HU187401B - Process for producing composition of improved quality of polyester base containing flue-ash of power station - Google Patents

Description

A lalálmány tárgya eljárás poliésztergyanta alapú kompozíciók előállítására erőmüvi pernye alkalmazásával.

Ismeretes, hogy telítetlen poliészterek kikeményedése - azaz a kémiai úton iniciált gyökképződés halasára lejátszódó kopolimerizációs térhálósodási reakciója önmagában soha sem teljes, a maradék telítetlen kémiai kötések miatta kikeményített poliészterek tulajdonságai sem mechanikai, sem vegys/erállósági szempontból nem érik el a kémiai szerkezetből adódó lehetőségek maximumát. A maradék telítetlen kémiai kötésekből fakadó hátrányok csökkentése érdekében pl. környezeti hőmérsékleten történő poliésztergyanta feldolgozás során úgynevezett utóhőkezelést szoktak alkalmazni. Hőkezeléskor ugyanis a térhálósodási reakció - bizonyos mértékig még folytatódik. [A Magyar Tudományos Akadémia Kémiai Tudományok Osztályának Közleményei ///4.,445(1959)]. Az utókezelés szükségessége rontja a poliészter feldolgozási technológiák gazdaságosságát. A helyzet még rosszabb a poliészlergyanta alapú kompozitok esetében, mert az alkalmazott adalékanyagok - saját hőkapacitásuk folytán - csökkentik a térhálósodási folyamat exoterm jellegét. Ezáltal a folyamat önfenntartó, autokatalitikus jellegének esélyei romlanak.

Mindmostanáig nem volt ismeretes olyan eljárás, amelynek alkalmazásával a poliészter kompozitok utótérhálósodását és ezáltal tulajdonságainak javítását hőkezelés nélkül biztosítani lehetett volna.

Az 1970-es években jelentek meg az első közlemények és szabadalmak erőművi szénpernyéknek műanyag kompozíciókban való alkalmazásáról. Az erőművi szénpernye ipari hulladék, és ezért ára igen alacsony. Felhasználása műanyag kompozíciókban kézenfekvő gazdasági előnyt jelent a hasonló funkciót betöltő mészkőliszttel, dolimitliszttel, krétával, talkummal stb.-vel szemben. (Plastics Engineering, 1978., //„ 29-31,. Ashby, J. B. és Cárról!, J.: Austrilian Cenospheres 5 th International Ash Utilization Symposium. 1979. II. 25-27, Atlanta.)

Az erőmüvi pernyék műanyag kompozíciókban való hasznosításának merőben más csoportját képezik azok az eljárások, amelyek során a pernye bizonyos frakcióit adagolják a műanyagokhoz valamilyen különleges tulajdonság kialakítása céljából. Ebben a tárgykörben jelenleg kétségtelenül az erőművi pernyék mikrogömb frakciójáé (az angol nyelvű szakirodalomban: cenosphere, hollowsphere, microballoon) az alkalmazási elsőbbség. Az erőművi pernye mikrogömb frakciójának kedvező hatása műanyag kompozitokban a hő- és hangszigetelési tulajdonságok javulásában, illetve a sűrűség csökkenésében nyilvánul meg. Szívesen alkalmazzák ezt a frakciót továbbá az úgynevezett hab a habban konstrukciókban, amikor a mikrogömböt műanyag habbal társítják (Pedlow, J. W.: Cenospheres, 3rd International Ash Utilization Symposium, 1973. III. 13-14. Pittsburgh,. Okuno K., Woodhams R. T.: Journal of Cellular Plastics, Seplember-October, 1974,. 3 917 547 sz. USA-beli szabadalmi leírás,. 80 150 362 sz., 80 142 031 sz., 79 120 674 sz. és 79 156 025 sz. japán közrebocsátási iratok). Az ismert eljárások közös jellemzője, hogy a műanyag kompozíciók említett kedvező tulajdonságait a mikrogömb frakciónak különböző műanyagokba való egyszerű bekeverése útján alakítják ki. Az ismert eljárások szerint előállított műanyag kompozíciókban az erőművi pernye kémiailag közömbösen viselkedik (lásd: 3 830 776 sz. USA-beli szabadalmi leírás) és ezért a tulajdonságokban bekövetkező változás a fizikai jellemzők additivitásából fakad.

A találmány alapja az a felismerés, hogy erőmüvi szénpernyét vízzel együtt áramoltatva, majd megszáritva és legalább 3 tömeg/ mennyiségben poliésztergyantához keverve, a kopolimerizációs térhálósodási reakció szempontjából kémiailag aktív töltőanyaghoz jutunk.

A fentiek alapján a találmány eljárás poliésztergyanta alapú kompozíciók előállítására a telítetlen poliésztergyanta és a térhálósító vinilmonomer tömegére vonatkoztatott 0,5-5 tömeg% szerves pervegyület polimerizációs iniciátor, adott esetben 0,05-5 tömeg% szerves fémsó vagy tercier amin polimerizációs aktivátor, adott esetben diszperz és/ vagy szálas vázanyagok és erőmüvi szénpernye felhasználásával, A találmány értelmében úgy járunk el, hogy az erőművi szénpernyét előzőleg vízzel együtt áramoltatjuk oly módon, hogy az áramlás viszonyaira jellemző Reynold-szám R > 3000 érték legyen, majd az áramlást megszüntetve csillapított körülmények között ülepedni hagyjuk, a szénpernyét megszárítjuk, és az ily módon előkezelt max. 30 mikron átlagos részecskeméretü szénpernyét 3-300 tömeg% mennyiségben keverjük a kompozícióhoz a telítetlen poliésztergyanta és a térhálósító'vinilmonomer tömegére vonatkoztatva.

A tapasztalt jelenség, nevezetesen az egyes erőművi pernyék kémiai aktivitása kopolimerizációs térhálósodási reakcióban és ezzel összefüggésben az utókeményedési folyamat, magyarázható lenne az egyes pernye-fajták mérsékelt radioaktivitásával, de a vizes előkezelés szerepe, a felületi aktivitás változásán és a diszperzitásfok növekedésén túl csak emperikusan tisztázott.

Az erőmüvi pernye - előzőekben említett - kémiai aktivizálásának igazolására ismertetjük a következő kísérlet-sorozatot.

I 100,0 sr. Pofikon P—210 sztirolt tartalmazó telítetlen poliésztergyanta (gyártó: Nitrokémia Ipartelepek, Fűzfőgyártelep)

1,5 sr. Finox C-50 L (ciklohenanonhidroperoxid 50%-os oldata, gyártó: Finomvegyszer Szövetkezet, Budapest)

1,5 sr. kobaltnaftenát oldat (5%-os) 50,0 sr. kvarcliszt

A kompozíció szobahőmérsékleten keményítve.

II. Ugyanaz mint I., de a kompozíció szobahőmérsékletű keményedése után 80 °C-on, 6 órán át utóhőkezelést alkalmazva.

187 401

III. 100,0 sr. Polikon P-210 poliésztergyanta

1,5 sr. Finox C-50 L 1,5 sr. kobaltnaftenát oldat (5%-os) 50,0 st. erőművi pernye (átlagos részecskeméret 180 μ)

A kompozíció szobahőmérsékleten keményítve.

IV. Ugyanaz, mint III., de az erömüvi pernyét előzetesen kezeljük a következő módon; a pernyét tízszeres feleslegben lévő vízben szuszpendáljuk, majd l/d = 8 geometriai viszonyú csőreaktorban 3000/perc fordulatszámú propeller-keverővel kevertetjük 10 percig. Ezáltal az eredetileg 180 μ átlagos részecskeméret 25 μ-ra csökken. Ezután a pernyét szikkasztjuk és 120 °C-on megszárítjuk.

A vizsgálatokat a minták elkészítésétől számított 24 óra múlva végeztük el. Az eredményeket a következő táblázat tartalmazza.

I. II. III. IV.

Maradék stirol monomer ~_{θ θ}“_{θ 362} \/o)

Nyomószilárdság (N/mm²) 135 168 133 172

A maradék stirol monomer meghatározása Wijs módszerével történt (-.Loszev, I. P., Fedetova, O. Já: Praktikum po Himii Vüszokopoíimernüh Szoedinenii, Gohimizdat, Moszkva 1962;)

A mérési eredményekből látható, hogy míg az elökezeletlen erőművi pernye - a vizsgált tulajdonságok szempontjából - a kvarcliszthez hasonló indifferens töltőanyagként viselkedik, addig a vízzel előkezelt és nagyobb átlagos diszperzitás fokú erőművi pernye hatása az utópolimerizációra és az ezzel összefüggő mechanikai tulajdonságra - a mérési hibahatáron belül - megegyezik az utóhőkezelés hatásával.

A találmány értelmében célszerűen úgy járunk el, hogy az erőművi pernyét egyszerű keverős készülékbe töltjük, majd annyi vizet adagolunk hozzá, hogy a keverő beindítása után a pernyeszemcsék lebegő állapotba kerülhessenek. Ezáltal mód nyílik a pernye-szeirrsék teljes nedvesítésére. Gyors és tökéletes nedvesítés érhető el az erőművi pernyének vízben való turbulens áramoltatásával, amely létrehozható pl. egy csővezetékben is. Az erőmüvi pernyék szűréssel vagy szikkasztással a felesleges vízmennyiség nagy részétől elválasztjuk, oly módon, hogy csillapított körülmények között az ülepedésre is kellő idő maradjon, mivel ezáltal a vizes kezeléssel kialakított diszperzitásfok növekedést stabilizáljuk, majd száradni hagyjuk. A szárítást hőközléssel gyorsíthatjuk. Kívánatos az erőművi pernye víztartalmának 5% alá való csökkentése. Az ily módon előkezelt pernyét ezután poliésztergyanták kémiailag aktív töltőanyagaként használhatjuk fel.

A találmány szerinti eljárás foganatosítására az alábbi kiviteli példákat adjuk meg.

1. példa.

Erőmüvi pernyét hatszoros mennyiségű vízzel, keverős készülékben 3 órán át kevertetünk. A pernye-iszapot a leeresztő csonkon keresztül szikkasztó tálcákra töltjük. A vízfelesleg eltávozása után a pernyét 120 °C hőmérsékletű hőlégkamrában megszárítjuk. Ezáltal 30 μ alatti átlagos részecskeméretű pernyét nyerünk.

A pernyét a továbbiakban poliészter kompozíciók készítésére használjuk fel.

100,0 sr. Polikon K 312 poliészter gyantába (gyártó; Nitrokémia Ipartelepek:) homogénen bekeverünk 1,2 sr. Finox B-50-P iniciátort (.gyártó Finomvegyszer Szövetkezet;) 0,2 sr. N,N-dietilanilin aktivátort, 15 sr. erőművi pernyét, 40 sr. talkumot és 30 sr. 5 cm hosszúra vágott üvegszálat. Az így nyert masszát haladéktalanul - kézi formázással - megfelelő sablonba bedolgozzuk, megkeményedni hagyjuk, és így - utóhőkezelés alkalmazása nélkül - nagyszilárdságú munkavédelmi sisakot állítunk elő.

2. példa

Mindenben az 1. példa szerinti módon járunk el, azzal az eltéréssel, hogy 100,0 sr. Viapal H 450 poliésztergyantában (: gyártó: Vianova Kunstharz A. G. Graz, Ausztria:) homogénen elkeverünk 2 sr. ciklohexanon-hidroperoxid iniciátort (Cyclonox LNC, gyártó: AKZÓ Chemie, Deventer, Hollandia), 1 sr. 5%-os töménységű kobaltnaftenát oldatot és 180 sr. 1. példa szerinti erőművi pernyét, és az így nyert kompozíciót haladéktalanul felhasználjuk meghibásodott öntvények vagy pl. autókarosszériák javítóanyagaként. így - hőkezelés nélkül - gyorsan kötő, nagyszilárdságú tapaszt nyerünk.

3. példa

Széntüzelésű erőmű füstgázából a pernyét elektrofil terrel választjuk le. A leválasztott pernyéhez nagy mennyiségű vizet adagolunk, és zagy-szivatytyú által létrehozott kényszeráramoltatással a pernyét zagytérre juttatjuk. Ily módon 15 μ alatti átlagos részecskeméretű pernyéhez jutunk. Ezután mindenben az 1. példa szerinti módon járunk el azzal az eltéréssel, hogy 100,0 sr. Polikon P-410 poliésztergyantában homogénen elkeverünk 1,5 sr. Finox M-50-L iniciátort, 1,5 sr. kobaltoktoát oldatot (5%-os töménységű), 100,0 sr. megszárított erőművi pernyét és 75,0 sr. perlit-hab granulátumot. Az így nyert kompozíciót haladéktalanul sablonokba töltjük, és megkeményedni hagyjuk. így utóhőkezelés nélkül - nagyszilárdságú, kiváló hőés hangszigetelő tulajdonságú szerkezeti anyaghoz jutunk.

4. példa

Mindenben az 1. példa szerinti módon járunk el, azzal az eltéréssel, hogy 100,0 sr. Derakane 470-30

187 401 sztirolt tartalmazó telítetlen poliésztergyantába Cgyártó: DOW Chemical Európa, Horgen, Svájc:) homogénen elkeverünk 4 sr. benzoilperoxid iniciátort (Lucidol B-50, gyártó: AKZO Chemie, Deventer, Hollandia) és 3 sr. erőművi pernyét. Az így ⁵ nyert kompozíciót fémfelületek összeragasztására használjuk fel úgy, hogy a keményedési folyamatot 70 °C-on megindítjuk, de utóhőkezelést nem alkalmazunk. Ezen az úton nagyszilárdságú fémragasztást érhetünk el.

5. példa

Mindenben az 1. példa szerinti módon járunk el ¹⁵ azzal az eltéréssel, hogy 100,0 sr. Polikon P-410 poliészter gyantában (gyártó: Nitrokémia Ipartelepek) homogénen elkeverünk 5,0 sr. Finox B-50 iniciátort (gyártó: Finomvegyszer Szövetkezet, Budapest) és 0,1 sr. N,N-dietilanilint, 10,0 sr. azbeszt- ²⁰ pelyhet, és 300,0 sr. erőművi pernyét. Az így nyert kompozíciót mérnöki létesítmények vízzáró és nagyszilárdságú bevonataként használjuk fel átlagosan 3 mm rétegvastagságban.

Claims (1)

1. Eljárás poliészter gyanta alapú kompozíció előállítására a telítetlen poliészter gyanta és a térhálósító vinilmonomer tömegére vonatkoztatott 0,5-5 tömeg% szerves pervegyület polimerizációs iniciátor, adott esetben 0,05-5 tömeg% szerves fémsó vagy tercier amin polimerizációs aktivátor, adott esetben diszperz és/vagy szálas vázanyagok ^1C . és erőművi szénpernye felhasználásával azzal jellemezve, hogy az erőművi szénpernyét előzőleg vízzel együtt áramoltatjuk oly módon, hogy az áramlás viszonyaira jellemző Reynold-szám R > 3000 érték legyen, majd az áramlást megszüntetve csillapított körülmények között ülepedni hagyjuk, a különválasztott szénpernyét megszárítjuk és az ily módon előkezelt legfeljebb 30 μ átlagos részecskeméretű pernyét 3-300 tömeg% mennyiségben keverjük a kompozícióhoz a telítetlen poliészter gyanta és a térhálósitó monomer tömegére vonatkoztatva.