемый объем правовой защиты, во всех случаях достаточны.

Задачей предлагаемого изобретения является улучшение и обеспечение стабильности гидрофильности и капиллярно-пористых свойств материала, повышение на этой основе производительности и ресурса работы систем косвенно-испарительного охлаждения воздуха, а также сокращение расхода ПАВ, стоимости материала и длительности технологического цикла его изготовления.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе получения гидрофильного капиллярно-пористого материала, включающем спекание порошка с последующей гидрофилизацией поверхностно-активным веществом, особенность заключается в том, что осуществляют спекание порошкообразного сверхмолекулярного полиэтилена и гидрофилизацию полученного материала водным раствором фторсодержащего поверхностно-активного вещества «Флактонит К-9».

Новая совокупность элементов, а также наличие связей между ними позволяет за счет спекания порошкообразного сверхмолекулярного полиэтилена и осуществления гидрофилизации полученного материала водным раствором фторсодержащего ПАВ «Флактонит К-9» улучшить капиллярно-пористые свойства материала, а также обеспечить стабилизацию гидрофильных свойств при длительном контакте с водой, повысить производительность и ресурс работы систем косвенно-испарительного охлаждения воздуха, сократить расход ПАВ и длительность технологического цикла изготовления материала.

Признаки, характеризующие изобретение в конкретных формах исполнения, позволяют, в частности, за счет:

- концентрации раствора «Флактонита К-9» 0,01-0,5% повысить качество капиллярно-пористых свойств материала, сократить расход ПАВ и повысить производительность систем косвенно-испарительного охлаждения воздуха. При концентрации раствора «Флактонита К-9» ниже 0,01% ухудшается гидрофилизация материала из-за недостатка ПАВ, при концентрации выше 0,5% не происходит дальнейшего улучшения гидрофилизации из-за адсорбционного насыщения поверхности изделия из сверхмолекулярного полиэтилена.

- обработки раствором «Флактонита К-9» под действием ультразвуковых колебаний с частотой 18-25 кГц достигнуть стабилизации гидрофильных свойств материала при длительном контакте с водой, повысить ресурс работы систем косвенно-испарительного охлаждения воздуха, а также сократить длительность технологического цикла изготовления материала. При частоте ультразвука меньше 18 кГц и более 25 кГц не происходит улучшения стабильности гидрофильных свойств материала;

- предварительной обработки воды для приготовления раствора «Флактонита К-9» постоянным магнитным полем с индукцией 0,1-0,2 Тл повысить качество капиллярно-пористых свойств материала и увеличить производительность систем косвенно-испарительного охлаждения воздуха. При индукции магнитного поля менее 0,1 Тл гидрофильность полученного материала недостаточна, при индукции магнитного поля более 0,2 Тл не происходит дальнейшего увеличения гидрофильности материала.

Сущность изобретения заключается в том, что в известном способе получения гидрофильных капиллярно-пористых материалов, включающем спекание порошкообразных термопластов с последующей гидрофилизацией поверхностно-активным веществом, в отличие от прототипа, согласно изобретению осуществляют спекание порошкообразного сверхмолекулярного полиэтилена и гидрофилизацию полученного материала водным раствором фторсодержащего поверхностно-активного вещества «Флактонит К-9».

Пример реализации предлагаемого способа.

Порошок сверхвысокомолекулярного полиэтилена «Тинолен» (ТУ 2211-011-98386801-2007) просеивают через вибросито и подают на формующее устройство ленточной машины спекания. В частных случаях на выходе из машины спекания материал обрабатывается в ультразвуковой ванне, заполненной 0,2% водным раствором «Флактонита К-9» (ТУ 301-02-48-99), при частоте ультразвуковых колебаний 18 кГц. Используемую для приготовления этого раствора дистиллированную воду предварительно обрабатывают в постоянном магнитном поле с индукцией 0,15 Тл магнитным преобразователем воды МПВ МWSДу8 (ТУ 3697-001-47091406-2000).

Полученный в результате капиллярно-пористый материал обладает следующими характеристиками:

водопоглощение, % вес	85
высота капиллярного подъема воды за 30 мин, см	20

Применение данного способа улучшает и стабилизирует гидрофилизацию и капиллярно-пористые свойства материала, повышает производительность и ресурс работы систем косвенно-испарительного охлаждения воздуха, сокращает расход ПАВ, стоимость материала и время технологического цикла его изготовления.

Изобретение может быть использовано для изготовления капиллярно-пористых деталей систем косвенно-испарительного охлаждения воздуха.

Указанный положительный эффект подтвержден испытаниями способа получения гидрофильного капиллярно-пористого материала, выполненного в соответствии с изобретением.

В настоящее время разработана конструкторская и технологическая документация, проведены испытания, намечено использование предлагаемого способа в серийном производстве.

1. Способ получения гидрофильного капиллярно-пористого материала для системы косвенно-испарительного охлаждения воздуха, включающий спекание порошкообразного сверхвысокомолекулярного полиэтилена и гидрофилизацию полученного материала водным раствором фторсодержащего поверхностно-активного вещества «Флактонит К-9».

2. Способ по п.1, в котором концентрация «Флактонита К-9» в водном растворе составляет 0,01-0,5%.

3. Способ по п.1, в котором обработку раствором «Флактонита К-9» ведут под действием ультразвуковых колебаний.

4. Способ по п.3, в котором частота ультразвуковых колебаний составляет 18-25 кГц.

5. Способ по п.1, в котором воду для приготовления раствора «Флактонита К-9» предварительно обрабатывают постоянным магнитным полем.

6. Способ по п.5, в котором индукция магнитного поля имеет величину 0,1-0,2 Тл.