RU2114880C1

RU2114880C1 - Composition for production of heat-reflecting material

Info

Publication number: RU2114880C1
Application number: RU96124279A
Authority: RU
Inventors: Лаврентий Лаврентьевич Краснов; Николай Афанасьевич Коновалов
Original assignee: Лаврентий Лаврентьевич Краснов; Николай Афанасьевич Коновалов
Priority date: 1996-12-26
Filing date: 1996-12-26
Publication date: 1998-07-10

Abstract

FIELD: production of heat-reflecting materials. SUBSTANCE: proposed composition comprising novolac phenol-formaldehyde resin, acrylonitrile rubber, technical urotropin and calcium stearate additionally comprises sulfur, talc and filler within definite ranges. Carbon and siliceous fiber materials are used as said filler. Proposed heat-reflecting materials have stable physical features. EFFECT: improved erosion resistance in aggressive medium. 2 tbl

Description

Изобретение относится к области получения высокоэрозионного теплозащитного материала, предназначенного для зашиты высокотеплонапряженных узлов и агрегатов различных приборов. The invention relates to the field of production of highly erosive heat-shielding material intended for the protection of highly heat-stressed nodes and assemblies of various devices.

Известна композиция [1] для получения фенолформальдегидного пенопласта, включавшая, мас.ч.:
Фенолформальдегидный олигомер новолачного типа - 90 - 97
Порофор - 2,0 - 5,0
Уротропин - 8,0 - 15,0
Вспученный перлит - 15,0 - 25,0
Шероховальную пыль - 1 - 10
Целлюлозный волокнистый материал - 1,0-5,0
Известна композиция для получения пенопласта, используемого в качестве теплоизоляционного материала, включающая, мас.%:
Фенолформальдегидная мола новолачного типа - 8,2-63,5
Азоизобутиронитрил - 1,2 - 10,2
Гексаметилентетрамин (уротропин) - 0,6 - 4,8
Наполнитель - 25,3-90,0
В качестве наполнителя данная композиция содержит перлитовую породу или пемзу [2].The known composition [1] for producing phenol-formaldehyde foam, including, by weight:
Phenol-formaldehyde oligomer novolac type - 90 - 97
Porophore - 2.0 - 5.0
Urotropin - 8.0 - 15.0
Expanded perlite - 15.0 - 25.0
Grinding dust - 1 - 10
Cellulosic fibrous material - 1.0-5.0
A known composition for producing foam, used as a heat-insulating material, including, wt.%:
Phenol-formaldehyde molovolac type - 8.2-63.5
Azoisobutyronitrile - 1.2 - 10.2
Hexamethylenetetramine (urotropin) - 0.6 - 4.8
Filler - 25.3-90.0
As a filler, this composition contains perlite rock or pumice [2].

Пенопласты, полученные из указанных известных композиций, имеют невысокую прочность при растяжении и при сжатии. The foams obtained from these known compositions have a low tensile and compressive strength.

Наиболее близкой к заявленной композиции является композиция [3] для изготовления теплозащитного материала, включающая, мас.ч.:
Фенолформальдегидная смола новолачного типа - 70 - 120
Уротропин технический - 7 - 12
Азоизобутиронитрил - 15 - 30
Маршалит - 280 - 380
Асбест хризотиловый - 25 - 45
Акрилонитрильный каучук - 30 - 70
Стеарат кальция - 1 - 2
Алкилсульфонат натрия - 0,1 - 1
Недостатками известной композиции являются низкие эксплуатационные свойства получаемых из композиции материалов, применение алкилсульфоната натрия приводит к ухудшению экологии, т.к. данное вещество является вредным компонентом, невысокая стабильность физических свойств материала.Closest to the claimed composition is a composition [3] for the manufacture of heat-shielding material, including, by weight:
Phenol-formaldehyde resin novolac type - 70 - 120
Technical urotropin - 7 - 12
Azoisobutyronitrile - 15 - 30
Marshalit - 280 - 380
Asbestos chrysotile - 25 - 45
Acrylonitrile Rubber - 30 - 70
Calcium Stearate - 1 - 2
Sodium Alkyl Sulfonate - 0.1 - 1
The disadvantages of the known composition are the low performance properties of the materials obtained from the composition, the use of sodium alkyl sulfonate leads to environmental degradation, because this substance is a harmful component, low stability of the physical properties of the material.

Технической задачей изобретения является повышение эксплуатационных характеристик и стабильности физических свойств теплозащитного материала, улучшение санитарно-гигиенических условий, связанных с использованием материала. An object of the invention is to increase the operational characteristics and stability of the physical properties of the heat-shielding material, improving the sanitary conditions associated with the use of the material.

Данная техническая задача решается тем, что композиция для изготовления теплозащитного материала содержит фенолформальдегидную смолу новолачного типа, уротропин, акрилонитрильный каучук, стеарат кальция, серу, порошкообразный тальк и наполнитель, в качестве которого используют углеродный волокнистый материал и кремнеземный волокнистый материал при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Фенолформальдегидная смола новолачного типа - 7,5 - 42,0
Уротропин технический - 0,8 - 4,8
Акрилонитрильный научук - 0,75 - 20
Стеарат кальция - 0,25 - 0,6
Сера - 0,008 - 0,51
Углеродный волокнистый материал - 22 - 75
Кремнеземный волокнистый материал - 5 - 55
Тальк - 2 - 10
В качестве фенолформальдегидной смолы может быть использована смола марки СФ10, в качестве акрилонитрильного каучука - каучуки на основе сополимеров бутадиена и акрилонитрила марок СКН-26, CKH-ЗО, CKH-40HT. В качестве углеродного волокнистого материала используют углеродную нить "Урал-Н " и углеродную нить УН-2, в качестве кремнеземного волокнистого материала - кремнеземную нить КН-11.This technical problem is solved in that the composition for the manufacture of heat-protective material contains phenol-formaldehyde resin of the novolac type, urotropin, acrylonitrile rubber, calcium stearate, sulfur, powdered talc and a filler, which are carbon fiber material and silica fiber material in the following ratio of components, wt .h .:
Phenol-formaldehyde resin of novolac type - 7.5 - 42.0
Technical urotropin - 0.8 - 4.8
Acrylonitrile Science - 0.75 - 20
Calcium Stearate - 0.25 - 0.6
Sulfur - 0.008 - 0.51
Carbon Fiber Material - 22 - 75
Silica fiber material - 5 - 55
Talc - 2 - 10
As a phenol-formaldehyde resin, a resin of the SF10 grade can be used; as acrylonitrile rubber, rubbers based on copolymers of butadiene and acrylonitrile of the grades SKN-26, CKH-ZO, CKH-40HT can be used. Ural-N carbon fiber and UN-2 carbon fiber are used as carbon fibrous material, and KN-11 silica fiber is used as silica fibrous material.

Эрозионная стойкость - это линейная скорость разрушения материала в процессе эксплуатации в условиях эрозионного и теплового воздействия. Erosion resistance is the linear rate of destruction of a material during operation under erosive and thermal conditions.

Композицию готовят по следующей технологии. The composition is prepared according to the following technology.

Сухие компоненты, предназначенные для получения пропиточного состава, одновременно размалывают и смешивают путем вальцевания и затем растворяют в реакторе или каждый из компонентов размалывают и растворяют отдельно в реакторах, а затем смешивают с получением пропиточного раствора. The dry components intended to obtain an impregnating composition are simultaneously milled and mixed by rolling and then dissolved in a reactor, or each of the components is milled and dissolved separately in the reactors, and then mixed to obtain an impregnating solution.

Полученным пропиточным раствором пропитывают волокнистые и порошкообразные наполнители в лопастном смесителе. После чего пропитанную массу сушат на противнях или на конвейерной ленте при температуре 50 - 70^oC в течение 1-2,5 ч с получением полуфабриката.The resulting impregnating solution is impregnated with fibrous and powdery fillers in a paddle mixer. Then the impregnated mass is dried on baking sheets or on a conveyor belt at a temperature of 50 - 70 ^o C for 1-2.5 hours to obtain a semi-finished product.

Полученный полуфабрикат применяют для изготовления деталей прямым формованием в пресс-форме или формованием заготовок с последующей механической обработкой заготовок для получения необходимых деталей. The resulting semi-finished product is used for the manufacture of parts by direct molding in a mold or molding blanks with subsequent mechanical processing of the blanks to obtain the necessary parts.

Для формования заготовок рассчитанная навеска загружается в ограничительную форму и при удельном давлении не менее 200 кг/см², нагреве до температуры 165±5^oC и выдержке в течение 3 - 15 мин на 1 мм толщины производят формование детали или образца.For forming blanks, the calculated sample is loaded into a restrictive form and at a specific pressure of at least 200 kg / cm ² , heating to a temperature of 165 ± 5 ^o C and holding for 3 to 15 minutes per 1 mm of thickness, the part or sample is molded.

После охлаждения деталь распрессовывают и подвергают анализу. After cooling, the part is pressed and subjected to analysis.

Пример 1. Для изготовления теплозащитного материала компоненты композиции берут в следующем количестве, мас.ч.: фенолформальдегидная смола новолачного типа марки CФ10 - 7,5; уротропин технический - 0,8, акрилонитрильный каучук - 20; стеарат кальция - 0,25, сера - 0,51; углеродный волокнистый материал - 75, кремнеземный волокнистый материал - 5; тальк - 2,0. Example 1. For the manufacture of heat-shielding material, the components of the composition are taken in the following quantity, parts by weight: phenol-formaldehyde resin of novolac type, grade СФ10 - 7.5; technical urotropin - 0.8, acrylonitrile rubber - 20; calcium stearate - 0.25, sulfur - 0.51; carbon fiber material - 75, silica fiber material - 5; talc - 2.0.

Акрилонитрильный каучук пластифицируют на вальцах и в него вводят предварительно размолотую фенолформальдегидную смолу и уротропин. Компоненты тщательно перемешивают. Готовую смесь снимают с вальцов на минимальном зазоре и растворяют в растворителе с получением пропиточного состава. Acrylonitrile rubber is plasticized on rollers and pre-ground phenol-formaldehyde resin and urotropin are introduced into it. The components are thoroughly mixed. The finished mixture is removed from the rollers at a minimum clearance and dissolved in a solvent to obtain an impregnating composition.

Одновременно с подготовкой пропиточного состава производят подготовку наполнителя. Simultaneously with the preparation of the impregnating composition, the filler is prepared.

Углеродный и кремнеземный волокнистые материалы нарезают на штапель длиной 40 - 80 мм, отвешивают в заданном количестве и загружают в смеситель, в который затем подают отвешанные в заданном количестве стеарат кальция, серу, тальк и заливают расчетное количество пропиточной смеси. Включают смеситель и осуществляют перемешивание всех компонентов. При этом пропиточный состав смачивает и пропитывает все входящие в композицию компоненты в течение 15 - 25 мин. Carbon and silica fibrous materials are cut into a staple with a length of 40 - 80 mm, weighed in a predetermined quantity and loaded into a mixer, into which then calcium stearate, sulfur, talcum powder suspended in a predetermined quantity are fed and the calculated amount of the impregnating mixture is poured. Turn on the mixer and carry out the mixing of all components. At the same time, the impregnating composition moistens and impregnates all the components included in the composition for 15 - 25 minutes.

После пропитки массу выгружают из смесителя на противень или транспортерную ленту и сушат в потоке подогретого воздуха при температуре 50 -70^oC в течение 2,5 ч.After impregnation, the mass is discharged from the mixer onto a baking sheet or conveyor belt and dried in a stream of heated air at a temperature of 50 -70 ^o C for 2.5 hours

Полученный полуфабрикат представляет собой переплетенные волокна, пропитанные связующим, без посторонних включений. Из полученного полуфабриката изготавливают материал прямым прессованием по следующей технологии. The resulting semi-finished product is an intertwined fiber impregnated with a binder, without impurities. From the obtained semi-finished product is made material by direct pressing according to the following technology.

В предварительно нагретую до 165±5^oC пресс-форму загружают навеску полуфабриката. Форму смыкают и навеску подвергают давлению не менее 200 кг/см². После прогрева навески в течение 1 - 2 мин, производят трехкратную подпрессовку путем сброса давления и затем формуют материал при температуре 165±5^oC, давлении не менее 200 кг/см² и времени выдержки 3 мин на 1 мм толщины.In the pre-heated to 165 ± 5 ^o C mold load a sample of the semi-finished product. The form is closed and the sample is subjected to a pressure of at least 200 kg / cm ² . After warming up the sample for 1 to 2 minutes, pressurize three times by depressurizing and then form the material at a temperature of 165 ± 5 ^o C, a pressure of at least 200 kg / cm ² and a holding time of 3 minutes per 1 mm of thickness.

Из отформованного материала изготавливают необходимые детали и образцы путем механической обработки. The necessary parts and samples are made from molded material by machining.

Результаты испытания показали, что по эрозионностойкости к агрессивным средам материал имеет линейную скорость разрушения не более 0,58 мм/с. Трещин, вздутий, отслоений, засмоленных участков в материале нет, разброс по плотности не более 2%. The test results showed that the material has a linear fracture rate of not more than 0.58 mm / s in terms of erosion resistance to aggressive media. There are no cracks, swellings, peeling, peeling areas in the material, the spread in density is not more than 2%.

В процессе переработки каких-либо вредных примесей из материала не выделяется. In the process of processing any harmful impurities from the material is not allocated.

Композиции, полученные в примерах 2, 3, 4, изготовлены по технологии, описанной в примере 1. The compositions obtained in examples 2, 3, 4 are made according to the technology described in example 1.

В таблице 1 представлен состав композиций по примерам 1 - 5. Table 1 presents the composition of the compositions of examples 1 to 5.

Пример 5. Композицию теплозащитного материала изготавливают по технологии аналогичной технологии, приведенной в примере 1, за исключением операции приготовления пропиточного состава. Исходные компоненты пропиточного состава подготавливают по следующей технологии. Example 5. The composition of the heat-shielding material is made according to the technology of a similar technology described in example 1, except for the operation of preparing the impregnating composition. The initial components of the impregnating composition are prepared according to the following technology.

В качестве растворителя используют ацетон. Фенолформальдегидную смолу и каучук растворяют отдельно в ацетоне. Полученные растворы в расчетном количестве смешивают. Acetone is used as a solvent. The phenol formaldehyde resin and rubber are dissolved separately in acetone. The resulting solutions in the calculated amount are mixed.

Все остальные операции по получению теплозащитного материала аналогичны операциям, описанным в примере 1. All other operations to obtain a heat-shielding material are similar to the operations described in example 1.

Данные по свойствам полученных материалов из композиций по примерам 1 - 5 и сравнительные данные с известной композицией представлены в таблице 2. Data on the properties of the obtained materials from the compositions of examples 1 to 5 and comparative data with the known composition are presented in table 2.

Claims

Composition for the manufacture of heat-protective material, including phenol-formaldehyde resin of the novolac type, technical urotropin, stearatcalcium, acrylonitrile rubber and a filler, characterized in that it further includes sulfur, talc, while it contains carbon fiber material and silica fibrous material as a filler in the following ratio components, parts by weight:
Phenol-formaldehyde resin of novolac type - 7.5 - 42.0
Technical urotropin - 0.8 - 4.8
Acrylonitrile rubber - 0.75 - 20
Calcium Stearate - 0.25 - 0.6
Sulfur - 0.008 - 0.51
Carbon Fiber Material - 22 - 75
Silica fiber material - 5 - 55
Talc - 2 - 10i