Испытания, проведенные на беличском заводе "Теплозвукоизоляция", показали эффективность замены картона ТК-4 картоном ТКК-3, изготовление которого можно организовать на действующих предприятиях по производству картона ТК-4 без переоборудования существующих технологических линий.
Картон на основе кремнийорганических лаков. При изоляции конструкций в ряде случаев к теплоизоляционным материалам предъявляются повышенные требования:высокая эластичность и прочность,устойчивость при эксплуатации в широком диапазоне температур (от -260 до +500-700°С).недопустимость выделения токсических веществ,негорючесть.Этим требованиям удовлетворяет базальтовое супертонкое волокно,которое является перспективной основой для производства температуростойкого картона.Однако его прочность на разрыв и гибкость не достаточны для проведения монтажных операций. Для практического применения такого материала необходимы прочность на разрыв полоски размером 50x180 мм не менее 2 Н и изгиб на 180° на стержне диаметром 50 мм.
Описанные выше картоны на основе поливинилацетатной эмульсии и кремнезоля обладают меньшей прочностью при заданной гибкости.
Картон на глинистом связующем характеризуется высокой термостойкостью (до 750°С), но недостаточно проче:: и эластичен и имеет повышенную гигроскопичность.
Введение органического связуицего благодаря высокой адгезии к волокну и клеящей способности придает картону прочность и, в зависимости от вида связуицего, эластичность, но не обеспечивает термостойкости. Термостойкость органических полимеров предопределяется в основном энергией связи = С-С =, которая составляет всего лишь 245,5 кДж/моль. Поэтому перспективными в качестве связующего будот кремнийорганические полимеры, так как наличие сильно полярной связи г 5с- 51=, энергия которой достигает 372,9 кДж/моль, а также связи =31- С г., по термостабильности превосходящей связь = С-С =., обусловливает термоэластичность этих соединений.
Для получения картона использовались базальтовые микротонкие волокна диаметром 0,4-0,5 мкм, а в качестве связующих - водные эмульсии на основе кремнийорганических лаков КО-87, КО-978, К0-810, К0-08, выпускаемых запорожским заводом "Кремнийполимер".
С целью определения температурных интервалов процессов пиролиза кремнийорганических полимеров для указанных лаков проводились термогравиметрические исследования при нагревании до температуры 900°С со скоростью 4 град/мин.На териогравиметрических кривых (рис.7) можно выделить примерно три температурные области (кроме кривой для лака К0-816), соответствующие процессам испарения растворителя, полимеризации и пиролиза 16
полимера с образованием кремнезема. Температурные интервалы указанных процессов дал каждого кремнийорганического лака приведены в табл. 10.
Наибольший интерес в данном случае представляет лак К0-08, сухой остаток которого в виде 5Ю2 составляет более 60 мас.%. Для лаков КО-87, КО-978 и К0-810 эти значения соответственно равны 40, 35 и 28 мае.%.
1ак КО-816 представляет наименьшую практическую ценность дая получения базальтового картона, так как несмотря на значительный сухой остаток (50 мае.%) он имеет низкую скорость полимеризации и в связи с этим широкую зону пиролиза (200-900°С) органической составляющей.
Указанные лаки как связую- О
щие использовались в виде вод-
^ 20
I; 30
* 40
ных эмульсий с концентрацией
эмульгатора 0С-20 10$. Кон-
центрация лака в эмульсии
была в пределах 1-5$.
Картон получали пропит-
кой холста связующим с после-
дующей подпрессовкой дая уда-
ления избытка водной фазы.
Сформованные образцы картона
размером 500x500 мм помещали
между плитами с нагреватель-
ными нихромовыми спиралями и
подвергали термообработке со
скоростью нагрева 4-5°С/мин
до температуры окончания пиро-
§ 50 * 60 | 70 § 80
1 90 1 100
Температура °С
Рис.7. Термогравиметрические кривые
кремнийорганических лаков
лиза органической составляющей конкретного кремнийорганического полимера.
Таблица 10
Марка лака
|
Темпешттто. °С
|
испарения
растворителя
|
термоустойчивости
лака
|
пиролиза
полимера
|
К0-08
|
20-150
|
150-400
|
400-900
|
КО-816
|
20-200
|
-
|
200-900
|
К0-87
|
20-175
|
175-275
|
275-750
|
КО-978
|
20-175
|
175-300
|
300-900
|
К0-8Ю
|
20-200
|
200-425
|
425-600
|
Результаты испытаний базальтового картона на горючесть (по методу "огневой трубы") и прочность при растяжении приведены в табл.II. Эти данные свидетельствуют о возможности получения образцов листового базальтового картона на основе кремнийорганических связующих с разрывной
17
нагрузкой около 3-4 Н при толщине менее I мм. Несмотря на некоторые потери массы при 700°С, образцы картона негорючи. Наибольшее влияние на прочность образцов картона оказывает температура обработки, повышение которой приводит к снижению прочности. Эластичность всех картонов высока - изгиб на 180° достигался на стержне диаметром менее 50 мм.
Таблица II
Марка
лака
|
Концен
трация
эмульсии,
|
Температура обработки,
°С
|
Потери
массы
С,
|
Толщина образцов , мм
|
Разрывная
|
Гои
|
гаесть
|
нагот
|
зка.Н
|
время
горе
ния,
с
|
поте
ри
массы
%
|
мини
маль
ная
|
мак
си-
маль-
ная
|
К0-810
|
1,3
|
450
|
-
|
0,7-0,8
|
1,3
|
5,0
|
0
|
1,07
|
К0-810
|
2,6
|
600
|
3,0
|
0,6-0,7
|
0,3
|
1,8
|
0
|
3,1
|
К0-810
|
0,65
|
670
|
1,0
|
0,5-0,7
|
0,3
|
0,7
|
0
|
0,81
|
КО-87
|
1,3
|
650
|
1,52
|
0,6-0,7
|
1,6
|
4,2
|
0
|
0,93
|
К0-87
|
5,4
|
280
|
5,95
|
0,9-1,0
|
7,2
|
20
|
0
|
1,07
|
КО-978
|
1,3
|
450
|
6,6
|
0,7-0,9
|
5,0
|
7,8
|
0
|
-
|
К0-08
|
1,3
|
450
|
0,12
|
0,2-0,6
|
1,3 '
|
5,0
|
0
|
-
|
Таким образом, кремнийорганические лаки являются перспективными связующими дяя волокнистых материалов на основе базальтовых волокон. Учитывая, что термоуотойчивость связующих в вакууме будет возрастать, по-видамому, будет возможно применять базальтовый картон на кремнийорга- нических связующих в приборах вакуумной криогенной техники.
-
БУМАГОПОДОБНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ БАЗАЛЬТОВЫХ ВОЛОКОН Бумага для вакуумно-многослойной изоляции. Развитие криогенной техники и других отраслей промышленности стимулировало разработку новых, более эффективных типов теплоизоляции, например слоисто-вакуумной изоляции, представляющей собой набор последовательно расположенных отражательных экранов минимальной степени черноты, термически изолированных друг от друга и помещенных в вакуум. В качестве экранов обычно применяют алюминиевую фольгу толщиной 5-6 мкм либо алюминированную полиэти- лентерефталатную пленку. Прокладочными материалами служат стеклобумага, стеюгохолст, стекловуаль, стеклосетка. Недостатком этих материалов является наличие в их составе от 9 до 18$ органических связующих, что приводит к ухудшению их теплоизоляционных свойатв и затрудняет создание высокого вакуума из-за значительного газовыделения.
Для получения бумагоподобного теплоизоляционного материала исполь- эуют базальтовое микротонкое волокно диаметром не более 0,6 мкм, плот-
18
ностью 12-15 кг/м3. Изделия получали на бумагоделательной машина типа РАМА, при этом скорость формования полотна составляла 2 м/мин, концентрация массы в напорном ящике _ 0,35-0,40$, а оптимальная степень помола 25-30°ШР достигается при размоле массы в течение 5-7 мин при слабой присадке барабана.
Материал толщиной 0,2 мм обладает недостаточной прочностью 0,1 Н на полоску 50x180 мм). Для увеличения прочностных характеристик использовался хризотил-асбест, выполняющий роль связующего [29]
Для выбора оптимальной концентрации хризотил-асбеста получали отливки базальтовых бумагоподобных материалов с содержанием связующего от 0 до 50%. Физико-механические показатели образцов приведены в табл.12.
Таблица 12
№ образца
|
|
ние. %
|
Разрывная нагрузка (среднее значение из 10 испытании),Н
|
ш
|
хризотил-
асбеста
|
I
|
50
|
50
|
8
|
2
|
60
|
40
|
9
|
3
|
70
|
30
|
9
|
4
|
80
|
20
|
7
|
5
|
100
|
-
|
0,1
|
Как следует из табл.12, уменьшение содержания хризотил-асбеста в композиции от 50 до 20% существенно не влияет на прочность полученных образцов. Следовательно, оптимальной добавкой его в композицию следует считать 20%. Плотность бумагоподобного теплоизоляционного материала с таким содержанием связующего составляет 250 кг/м3. Он является негорючим, гигроскопичность не превышает 2,5%.
Теплопроводность материала в вакууме (133,3-10“^ Па) при 25°С равна 1,2 мВт/(м*К). Потери массы при обработке в течение 30 мин при 700°С не превышают 3%.
Разработанный бумагоподобный материал на основе базальтовых волокон может быть рекомендован в качестве прокладочной изоляции, работающей в диапазоне температур от -269 до +700°С.
Бумага для электроизоляшш. В настоящее время широкое распространение получили асбестовая электроизоляционная бумага и слюда. Одаако асбестовая бумага, характеризуемая высокими электроизоляционными свойствами, обладает невысокой температуростойкостью (до 450°С) и повышенной плотностью (не менее 500 кг/м3). Широкое применение слюды обусловлено высокими электроизоляционными свойствами в условиях повышенных температур (до Ю00°С), но она является дефицитной и дорогостоящей. Взамен ее
19
разработана композиция на основе базальтовых волокон [ЗСД , имеющая
следующий состав (в мае.%): базальтовое микротонкое волокно диаметром
до 0,6 мкм 69-95; асбестовое волокно 4,5-29; бентонит 0,5-2.
Физико-технические показатели бумаги приведены ниже.
Толщина, мм 0,3-0,4
Плотность, кг/м3 230-270
Температуростойкость, °С 750
Разрывная нагрузка, Н 6-8
Пробивное напряжение, I® I,2-1,3
Теплопроводность при 25°С, Вт/(м*К) 0,045
Горючесть Несгораема
Бумага обеспечивает высокую температуростойкость при достаточных
для практики электроизоляционных свойствах.
С целью повышения прочности бумаг проведены исследования по моди-
фицированию базальтовых волокон аминосодержащими реагентами [31,3<3 и
армированию бумаг базальтовыми непрерывными волокнами [331 . Новые компо-
зиции на основе базальтовых волокон расширяют области применения и ассор-
тимент бумагоподобных материалов для нужд современной техники.
-
Достарыңызбен бөлісу: |