RU2487907C1 - High-temperature sealing material and method for production thereof - Google Patents

High-temperature sealing material and method for production thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2487907C1
RU2487907C1 RU2011147348/05A RU2011147348A RU2487907C1 RU 2487907 C1 RU2487907 C1 RU 2487907C1 RU 2011147348/05 A RU2011147348/05 A RU 2011147348/05A RU 2011147348 A RU2011147348 A RU 2011147348A RU 2487907 C1 RU2487907 C1 RU 2487907C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vermiculite
foamed
mixture
rubber
material according
Prior art date
Application number
RU2011147348/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011147348A (en
Inventor
Николай Владимирович Яшин
Наталья Владимировна Максимова
Артем Петрович Малахо
Игорь Андреевич Годунов
Виктор Васильевич Авдеев
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "УНИХИМТЕК-ОГНЕЗАЩИТА"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "УНИХИМТЕК-ОГНЕЗАЩИТА" filed Critical Закрытое акционерное общество "УНИХИМТЕК-ОГНЕЗАЩИТА"
Priority to RU2011147348/05A priority Critical patent/RU2487907C1/en
Publication of RU2011147348A publication Critical patent/RU2011147348A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2487907C1 publication Critical patent/RU2487907C1/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: disclosed material contains the following components, wt %: inorganic fibre 20-40, rubber 3-12, low-molecular weight polyisobutylene 0.1-1.0 and foamed vermiculite with packed density of 28-80 g/l, obtained by treating the starting vermiculite with hydrogen peroxide with concentration of not less than 35% - the balance. Also disclosed is a method of producing said material, wherein foamed vermiculite is mixed with inorganic fibre and water to obtain a first mixture. The rubber and the low-molecular weight polisobutylene are then mixed to obtain a second mixture. The first and second mixtures are mixed to obtain a mixture from which the material is formed.
EFFECT: improved sealing properties of the material and high operating temperature of the material.
14 cl, 5 tbl

Description

Изобретение относится к высокотемпературным уплотнительным материалам и их получению и может быть использовано в машиностроении и энергетике, в частности для производства уплотнений, использующихся в парогазовых силовых установках.The invention relates to high-temperature sealing materials and their preparation and can be used in mechanical engineering and energy, in particular for the production of seals used in combined cycle power plants.

В настоящее время существует острая необходимость в разработке новых материалов для герметизации высокотемпературных установок. Востребованность высокотемпературных уплотнительных материалов в энергетике связана с переходом данной отрасли с паросиловых (рабочая температура 550°C) на существенно более эффективные парогазовые установки (рабочая температура до 1100°C). Большинство широко используемых уплотнений на основе графита или паронита непригодны для длительной эксплуатации на данном оборудовании и их частая замена заметно снижает его энергоэффективность.Currently, there is an urgent need to develop new materials for sealing high-temperature installations. The demand for high-temperature sealing materials in the energy sector is associated with the transition of this industry from steam-powered (operating temperature 550 ° C) to significantly more efficient combined-cycle plants (operating temperature up to 1100 ° C). Most commonly used graphite or paronite seals are unsuitable for long-term operation on this equipment and their frequent replacement significantly reduces its energy efficiency.

Очевидным решением данной задачи является использование в качестве упругого компонента материалов оксидной природы, обладающих упругими свойствами. Одним из таких материалов является вермикулит - минерал группы слюд гидробиотитового типа, который имеет слоистую структуру, обеспечивающую упругие свойства, а также способный к расширению при высоких температурах, что позволяет использовать в качестве дополнительных ингредиентов уплотнения небольшие количества эластомерных связующих, объем которых по мере выгорания полимеров будет занимать вспенивающийся вермикулит.The obvious solution to this problem is to use oxide materials with elastic properties as an elastic component. One of such materials is vermiculite, a mineral of the hydrobiotite type mica group, which has a layered structure that provides elastic properties and can expand at high temperatures, which makes it possible to use small amounts of elastomeric binders as additional compaction ingredients, the volume of which as polymers burn out will take up foaming vermiculite.

Вермикулит в уплотнительных изделиях может присутствовать как в невспененном, так и вспененном состояниях.Vermiculite in sealing products may be present in both non-foamed and foamed states.

Так, например, из патента RU 2182918 известен гибкий уплотнительный изоляционный материал, применяющийся в каталитических нейтрализаторах выхлопных газов автомобильных двигателей. Данный материал содержит, в масс.%: невспученный вермикулит с размером частиц 0,3-1,0 мм 40-60; латекс акрилатного каучука 6-14; алюмосиликатное и/или кремнеземное волокно 30-54.So, for example, from the patent RU 2182918 a flexible sealing insulating material is known, which is used in catalytic converters of exhaust gases of automobile engines. This material contains, in wt.%: Unexpanded vermiculite with a particle size of 0.3-1.0 mm 40-60; acrylate rubber latex 6-14; aluminosilicate and / or silica fiber 30-54.

Материал получают следующим образом. Готовят смесь из волокнистого наполнителя и связующего - латекса акрилатного каучука, затем в смесь вводят вермикулит. Из полученной массы формуют волокнистый листовой материал (волокнистый мат), который подвергают тепловой обработке, после чего материал готов к применению.The material is prepared as follows. A mixture is prepared from a fibrous filler and a binder - latex acrylate rubber, then vermiculite is introduced into the mixture. A fibrous sheet material (fiber mat) is formed from the resulting mass, which is subjected to heat treatment, after which the material is ready for use.

В патенте сообщается, что при эксплуатации под воздействием высоких температур вермикулит вспенивается, значительно увеличивая таким образом объем материала, а использование в качестве связующего латекса указанного акрилатного каучука и экспериментально подобранное соотношение в целом способствуют более равномерному распределению частиц наполнителей и обеспечивают, тем самым, надежное закрепление материала в фиксированном зазоре и требуемые эксплуатационные свойства.In the patent it is reported that when operating under high temperatures, vermiculite foams, thus significantly increasing the volume of the material, and the use of the specified acrylate rubber as a latex binder and the experimentally selected ratio as a whole contribute to a more uniform distribution of filler particles and, thus, provide reliable fixation material in a fixed gap and the required operational properties.

Однако использование в материале невспененного вермикулита создает серьезные ограничения при использовании изобретения. Так для эффективного вспучивания вермикулита необходим резкий нагрев (термоудар) до высоких (600-800° температур). Если данные температуры не достигаются или реализуется плавный нагрев изделия, то расширение вермикулита (в особенности заключенного в полимерную матрицу) происходит незначительно для обеспечения надлежащих герметизирующих свойств уплотнительного материала. Другой отрицательной стороной использования невспученного вермикулита является невысокая целостность композиционного материала, получаемого по заявленной авторами патента рецептуре, что связано с высокой жесткостью зерен невспученного вермикулита. Недостаточная механическая прочность получаемого таким образом уплотнительного материала ограничивает его область применения незначительными давлениями при герметизации.However, the use of non-foamed vermiculite in the material creates serious limitations when using the invention. So, for effective expansion of vermiculite, sharp heating (thermal shock) to high (600-800 ° temperatures) is necessary. If these temperatures are not achieved or a smooth heating of the product is realized, then the expansion of vermiculite (especially enclosed in a polymer matrix) occurs slightly to ensure proper sealing properties of the sealing material. Another negative side of the use of unexpanded vermiculite is the low integrity of the composite material obtained according to the formulation claimed by the authors of the patent, which is associated with the high stiffness of the grains of unexpanded vermiculite. The insufficient mechanical strength of the sealing material obtained in this way limits its scope to minor pressures during sealing.

Более перспективным для получения уплотнительных материалов является использование в качестве упругого компонента уплотнительного материала вспененного вермикулита.More promising for obtaining sealing materials is the use of foamed vermiculite as an elastic component of the sealing material.

При этом в общепринятой классификации вспененных вермикулитов различают химически вспененные и газовспененные вермикулиты.Moreover, in the generally accepted classification of foamed vermiculites, chemically foamed and gas-foamed vermiculites are distinguished.

Под химически вспененным вермикулитом понимается такой вермикулит, который может быть получен обработкой сырья вермикулита к/л химическим реагентом и последующим вспениванием в присутствии воды. В частности, вермикулит может быть обработан раствором хлорида натрия с обменом ионов магния на ионы натрия, а затем обработан n-бутиламмоний гидрохлоридом для замены ионов натрия на ионы n-C4H9NH3+. При последующей промывке водой происходит вспенивание. Вспенивание вермикулита приводит к интенсивному расщеплению частиц с получением супертонкой суспензии с величиной частичек вермикулита менее 50 мк.Chemically foamed vermiculite is understood to mean such vermiculite that can be obtained by treating the vermiculite raw material with a chemical reagent and subsequent foaming in the presence of water. In particular, vermiculite can be treated with a sodium chloride solution to exchange magnesium ions for sodium ions, and then treated with n-butylammonium hydrochloride to replace sodium ions with nC 4 H 9 NH 3 + ions. Subsequent washing with water causes foaming. Foaming of vermiculite leads to intensive splitting of particles to obtain a superthin suspension with a particle size of vermiculite less than 50 microns.

К недостаткам данных материалов относится тот факт, что при обработке вермикулита используются вредные органические вещества, что ухудшает экологическую обстановку.The disadvantages of these materials include the fact that harmful organic substances are used in the processing of vermiculite, which worsens the environmental situation.

Под газовспененным вермикулитом понимается вспененный с использованием газа вермикулит.By gas foamed vermiculite is meant vermiculite foamed with gas.

Газ может генерироваться термически и в этом случае продукт называется "термически вспененный вермикулит". Он может быть получен с помощью быстрого нагрева минерального вермикулита при 750-1000°C. При такой температуре вода (свободная и связанная) в вермикулите быстро испаряется и ионные силы отталкивают друг от друга силикатные слои, из которых сформирован исходный материал. Таким образом, достигается расширение вермикулита в 10-20 раз перпендикулярно плоскости слоев. При этом формируемые гранулы имеют химический состав, практически идентичный составу сырья (кроме потери воды).Gas can be generated thermally and in this case the product is called "thermally foamed vermiculite." It can be obtained by quickly heating mineral vermiculite at 750-1000 ° C. At this temperature, water (free and bound) in vermiculite quickly evaporates and ionic forces repel silicate layers from each other, from which the starting material is formed. Thus, the expansion of vermiculite is achieved 10-20 times perpendicular to the plane of the layers. In this case, the formed granules have a chemical composition that is almost identical to the composition of the raw material (except for the loss of water).

Газовспененный вермикулит может быть также получен путем обработки сырья вермикулита жидким химикатом, например перекисью водорода, которая проникает между силикатными слоями, а затем при ее разложении выделяется газ (кислород), который и вызывает расщепление вермикулита.Gas-foamed vermiculite can also be obtained by treating the vermiculite raw material with a liquid chemical, for example hydrogen peroxide, which penetrates between the silicate layers, and then gas (oxygen) is released during its decomposition, which causes the decomposition of vermiculite.

Уплотнительные материалы из химически вспененного вермикулита выпускаются компанией Flexitallic Ltd под товарным знаком Termiculite и компанией Victor Reinz под товарным знаком Xtreme®.Chemically foamed vermiculite sealing materials are manufactured by Flexitallic Ltd under the trademark Termiculite and Victor Reinz under the trademark Xtreme®.

Составы материалов компании Flexitallic, как правило, содержат волокнистый компонент в виде, например, минерального волокна, каучуковый компонент и химически вспененный вермикулит (см., например, WO 2006075149 (А1)).Flexitallic material compositions typically contain a fibrous component in the form of, for example, mineral fiber, a rubber component, and chemically foamed vermiculite (see, for example, WO 2006075149 (A1)).

Способ получения этих материалов предусматривает получение смеси химически вспененного вермикулита и волокнистого компонента в виде влажной пасты и последующее каландрование пасты.A method of obtaining these materials involves obtaining a mixture of chemically foamed vermiculite and the fibrous component in the form of a wet paste and subsequent calendering of the paste.

До настоящего времени данные материалы обладали наилучшим комплексом потребительских свойств, а температура применения таких уплотнительных материалов составляет до 980°C.To date, these materials have had the best range of consumer properties, and the temperature of use of such sealing materials is up to 980 ° C.

Уплотнительные материалы на основе газовспененного вермикулита не получили такого широкого распространения, как материалы на основе химически вспененного вермикулита, однако, эти материалы также представлены в патентной документации.Sealing materials based on gas foam vermiculite are not as widespread as materials based on chemically foamed vermiculite, however, these materials are also presented in patent documents.

Так, в международной публикации WO 8001576 раскрывается листовой уплотнительный материал, являющийся наиболее близким к заявленному и применяющийся в высокотемпературных уплотнениях. Материал включает 1-30 мас.% органических волокон, 70-99 мас.% смеси вспененного вермикулита с неорганическим наполнителем (например, стеклянным волокном) с размером частиц данной смеси от 45 до 180 мкм и 3-30 мас.% связующего. Содержание вспененного вермикулита в смеси составляет от 25-70% (оптимально 25-35%), а в качестве связующего могут быть использованы различные каучуки, включая натуральный каучук, акрило- нитрильный каучук и бутадиен-стирольный каучук, а также фенольные смолы.So, in the international publication WO 8001576 disclosed sheet sealing material, which is the closest to the claimed and used in high-temperature seals. The material includes 1-30 wt.% Organic fibers, 70-99 wt.% A mixture of foamed vermiculite with an inorganic filler (for example, glass fiber) with a particle size of this mixture from 45 to 180 microns and 3-30 wt.% Binder. The content of foamed vermiculite in the mixture is from 25-70% (optimally 25-35%), and various rubbers can be used as a binder, including natural rubber, acrylonitrile rubber and styrene butadiene rubber, as well as phenolic resins.

Газовспененный вермикулит получен по традиционной технологии вспенивания - вермикулит подвергают нагреву до 650°C, что вызывает испарение воды из межплоскостных полостей и расщепление вермикулита.Gas-foamed vermiculite was obtained using the traditional foaming technology - vermiculite is heated to 650 ° C, which causes evaporation of water from interplanar cavities and splitting of vermiculite.

Уплотнительный материал получают путем смешивания всех компонентов в рассчитанных количествах с водой в пульпу. Из пульпы по бумагоделательной технологии получают лист, который высушивают, а затем пропускают через каландр с получением результирующего уплотнительного листового материала с заданной плотностью.Sealing material is obtained by mixing all components in calculated amounts with water in a pulp. A paper is obtained from the pulp by papermaking technology, which is dried, and then passed through a calender to obtain the resulting sealing sheet material with a given density.

К недостаткам данного технического решения можно отнести использование органических волокон, что существенно ограничивает температурный диапазон применения заявленного уплотнительного материала по причине быстрой термодеструкции волокон при высокой температуре и, как результат, существенной потери их армирующей способности, а также низкие упругие свойства, присущие традиционному газовспененному вермикулиту.The disadvantages of this technical solution include the use of organic fibers, which significantly limits the temperature range of application of the claimed sealing material due to the rapid thermal degradation of the fibers at high temperature and, as a result, a significant loss of their reinforcing ability, as well as low elastic properties inherent in traditional gas-foam vermiculite.

Задачей изобретения является устранение присущих известному техническому решению недостатков.The objective of the invention is to eliminate the inherent disadvantages of the known technical solution.

Поставленная задача решается высокотемпературным уплотнительным материалом, включающим неорганическое волокно, каучук и вспененный вермикулит, в соответствии с которым он содержит вспененный вермикулит с насыпной плотностью от 28 г/л до 80 г/л, полученный путем обработки исходного вермикулита пероксидом водорода с концентраций не менее 35% и дополнительно содержит низкомолекулярный полиизобутилен при следующем соотношении компонентов, мас.%:The problem is solved by high-temperature sealing material, including inorganic fiber, rubber and foamed vermiculite, according to which it contains foamed vermiculite with a bulk density of 28 g / l to 80 g / l, obtained by treating the original vermiculite with hydrogen peroxide with concentrations of at least 35 % and additionally contains low molecular weight polyisobutylene in the following ratio of components, wt.%:

Неорганическое волокноInorganic fiber 20-4020-40 КаучукRubber 3-123-12 Низкомолекулярный полиизобутиленLow molecular weight polyisobutylene 0,1-1,00.1-1.0 Вспененный вермикулитFoamed Vermiculite Остальное.Rest.

В частных воплощениях изобретения поставленная задача решается материалом, который дополнительно содержит 2,0-5,0 мас.% фенолформальдегидной эпоксидной смолыIn private embodiments of the invention, the problem is solved by a material that additionally contains 2.0-5.0 wt.% Phenol-formaldehyde epoxy

Материал также может дополнительно содержать 1,0-3,0 мас.% канифоли.The material may also optionally contain 1.0-3.0 wt.% Rosin.

В других воплощениях изобретения материал в качестве неорганического волокна содержит кремнеземное и/или каолиновое волокно.In other embodiments of the invention, the material as an inorganic fiber contains silica and / or kaolin fiber.

Материал по п.1, отличающийся тем, что содержит вспененный вермикулит, полученный из исходного вермикулита с размером частиц от 0,5 до 2,0 ммThe material according to claim 1, characterized in that it contains foamed vermiculite obtained from the original vermiculite with a particle size of from 0.5 to 2.0 mm

Материал может быть выполнен в форме листа.The material may be made in the form of a sheet.

Материал может быть выполнен в форме листа, ламинированного, по меньшей мере, с одной стороны защитным слоем из жаропрочного металла или металлического сплава.The material can be made in the form of a sheet laminated at least on one side with a protective layer of heat-resistant metal or metal alloy.

Наиболее желательно в этом случае, чтобы защитный слой был выполнен из перфорированного листа или сетки из нержавеющей стали.In this case, it is most desirable that the protective layer be made of a perforated sheet or stainless steel mesh.

Поставленная задача также решается способом получения высокотемпературного уплотнительного материала, в соответствии с которым вспененный вермикулит с насыпной плотностью от 20 до 80 г/л и размером частиц от 0,5 до 2 мм смешивают с водой с получением первой смеси, канифоль, каучук и низкомолекулярный полиизобутилен смешивают с получением второй смеси, затем первую и вторую смеси соединяют и перемешивают с получением результирующей смеси, полученную результирующую смесь сушат, а затем из нее формуют материалThe problem is also solved by the method of obtaining high-temperature sealing material, in accordance with which foamed vermiculite with a bulk density of from 20 to 80 g / l and a particle size of from 0.5 to 2 mm is mixed with water to obtain the first mixture, rosin, rubber and low molecular weight polyisobutylene mixed to obtain a second mixture, then the first and second mixtures are combined and mixed to obtain the resulting mixture, the resulting resulting mixture is dried, and then the material is formed from it

В частных воплощениях изобретения материал формуют путем прессования.In particular embodiments of the invention, the material is extruded.

В иных частных воплощениях изобретения материал формуют путем прокатки.In other particular embodiments of the invention, the material is formed by rolling.

В последнем случае целесообразно осуществлять прокатку в валковом каландре.In the latter case, it is advisable to carry out rolling in a roll calendar.

Сущность изобретения состоит в следующем.The invention consists in the following.

Выбор в качестве основы уплотнительного материала вспененного вермикулита с плотностью 20-80 г/л, полученного путем обработки исходного вермикулита пероксидом водорода с концентраций не менее 35% (оптимальный диапазон концентраций - 45-50%) обусловлен следующим. Вермикулит при его обработке концентрированным пероксидом водорода увеличивается в объеме в 25-43 раза, а его плотность непосредственно после обработки и вспенивания составляет не более 30 г/л (см. RU 2296725). Этот вермикулит характеризуется высокими значениями удельной поверхности и, как следствие, большей способностью к проникновению полимерного связующего в межслоевые пространства вермикулита, что обеспечивает лучшие упругие и прочностные свойства заявляемого материала. В процессе хранения такого вермикулита его плотность может увеличиться на 10-20% из-за влажности, но особенности его структуры сохраняются.The choice of the basis of the sealing material for foamed vermiculite with a density of 20-80 g / l, obtained by treating the initial vermiculite with hydrogen peroxide from concentrations of at least 35% (the optimal concentration range is 45-50%) due to the following. Vermiculite during its treatment with concentrated hydrogen peroxide increases in volume by 25-43 times, and its density immediately after processing and foaming is not more than 30 g / l (see RU 2296725). This vermiculite is characterized by high values of specific surface area and, as a consequence, greater ability to penetrate the polymer binder into the interlayer spaces of vermiculite, which provides the best elastic and strength properties of the claimed material. During the storage of such vermiculite, its density may increase by 10-20% due to moisture, but the features of its structure are preserved.

В таблице 1 приведены данные по зависимости упругих свойств от насыпной плотности газовспененного вермикулита (плотности свыше 80 г/л получены на термически вспененном вермикулите). Как следует из представленных данных, заявленные плотности газовспененного вермикулита демонстрируют наилучшие значения упругостиTable 1 shows data on the dependence of elastic properties on the bulk density of gas-foamed vermiculite (densities of more than 80 g / l were obtained on thermally foamed vermiculite). As follows from the data presented, the declared densities of gas-foamed vermiculite demonstrate the best values of elasticity

Желательно, чтобы размер частиц исходного вермикулита, который подвергают воздействию концентрированного пероксида водорода был от 0,5 до 2 мм, поскольку использование вермикулита с более крупными частицами приводит к снижению прочности уплотнительного материала, использование более мелких фракций нецелесообразно с точки зрения технологии получения уплотнительного материала, т.к. марки с размером частиц менее 0,5 мм не являются коммерчески доступными, а их получение требует отдельной технологической стадииIt is desirable that the particle size of the original vermiculite, which is exposed to concentrated hydrogen peroxide, be from 0.5 to 2 mm, since the use of vermiculite with larger particles reduces the strength of the sealing material, the use of smaller fractions is impractical from the point of view of the technology for producing the sealing material, because grades with a particle size of less than 0.5 mm are not commercially available, and their preparation requires a separate technological stage

Для повышения упругих свойств (восстанавливаемости) разрабатываемого материала было использовано рубленное неорганическое волокно.To increase the elastic properties (recoverability) of the developed material, chopped inorganic fiber was used.

В таблице 2 приведены данные по зависимости упругих свойств от содержания неорганических волокон. Как следует из представленных данных содержание неорганических волокон в материале должно составлять от 20 до 40%, что в совокупности с газовспененным вермикулитом с заявляемой плотностью позволяет получить наилучшие упругие свойства.Table 2 shows data on the dependence of elastic properties on the content of inorganic fibers. As follows from the presented data, the content of inorganic fibers in the material should be from 20 to 40%, which, in combination with gas-foamed vermiculite with the claimed density, allows to obtain the best elastic properties.

Наиболее целесообразно использовать в качестве волокнистого наполнителя кремнеземные и каолиновые волокна, что обусловлено их доступностью.It is most advisable to use silica and kaolin fibers as a fibrous filler, due to their availability.

Связующим в настоящем изобретении является каучук.The binder of the present invention is rubber.

В качестве каучука может быть использован как натуральный каучук, так и бутадиен-стирольный, бутадиен-нитрильный, полифторсилоксановый каучуки.As rubber, both natural rubber and styrene butadiene, nitrile butadiene, polyfluorosiloxane rubbers can be used.

В таблице 3 приведены данные по зависимости уплотнительных свойств от марки каучука при оптимальной насыпной плотности газовспененного вермикулита.Table 3 shows the data on the dependence of the sealing properties on the rubber grade at the optimum bulk density of gas-foam vermiculite.

Как следует из приведенных данных, состав каучука не является критичным, важно, чтобы его содержание отвечало заявленному.As follows from the above data, the composition of the rubber is not critical, it is important that its content meets the declared.

При содержании каучука менее 3 мас.% теряется целостность материала (снижается прочность), а при содержании более 12 мас.% эффективность использования уплотнительного материала при высоких температурах снижается ввиду компенсации прироста показателей упругих свойств существенной потерей массы материала ввиду термодеструкции полимера (появление пустот, снижение прочности материала).With a rubber content of less than 3 wt.%, The integrity of the material is lost (strength decreases), and with a content of more than 12 wt.%, The efficiency of using the sealing material at high temperatures is reduced due to the compensation of the increase in the elastic properties by a significant loss in mass of the material due to thermal degradation of the polymer (void formation, material strength).

Состав содержит низкомолекулярный полиизобутилен, который в совокупности с каучуком улучшает сплошность уплотнительного материала, увеличивает его прочность на изгиб, а также трещиностойкость. При выходе за заявленные пределы содержания низкомолекулярного полиизобутилена, эти свойства падают.The composition contains low molecular weight polyisobutylene, which together with rubber improves the integrity of the sealing material, increases its bending strength, as well as crack resistance. If you go beyond the declared limits of the content of low molecular weight polyisobutylene, these properties fall.

Чрезвычайно важным для реализации изобретения является тот факт, что технический результат может быть достигнут только при наличии всех заявленных компонентов в заявленных пределах, поскольку только в совокупности все эти компоненты реализуют свои функции.It is extremely important for the implementation of the invention is the fact that the technical result can be achieved only if all of the claimed components are within the stated limits, since only together all of these components realize their functions.

В качестве факультативных добавок для улучшения стойкости к ползучести материала в рецептуру материала вводят канифоль в количестве от 1 до 3% по массе и/или фенолформальдегидную смолу, что способствует сохранению формы уплотнительных прокладок из заявленного материала в процессе эксплуатации при высоких температурах. Увеличение содержания этих компонентов сверх заявленного приводит к усилению данного эффекта, а уменьшение содержания ниже заявленных значений не позволяет достичь данного эффекта.As an optional additive to improve the creep resistance of the material, rosin in an amount of 1 to 3% by weight and / or phenol-formaldehyde resin is introduced into the material formulation, which helps to maintain the shape of the gaskets of the claimed material during operation at high temperatures. An increase in the content of these components in excess of the declared leads to an increase in this effect, and a decrease in the content below the declared values does not allow to achieve this effect.

Материал в соответствии с данным составом может быть получен в виде листового материала.The material in accordance with this composition can be obtained in the form of sheet material.

Для его получения готовят две смеси, первая из которых представляет собой смесь вспененного вермикулита и волокна с водой, а вторая - раствор каучука и полиизобутилена в приемлемом растворителе. Затем обе смеси перемешивают, и из результирующей смеси формуют листовой материал.To prepare it, two mixtures are prepared, the first of which is a mixture of foamed vermiculite and fiber with water, and the second is a solution of rubber and polyisobutylene in an acceptable solvent. Then both mixtures are mixed, and sheet material is formed from the resulting mixture.

Листовой материал может быть отформован в два этапа - на первом этапе получают на каком-либо носителе, например на полиэтиленовом листе, плоскую заготовку, которую подсушивают до такой степени, чтобы она смогла не растекаться при последующей формовке, которую осуществляют путем прессования или прокатки.The sheet material can be molded in two stages - at the first stage receive on some media, for example on a plastic sheet, a flat blank, which is dried to such an extent that it could not spread during subsequent molding, which is carried out by pressing or rolling.

Прокатка возможна как на традиционном прокатном стане, так и в каландровых валках.Rolling is possible both in a traditional rolling mill and in calender rolls.

В некоторых случаях целесообразно заявленный листовой материал плакировать металлическим материалом в целях дополнительной защиты поверхности от механических воздействий и высокотемпературного окисления.In some cases, it is advisable to clad the declared sheet material with a metal material in order to further protect the surface from mechanical stress and high-temperature oxidation.

В последнем случае целесообразно использовать какой-либо жаростойкий металл или сплав. Наиболее доступна для создания защитного слоя нержавеющая сталь.In the latter case, it is advisable to use some heat-resistant metal or alloy. The most available for creating a protective layer is stainless steel.

В этом случае подсушенную заготовку помещают на перфорированный лист из нержавеющей стали и проводят их совместную прокатку или прессование. Перфорация обеспечивает лучшее сцепление упругого листа и стального за счет выступающих краев отверстий.In this case, the dried billet is placed on a perforated stainless steel sheet and they are jointly rolled or pressed. Perforation provides better adhesion of the elastic sheet and steel due to the protruding edges of the holes.

Пример осуществления изобретения.An example embodiment of the invention.

При комнатной температуре к 180 мл воды при непрерывном перемешивании прибавляли 59 г химически вспененного вермикулита марки 60 и 29 г кремнеземного волокна, смесь перемешивали в течение 0,5 ч. К полученной смеси при комнатной температуре при интенсивном перемешивании прибавляли предварительно приготовленную вторую смесь из 6 г натурального каучука, 0,7 г низкомолекулярного полиизобутилена марки П 20,3,7 г смолы марки 101 К и 1,6 г. канифоли, растворенных в 40 мл нефраса. Полученную смесь перемешивали до однородности в течение 0,5 ч, подсушивали до такого состояния, в котором результирующую смесь можно было прессовать и помещали ее в пресс-форму диаметром 8 см. Затем производили прессование при давлении 2,0 атм. Сформованную массу помещали в сушильную печь и высушивали до постоянной массы при температуре 80°С (в течение ~1 ч).At room temperature, 59 g of chemically foamed vermiculite of grade 60 and 29 g of silica fiber were added to 180 ml of water with continuous stirring, the mixture was stirred for 0.5 h. A previously prepared second mixture of 6 g was added to the resulting mixture at room temperature with vigorous stirring. natural rubber, 0.7 g of low molecular weight polyisobutylene of grade P 20.3.7 g of resin of grade 101 K and 1.6 g of rosin dissolved in 40 ml of nefras. The resulting mixture was stirred to homogeneity for 0.5 h, dried to a state in which the resulting mixture could be pressed and placed in a mold with a diameter of 8 cm. Then, pressing was performed at a pressure of 2.0 atm. The molded mass was placed in a drying oven and dried to constant mass at a temperature of 80 ° C (for ~ 1 h).

В таблице 4 приведены составы материала, приготовленного в соответствии с данным примером, а также другие составы материала, а в таблице 5 - получаемые при этом свойства.Table 4 shows the compositions of the material prepared in accordance with this example, as well as other compositions of the material, and in table 5 - the resulting properties.

Как следует из приведенных данных, обладает хорошими уплотнительными свойствами: сжимаемость 35-46%, восстанавливаемость - от 12 до 16%, максимальная рабочая температура - 1100°С, что превышает свойства лучших зарубежных аналогов (уплотнительный материал «Thermiculite 815» компании Flexitallic, Ltd: сжимаемость 33-42%, восстанавливаемость - от 10 до 13%, максимальная рабочая температура - 950-980°С).As follows from the above data, it has good sealing properties: compressibility 35-46%, recoverability from 12 to 16%, maximum operating temperature - 1100 ° C, which exceeds the properties of the best foreign analogues (sealing material "Thermiculite 815" by Flexitallic, Ltd : compressibility 33-42%, recoverability from 10 to 13%, maximum working temperature - 950-980 ° С).

Таблица 1.Table 1. No. Плотность газовспененного вермикулита, г/лThe density of gas foam vermiculite, g / l Сжимаемость, %Compressibility,% Восстанавливае
мость, %
Recover
bridge,%
Упругость, %Elasticity,% ПримечаниеNote
1one 140140 -- -- -- Отсутствует сплошностьNo continuity 22 120120 2121 4four 2,52,5 Низкая прочностьLow strength 33 80*80 * 3131 1010 4,84.8 Умеренная прочностьModerate strength 4four 60*60 * 4747 77 4,54,5 Умеренная прочностьModerate strength 55 40*40 * 5757 33 4,04.0 Умеренная прочностьModerate strength 20*twenty* 6060 33 4,14.1 Умеренная прочностьModerate strength *обработка для вспенивания пероксидом водорода с концентрацией от 35 до 5%* treatment for foaming with hydrogen peroxide with a concentration of from 35 to 5%

Таблица 2table 2 No. Плотность газовспененного вермикулита, г/лThe density of gas foam vermiculite, g / l Вид волокнаType of fiber Содержа
ние волок
на, мас.%
Containing
dragging
by wt.%
Сжимаемость, %Compressibility,% Восстанавливае
мость, %
Recover
bridge,%
Упругость, %Elasticity,%
1one 8080 КаолиновоеKaolin 20twenty 2222 20twenty 55 22 6060 КаолиновоеKaolin 2525 4646 99 66 33 6060 КаолиновоеKaolin 3333 3535 14fourteen 66 4four 6060 КаолиновоеKaolin 6060 2323 18eighteen 55 55 6060 КремнеземноеSilica 2525 4848 11eleven 77 66 6060 КремнеземноеSilica 3333 4141 14fourteen 99 6060 КремнеземноеSilica 4040 4040 14fourteen 99

Таблица 3Table 3 No. Плотность химически вспененного вермикулитаChemically Foamed Vermiculite Density Вид полимераType of polymer Содержание полимера, мас.%The polymer content, wt.% Сжимаемость, %Compressibility,% Восстанавливаемость, %Recovery,% Упругость, %Elasticity,% 1one Марка 60Brand 60 Натуральный каучукNatural rubber 66 4040 1212 88 22 Марка 60Brand 60 Бутадиенстирольный каучукStyrene butadiene rubber 66 3838 14fourteen 88 33 Марка 60Brand 60 Натуральный каучукNatural rubber 1010 3434 1919 1010 4four Марка 60Brand 60 Бутадиенстирольный каучукStyrene butadiene rubber 1010 3232 2222 1010 Примечание: в образцах использовалось кремнеземное волокно, соотношение вспененный вермикулит - волокно 2:1 по массе.Note: silica fiber was used in the samples, the ratio of foamed vermiculite - fiber 2: 1 by weight.

Таблица 4Table 4 Наименование компонентаComponent Name Состав, % по массеComposition,% by weight 1one 22 33 4four Кремнеземное волокноSilica fiber 2929th 20twenty -- -- Каолиновое волокноKaolin fiber -- 20twenty 4040 2525 Натуральный каучукNatural rubber 66 -- -- -- Бутадиен-стирольный каучукStyrene butadiene rubber -- 33 -- -- Бутадиен-нитрильный каучукNitrile butadiene rubber -- -- 66 1212 Низкомолекулярный полиизобутилен П 20Low molecular weight polyisobutylene P 20 0,70.7 0,10.1 1,01,0 0,50.5 Смола фенольная 101 КPhenolic resin 101 K 3,73,7 -- -- 5,05,0 КанифольRosin 1,61,6 -- 3,03.0 -- Газовспененный вермикулит с плотностью 60 г/лGas-foamed vermiculite with a density of 60 g / l остальноеrest

Таблица 5Table 5 Состав материалаMaterial Composition Свойства материалаMaterial properties Сжимаемость, %Compressibility,% Восстанавли
ваемость, %
Rebuilt
rentability,%
Упру
гость, %
Upru
the guest, %
Прочность на разрыв, МПаTensile strength, MPa Плотность, г/см3 Density, g / cm 3 ТолщинаThickness Мах рабочая темпера
тура
Mach working tempera
the tour
Химическая стойкость, рНChemical resistance, pH
1one 4141 1212 9.09.0 1.31.3 1,01,0 1,41.4 11001100 1-141-14 22 3939 14fourteen 8.58.5 1.51.5 1.11.1 1.41.4 11001100 1-141-14 33 3737 15fifteen 8.78.7 1.71.7 1.11.1 1.41.4 11001100 1-141-14 4four 4040 1313 9.09.0 1.41.4 1.21.2 1.41.4 11001100 1-141-14

Claims (14)

1. Высокотемпературный уплотнительный материал, включающий неорганическое волокно, каучук и вспененный вермикулит, отличающийся тем, что он содержит вспененный вермикулит с насыпной плотностью от 28 г/л до 80 г/л, полученный путем обработки исходного вермикулита пероксидом водорода с концентраций не менее 35% и дополнительно содержит низкомолекулярный полиизобутилен при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Неорганическое волокно 20-40 Каучук 3-12 Низкомолекулярный полиизобутилен 0,1-1,0 Вспененный вермикулит Остальное
1. High-temperature sealing material, including inorganic fiber, rubber and foamed vermiculite, characterized in that it contains foamed vermiculite with a bulk density of 28 g / l to 80 g / l, obtained by treating the original vermiculite with hydrogen peroxide at a concentration of not less than 35% and additionally contains low molecular weight polyisobutylene in the following ratio of components, wt.%:
Inorganic fiber 20-40 Rubber 3-12 Low molecular weight polyisobutylene 0.1-1.0 Foamed Vermiculite Rest
2. Материал по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит 2,0-5,0 мас.% фенолформальдегидной смолы.2. The material according to claim 1, characterized in that it further comprises 2.0-5.0 wt.% Phenol-formaldehyde resin. 3. Материал по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит 1,0-3,0 мас.% канифоли.3. The material according to claim 1, characterized in that it further comprises 1.0-3.0 wt.% Rosin. 4. Материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве неорганического волокна содержит кремнеземное и/или каолиновое волокно.4. The material according to claim 1, characterized in that the inorganic fiber contains silica and / or kaolin fiber. 5. Материал по п.1, отличающийся тем, что содержит вспененный вермикулит, полученный из исходного вермикулита с размером частиц от 0,5 до 2,0 мм.5. The material according to claim 1, characterized in that it contains foamed vermiculite obtained from the original vermiculite with a particle size of from 0.5 to 2.0 mm 6. Материал по п.1, отличающийся тем, что выполнен в форме листа.6. The material according to claim 1, characterized in that it is made in the form of a sheet. 7. Материал по п.4, отличающийся тем, что выполнен в форме листа, ламинированного, по меньшей мере, с одной стороны защитным слоем из жаропрочного металла или металлического сплава.7. The material according to claim 4, characterized in that it is made in the form of a sheet laminated at least on one side with a protective layer of heat-resistant metal or metal alloy. 8. Материал по п.7, отличающийся тем, что защитный слой выполнен из перфорированного листа или сетки из нержавеющей стали.8. The material according to claim 7, characterized in that the protective layer is made of perforated sheet or stainless steel mesh. 9. Способ получения высокотемпературного уплотнительного материала в соответствии с любым из предшествующих пп.1-8, отличающийся тем, что вспененный вермикулит с насыпной плотностью от 20 до 80 г/л, полученный путем обработки исходного вермикулита пероксидом водорода с концентраций не менее 38%, смешивают с неорганическим волокном и водой с получением первой смеси, каучук и низкомолекулярный полиизобутилен смешивают с получением второй смеси, затем первую и вторую смеси соединяют и перемешивают с получением результирующей смеси, из которой формуют материал.9. A method of obtaining a high-temperature sealing material in accordance with any of the preceding claims 1 to 8, characterized in that foamed vermiculite with a bulk density of from 20 to 80 g / l, obtained by treating the original vermiculite with hydrogen peroxide with concentrations of at least 38%, mixed with inorganic fiber and water to obtain a first mixture, rubber and low molecular weight polyisobutylene are mixed to obtain a second mixture, then the first and second mixtures are combined and mixed to obtain the resulting mixture, from which mold the material. 10. Способ по п.9, отличающийся тем, что в процессе получения второй смеси дополнительно добавляют новолачную фенольную смолу и/или канифоль.10. The method according to claim 9, characterized in that in the process of obtaining the second mixture, novolac phenolic resin and / or rosin are additionally added. 11. Способ по п.9, отличающийся тем, что материал формуют при 120-200°C.11. The method according to claim 9, characterized in that the material is molded at 120-200 ° C. 12. Способ по п.9, отличающийся тем, что материал формуют путем прессования.12. The method according to claim 9, characterized in that the material is molded by pressing. 13. Способ по п.9, отличающийся тем, что материал формуют путем прокатки.13. The method according to claim 9, characterized in that the material is formed by rolling. 14. Способ по п.13, отличающийся тем, что прокатку осуществляют в валковом каландре. 14. The method according to item 13, wherein the rolling is carried out in a roll calender.
RU2011147348/05A 2011-11-23 2011-11-23 High-temperature sealing material and method for production thereof RU2487907C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011147348/05A RU2487907C1 (en) 2011-11-23 2011-11-23 High-temperature sealing material and method for production thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011147348/05A RU2487907C1 (en) 2011-11-23 2011-11-23 High-temperature sealing material and method for production thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011147348A RU2011147348A (en) 2013-05-27
RU2487907C1 true RU2487907C1 (en) 2013-07-20

Family

ID=48789103

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011147348/05A RU2487907C1 (en) 2011-11-23 2011-11-23 High-temperature sealing material and method for production thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2487907C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2679256C1 (en) * 2017-12-21 2019-02-06 Акционерное общество Научно-производственное объединение "УНИХИМТЕК" (АО НПО "УНИХИМТЕК") Composition for the sealing material manufacturing

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4043862A (en) * 1975-07-21 1977-08-23 Eucatex S. A. Industria E Gomercio Fire resistant vermiculite composition board and method of manufacture
WO1980001576A1 (en) * 1979-02-05 1980-08-07 Hollingsworth & Vose Co Sheet material containing exfoliated vermiculite
WO2006075149A1 (en) * 2005-01-11 2006-07-20 Flexitallic Investments Incorporated A gasket material and its process of production
EP1921121A1 (en) * 2006-11-08 2008-05-14 Zephyros Inc. Two stage sealants and method of forming and/or using the same
US20100210745A1 (en) * 2002-09-09 2010-08-19 Reactive Surfaces, Ltd. Molecular Healing of Polymeric Materials, Coatings, Plastics, Elastomers, Composites, Laminates, Adhesives, and Sealants by Active Enzymes
RU2435801C2 (en) * 2006-02-24 2011-12-10 Акцо Нобель Н.В. Fire resistant composite material

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4043862A (en) * 1975-07-21 1977-08-23 Eucatex S. A. Industria E Gomercio Fire resistant vermiculite composition board and method of manufacture
WO1980001576A1 (en) * 1979-02-05 1980-08-07 Hollingsworth & Vose Co Sheet material containing exfoliated vermiculite
US20100210745A1 (en) * 2002-09-09 2010-08-19 Reactive Surfaces, Ltd. Molecular Healing of Polymeric Materials, Coatings, Plastics, Elastomers, Composites, Laminates, Adhesives, and Sealants by Active Enzymes
WO2006075149A1 (en) * 2005-01-11 2006-07-20 Flexitallic Investments Incorporated A gasket material and its process of production
RU2435801C2 (en) * 2006-02-24 2011-12-10 Акцо Нобель Н.В. Fire resistant composite material
EP1921121A1 (en) * 2006-11-08 2008-05-14 Zephyros Inc. Two stage sealants and method of forming and/or using the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2679256C1 (en) * 2017-12-21 2019-02-06 Акционерное общество Научно-производственное объединение "УНИХИМТЕК" (АО НПО "УНИХИМТЕК") Composition for the sealing material manufacturing

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011147348A (en) 2013-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wu et al. Development of natural fiber-reinforced composite with comparable mechanical properties and reduced energy consumption and environmental impacts for replacing automotive glass-fiber sheet molding compound
Jagadeesh et al. A review on extraction, chemical treatment, characterization of natural fibers and its composites for potential applications
Ganeshan et al. An investigation of mechanical properties of madar fiber reinforced polyester composites for various fiber length and fiber content
Ishak et al. The effect of sea water treatment on the impact and flexural strength of sugar palm fibre reinforced epoxy composites
JP4746879B2 (en) Non-asbestos-based sheet gasket
Lazzari et al. Cellulose/biochar aerogels with excellent mechanical and thermal insulation properties
Jagadeesh et al. Carbon fiber reinforced areca/sisal hybrid composites for railway interior applications: Mechanical and morphological properties
Aigbomian et al. Development of wood-crete from treated sawdust
EP1836271B1 (en) A gasket material and its process of production
CN102899959B (en) Para-position aramid fiber paper used for cellular material and preparation method thereof
Mittal et al. Experimental investigation on the mechanical properties and water absorption behavior of randomly oriented short pineapple/coir fiber-reinforced hybrid epoxy composites
Lang et al. Low flammability foam-like materials based on epoxy, tannic acid, and sodium montmorillonite clay
US4762641A (en) Vermiculite moulding compositions and articles made therefrom
RU2487907C1 (en) High-temperature sealing material and method for production thereof
Hafez et al. Comprehensive insight into foams made of thermomechanical pulp fibers and cellulose nanofibrils via microwave radiation
Zhao et al. Fabrication of a bamboo-based glulam based on reconstitution unit innovation: mechanical property investigation and carbon footprint evaluation
CN103849155B (en) Fibre cork rubber encapsulant and preparation method thereof
Milan et al. Mechanical and thermal properties of a novel Spinifex Littoreus fiber reinforced polymer composites as an alternate for synthetic glass fiber composites
Di Canto et al. Turning waste into insulation–a new sustainable thermal insulation board based on wheat bran and banana peels
JP7108666B2 (en) sealing material
Zhang et al. Enhanced mechanical performance and fire resistance of poplar wood: unilateral surface densification assisted with N/P doped acrylic resin impregnation
CN101307182A (en) Method for preparing meso-scale flaky vermiculite and heat-resistant polymer heat insulation composite membrane
JP2007239977A (en) Beater sheet gasket and manufacturing method
CN208774172U (en) New-energy automobile lithium-ion-power cell refuses the plate of battery fluid and high temperature resistant heat insulation with dredging
CN109853282B (en) Flame-retardant kraft liner board prepared from flame-retardant secondary fibers and preparation method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20140730