Спосіб гідрофобізації виробів на основі неорганічних волокон

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для изготовления негорючих теплоизоляционных материалов, используемых для утепления ограждающих конструкций, в частности устройства кровельных покрытий машинных залов АЭС, а также для изделий радиотехнической и электронной промышленности (как диэлектрик) в качестве термоизоляции и защиты изделий, работающих под воздействием влаги. Наиболее близким к заявляемому, взятый нами за прототип, является способ упрочнения и гидрофобизации волокнистого кремнеземистого материала [3], который включает обработку поверхности фторопластовой суспензией Ф-4Д до содержания 0,6-1,8 г на 1 г материала, сушку при 100-150°С, затем обработку спиртовоацетоновым раствором связующего, представляющего смесь продуктов конденсации метилсилонтриола и метилфенилсилозообороксана в соотношении 100:1 соответственно до содержания 0,5-0,7 г раствора на 1 г материала, после чего материал нагревают до 275°С с выдержками при температуре 15-25°С до 10 мин, при 85°С - 1,5-2,0 ч. при 100°С - 2,5-3 ч, при 275°С-2,0-2,5 ч. Недостатком известного способа являются большие энерго- и трудозатраты. Изделия имеют также высокие значения по водопоглощению (потеря массы до 2,4% на 7-е сутки). В процессе гидрофобизации плотность изделий увеличивается от 2 до 3 раз и составляет 600-800 кг/м 3, тем самым переводит материал из группы теплоизоляционных в конструктивно-теплоизоляционные и конструктивные материалы, в результате чего область его применения сужается. Большая насыщенность материала полимерами ухудшает его по свойствам огнестойкости и переводит его из класса негорючих в трудносгораемые. Кроме того для осуществления способа используются весьма дефицитные и дорогостоящие полимеры. В основу изобретения поставлена задача создания такого способа гидрофобизации изделий на основе волокнистых материалов, в котором путем использования новых соединений для обработки поверхности достигается улучшение теплопроводности и водопоглощения и тем самым расширение области его применения, в частности для использования в качестве теплоизоляции ограждающих конструкций, особенно для устройства кровельного покрытия машзалов АЭС. Для решения поставленной задачи предложен способ гидрофобизации изделий на основе неорганических волокон, включающий обработку поверхности изделия полимерными соединениями и термообработку при температуре до 275°С, в котором согласно изобретению, в качестве вышеупомянутых полимерных соединений используют жидкости на основе пояиметилсилоксанов с вязкостью 60-200 сСт при температуре 20°С в количестве 1,5-2 % от массы изделия, а термообработку производят в течение 0,5-1,5 ч. Способ осуществляют следующим образом. Поверхность теплоизоляционного образца, например на основе кремнеземного волокна (ТУ У 00209775.037-94) размером 30x30x30 мм и изделия размером 500x500x50 мм обрабатывают жидкостью марки ПМС-60 (ГОСТ 13032-77) при температуре t8-2Q°C из расчета 1,5-2 % от массы на образец, а затем их помещают в термошкаф, где производят их термообработку при температуре до 275°С в течение 0,5 ч для образцов 30x30x30 мм и 1,5 ч для изделий 500x500x50 мм. По описанной технологии изготовили 7 серий образцов (два запредельных и пять предельных составов). При этом 6-й пример (табл. 1) изготовлен на основе базальтового волокна марки ПМТБ-40 (ТУ 21 УССР 9477), а 7-й пример (табл. 1) - на основе стеклянного штапельного волокна марки МТ-50 (ГОСТ 10499-78). В табл. 1 приведены примеры осуществления способа, а в табл. 2 - физико-механические показатели изготовленных образцов и сравнительные характеристики прототипа (а.с. 1520782 от 26.10.87 г.). Как видно из табл. 1 и табл. 2 обработка изделий на основе кремнеземного волокна полиметилсилоксановой жидкостью марки ПМС-60 в количестве 1,3 мас.% ухудшает значение по водопоглощению на 1-е и 7-е сутки по сравнению с прототипом. При этом у эти х образцов наблюдается потеря прочности при водонасыщении до 10%, Обработка изделий на основе кремнеземного, базальтового и стеклянного штапельного волокон полиметилсилоксановой жидкостью марок ПМС-60, ПМС-70. ПМС-100, ПМС-150, ПМС-200 в пределах 1,5-2% от массы (примеры 2, 3, 4, 6 и 7), снижают значение по водопоглощению изделий по сравнению с прототипом до 2 раз, при этом плотность изделий уменьшается до 3-3,5 раз и соответственно улучшается теплопроводность изделий. Увеличение количества полиметилсилоксановой жидкости при обработке изделий более 2 мае. % (пример 5) не приводит к улучшению физико-механических показателей (водопоглощение, потеря прочности при водонасыщении, плотность, теплопроводность). При этом увеличение содержания полиметилсилоксановой жидкости в стр уктуре материалов ухудшает показатели по огнестойкости изделий. Предельные значения интервала термообработки изделий назначены в зависимости от объема телпоизоляционного материала. Для образцов 30x30x30 мм достаточно 0,5 ч, а для изделий размером 500x500x50 мм достаточно 1,5 ч. Изготовление изделий размерами более 500x500x50 мм в производственных условиях трудно осуществить из-за отсутствия термообрабатывающих и сушильных печей, необходимого размера, отсутствия пресс-форм и т.п. Увеличение размеров изделий до 1000x500x50 мм или 1000x1000x50 мм Апроиз-водят путем склеивания плит между Йобой. Процесс гидрофобизации изделий на основе неорганических волокон обработанных полиметилсилоксановой жидкостью в граничных значениях происходит после их термообработки до 275°С. Полиметилсилоксановые жидкости (ПМС) представляют собой полимеры преимущественно линейного строения общей формулы: и выпускаются промышленностью марок ПМС 5-1000 по ГОСТ 13032-77. Они предназначаются в качестве рабочей гидравлической жидкости и являются основой консистентных низкотемпературных смазок, демлфирующи х низкотемпературных жидкостей в различных приборах и механизмах, в качестве антиадгезионных смазок для форм (в производстве резинотехнических и пластмассовых изделий), и конвейерных лент (в производстве каучука), используются для обработки стеклянной тары, как добавки в косметические средства и т.п. Как гидрофобизатор ПМС согласно ГОСТ 13032-77 не используется. Однако в результате термообработки происходят структурные изменения и ПМС полимеризуется и придает изделиям гидрофорные свойства, как это и следует из табл. 2 и прилагаемого акта проверки способа гидрофобиэации. Ограничение полиметилсилоксановых жидкостей по вязкости (не менее 60 сСт) обусловлено температурой их вспышки. Число после букв марки полимзтилсилоксановой жидкости обозначает ее среднюю вязкость при температуре 20°С. Например, ПМС-5 имеет вязкость 4,5-5.5 сСт, а ПМС-60 имеет 57-63 сСт. При этом полиметилсилоксановые жидкости марок ПМС5-50 имеют температуру вспышки до 250°С и при термообработке до 275°С будут воспламеняться, что приведет к диструктивным процессам и их выгоранию, соответственно это приводит к потере гидрофобных свойств изделий. У всех полиметилсилоксановых жидкостей марок ПМС- 60 -1000 температура вспышки выше 300°С. Ограничение полиметилсилоксановых жидкостей по вязкости до 200 сСт при температуре 20°С (т.е. включая марку ПСМ-200) продиктовано тем, что жидкости с более высокими вязкостями трудно наносить обычными приспособлениями на изделия и тем более пропитывать ими изделия на основе неорганических волокон. Отличительные особенности способа гидрофобизации изделий на основе неорганических волокон по сравнению с прототипом состоит в том, что изделия обладают более низким значением водопоглощения (в два раза), снижается плотность изделий (от 3 до 3,5 раз), улучшается теплопроводность (на 50%), потеря прочности при водонасыщении образцов не превышает 5 %. Расширяется область применения изделий, в частности, для утепления ограждающих конструкций. Как показали испытания, диэлектрические свойства образцов по заявляемому техническому решению находятся на одном и том же уровне, что и у прототипа. Заявляемое техническое решение по сравнению с прототипом позволяет существенно экономить энергои трудозатраты. У заявляемого решений исключается процесс сушки (выдерживание изделий на воздухе 20 мин, и сушка в термошкафу при t=10Q-200°C в течение 4 ч), существенно сокращается время термообработки. Термообработка по прототипу. 1. Выдержка в термошкафу при 15-25°С -10. мин. 2. Подъем температуры до 85°С, выдержка 1,5-2 ч. 3. Подъем температуры до 100°С, выдержка 2,5-3 ч. 4. Подъем температуры до 275°С, выдержка 2,0-2,5 ч. Итого термообработка длится 7-8 ч. Полный цикл гидрофобизации по прототипу занимает 10-12 ч и включает 6 операций. По заявляемому техническому решению процесс термообработки длится 0,5-1,5 ч при температуре 275°С, а процесс гидрофобизации включает две операции.