Спосіб гідрофобізації легких пористих заповнювачів

Способ гидрофобизации легких пористых заполнителей путем их нагрева, вдувания гидрофобизатора в камеру гидрофобизации, отличающийся тем, что легкий пористый заполнитель подают сверху в камеру гидрофобизации и образуемую его материальную струю обрабатывают в верхней части камеры аэрированной дисперсией парафинового замасливателя при температуре 90-140°С, причем аэрированную дисперсию подают под давлением 0,5-1,0 атм. (19) (21) 97041631 (22) 07.04.1997 (24) 15.11.2000 (33) UA (46) 15.11.2000, Бюл. № 6, 2000 р. (72) Бойко Георгій Петрович, Третинник Віккентій Юрйович, Свідерський Валентин Анатольевич, Полігушко Борис Миколайович, Дудар Михайло Іванович, Бойко Анатолій Олександрович (73) HАЦІОН АЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ "КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХН ІЧНИЙ ІНСТИТУТ" 29741 Парафиновый замасливатель наносят на поверхность перлитового заполнителя в количестве 0,2-0,3 л/кг заполнителя при температуре 90140°С, что обеспечивает активизацию силикатной поверхности заполнителя при образовании минимального количества летучи х термодеструктированных компонентов модификатора (парафина, стеарина, вазелина) в отличие от их повышенного при проведении процесса модифицирования, например, при 300°С (как это имеет место в прототипе при использовании кремнийорганического модификатора - метилтрихлорсилана). В виду высокоразвитой поверхности вспученного перлитового заполнителя, наличия хорошо развитой сети капилляров и сквозной пористости, обработку проводили при несколько повышенной температуре в сравнении с обработкой базальтового грубого волокна, имеющего слаборазвитую поверхность. При температуре модифицирования менее 90°С не образуется покрытие достаточной гидрофобности, так как молекулы парафинового замасливателя покрывают только лишь наружные участки перлитового заполнителя. При температуре модифицирования более 140°С термодеструктивные компоненты (стеарин, парафин) замасливателя хотя и проникают глубоко в частицы заполнителя, однако, не закрепляясь на поверхности последнего (потеря адгезионных свойств) не обеспечивают хорошей гидрофобизации. Именно в выбранном интервале температур проведения процесса обеспечивается создание в камере гидрофобизации паро-газо-воздушной среды из активных молекул компонентов замасливателя, которая, воздействуя на поверхность поризованного перлитового заполнителя в процессе его оседания под воздействием сил земного тяготения, гидрофобизует поверхность, придает материалу высокие водоотталкивающие свойства. Более высокий расход парафинового замасливателя (более 0,3 л/кг заполнителя) не целесообразен по экономическим соображениям, кроме того, гидрофобный эффект не возрастает. Подача аэрированной дисперсии парафинового замасливателя в верхней части камеры гидрофобизации под небольшим давлением (0,51,0 атм) не вызывает разрушение его частиц, сохраняет целостность структуры. При давлениях меньших 0,5 атм образуемый факел аэрированного потока модификатора грубодисперсен и аэрозоль не успевает испариться в камере гидрофобизации и тем самым заполнить мельчайшие поры обрабатываемого легкопористого перлитового песка. Кроме того, вследствие уменьшения инжекционной силы (обработку целесообразно проводить в дутьевой головке кольцевого типа) имеет место забивание входного отверстия последней крупными частицами перлитового заполнителя (даже несмотря на расширенный диаметр отверстия - 28 мм). При давлениях больших 1,0 атм воздействие аэрированного потока модификатора настолько сильно (в отношении к обрабатываемому материалу), что стр уктура заполнителя нарушается (диспергирование в потоке). В выбранном диапазоне давлений, в соответствии с целью изобретения, обеспечивается наибольшая сохранность фракционного состава легкопористого перлитового заполнителя. Предлагаемый способ прост в реализации, так как не требуются сравнительно высокие давления (8 атм) для проведения процесса и дорогостоящие кремнийорганические жидкости (стоимость их на порядок превышает стоимость парафинового замасливателя). Для проведения процесса модифицирования достаточна одна дутьевая головка (форсунка), а не их 8-мь, как в прототипе. Способ осуществляется на установке, представляющей собой конусообразную пустотелую емкость (камеру гидрофобизации), теплоизолируемую с наружной поверхности (например, базальтовым прошивным материалом). Вверху емкости установлен расходный бункер, заполняемый горячим перлитовым заполнителем (песком) температурой 300-400°С. Тепло от последнего обогревает емкость и, таким образом, достигается внутри ее температура не менее 140°С. При обработке горячего перлитового заполнителя аэрированной дисперсией парафинового замасливателя температура в камере гидрофобизации поддерживается в пределах 90-140°С (за счет поступления в расходный бункер новых порций горячего вспученного перлита) и охлаждения его материальной струи аэрированной дисперсией парафинового замасливателя). К нижней горловине расходного бункера приставлена дутьевая головка (на расстоянии от нижней кромки горловины 5-7 см), куда, помимо вспученного перлитового заполнителя подается посредством патрубков подвода парафиновый замасливатель и сжатый воздух (под давлением 0,51,0 атм). В дутьевой головке происходит обжатие материальной струи всп ученного перлитового заполнителя образуемой аэрированной дисперсией парафинового замасливателя, в результате которого последняя проникает глубоко в поры обрабатываемого материала, насыщая их высокодисперсными капельками аэрозоля парафинового замасливателя. Этому способствует испарение капелек аэрозоля в поровой структуре вспученного перлитового заполнителя. Процесс термодинамически стабилизируется благодаря поддержанию в камере гидрофобизации температурного поля в интервале от 90 до 140°С. Объемная концентрация перлитового заполнителя в воздушной смеси достаточно высока (в пределах 20-60%), что достигается за счет инжекции его аэрированной дисперсией парафинового замасливателя. Объемная концентрация обрабатываемого перлитового заполнителя в воздушном потоке регулируется давлением, под которым подается аэрированная дисперсия парафинового замасливателя и дозатором заполнителя. Количеством последнего в расходном бункере поддерживается, как уже отмечалось, необходимый температурный режим процесса гидрофобизации. Пример реализации способа. Используют парафиновый замасливатель типа "ПЭ" Бердянского завода стекловолокна состава, г/л: 12,0 парафина (ГОСТ 23683-79), 7,5 стеарина (ГОСТ 6484-64), 15,0 вазелина (ГОСТ 3582-52), 15,0 трансформаторного масла марки ТК (ГОСТ 982-80), 8,0 препарата OС-20 (смесь полиэтиленгликолевых эфиров высших спиртов, марки "А" - ТУ 6-14-485-80), 20,0 2 29741 ДЦУ (уксусная соль дициандиамидформальдегидной смолы) - ТУ6-14-947-78, остальное - вода. Вспученный перлитовый заполнитель с объемной массой 250 (фракция 0-5 мм, объемная концентрация в воздушном потоке 20%), 180 (фракция 6-10 мм, объемная концентрация – 30%) и 50 кг/м 3 (фракция 11-20 мм, объемная концентрация- 50%) температурой 300-400°С подают в расходный бункер. По его заполнении и установлении температуры в термоизолированной конусообразной емкости (камере гидрофобизации) не ниже 140°С, вспученный перлитовый заполнитель подают в дутьевую головку (выполненную, например, в соответствии с А.с. № 1555306 (СССР), кл. С03В37/06, Б.И. № 13 от 07.04.1990), куда он затягивается аэрированной дисперсией парафинового замасливателя (за счет инжекции), давление которой поддерживается в пределах от 0,5 до 1,0 атм. Парафиновый эамасливатель дозируют в воздушный поток из расчета 0,2-0,3 л/кг обраба тываемого перлитового заполнителя. Процесс гидрофобизации проводят при температуре 90-140°С. После сушки гидрофобизованного заполнителя при t=20-25°С в течение суток, производят испытание его свойств. В таблице приведены свойства полученного гидрофобного перлита по предлагаемому и известному способам. Капиллярный подсос в гидрофобизованном перлитовом заполнителе по предлагаемому способу полностью отсутствует, сорбционное влагопоглощение в 2-3 раза ниже, чем по прототипу. Как видно из приведенных данных, проведение процесса гидрофобизации вспученного перлитового заполнителя по предлагаемому способу обеспечивает получение материала со сниженным водопоглощением с сохранением фракционного состава; процесс упрощается, улучшается качество заполнителя. Таблица Показатели Объемная доля гидрофобизованного перлитового заполнителя в сухом состоянии, %, для фракций: 0-5 мм 6-10 мм 11-20 мм Водопоглощение (W) через сутки, мас. %: для крупного заполнителя (6-20 мм) для мелкого заполнителя (0-5 мм) без обработки (гидрофобизации), W, мас. %: для крупного заполнителя для мелкого заполнителя Интервал по W, мас. % Способ Предлагаемый Температура процесса, °С 90-140 60-80 150-200 Известный 20 30 50 20 35 45 30 40 30 45 40 15 28 34,5 32 46 31 42 36 49 170 178 6,5 14 11 13 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 35 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3