сырьевая смесь для получения негорючего нетоксичного теплозвукоизоляционного материала на основе тонкодисперсной минеральной пены

Формула изобретения

Сырьевая смесь для получения негорючего нетоксичного теплозвукоизоляционного материала на основе тонкодисперсной минеральной пены, содержащая асбест, поверхностно-активное вещество - смачиватель СВ-102 и гидрофобизирующую жидкость, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит ультратонкое базальтовое волокно диаметром 0,5-3,0 мкм и коллоидный кремнезем при следующем соотношении компонентов, мас.% на сухое вещество:

асбест	13-20
ультратонкое базальтовое волокно	40-50
поверхностно-активное вещество -
смачиватель СВ-102	20-25
гидрофобизирующая жидкость	6-13
коллоидный кремнезем
кремнезоль-КС	10-15,

причем отношение содержания асбеста и базальтового волокна равно 1:3.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано в судостроении, строительстве, вагоностроении, аэрокосмической промышленности в качестве сверхлегкого негорючего теплозвукоизоляционного материала для тепловой изоляции корпусных конструкций различного назначения, а также трубопроводов, воздуховодов и энергетических установок и систем в объектах гражданского назначения.

Известен теплоизоляционный материал (патент РФ № 2151115 C1, C04B 26/02, C04B 14/38, C04B 38/02, опубл. 20.06.2000 г.), включающий базальтовое супертонкое волокно, поливинилацетатную дисперсию, гидрофобизирующую добавку - кремнийорганическую жидкость ГКЖ-10, кремнезоль и сульфанол при следующем соотношении компонентов, масс.%:

Поливинилацетатная дисперсия - 2,0÷2,5

Кремнезоль - 3,3÷3,8

Сульфанол - 0,05÷0,1

Кремнийорганическая жидкость ГКЖ-10 - 01÷0,3

Базальтовое супертонкое волокно диаметром 0,2-3,0 мкм - остальное.

Материал с таким составом и характеристиками эффективен для использования при температурах, не превышающих ~250°C, т.к. в своем составе он содержит органические компоненты (поливинилацетатную дисперсию и др.), которые при более высокой температуре либо выгорают, либо теряют свои функциональные свойства.

Кроме того, этот материал имеет плотность в 2,5-3,0 раза, превышающую плотность материала предлагаемого изобретения, что неприемлемо для конструкций, масса которых строго ограничена (например, на судах с динамическими принципами поддержания и в авиации).

Известна сырьевая смесь для изготовления теплозвукоизоляционного материала (ISSIV0373-0247, Российский химический журнал. Том LIII, вып.4, 2009 г. С.54-61 «Отечественные теплозвукоизоляционного материалы для судостроения», Н.Г. Сударева и др.), включающая, масс.%:

асбест	64,5
смачиватель СВ-102	25,8
гидрофобизирующая жидкость	9,7

Данная сырьевая смесь не содержит в своем составе связующего компонента, структура материала определяется силами естественного сцепления между волокнами, в связи с чем материал имеет низкую механическую прочность. Кроме того, сырьевая смесь в готовом материале практически на 100% состоит из асбеста, оказывающего фиброгенное и канцерогенное воздействие на организм человека.

Известен огнестойкий теплозвукоизоляционный материал (патент РФ № 2344109 C1, C04B 38/10, опубл. 20.01.2009 г.), изготовленный из сырьевой смеси, содержащей волокнистый материал, тонкомолотый неорганический наполнитель, поверхностно-активное вещество, гидрофобизирующий и связующий компонент и жидкую дисперсионную среду. В качестве волокнистого материала сырьевая смесь содержит асбест, или асбест и кремнеземное волокно, или базальтовое волокно, или угленовое волокно при их соотношении 1:1, или базальтовое волокно и полиарамидное волокно, диспергированные до получения волокон диаметром не более 0,01 мкм и длиной менее 2 мм, в качестве тонкомолотого наполнителя - графит, или волластонит, или слюду в виде чешуек крупностью менее 5 мкм, в качестве поверхностно-активного вещества - смачиватель СВ-102, в качестве гидрофобизатора и связующего - ГКЖ-94, в качестве жидкой дисперсионной среды - воду, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Указанный волокнистый материал	2,5-2,8
Указанный тонкомолотый неорганический наполнитель	0,3
Смачиватель СВ-102	0,5
ГКЖ-94	0,4
Вода	96,3-96,7

Приведенный состав сырьевой смеси является наиболее близким по составу, технической сущности и достигнутому результату и принят в качестве прототипа.

Механическую прочность всех приведенных вариантов сырьевых смесей обеспечивают в основном минеральные волокна, которые и формируют пористую структуру материала, удерживаемую силами собственного сцепления.

Техническим результатом изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик: повышение механической прочности и экологической безопасности при сохранении негорючести.

Технический результат достигается тем, что в сырьевой смеси для получения негорючего нетоксичного теплозвукоизоляционного материала, содержащей асбест, поверхностно-активное вещество - смачиватель СВ-102 и гидрофобизирующую жидкость, дополнительно используется ультратонкое базальтовое волокно и коллоидный кремнезем при следующем соотношении компонентов, масс % (на сухое вещество минерального волокна):

- Асбест хризотиловый	13-20
- Базальтовое волокно	40-50
- Поверхностно-активное вещество	20-25
(смачиватель СВ-102)
- Гидрофобизирующая жидкость	6-13
(ГКЖ-10 или ГКЖ-11 или ГКЖ-94)
- Коллоидный кремнезем	10-15

Введение в сырьевую смесь базальтового ультратонкого волокна диаметром от 0,5 до 3,0 мкм позволяет формировать устойчивую тонкодисперсную минеральную пену, не разрушающуюся в процессе сушки. Количество базальтового волокна варьировалось от 50% до 100% замещения асбестового волокна. Наиболее оптимальным соотношением содержания в смеси асбестового и базальтового волокон оказалось: 75% базальтового и 25% асбестового. При 100% замене имелся выигрыш в части экологической чистоты, но снижались прочностные характеристики материала.

Введение коллоидного кремнезема (кремнезоль-КС), представляющего собой продукт ионной обработки жидкого стекла, в процессе отверждения обеспечивало упрочнение структуры материала. Количество его в смеси варьировалось от 5% до 20%: введение 5% практически не сказывалось на прочностных характеристиках, введение 20% и более приводило к увеличению плотности материала и увеличению доли несвязанного коллоидного кремнезема. Оптимальным содержанием этого компонента было принято от 10 до 15%.

В предлагаемой сырьевой смеси для получения теплозвукоизоляционного материала использовались следующие материалы

- асбест хризотиловый	ГОСТ 12871-67
- поверхностно-активное вещество	ТУ 6-14-935-80
(смачиватель СВ-102)
- гидрофобизирующая жидкость
(ГКЖ-10 или ГКЖ-11)	ТУ 6-02-696-76
(ГКЖ-94)	ГОСТ 10834-76
- ультратонкое базальтовое волокно	ТУ 5169-001-13062592-2000
- коллоидный кремнезем
(кремнезоль-КС)	ТУ 2145-002-76287984-09

Способ получения теплозвукоизоляционного материала заключается в следующем.

Необходимое количество воды и гидрофобизирующей жидкости последовательно загружают в реактор и перемешивают в течение 2-3 мин. Затем загружают хорошо размятую и предварительно замоченную в воде смесь асбеста и базальтового волокна, смачиватель СВ-102, добавляют расчетное количество коллоидного кремнезема. Полученную смесь тщательно перемешивают, перекачивают в пеногенератор и проводят вспенивание при кратности пены 2,5 в течение 40 мин.

Полученную пеномассу разливают на подложку транспортерной ленты, разравнивают, после чего пена поступает на сушку. Интервал между разливом пеномассы и началом ее сушки не должен превышать 45 мин.

Температура в сушильной камере должны поддерживаться в пределах: 60°C - при входе, 110°C - при выходе.

Высушенная пеномасса поступает в камеру для термической обработки. В процессе термической обработки происходит разложение и удаление органической добавки, смачивателя СВ-102 и полимеризация гидрофобизатора. Термическая обработка производится при температуре от 250°C до 260°C в течение 30-40 мин. до прекращения выделения газообразных продуктов. После термообработки материал приобретает эластичность и гидрофобные свойства.

Для экспериментальной проверки заявленного изобретения было изготовлено несколько вариантов составов сырьевой смеси (таблица 1), образцы которых в результате испытаний показали высокие эксплуатационные характеристики (таблица 2).

Таблица 1
Варианты составов сырьевой смеси
№ состава	Химический состав, масс.%
	Асбест хризотиловый	Базальтовое волокно			Смачиватель СВ-102	Гидрофобизир. жидкость			Коллоидный кремнезем (кремнезоль-КС)
		0,5 мкм	1,5 мкм	3,0 мкм		ГЛЖ-10	ГКЖ-11	ГКЖ-94
1	14	42			21			8	15
2	15		45		22		8		10
3	16			48	20	6			10
4	13		40		20	13			14
5	15			45	23		7		10
6	16	48			20			6	10

Таблица 2
Результаты испытаний сырьевой смеси
Номер состава	Показатели
	Плотность, кг/м3	Прочность на сжатие, МПа	Сорбционное увлажнение за 24 ч., %, не менее
1	35,0	0,038	2,9
2	39,0	0,042	3,4
3	40,0	0,045	4,0
4	37,0	0,043	3,0
5	38,0	0,043	3,3
6	40,0	0,045	3,3