способ получения гидрофильного капиллярно-пористого материала
Классы МПК: | C08J9/24 поверхностным сплавлением и связыванием частиц с целью образования пустот, например спекание |
Автор(ы): | Макаровец Николай Александрович (RU), Кобылин Рудольф Анатольевич (RU), Зайцев Виктор Дмитриевич (RU), Свиридов Евгений Борисович (RU), Барычева Тамара Петровна (RU), Серушкин Константин Ильич (RU), Ирисова Елена Владимировна (RU), Мунгалов Валерий Евгеньевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Федеральное Государственное унитарное предприятие "Государственное научно-производственное предприятие "Сплав" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2008-07-03 публикация патента:
10.03.2010 |
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.
Формула изобретения
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.
Описание изобретения к патенту
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.
Класс C08J9/24 поверхностным сплавлением и связыванием частиц с целью образования пустот, например спекание