Бумагоподобный нанокомпозиционный материал на основе минеральных волокон для установок охлаждения воздуха испарительного типа

Авторы патента:

Дубовый Владимир Климентьевич (RU)

Дубовой Евгений Владимирович (RU)

D21H13/40 - стекловидных, например стекловаты, стекловолокна

D21H13/36 - из неорганических волокон или чешуек

B82Y30/00 - Нанотехнология

Владельцы патента RU 2618722:

Дубовой Евгений Владимирович (RU)

Изобретение относится к бумагоподобному нанокомпозиционному материалу на основе минеральных волокон, который может быть использован в качестве капиллярно-пористых элементов установок охлаждения воздуха испарительного типа. В качестве минеральных волокон используют стеклянные и/или базальтовые волокна со средним диаметром 0,4 мкм. В качестве связующего используют алюминат натрия NaAlO₂ и сульфат алюминия Al₂(SO₄)₃ при следующем соотношении компонентов, масс.%: минеральное волокно – 50-90, NaAlO₂ – 5-25 (по Al₂O₃), Al₂(SO₄)₃ – 5-25 (по Al₂O₃). Материал изготавливают на традиционном бумагоделательном оборудовании методом отлива. Обеспечивается получение бумагоподобного нанокомпозиционного материала, обладающего высокими характеристиками по высоте и времени подъема воды, влагоемкости и прочности. Материал характеризуется также термо-, хемо-, биостойкостью, отсутствием токсичности и выделений в воздух веществ, вредно воздействующих на организм человека, устойчивостью свойств от действия плесени, грибков и микроорганизмов в водной среде. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области бумагоподобных композиционных материалов и может быть использовано в качестве капиллярно-пористых элементов установок охлаждения воздуха испарительного типа.

Известен капиллярно-пористый материал, который содержит стеклянные волокна диаметром 0,2 мкм и неорганическое связующее (патент RU 2478747 С2, 16.05.2011). В данном изобретении используются минеральные волокна различных диаметров и природы, которые обеспечивают капиллярно-пористую структуру, а прочность регулируется количеством связующего.

Наиболее близким аналогом является бумагоподобный материал из стеклянных волокон диаметром 0,25 мкм с использованием в качестве связующего солей алюминия и поливинилацетатной эмульсии (ПВАЭ) с добавкой поливинилспиртовых волокон (ПВС) (патент RU 2425919 С1, 15.04.2010).

Целью изобретения является получение бумагоподобного нанокомпозита, обладающего гидрофильной капиллярно-пористой структурой, чтобы обеспечить высокую впитываемость, влагоемкость, неизменность материала в размерах (набухание, коробление), устойчивость к действию плесени, грибков, микроорганизмов в водной среде, быть не токсичным и обладать технологической прочностью для переработки его в изделия.

Для достижения поставленной цели был проведен комплекс научно-исследовательских работ с выработкой опытной партии материала. Отлив материала производили по традиционному бумажному способу формования на листоотливном аппарате ЛОА-2. Опытная партия материала изготовлена на бумагоделательной машине «Voit» и внедрена в производство энергосберегающих, экологически безопасных установок охлаждения воздуха испарительного типа.

В качестве минеральных волокон используются стеклянные волокна и/или базальтовые волокна со средним диаметром 0,4 мкм. Данные волокна гидрофильны, при этом не набухают, обладают большой удельной поверхностью, что важно при формировании тонкой капиллярно-пористой структуры в процессе формования полотна материала. Минеральные волокна в отличие от волокон растительного происхождения не обладают способностью к связеобразованию. Для обеспечения связеобразования в композицию материала добавляли дозированное количество раствора алюмината натрия (NaAlO₂), рН среды которого 12. Образование полиядерных комплексов обеспечивали дозированным добавлением раствора сульфата алюминия (Al₂(SO₄)₃) с рН среды 3.

В результате реакции гидролиза образуются полиядерные комплексы, способные вступить в реакцию с функциональными группами, расположенными на поверхности волокна с образованием координационной связи, в частности водородной. Образовавшиеся полиядерные комплексы обеспечивают прочность, а также синергируют тонкую капиллярно-пористую структуру материала, сформированную стеклянными и/или базальтовыми волокнами со средним диаметром 0,4 мкм. Активное регулирование рН среды, которое достигается путем изменения соотношения количества NaAlO₂ (в пересчете на Al₂O₃) и Al₂(SO₄)₃ (в пересчете на Al₂O₃), дает возможность получить полиядерные комплексы с различной реакционной способностью и размерностью. Реакционная способность обеспечивает прочностные характеристики, размерность, тонкую капиллярно-пористую структуру.

В результате проведенной опытной выработки с использованием в качестве минерального волокна стеклянных волокон со средним диаметром 0,4 мкм был получен материал со свойствами, представленными в таблице 1, отличающийся от известных компонентным составом и более высокими характеристиками по высоте и времени подъема воды, влагоемкости и прочности, при следующем соотношении компонентов, масс. %

Стеклянное волокно диаметром 0,4 мкм - 50-90;

NaAlO₂ - 5-25 по Al₂O₃;

Al₂(SO₄)₃ - 5-25 по Al₂O₃.

В таблице 1 приведены примеры композиций материалов и их свойств.

В результате проведенных научно-исследовательских работ установлено, что характеристики материала с использованием в качестве минерального волокна базальтовых волокон или смеси стеклянного и базальтового волокна также удовлетворяют требованиям, предъявляемым к капиллярно-пористым материалам, используемым для установок охлаждения воздуха испарительного типа.

Материал благодаря своей неорганической природе компонентов характеризуется термо-, хемо-, биостойкостью, отсутствием токсичности и выделений в воздух веществ, вредно воздействующих на человека, устойчивостью свойств от действия плесени, грибков и микроорганизмов в водной среде.

Представленные материалы обладают лучшими характеристиками по сравнению с аналогами и могут применяться в установках охлаждения воздуха испарительного типа в качестве капиллярно-пористых элементов.

Наличие в композиции связующего, обладающего наноразмерностью, что подтверждается исследованием методом электронной микроскопии (Рис. 1), и существенное влияние наноразмерного связующего на свойства материала дает право утверждать, что данный бумагоподобный материал на основе минеральных волокон и технология его получения относятся к нанотехнологиям.

Бумагоподобный нанокомпозиционный материал на основе минеральных волокон для установок охлаждения воздуха испарительного типа с использованием связующего, изготовленный на бумагоделательном оборудовании методом отлива, отличающийся тем, что в качестве минеральных волокон используют стеклянные и/или базальтовые волокна со средним диаметром 0,4 мкм, а в качестве связующего используют NaAlO₂ и Al₂(SO₄)₃, при следующем соотношении компонентов, масс. %:

стеклянное и/или базальтовое волокно диаметром 0,4 мкм - 50-90;

алюминат натрия NaAlO₂ - 5-25 (по Al₂O₃);

сульфат алюминия Al₂(SO₄)₃ - 5-25 (по Al₂O₃).

Изобретение относится к получению акустической потолочной плитки на основе минеральной ваты. Технический результат заключается в улучшении акустических характеристик, повышении механических свойств плитки.

Бумагоподобный нанокомпозит на основе минеральных волокон и неорганических связующих // 2478747

Бумагоподобный композиционный материал на основе минеральных волокон с использованием в качестве связующего солей алюминия и поливинилацетатной эмульсии (пваэ) // 2425919

Изобретение относится к бумагоподобному композиционному материалу, который может быть использован для изготовления капиллярно-пористых деталей систем косвенно-испарительного охлаждения воздуха.

Покрывной материал со связующим в форме волокна из поливинилового спирта // 2308558

Изобретение относится к способу изготовления волокнистого покрывного материала, в котором в качестве связующего используют волокно из поливинилового спирта (ПВС).

Бумага // 2019618

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано при изготовлении бумаг, преимущественно термосвариваемых, например прокладочной, бумаги типа флизелина, для отделки мебели, упаковочной и т.п.

Бумага // 2019617

Изобретение относится к техническим видам бумаги, таким как изоляционная, фильтровальная, подложка под мембраны, прокладочная и т.п. .

Бумажная масса для изготовления картона для лекал // 1783012

Композиция для изготовления сепараторной бумаги // 1724775

Изобретение относится к композиции сепараторной бумаги для химического источника тока и предназначено для использования в целлюлозно- бумажной промышленности, в частности для получения сепараторной бумаги для литиевого химического источника тока с электролитом на основе тионилхлорида - сильного электролита.

Способ изготовления бумаги и картона из стеклянного волокна // 73967

Способ получения стеклянной бумаги и картона // 63110

Гранула, содержащая арамидную пульпу и материал-наполнитель // 2606438

Изобретение относится к грануле, состоящей из арамидной пульпы, материала-наполнителя и влаги, в которой гранула содержит не более 90 мас.% арамидной пульпы, по меньшей мере, 10 мас.% материала-наполнителя и менее 10 мас.% влаги и в которой количество влаги, количество арамидной пульпы и количество материала-наполнителя составляет 100% в расчете на массу гранулы.

Прочная нанобумага // 2567855

Настоящее изобретение относится к прочной нанобумаге. Описана нанобумага, включающая глину и микрофибриллированную целлюлозу МФЦ, где глина представляет собой силикат со слоистой или пластинчатой структурой, и где нановолокна МФЦ и слоистая глина ориентированы по существу параллельно поверхности бумаги, при этом нанобумага дополнительно включает водорастворимый сшивающий агент, который положительно заряжен, когда находится в водном растворе, и который представляет собой хитозан, а глина включает частицы нанометрового диапазона размеров, причем длина нановолокон МФЦ составляет 5-20 мкм, а поперечный размер нановолокон МФЦ составляет 10-30 нм.

Способ получения волокнистого теплоизоляционного материала // 2553870

Изобретение относится к нетканым теплоизоляционным и пожаробезопасным материалам на основе неорганических волокон и касается способа получения волокнистого теплоизоляционного материала.

Сепараторная бумага для химических источников тока // 1583508

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, и может быть использовано при производстве сепараторной бумаги для химических источников тока и является усовершенствованием основного изобретения по авт.св.N1134652.

Способ создания регенерируемого биосенсора на основе комплекса фотонного кристалла с аффинными молекулами // 2618606

Использование: для создания регенеруемого биосенсора. Сущность изобретения заключается в том, что способ включает в себя изготовление подложки биосенсора с массивом нанопроволок, формирующих фотонный кристалл, подготовку поверхности подложки для модификации аффинными молекулами, активацию поверхности аффинными молекулами, специфичными к целевым аналитам, присутствие целевых аналитов выявляют добавлением специфичных к ним детектирующих молекул, несущих на себе флуоресцентную метку, выбранную таким образом, чтобы максимум флуоресценции метки совпадал по длине волны с резонансной модой фотонного кристалла, приводя к увеличению интенсивности флуоресценции метки на этой длине волны, после чего поверхность биосенсора регенерируют для повторных использований.

Способ получения ультравысокотемпературного керамического композита mb2/sic, где m = zr, hf // 2618567

Изобретение относится к технологии получения окислительно-стойких ультравысокотемпературных керамических композиционных материалов состава MB2/SiC, где М=Zr и/или Hf с нанокристаллическим карбидом кремния, которые могут быть использованы в качестве окислительно-, химически- и эрозионно-стойких материалов в потоках воздуха при температурах выше 2000°С, для создания авиационной, космической и ракетной техники, отопительных систем, теплоэлектростанций, а также в технологиях атомной энергетики, в химической и нефтехимической промышленности.

Способ формирования металлуглеродных комплексов на основе наночастиц шунгита, золота и серебра // 2618484

Использование: для получения наноструктурированных металлуглеродных соединений. Сущность изобретения заключается в том, что коллоидный раствор золота, серебра смешивают с коллоидным раствором углерода (шунгита) в концентрации от 10 (углерод) : 1 (золото) : 1 (серебро) до 5 (углерод) : 3 (золото) : 3 (серебро) с последующим воздействием на смесь лазерного излучения (длительностью импульсов 100 нс, средней энергией от 5 до 20 Дж, частотой следования импульсов 20 кГц) в сканирующем режиме со скоростью от 100 мкм/с до 10 мм/с в течение 15 минут.

Способ получения нанокапсул лекарственных препаратов группы пенициллинов в каррагинане // 2618453

Изобретение относится к способу получения нанокапсул лекарственных препаратов группы пенициллинов, выбранных из ампициллина, бензилпенициллина натриевой соли или амоксициллина, в каррагинане.

Способ получения нанокапсул витаминов группы в в каппа-каррагинане // 2618449

Изобретение относится к способу получения нанокапсул витаминов группы B в каппа-каррагинане. Указанный способ характеризуется тем, что в качестве оболочки используется каппа-каррагинан, а в качестве ядра - витамины группы В, при массовом соотношении ядро:оболочка 1:3 или 1:1, при этом витамин добавляют в суспензию каппа-каррагинана в изопропиловом спирте в присутствии препарата Е472с в качестве поверхностно-активного вещества при перемешивании 1300 об/мин, далее добавляют петролейный эфир, полученную суспензию отфильтровывают и сушат при комнатной температуре.

Коллоидный раствор наносеребра в метилцеллозольве и способ его получения // 2618303

Изобретение относится к коллоидному раствору наносеребра в органическом растворителе - метилцеллозольве и способу его получения. Предложенный коллоидный раствор содержит метилцеллозольв и наночастицы серебра и имеет концентрацию наночастиц серебра от 0,29 до 0,30 мас.%, при следующем долевом распределении наночастиц серебра по размеру: 80% - наночастиц размером 50-75 нм, 20% - наночастиц размером от 80 нм до 100 нм.