Способ модифицирования штапельных базальтовых волокон

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ЯО 106 О 587 А 3(51 С 03 С 25/001 С 03 С 25/02ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОП(РЬТИЙ(71) Специальное конструкторско-технологическое бюро Института физической химии АН УССР и Институт физической химии АН УССР(56) 1, Горяйнов К,Э, Минеральнаявата и изделия из нее. М Машиностроение 1, 1950, с, 86,2, Авторское свидетельство СССРР 609270, кл, С 03 С 25/00, 1976(54) (57) СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯШТАПЕЛЬНЫХ БАЗАЛЬТОВЫХ ВОЛОКОН,включающий получение волокна раздувоми обработку модифицирующим реагентом одним веществом из группы: молочная кислота, монозтаноламин, винилтриэтоксисилан, изопропиловыйспирт при повышенной температуре,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью упрощения текнологическогопроцесса, обработку модифицирующимреагентом осуществляют в присутствиипаров воды в зоне раздува волокна.Изобретение относится к получению химически модифицированных неорганических штапельных волокон, которые могут быть использованы в химической промышленности, промышленности строительных материалов и т,д. 5Известен способ, согласно которому на неорганические волокна в процессе волокнообраэования наносят синтетические смолы или другие клеящие вещества. При этом поверхность 10 волокон покрывается полимерной пленкой, способствующей прочному склеиванию волокон между собой с целью получения из них минераловатных плит 1). 15Однако на поверхности таких волокон отсутствуют реакционноспособные группы, которые могут взаимодействовать с наполняемой полимерной плитой.20Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ химического модифицирования неорганических волокон, включающий предварительное дегидратирование волокна в вакууме при повышенной температуре и последующую обработку парами модифицирующего реагента в закрытом объеме при повышенных температурах и давлении. Данный способ позволяет получать неорганические волокна с химически привитыми к их поверхности реакционноспособными функциональными , группами (например, аминогруппами) 12 ),35Однако указанный способ является периодическим, многостадийным, не может быть осуществлен в широком промышленном объеме и требует специального оборудования и дополнительных 40 . энергозатратКроме того, необходимость предварительной дегазации волокна исключает хранение его после этой стадии в течение длительного времени беэ последующей обработки мо 45 дифицирующим реагентом.Цель изобретения - упрощение технологического процесса.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу модифицирования штапельных базальтовых волокон, включающему получение волокна раэдувом и обработку модифицирующим реагентом одним веществом из группы: молочная кислота, моноэтаноламин, винилтриэтоксисилан, изопропиловый спирт при повышенной температуре, обработку модифицирующим реагентом осуществляют в присутствии паровв э н аз ва волокна.воды о е р дуПолучение штапельных неорганических волокон в производственных условиях происходит в потоке раскаленных газов (газовоздушная смесь), выходящих из сопел камеры сгорания с боль шой скоростью. Газовый поток расплавляет и вытягивает первичные волокна и расчленяет их на отдельные волоконца. Полученные штапельные волокна газами выносятся в диффуэор,где постепенно охлаждаются в атмосфере продуктов сгорания природногогаза, а затем направленным потокомвыносятся для формирования холстана намоточном барабане,Модифицирующий реагент и вода подаются в начало диффуэора и попадаютв направленный пот:к сформованногоштапельного волокна, где испаряютсяи распределяются по всему объему.Высокая температура и наличие паровводы способствуют химическому взаимодействию паров модификатора с поверхностью неорганического волокна.В газовой фазе продуктов сгоранияприродного газа содержатся молекулыводы, окиси и двуокиси углерода,При испарении воды и модификатора вгазовую фазу диффузора вносится дополнительное количество молекул водыи модификатора. При высокой температуре на поверхности остывающего волокна происходит ряд химических реакций, при которых молекулы воды облегчают процесс химического взаимодействия модификатора с поверхностьюволокна. Кроме того, наличие водыпозволяет вводить модифицирующие реагенты при температурах, превышающихтемпературы их термического разложения, Количество подаваемой водызависит от природы модификатора.Химически модифицированное базальтовое волокно получают на действующем технологическом оборудованиизавода фБаэальт 1 Ирпенского комбината Прогресс.П р и м е р 1. 80-ный водныйраствор молочной кислоты загружаютв емкость, откуда со скоростью0,06 л/мин подают в начало диффуэора (в зону температур 300-450 С)технологической установки для получения штапельных неорганических волокон. Туда же поступает Формирующеесяштапельное базальтовое волокно диаметром 0,8-1,0 мкм, Под воздействием нагретого потока продуктов сгорания газовоздушной смеси модификаторраспыляется, равномерно распределяется и хемосорбируется на поверхности волокна. Полученное модифицированное волокно, пройдя диффуэор,направленным потоком поступает насетчатый барабан, откуда подается набарабан Формирования слоя,Производительность установки поволокну 0,5 кг/мин, Холсты полученного модифицированного базальтовоговолокна срезают с барабана и упаковывают в полиэтиленовые мешки.П р им е р 2, 40-ный водныйраствор молочной кислоты загружают1060587 этаноламина со скоростью 0,12 л/мини далее поступают согласно примеру 1.П р и м е р 5, В диффузор, кудапоступает формирующееся штапельноебазальтовое волокно диаметром 0,81 мкм, подают 50-ный водный растворвинилтриэтоксисилана со скоростью0,1 л/мин и далее процесс проводяткак в примере 1.ОП р и м е р б, В диффуэор в зону температур 200-450 С подают 30 ный водный раствор изопропиловогоспирта со скоростью 0,14 л/мин. Туда.15 поступает также формирующееся базальтовое штапельное волокно диаметром 0,8-1 мкм. Далее процесс ведутсогласно примеру 1,Физико-химические характеристикиполученных модифицированных волоконпредставлены в табл,1,Таблица 1 Показатели Концентрация, , модифицирующих реагентов Метод анализа Иэо- пропиловыйспирт Винилтриэтоксисилан Моноэтаноламин Молочнаякислота 30 60 50 40 80 40 8,8 6,7 5,6 4,4 9,2 рН 0,22 0,28 0,6 0,4 1 к 8 1 г 9 1 с 7 2 г 0 То же СОЕ, ммоль/г у,м/гг 2 с 1 Электронная микроскопия 0,8 1,0 Влагоемкость, 1,2 1,6 0,8 1,1 2,1 Весовой% Броматометрический метод определения Использование модифицированныхволокон позволяет снизить количествосвязующего в компоэиционных материалах при одновременном улучшении егофизико-механических свойств,Из штапельных неорганических базальтовых волокон получают волокнистые картоноподобные композиционныематериалы, которые изготавливаютследующим образом,8,0 г модифицированного базальтового штапельного волокна диаметром Таким образом, описываемый способ дает возможность получать неоргани ческие штапельные волокна с хими-.чески привитыми реакционноспособными функциональными группами. укаэан 1. ные модифицированные волокна могут быть использованы в качестве основы 6 О композиционных волокнистых материалов различного назначения, а также в качестве усиливающих компонентов в составе композиционных материалов на основе полимерных матриц. в емкость и подают со скоростьюО, 12 л/мин в диффуэор в зону температур 200-450 С, куда поступает Формирующееся штапельное базальтовоеволокно диаметром 0,8-1 мкм. Далеепроцесс ведут аналогично примеру 1,Производительность установки поволокну 0,5 кг/мин,П р и м е р 3. В емкость загружают 60-ный водный раствор моноэтаноламина и подают в диффузор взону температур 200450 цС со скоростью 0,08 л/мин, куда поступаетФормирующееся штапельное базальтовое волокно диаметром 0,8-1 мкм. Далее процесс проводят как в примере 1Производительность установки по волокну для данного и последующих примеров 0,5 кг/мин.П р и м е р 4. В диффузор в зонутемператур 200-450 С подают иэ емкости 40-ный водный раствор моносЗ, лкм 0,8 0,9 0,9 еолокна ф 7,6 Потенциометрическое титрова- ние 1,9 Тепловая десорбция аргона1060587 Из проклеенной таким образом во.локнистой гидромассы на листоотливном аппарате ЛОАприготавливаютобразцы композиционного материала,которые высушивают и подвергают5 термообработке при 150 С в течение1 ч.Полученные материалы испытываютпо стандартным методикам,Результаты испытаний представленыв табл,2,Таблица 2 Масса 1 м ,г Материал, изготовленный на основемодиФицированноговолокна Толщина, мм 0,04 По изобретению О 36-Ог 38 0,35-0,38 6,54-6,85 4,96-5,68 120,0 120,0 0,03 По известномуспособу Химическое модиФицирование соглас З но этому способу позволяет регулировата количество привитых групп на поверхности волокон и тем самым обеспечивать достижение желаемого каества волокна,Составитель Н, БагатурьянцРедактор Л, Алексеенко Техред ВДалекорей Корректор А, Зимокосов Тираж 486 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Заказ 9955/24 Подписное Филиал 11 ПП "Патент, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 8 мкм распускают в воде при помощивысокооборотной пропеллерной мешалки, Затем в гидромассу добавляют2,0 г сульФатной небеленой целлюлозы, предварительно размолотой до60"ШР, после чего вводят 10-нуюводную дисперсию связующего наоснове кремнийорганической смолыКОв количестве 10 мл, Для осаждения связующего на волокне в массудобавляют полиамин до рН среды 4-5,Предлагаемый способ обеспечивает пал, сенис неорганических и штапельных волокон с химически привитыми к их поверхности (хемосорбированными 1 реакционноспособными Функциональными группами, которые могут в дальнейшем взаимодействовать с наполняемыми специальными композиционными материалами. Разрывной груз Сопротивлениепродавлива=ниюМ 11 а Прецлагаемый способ гозволяет модиФицировать штапельное волокно непосредственно во время его получения с использованием действующего технологического оборудования Способ является непрерывным и не требует дополнительных энергетических и трудовых затрат, а также применения специального оборудования.Волокно полученное согласно этому способу, является Голее экономичным.Ориентировочный экономический эФФект от использования изобретения составит 2 руб. на 1 кг модиФицированного волокна.