UA133036U - Радіаційно-захисний волокнистий наповнювач - Google Patents

Радіаційно-захисний волокнистий наповнювач Download PDF

Info

Publication number
UA133036U
UA133036U UAU201809482U UAU201809482U UA133036U UA 133036 U UA133036 U UA 133036U UA U201809482 U UAU201809482 U UA U201809482U UA U201809482 U UAU201809482 U UA U201809482U UA 133036 U UA133036 U UA 133036U
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
radiation
fibers
composition
basalt
protective
Prior art date
Application number
UAU201809482U
Other languages
English (en)
Inventor
Юрій Миколаєвич Чувашов
Ольга Михайлівна Ященко
Ольга Михайловна Ященко
Ірина Іванівна Дідук
Ирина Ивановна Дидук
Володимир Іванович Гулик
Сергій Володимирович Тимчишин
Тарас Олександрович Медвєдєв
Тарас Александрович Медведев
Original Assignee
Юрій Миколаєвич Чувашов
Ольга Михайлівна Ященко
Ольга Михайловна Ященко
Ірина Іванівна Дідук
Ирина Ивановна Дидук
Володимир Іванович Гулик
Сергій Володимирович Тимчишин
Тарас Олександрович Медвєдєв
Тарас Александрович Медведев
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 Юрій Миколаєвич Чувашов, Ольга Михайлівна Ященко, Ольга Михайловна Ященко, Ірина Іванівна Дідук, Ирина Ивановна Дидук, Володимир Іванович Гулик, Сергій Володимирович Тимчишин, Тарас Олександрович Медвєдєв, Тарас Александрович Медведев filed Critical Юрій Миколаєвич Чувашов
Priority to UAU201809482U priority Critical patent/UA133036U/uk
Publication of UA133036U publication Critical patent/UA133036U/uk

Links

Landscapes

  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

Радіаційно-захисний волокнистий наповнювач, що включає SiO2, Аl2О3, FегО3, FeO, CaO, MgO, Na2O, K2O. Додатково містить В2О3 в кількості від 3 до 12 мас. %. При цьому оксид бору додається у вигляді оксиду бору або борного ангідриду, або борної кислоти, або колеманіту, а зазначені компоненти включені до складу в наступному співвідношенні, мас. %: SiO2 47,97-58,9 ТіО2 1,1-1,2 Аl2О3 16,0-16,2 Fe2O3+FeO 10,2-10,6 MgO 5,4-5,52 CaO 5,2-6,3 Na2O 0,11-0,12 K2O 0,08-0,09 B2O3 3-12.

Description

Корисна модель належить до засобів захисту від радіоактивного випромінювання і може бути використана в атомній промисловості та радіаційній техніці, зокрема, при виготовленні захисних матеріалів і композитів від нейтронного випромінювання.
Радіаційно-захисний волокнистий наповнювач, отриманий згідно з корисною моделлю, може бути використаний в ядерній техніці для виготовлення захисних матеріалів і композитів від нейтронного випромінювання, а також в будівельній, текстильній, хімічній промисловості, машинобудуванні, електроніці для армування склопластикових, цементних та керамічних композицій, фільтрувальних, електроізоляційних та інших виробів.
На даний час у світі спостерігається підвищений інтерес до різних видів волокон з гірських порід базальтоподібного складу (під терміном "гірська порода" розуміють основні і ультраосновні гірські породи, такі, як базальт, діабаз, андезит, амфіболіти, піроксен, порфірит і т. п., які утворилися в результаті затвердіння і кристалізації магми (вивержені вулканічні гірські породи), і являють собою складну силікатну систему, яка містить оксиди лужних і лужноземельних металів і характеризується високим вмістом оксидів заліза (до 16 95).
Патентно-інформаційні дослідження показують, що відомо безліч неорганічних мінеральних, в тому числі і базальтових волокон (див., наприклад, авторське свідоцтво СРСР Мо 391072, кл.
СОЗВ 37/00, 1971; авторське свідоцтво СРСР Мо 381621, кл. СОЗВ 37/00, 1971; авторське свідоцтво СРСР Мо 649670, кл. СОЗВ 37/00 1977; патент США Мо 3929497, кл. СОЗВ 37/00, 1973, патент ОА 49106, СОЗС 13/02, бюл. Мо 9, 2002 р.). Основним недоліком складу цих волокон є складність безперебійного цілодобового виробництва неперервного базальтового волокна, через невисоку механічну міцність, неоднорідність одержуваного розплаву. Відомий також склад скла для отримання мінерального волокна, що містить 5іО», АІг6Оз, ТіОг», Ре2Оз, ГеО, МОО,
Сао, Мп, КО, Маго, 50Оз (А.с. СРСР Мо 1261923, СОЗ З 13/06, бюл. Мо 3, 1986).
Існуючі на сьогоднішній день критерії оцінки, в основному, опираються на хімічний склад сировини, (Д.Д. Джигирис, М.Ф. Махова, Основи виробництва базальтових волокон і виробів. --
М. 2002.- С. 49-53; Дідук І.І., Чувашов Ю.М., Ященко О.М., та ін. Дослідження впливу оксидів заліза в складі гірських порід та технологічні параметри отримання розплавів та характеристики волокон / Наукові нотатки Луцького державного університету: Міжвузівській збірник. - Луцьк:
ЛДТУ. - 2007. - Мо 2. - Випуск 20. - С. 47-50).
У таблиці 1 наведено хімічний склад досліджуваних гірських порід.
Таблиця 1
Хімічний склад гірських порід, які використовуються для виробництва неперервних волокон овен во толк еоТно сво рого мо конт азальт 4 Ц|Базальт /|49,03|2,85|112,591| 3,88 0,15 9,53 | 5,47 10,30 0,32 (0,661 2,34 | 2,59 199,71! 5 |Базальт |50,6111,81116,75| 6,66 | 3,6 19,0714,65| - (018|1,0| 3,88 | 1,77 199,98 6 |Базальт |46,09І1,19116,93| 9,8 | - 0321976! - | - | 478 |118199,45 7 |Базальт 4851117 114,88113,951 - |104|751| - | - | 24 |1,60п0021 8 |Базальт |47,86|11,94|117,19| 8,80 12,0119,39|5,04| - 10.17 11,48) 2,99 | 2,91 199,78
Діабаз 9 пожфритовий 51 0421129 52|23| 6705) | 05 воза 19 порфрит боеа та еигі 6/6 |рмеівяеяєє 0-02 9оиу 11 |Амфіболіт Щ|498|1,0|120|16,01105|7,51| - | - /30| 08 |08 Мо0,бО
У таблиці 2 показані характеристики сировини, що визначають її здатність до склоутворення, волокноутворення і отримання неперервних волокон.
Таблиця 2
Хімічний склад сировини для виробництва неперервних волокон
Найменування компонентів -
Однак перераховані склади стекол і волокон на основі гірських порід базальтоподібного складу не можуть застосовуватися в атомній промисловості та радіаційній техніці, зокрема при виготовленні захисних матеріалів і композитів від нейтронного випромінювання.
В даний час використання поглиначів нейтронів в ядерній енергетиці зводиться в основному до застосування борної кислоти (Довідник хіміка 21, Хімія і хімічна технологія, с. 82)
Відомі різні склади стекол з додаванням В2гОз, що використовуються для отримання натрійсилікатних стекол з різним співвідношенням 51О2: МагО, а також складних, таких як безлужне алюмоборосилікатне, алюмотитанофосфатне, алюмозалізовмістне та ін. (Скляні волокна, під ред. М.С. Асланової, М. хімія, 1979, с. 203).
Борний ангідрид в даному випадку діє як флюс для кремнезему, для зменшення вмісту лужних металів в шихті і без надмірного підвищення температури розплавлення.
Недоліком вказаних стекол є їх висока хімічна нестійкість до впливу навколишнього середовища, що вимагає застосування спеціальних замаслювачів з захисними властивостями і погіршує процес переробки волокна і, як наслідок, якість одержуваних кремнеземних матеріалів.
При вилуговуванні волокон з багатокомпонентних стекол в розчин переходить понад 50 95 оксидів, що входять до складу скла, в результаті чого волокна мають неміцний кремнекисневий каркас ії низькі міцнісні характеристики, що в кінцевому підсумку також позначаються на технічних характеристиках одержуваних матеріалів. Крім того, велика кількість компонентів, таких як АІ269Оз, МОО, Сао та ін., викидаються разом з відпрацьованими розчинами в стічні води.
Відомий склад скла за заявкою УМО 98/51631 (кл С 03 С 25/00, 13/00, 25/06 1998 р., що включає (мас. 95) 5іОг2-70-75; АІ2Оз-1-5; МагО і/або КгО - 15-25. На основі цього складу скла після вилуговування отримують кремнеземне волокно наступного складу (мас. Ус): 5іО2-85-99, АІ2Оз- 1-5, МагО і/або КО - 0-10, СаО - 0-3, М90О-0-2, В2Оз-0-2, ТіО»-0-1, Ре2гОз-0-1, 2702-0-1, Вас, РБО, 210, Сі2Оз, БЕ-0-0,5.
Недоліком цього складу є нестабільність процесу вироблення волокна, підвищена капілярна обривність, пов'язана з досить високим поверхневим натягом розплаву скла, що збільшує витрати маси і знижує продуктивність процесу.
Зо Крім того, недоліком зазначених кремнеземних матеріалів є їх неоднорідність по міцністним характеристикам, обумовлена нестабільністю вироблення вихідного волокна. Боросилікатне скло і волокна стійкі до кислот лише до « 300 "б.
Хімічний склад стекол і волокон з гірських порід базальтоподібного складу значно відрізняється від складу скловолокна через порівняно низький вміст діоксиду кремнію і алюмінію, високий вміст заліза, а також кальцію і магнію.
Найбільш близьким аналогом є фібра базальтова на основі розплаву базальтових порід, що включає ЗіО», АігОз, БегОз, ГеО, СаО, МоО, МагО, КО, яка відрізняється тим, що вона містить зазначені компоненти в таких кількостях, мас. бо:
ЗО» 48,4
АгОз 12,6
ЕєгОз 14,6
ЕеєО 11,9
СаО 62
Мао 4,8
МагО 1,0 ее) 0,5. (патент РФ Мо 2418752, СОЗС13/06, опубл. 20.05.2011)
Запропонована корисна модель.
Мінеральні волокнисті наповнювачі застосовують в першу чергу для зниження усадки, залишкових напруг і схильності до розтріскування, а також підвищення міцності матеріалів і композитів. Застосовуються у вигляді ниток або джгутів і займають друге після дисперсних наповнювачів по частоті застосування. Найбільшим поширенням користуються волокна діаметром 5-100 мкм, круглого і профільного перетинів.
Найбільш поширеними є скляні волокна, які відрізняються низькою вартістю, простотою виробництва і переробки, а також високою міцністю при відсутності дефектів. Однак скляні волокна характеризуються крихкістю, мають низьку жорсткість і втрачають міцність у вологому середовищі або при контакті з водою.
Базальтові волокна мають практично всі позитивні властивості скляних волокон, при цьому мають більш високі тепло- і лугостійкість. До недоліків відносяться крихкість, висока вартість, надання коричневого кольору. (Наповнювачі для модифікації сучасних полімерних композиційних матеріалів // Фундаментальні дослідження. - 2017. - Мо 10-3. - С. 459-465).
Не дивлячись на ряд пропонованих рішень за складами волокон і неорганічних волокнистих наповнювачів для різного роду матеріалів і композитів на сьогоднішній день наповнювачі, що одночасно поєднують в собі характеристики поглинання радіоактивного випромінювання, стійкість до агресивних середовищ, теплостійкість, вогнестійкість і наявність сировинної бази для виготовлення відсутні.
Незважаючи на попередній рівень техніки і все вказане вище про волокна базальтоподібного складу, до теперішнього часу на практиці з базальту розроблених родовищ волокна для виготовлення захисних матеріалів і композитів від нейтронного випромінювання не отримані. Тому особливу актуальність становлять розробка і вдосконалення волокон з гірських порід з новими якісними характеристиками.
В основу корисної моделі поставлена задача розробки нового складу радіаційно-захисного волокнистого наповнювача з підвищеними характеристиками поглинання радіоактивного випромінювання для застосування в радіаційно-захисних композиціях.
Додатково задача корисної моделі полягає в створенні радіаційно-захисного волокнистого наповнювача з розплаву більшої однорідності, що дозволяє значно поліпшити якість волокон, а саме мікроструктуру, відповідно кислотостійкість і одночасно термостійкість.
Позитивним фактором є також і те, що запропонований склад скла для отримання радіаційно-захисного волокнистого наповнювача дає можливість значно підвищити стабільність технологічного процесу виробництва.
Задача корисної моделі полягає в оптимізації складу стекол для отримання волокнистого наповнювача.
Суть технічного рішення полягає в наступному.
Відомо, що бор добре поглинає теплові нейтрони і може ізоморфно заміщати кремній в мінералах. У зв'язку з цим в даному технічному рішенні синтезовані нові неорганічні волокнисті наповнювачі із сировини гірських порід і з'єднань бору для радіаційно-захисного наповнювача з більш високою здатністю поглинання нейтронів.
Як спосіб отримання радіаційно-захисного волокнистого наповнювача можна застосовувати будь-який відомий з рівня техніки спосіб отримання неперервних базальтових волокон.
Наприклад: плавлення сировини в плавильній печі, витягування розплаву з отриманням неперервних волокон, намотування і подальша належна переробка.
Технічне рішення не обмежене особливо представленими варіантами його здійснення, можливі різні комбінації окремих варіантів підбору сировини в поєднанні одне з одним, представлених і описаних варіантів здійснення, які охоплюються обсягом захисту.
У таблиці З наведено приклад комбінації складів компонентів для отримання радіаційно- захисного волокнистого наповнювача
Таблиця З
Склад компонентів для отримання радіаційно-захисного волокнистого наповнювача
Поставлена задача вирішується тим, що запропонований радіаційно-захисний волокнистий наповнювач, як і відома базальтова фібра на основі розплаву базальтових порід, що включає зі», АІ29Оз, ГегОз, ГеО, Саб, Мао, МагО, КеО, згідно з корисною моделлю, додатково містить
ВгОз в кількості від З до 12 мас. 95, при цьому оксид бору додається у вигляді оксиду бору або борного ангідриду, або борної кислоти, або колеманіту, а зазначені компоненти включені до складу в такому співвідношенні, мас. 9о:
ЗО» 47,97-58,9
Ті» 11-12
АгОз 16,0-16,2
ЕегОз-БеО 10,2-10,6
Мао 5,4-5,52
СаО 5,2-6,3
Маго 0,11-0,12
Ко 0,08-0,09
ВгОз 3-12.
Технічне рішення здійснюється наступним чином: як сировину для варки скла використовують гірські породи базальтоподібного складу, борний ангідрид (борну кислоту або колеманіт). Сировина в зазначеному складі компонентів надходить в піч, де нагрівається до температури плавлення, витримується певний час для гомогенізації, після чого подається в живильник зі спеціальними отворами в залежності від діаметра одержуваного волокна.
Температура плавлення 1420-550 "С. Час плавлення залежить від пічного агрегату, кількості і складу шихти. Отримання скломаси відбувається одностадійним способом. Температура отримання волокна 1450-1320 "С.
У таблиці 4 наведені характеристики отриманого радіаційно-захисного волокнистого наповнювача
Таблиця 4
Фізико-хімічні характеристики радіаційно-захисного волокнистого наповнювача
Волокнистий : Зниження наповнювач Діаметр, Міцність, МПа 2 маон ам НОЇ нейтронного
МКМ Стійкість, 95 | Стійкість, 95 | випромінювання,
Чо
Базальтове волокно з
Базальтове волокно з
Базальтове волокно з
Аналог | 1720 | 1200 | 76 | 66 | 0
Як показали результати досліджень застосування отриманого радіаційно-захисного волокнистого наповнювача призводить до значного зниження фонового випромінювання, що вказує на новизну об'єкту, який заявляється і різко розширює сферу його застосування.
Відмінною особливістю запропонованої корисної моделі є і те, що коригування складу дозволяє отримувати волокно в діапазоні температур 1320-1450 "С, що спрощує технологічний процес (за рахунок стабільності вироблення) і покращує якість одержуваного наповнювача.
Вивчення мікроструктури отриманих зразків у відбитому світлі на оптичному мікроскопі вказує на більш гладку поверхню (без наявності мікротріщин і кристалічних включень) і аморфну будову об'єкту, що заявляється.
Технічним результатом запропонованої корисної моделі є отримання радіаційно-захисного волокнистого наповнювача високої якості, для використання в різних сферах, підвищення стабільності технологічного процесу, економічних показників і ефективності експлуатації плавильної печі за рахунок тривалості роботи обладнання.

Claims (1)

  1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Радіаційно-захисний волокнистий наповнювач, що включає 510», АІ26Оз, РегОз, Гео, Са, МОо0О, Маго, КгО, який відрізняється тим, що додатково містить В2Оз в кількості від З до 12 мас. 95, при цьому оксид бору додається у вигляді оксиду бору або борного ангідриду, або борної кислоти, або колеманіту, а зазначені компоненти включені до складу в наступному співвідношенні, мас. бо:
    ЗО» 47,97-58,9
    ТО: 11-12
    Аг Оз 16,0-16,2
    ЕегОз-БеО 10,2-10,6
    Мао 5,4-5,52
    СаО 5,2-6,3
    Маго 0,11-0,12
    Ко 0,08-0,09
    ВгОз 3-12.
UAU201809482U 2018-09-20 2018-09-20 Радіаційно-захисний волокнистий наповнювач UA133036U (uk)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAU201809482U UA133036U (uk) 2018-09-20 2018-09-20 Радіаційно-захисний волокнистий наповнювач

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAU201809482U UA133036U (uk) 2018-09-20 2018-09-20 Радіаційно-захисний волокнистий наповнювач

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA133036U true UA133036U (uk) 2019-03-25

Family

ID=65859191

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAU201809482U UA133036U (uk) 2018-09-20 2018-09-20 Радіаційно-захисний волокнистий наповнювач

Country Status (1)

Country Link
UA (1) UA133036U (uk)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105948493B (zh) 一种玻璃纤维纱的生产工艺
CA2626733C (en) Composition for high performance glass, high performance glass fibers and articles therefrom
CA2747993C (en) Composition for high performance glass fibers and fibers formed therewith
CN101811824B (zh) 一种超细玻璃棉的生产方法
CN101597140B (zh) 一种高强度高模量玻璃纤维
JP7480142B2 (ja) 改善された比弾性率を有する高性能ガラス繊維組成物
KR101114274B1 (ko) 유기 및/또는 무기 재료 강화용 유리 섬유, 당해 유리 섬유를 포함하는 복합체 및 사용되는 조성물
CA2769401C (en) Improved modulus, lithium free glass
US8173560B2 (en) Glass yarns capable of reinforcing organic and/or inorganic materials
JP7488260B2 (ja) 改善された弾性率を有する高性能ガラス繊維組成物
US9346944B2 (en) Glass composition for producing high strength and high modulus fibers
KR102668384B1 (ko) 고성능 섬유유리 조성물
CN103221354A (zh) 高折射指数的玻璃组合物
NO336395B1 (no) Glassfiberdannende sammensetninger
SK62799A3 (en) Glass fibres for reinforcing organic and/or inorganic materials
KR20110099325A (ko) 고성능 유리 섬유용 조성물 및 이로 형성된 섬유
CN106587644B (zh) 一种无硼玻璃纤维组合物及其玻璃纤维和复合材料
US20130225025A1 (en) Glass composition for producing high strength and high modulus fibers
AU2020239741A1 (en) Glass fiber composition, and glass fiber and composite material thereof
CN103332866A (zh) 一种玻璃纤维
US3600205A (en) Boric oxide-free glass fibers and compositions for making them
US9029279B2 (en) Glass composition for producing high strength and high modulus fibers
CN106396419A (zh) 环保低能耗的玻璃纤维
UA133036U (uk) Радіаційно-захисний волокнистий наповнювач
UA121923C2 (uk) Радіаційно-захисний волокнистий наповнювач