Углеродная композиция

1 и) 802331 ОП ИСАН ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУСоюз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 03,09,74 (21) 2058503/23-05 л 3С 081. 61/14 присоединением заявки 3) Приоритет сударстненный иомите ллетень8.066 ликован 2) Авторыизобретени1) Заявитель К. Жданов, 6. Н. ВарМ, Кривополенов льский институт по закоррозии А. Н, Антонов, М. Н. Фокин, В Б, М. Зарицкий и В,Всесоюзный научио-исследоват металлов отОМПОЗИЦИЯ 54) УГЛЕ а 2а 1Изобретение относится к углеродным композициям на основе фуранового связующего, используемым в изготовлении изделий, стойких к агрессивным средам.Известна углеродная композиция, состоящая из резольной фенол-формальдегидной смолы, фурановои смолы, сополимера предельных и непредельных фторированных углеводородов, наполнителя, отвердителя и растворителя. Однако данная композиция, обладая достаточными прочностными свойствами, имеет высокую газопроницаемость,Целью изобретения является придание композиции литьевых свойств, повышение стоикости материала на основе этой композиции к абразивным пульпам, снижение газопроницаемости.Эта цель достигается использованием в качестве фенольно-фурановой смолы и фурфурол-ацетоно-фенол-пентадиоловой смолы, сополимера предельных и непредельных углеводородов, наполнителя - смеси сернистого кокса с содержанием серы 1 - 8 а, термоантрацита, кароида кремния, отвердителя - полиэтиленполиамина или гексаметилендиамина, целевой добавки - полиоксипропиленкарборандиола и растворителя - ацетона,Применение в качестве наполнителя высокосернистого кокса, термоантрацита и карбида кремния дает возможность получить материал с повышенной стойкостью кистиранию абразивными пульпами,Введение в литьевую композицию целе вой (антитиксотропной) добавки устраняетзахватывание и накопление в композициивоздушных пузырьков, приводящих к образованию внутренних раковин, снижениюпрочностных свойств и повышению газо О проницаемости материала. Компонентыкомпозиции берут в следующих соотношениях, вес. ч.;Сернистый кокс с содержаниемсеры от 1,0 до 8,0% с разме ром частиц от 0,00001 до0,15 мм 15 - 20Термоантрацит с размером чстиц от 0,0001 до 0,30 мм 0 - 30Карбид кремния с размером ч 20 стиц от 0,01 до 0,30 мм 5 - 10Сополимер предельных и непредельных фторирбванных углеводородов 5 - 25Фурфурол-ацетоно-фенол-пен тадиоловая смола 10 - 40Отвердитель 4 - 6Антитиксотропная добавка 1 - 2Органический растворитель 7 - 20В качестве сополимеров фторированных ЗО предельных и непредельных углеводородовприменяют: сополимер винилиденфторидаи гексафторпропилена, сополимер винилиденфторида и трифторхлорэтидена, сополимер гексафторпропилена и тетрафторэтилена.В качестве отвердителя применяют полиэтиленполиамин, гексаметилендиамин, в качестве антитиксотропной добавки применяют полиоксипропиленкарборандиол, в качестве органического растворителя - ацетон, метилэтилкетон,Углеродно-литьевую композицию получают смешением в указанных весовых отношениях порошков сернистого кокса, термоантрацита и карбида кремния со связующим при 20 - ЗО С в течение 45 - бО мин до однородности. Связующее готовят растворением фурфурол-ацетоно-фенол-пентадиоловой смолы в 20 - 40-ном ацетоновом растворе сополимера непредельных фторированных углеводородов.Полученную массу пропускают через вальцы, охлаждаемые водой с температурой 10 - 20 С, В массу-полуфабрикат перед сливом в форму при размешивании в течение 5 - 8 мин при 20 - 30 С вводят антитиксотропную добавку и отвердитель. Готовую углеродно-литьевую массу сливают в заранее приготовленную разъемную форму, в которой изделие-полуфабрикат затвердевает при 20 - 30 С, Затвердевшее изделие извлекают из формы и прогревают до 150 - 250"С со скоростью подъема температуры 20"С/ч для повышения коррозионной стойкости к действию окислительных и переменных сред.Г 1 ри мер 1. В смесительную машину с зет-образными лопастями без подогрева загружают 15 вес. ч. сернистого кокса (содержание серы 5/,) с размером частиц от 0,0001 до 0,15 мм, 20 вес. ч. термоантрацита с размером частиц от 0,0001 до 030 мм, 5 вес. ч. карбида кремния с размером частиц от 0,01 до 0,30 мм. Компоненты смешивают в течение 20 мин, после чего к ним добавляют при размешивании 1 вес. ч. полиоксипропиленкарборандиола и связующее, в состав которого входят 10 вес. ч. фурфурол - ацетоно - фенол - пентадиолового олигомера и 25 вес. ч. сополимера винилиденфторида с гексафторпропиленом, растворенного в 20 вес, ч, ацетона.Компоненты перемешивают в течение 40 мин до получения однородной массы-полуфабриката, которая может храниться в течение 10 сут. Перед заполнением формы в массу-полуфабрикат при размешивании в течение 5 - 8 мин вводят 4 вес. ч. полиэтиленполиамина. Массу пропускают через необогреваемые валки вальцов при зазоре между валками 0,3 - 0,5 мм, из которых она сливается непосредственно в металлическую разъемную форму. Затвердевание коррозионностойкой углеродно-литьевой композиции в форме происходит при 20 - 30 С в течение 2 - 4 ч, Затвердевшее изде 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 лие-полуфабрикат извлекают из формы и подвергают термообработке в термокамедо 250 С со скоростью подъема температуры 20/ч.П р и м е р 2. В смесительную машину с зет-образными лопастями без подогрева загружают 15 вес, ч. сернистого кокса (содержание серы 87,) с размером частиц от 0,00001 до 0,15 мм, 20 вес. ч. термоантрацита с размером частиц от О 0001 до 0,30 мм, 5 вес. ч. карбида кремния с размером частиц от 0,01 до 0,30 мм.11 орошкообразные компоненты смешивают в течение 25 мин, после чего к ним добавляют при размешивании 1 вес. ч. полиоксипропиленкарборандиола и связующее, в состав которого входят 40 вес. ч. фурфурол-ацетоно-фенол-пентадиолового олигомера и 5 вес, ч. сополимера винилиденфторида с трифторхлорэтиленом, растворенного в 10 вес. ч. ацетона. Компоненты перемешивают в течение ЗО мин до получения однородной массы-полуфабриката, которая может храниться в течение 10 сут, Перед заполнением формы в массу-полуфабрикат при размешивании в течение 5 - 8 мин вводят 4 вес. ч. полиэтиленполиамина. Массу пропускают через неподогреваемые вальцы с зазором между валками 0,3 - 0,5 мм. Из вальцов масса сливается непосредственно в металлическую разъемную форму. Затвердевание коррозионностойкой углерод- но-литьевой композиции в форме происходит при 20 - 30 С в течение 2 - 4 ч. Затвердевшее изделие - полуфабрикат извлекают из формы и подвергают термообработке в термокамере до 200"С со скоростью подьема температуры 20 Сч.П р и м е р 3. В смесительную машину с зет-образными лопастями без подогрева загружают 20 вес. ч. сернистого кокса (содержание серы 1) с размером частиц от 0,00001 до 0,15 мм, 30 вес. ч. термоантрацита с размером частиц от 0,0001 до 0,30 мм, 10 вес. ч. карбида кремния с размером частиц от 0,01 до 0,30 мм. Компоненты смешивают в течение 20 мин, после чего к ним добавляют при размешивании 2 вес, ч. полиоксипропиленкарборандиола и связующее, в состав которого входят 20 вес. ч, фурфурол - ацетоно - фенол-пентадиолового олигомера и 5 вес. ч. сополимера гексафторпропилена с тетрафторэтиленом, растворенного в 7 вес, ч. диметилформамида, Компоненты перемешиают в течение 45 мин до получения однородной массы-полуфабриката, которая может храниться в течение 1 О сут, 11 еред заполнением формы в массу- полуфабрикат вводят при размешивании в течение б - 8 мин. 6 вес. ч. полиэтиленполиамина. Массу пропускают через неподогреваемые вальцы с зазором между валками 0,3 - 0,5 мм. Из вальцов масса сливается непосредственно в металлическую разъемную форму.802331 800 в 10380 в 4170 в 210- - 10 -270 кгс см 4,5 - 6,5 Ударная вязкость,смаккалТеплопроводность,м ч СУдельное электросопротивлеом мм Формула изобретения 20 2 - 7 ЦР - 10 т ние,10 - 40 4 - 6 1 - 2 7 - 20 Составитель И. Гинзбург Техред Л. КуклинаКорректор Л. Орлова Редактор Л, Горькова Заказ 502/2 Изд.231 Тираж 530 Подписное НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Типография, пр. Сапунова, 2 Затвердевание коррозионностойкой углеродно-литьевой композиции в форме происходит при 20 - 30 С в течение 1 - 4 ч. Затвердевшее изделие-полуфабрикат извлекают из формы и подвергают термообработке в термокамере до 150 С со скоростью подъема температуры 20 С/ч.Основные свойства материала на основе углеродно-литьевых композиций приведены ниже.Плотность, г/см 1,55 - 1,70 Предел прочности, кгс/смпри сжатиипри изгибепри растяженииГазопроницаемость, см/сТермостойкость, С мРесурс работы без разрушенияв абразивной пульпеА 1,0 з+810 ь ч 12000 Коррозионная стойкость к действию агрессивных сред:соляной кислоты любых концентраций при кипении Стоекфтористоводородной кислотылюбых концентраций прикипении Стоексерной кислоты 20 - 95 о/о притемпературе до 130 С Стоекфосфорной кислоты до85/о-ной концентрации притемпературе до 150 С Стоеказотной кислоты до 30 о/о концентрации до 100 С Стоекраствору едкого натра до30/о-ной концентрации до100 С СтоекТаким образом, из углеродно-литьевой композиции можно получить материал с повышенными прочностными свойствами, характеризующийся более высокой термостойкостью, ударной вязкостью, пониженной газопроницаемостью, увеличенным в 6 - 12 раз ресурсом работы в абразивных пульпах, высокой коррозионной стойкостью к действию кислот, окислителей, щелочных растворов при повышенной температуре.На основе коррозионностойкой углеродно-литьевой композиции могут быть изго товлены травиальные и электролизные ванны крупных габаритов, царги скрубберов, емкости для агрессивных сред, детали насосов, футеровочные плиты, трубы и т. п, Указанные изделия из углеродно-литьевой 10 композиции могут являться полноценнымизаменителями изделий из дефицитных легированных сталей. По коррозионной стойкости же во фторостоводородной, кремнийфтористоводородной, соляной кислотах ма териал из углеродно-литьевых композицийв сотни и тысячи раз превосходит коррозионную стойкость легированных сталей,Углеродная композиция, содержащая углеродный наполнитель, фенольно-фурановую смолу, сополимер предельных и непредельных фторированных углеводородов, органический растворитель, отвердитель и целевые добавки, отличающаяся тем, что, с целью придания композиции литьевых свойств, повышения стойкости материала на основе этой композиции к абразивным пульпам, снижения газопроницаемости, в качестве фенольно-фурфурольной смолы взята фурфурол-ацетон-фенол-пентадиоловая смола, в качестве наполнителя в сернистый кокс с содержанием серы от 1 до 8 о/о с размером частиц 0,00001 - 0,15 мм, термоантрацит с размером частиц 0,0001 - 0,3 мм, карбид кремния с размером частиц 0,01 - 0,3 мм, в качестве отвердителя - полиэтиленполиамин или гексаметилендиамин, в 40 качестве целевой добавки - полиоксипропиленкарборандиол и компоненты взяты в следующих соотношениях, вес. ч.:Сернистый кокс 15 - 20 Термоантрацит 20 - 30 45 Карбид кремния 5 - 10Сополимер предельных и непредельных фторированных углеводородов 5 - 25Фурфурол-ацетон-фенол-пен 50 тадиоловая смолаОтвердительЦелевая добавкаОрганический растворитель