Полімерне зв’язуюче

Винахід стосується вогнетривкої промисловості, і його можна використати при виробництві безобпальних формованих і неформованих вогнетривів. Зараз як зв'язуюче для вогнетривів широко використовується кам'яновугільний пек [1]. Недоліками цього зв'язуючого з великою кількістю поліциклічних ароматичних вуглеводнів є його канцерогенні властивості, висока в'язкість, погана змочуваність компонентів ши хти. Значно кращі технологічні властивості, а саме: більш високий коксовий залишок, більшу екологічну безпеку в порівнянні з кам'яновугільним пеком мають синтетичні смоли, зокрема феноло-формальдегідні. Відоме полімерне зв'язуюче для вогнетривів на основі феноло-формальдегідного олігомеру, вуглеця та антиоксиданту [2]. Вказане зв'язуюче використовується для виготовлення периклазовуглецевих вогнетривів (прототип). Вогнетриви, що отримані з даним зв'язуючим, характеризуються наступними властивостями: відкрита пористість - 4,4-5,3%, межа міцності при стисканні - 30,2-40,4МПа, уявна щільність - 2,77-2,81г/см 3.Однак ці матеріали мають недостатні механічні властивості і теплостійкість, що звужує галузі їх використання як вогнетриву. У цьому те хнічному рішенні також не передбачається спільне змішування вуглеця і антиоксиданту, що знижує стійкість вогнетривів до окислення, приводить до утворення тріщин і зниження стійкості виробів. Мета винаходу - створення матеріалу, що має високі механічні властивості і теплостійкість. Ця мета досягається тим, що в полімерне зв'язуюче, що вміщує феноло-формальдегідний олігомер, антиоксидант та вуглець, вводять оксиди лужноземельних металів та додатково моноефір етиленгліколю при такому співвідношенні компонентів, %: феноло-формальдегідний олігомер 26-29 антиоксидант 10-12 вуглець 48-50 оксид лужноземельного металу 2-4 моноефір етиленгліколю 9-10 Завдяки цьому підвищуються експлуатаційні властивості вогнетривів, такі як: міцність та уявна щільність. Тісна взаємодія вуглеця з антиоксидантом сприяє додатковому ущільненню структури і приводить до різкого зниженню окислюванності, і, як наслідок, підвищенню теплостійкості. Моноефір етиленгліколю виконує роль розчинника феноло-формальдегідного олігомера та пластифікатора суміші. Введення оксиду лужноземельного металу значно прискорює реакцію ствердження феноло-формальдегідного олігомера і швидко стабілізує міцність виробів з досягненням її постійного рівня при температурі 180-200°С. Виготовлення вогнетривів здійснюється таким чином. Окремо готується полімерне зв'язуюче. У вібромлин завантажують вуглець, антиоксидант, феноло-формальдегідний олігомер та оксид лужноземельного металу. Суміш перемішують протягом 3-5 хвилин. До суміші додають моноефір етиленгліколю і перемішують іще 7-8 хвилин. При виготовленні маси для вогнетривів у змішувач засипають оксид магнію фракції 3-0,5мм і фракції 0,5-0мм, додають 2/3 полімерного зв'язуючого, перемішують 5-7 хвилин. До цієї суміші додають оксид магнію фракції менше 0,063мм, залишок полімерного зв'язуючого і знову перемішують протягом 7-8 хвилин. Перемішування здійснюють у змішувачі із Z-подібними лопатями. Можливе готування маси на іншому устаткуванні. Формування здійснюють на дугостаторному чи гідравлічному пресі до одержання уявної щільності не менше 2,85г/см 3. Фізико-механічні показники отриманих вогнетривів такі: - межа міцності при стисканні, не менше 60Н/мм 2; - відкрита пористість, не більше - 5%; - уявна щільність - 2,85-2,95г/см 3. Вибір граничних значень компонентів полімерного зв'язуючого зроблено на основі лабораторних випробувань і обумовлено необхідністю одержати вироби з високими експлуатаційними властивостями.(табл. 1). Для приготування експериментальних зразків брали оксид магнію фракції 5-3мм - 20%, 3-1мм - 30%, 1-0мм - 20% та менше 0,063мм - 30%. Ці фракції засипали у змішувач і перемішували 5-7 хвилин. Потім додавали полімерне зв'язуюче (16-20%, над 100%) і суміш перемішували ще 7-9 хвилин. Кількість полімерного зв'язуючого визначається досягненням сумішшю необхідних формувальних властивостей. Із суміші під тиском 100МПа формували зразки-циліндри діаметром і висотою 38мм. З точки зору технологічності введення полімерного зв'язуючого не викликало ускладнення при приготуванні суміші та при формуванні. Зразки термооброблювали при температурі 180-200°С для ствердження феноло-формальдегідного олігомеру. Згідно ГОСТ 2409-80 визначали уявну щільність та відкриту пористість зразків, а згідно ГОСТ 4071-80 межу міцності при стисканні. При приготуванні полімерного зв'язуючого як антиоксидант брали алюміній, як вуглець-графіт, як оксид лужноземельного металу-оксид магнію. Властивості вогнетривів на основі пропонованого полімерного зв'язуючого подано у таблиці 2. Аналіз даних, які наведені у таблиці 2, свідчить про те, що зразки вогнетривів у порівнянні з прототипом характеризуються більш високими фізико-мехнічними показниками: межа міцності при стисканні зростає в 1,68-2,25 раз, уявна щільність збільшується на 0,13-0,17г/см 3. Джерела інформації: 1. Кривокоритов А.Г. та інші. Високовуглецеве зв'язуюче для технології вогнетривких матеріалів та корозійно стійкої кераміки // Стекло и керамика. - 1998. - №5. - С.12-15. 2. Аксельрод Л.М. та інші. Периклазовуглецеві вогнетриви з комбінованим зв'язуючим // Новые огнеупоры. 2002. - №5. - С.14-18. Таблиця 1 Склад полімерного зв'язуючого Склад, % Зразки 2 28 11 49 2,5 9,5 Компоненти Феноло-формальдегідний олігомер Алюміній Графіт Оксид магнію Моноефір етиленгліколю 1 26 12 50 2 10 3 29 10 48 4 9 Таблиця 2 Властивості вогнетривів Показники 3 Уявна щільність, г/см Межа міцності при стисканні, Н/мм 2 Відкрита пористість, % 1 2,91 64 4,9 Зразки 2 2,94 68 4,8 3 2,93 67 5,0 Прототип 2,77-2,81 30,2-40,4 4,4-5,3