[go: up one dir, main page]

RU2539044C1 - Способ получения неорганического волокнистого материала - Google Patents

Способ получения неорганического волокнистого материала Download PDF

Info

Publication number
RU2539044C1
RU2539044C1 RU2013145164/03A RU2013145164A RU2539044C1 RU 2539044 C1 RU2539044 C1 RU 2539044C1 RU 2013145164/03 A RU2013145164/03 A RU 2013145164/03A RU 2013145164 A RU2013145164 A RU 2013145164A RU 2539044 C1 RU2539044 C1 RU 2539044C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fibrous material
temperature
fiber
inorganic
drying
Prior art date
Application number
RU2013145164/03A
Other languages
English (en)
Inventor
Валерий Алексеевич Падохин
Вячеслав Сергеевич Поляков
Наталия Евгеньевна Кочкина
Татьяна Владимировна Гущина
Андрей Анатольевич Смирнов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ФГБОУ ВПО "ИГХТУ")
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Институт химии растворов им. Г.А. Крестова" Российской академии наук (ИХР РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ФГБОУ ВПО "ИГХТУ"), Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Институт химии растворов им. Г.А. Крестова" Российской академии наук (ИХР РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ФГБОУ ВПО "ИГХТУ")
Priority to RU2013145164/03A priority Critical patent/RU2539044C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2539044C1 publication Critical patent/RU2539044C1/ru

Links

Landscapes

  • Inorganic Fibers (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

Изобретение относится к технологии получения неорганических волокнистых материалов и может быть использовано для изготовления термостойких звукоизоляционных композиционных материалов, сорбентов для очистки газообразных, жидких сред, в том числе отходов промышленных производств от органических и неорганических веществ; при производстве углепластиков; антифрикционных, смазочных материалов; при изготовлении композиционных материалов для электротехнической, атомной, машиностроительной, химической, строительной промышленности. Задачей изобретения является повышение прочности на изгиб и плотности волокнистого материала, а также повышение величины его удельной поверхности. Способ получения неорганического волокнистого материала, включающий обработку 20-40 % водным раствором хлоридов алюминия, железа, цинка, меди, смешение его с водной дисперсией , содержащей 20-30 % монтмориллонита и 10-12 % поливинилового спирта, диспергацию в течение 20-40 мин до получения полидисперсных частиц размером 0,08-600 мкм, приготовление водоволокнистой формовочной массы, формование и отжим волокнистого материала в формах из пеностекла в виде пластин с размером 100×100×5 мм, сушку и обжиг без доступа воздуха при температуре 1100-1500ºС в течение 30-40 мин и охлаждение. В качестве волокна используют натуральные, искусственные, химические волокна неорганического происхождения, например кремнеземные, стеклянные, поликристаллические на основе оксида алюминия. Сушку волокнистого материала осуществляют при температуре 120-280ºС в течение 20-30 мин, охлаждение до температуры 20-22ºС. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 3 пр.

Description

Изобретение относится к технологии получения неорганических волокнистых материалов и может быть использовано для изготовления термостойких звукоизоляционных композиционных материалов, сорбентов для очистки газообразных, жидких сред, в том числе отходов промышленных производств от органических и неорганических веществ; при производстве углепластиков; антифрикционных, смазочных материалов; при изготовлении композиционных материалов для электротехнической, атомной, машиностроительной, химической, строительной промышленности.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известен способ получения высокотемпературного волокна на основе оксида алюминия, включающий приготовление волокнообразующего раствора путем смешивания водного раствора поливинилового спирта с водным раствором оксихлорида алюминия и коллоидного оксида кремния, получения волокна путем формования с последующим обжигом, включающим следующие стадии: нагрев сформованных волокон до температуры удаления летучих веществ со скоростью 20-600°C в час; последующий нагрев до температуры образования муллита со скоростью 60-1000°C в час; диффузионную изотермическую выдержку при этой температуре в течение 0,1-40 ч с последующим подъемом температуры на 20-200°C со скоростью 500-1500°C в час; последующую изотермическую выдержку в течение 0,1-3 ч при этой температуре и охлаждение с любой скоростью до комнатной температуры.
Результатом является получение неорганических волокон на основе муллита (3Al2O3 2SiO2), обеспечивающих длительную эксплуатацию материалов из них при +1600°C (патент РФ №2212388. Опубл. 20.09.2009).
Недостатком данного способа получения неорганических волокон является многостадийность и трудоемкость, недостаточная прочность волокна при изгибе.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату, то есть прототипом, является способ получения неорганического волокнистого материала, включающий диспергацию и измельчение волокна, приготовление водоволокнистой формовочной массы, прессование заготовок в перфорированных формах с одновременным отводом воды, сушку и обжиг, измельчение волокна и приготовление формовочной массы путем мокрого помола волокна в шаровой мельнице при концентрации волокна 20-60% вес. до получения полидисперсных частиц волокна с размером 0,1-500 мкм, регулировании плотности и свойств материала путем изменения концентрации волокна в формовочной массе по зависимости ρ=1,5·c0,7 (ρ - плотность материала в отформованной заготовке; c - концентрация волокна в формовочной массе).
Способ по прототипу включает следующие технологические операции:
- диспергацию кварцевого стекловолокна в миксере;
- дополнительное измельчение волокна в шаровой мельнице при соотношении волокно : мелющие тела по весу, равном 1:1,5, и заданном количестве воды в пределах 40-80% от веса волокна в течение 10-60 мин;
- слив формовочной массы через сито с ячейкой 0,5 мм в перфорированную форму с капроновой сеткой и прессованием изделия по известной технологии, последующей сушки и обжига при температуре 1250±10°C. При необходимости в мельницу во второй операции вводится вводится активатор спекания в виде порошка B, BN, SiB4, что снижает температуру спекания до 1220±10°C (патент РФ №2213074. Опубл. 27.09.2003).
Недостатками прототипа являются:
- низкая прочность на изгиб получаемого волокнистого материала;
- невысокая плотность;
- недостаточная величина удельной поверхности.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей изобретения является повышение прочности на изгиб и плотности волокнистого материала, а также повышение величины его удельной поверхности.
Поставленная задача решена за счет того, что в способе получения неорганического волокнистого материала, включающем диспергацию волокна, приготовление водоволокнистой формовочной массы, формование, отжим, сушку и обжиг, перед диспергацией волокно обрабатывают в течение 40-60 мин 20-40% водным раствором хлоридов алюминия, железа, цинка, меди в их соотношении 1,0:0,5:0,5:0,5 соответственно, смешивают его с водной дисперсией, содержащей 20-30% монтмориллонита и 10-12% поливинилового спирта, диспергируют в течение 20-40 мин до получения полидисперсных частиц материала размером 0,08-600 мкм, отжимают и формуют в формах из пеностекла в виде пластин размером 100×100×5 мм, сушат в течение 20-30 мин при температуре +120-280°C, обжигают без доступа воздуха при температуре +1100-1500°C в течение 30-40 мин, охлаждают волокнистый материал до температуры 20-22°C.
В качестве волокна используют натуральные, искусственные, химические волокна неорганического происхождения, например кремнеземные, стеклянные, поликристаллические на основе оксида алюминия.
СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Примеры осуществления способа получения неорганических волокнистых материалов.
Пример 1. Готовят 20% водный раствор хлоридов алюминия, железа, цинка, меди. Для этого в 80 кг деминерализованной воды растворяют 8 кг хлорида алюминия, 4 кг хлорида железа, 4 кг хлорида цинка, 4 кг хлорида меди. Расчет количества взятых для приготовления хлоридов производят в пересчете на безводное (сухое) вещество. После перемешивания раствора хлоридов в аппарате с мешалкой в течение 10 минут производят загрузку волокна в виде штапелек длиной 10-30 мм в количестве 11 кг и продолжают перемешивание в течение 40 минут. Далее водоволокнистая масса поступает в приемную камеру роторно-импульсного аппарата, куда через дозирующее устройство подается водная суспензия, содержащая 20% монтмориллонита, 10% поливинилового спирта при общем количестве 10 кг суспензии на один цикл диспергирования водоволокнистой массы. Полученные в результате диспергирования в течение 60 минут волокнистые частицы имеют линейный размер в интервале 0,08-300 мкм. После формования и отжима в монолитных формах из пеностекла до влажности 50-60% волокнистую массу сушат в камере туннельного типа с инфракрасными электронагревателями в течение 20 минут при температуре +120°C и далее обжигают в муфельной печи без доступа воздуха при температуре +1100°C в течение 30 мин, после чего материал извлекают из муфельной печи и охлаждают на открытом воздухе до температуры +20-22°C.
Примеры 2-3. По примеру 1. Концентрации компонентов и режимы проведения операций представлены в табл.1.
Таблица 1
№ примера Концентрация монтмориллонита в суспензии, % Концентрация хлоридов металлов, % Режим сушки Режим обжига
Время, мин Температура, °C Время, мин Температура, °C
Пример 2 25 30 25 200 35 1250
Пример 3 30 40 30 280 40 1500
Испытания прочности материала на изгиб, определение плотности проводили согласно ГОСТ 17177-94 «Материалы и изделия строительные теплоизоляционные, методы испытаний». Определение удельной поверхности проводили по ГОСТ 23401-90 «Порошки металлические. Катализаторы и носители».
Результаты испытаний образцов полученных волокнистых неорганических материалов по примерам и по прототипу представлены в табл.2.
Таблица 2
№ п/п Наименование показателей Составы по примерам
Пример 1 Пример 2 Пример 3 Прототип
1 Предел прочности на изгиб, МПа 26,3 27,5 29,0 15,0
2 Плотность неорганического волокнистого материала (г/см3) 1,56 2,12 2,38 0,43
3 Удельная поверхность, м2 158,0 167,4 160,8 128,2
Из табл.2 видно, что поставленная задача решена, а именно:
- прочность материала на изгиб по примерам 1-3 по сравнению с прототипом больше в 1,75-1,93 раза;
- плотность материала по заявляемому изобретению по сравнению с прототипом больше в 3,63-5,53 раза;
- удельная поверхность материала по сравнению с прототипом больше в 1,23-1,3 раза.
Кроме того, использование заявляемого изобретения позволяет расширить сырьевую базу и интенсифицировать технологию получения неорганических волокнистых материалов с улучшенными физико-механическими свойствами для различных областей их применения.

Claims (3)

1. Способ получения неорганического волокнистого материала, включающий диспергацию волокна, приготовление водоволокнистой формовочной массы, формование, отжим, сушку и обжиг, отличающийся тем, что перед диспергацией волокно обрабатывают 20-40% водным раствором хлоридов алюминия, железа, цинка, меди, смешивают его с водной дисперсией, содержащей 20-30% монтмориллонита и 10-12% поливинилового спирта, а диспергацию осуществляют в течение 20-40 мин до получения полидисперсных частиц размером 0,08-600 мкм, отжимают и формуют волокнистый материал в формах из пеностекла в виде пластин размером 100×100×5 мм, сушат, обжигают без доступа воздуха при температуре +1100-1500°C в течение 30-40 мин и охлаждают.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве волокна используют натуральные, искусственные, химические волокна неорганического происхождения, например кремнеземные, стеклянные, поликристаллические на основе оксида алюминия.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что сушку волокнистого материала осуществляют при температуре +120-280°C в течение 20-30 мин, а охлаждение проводят до температуры 20-22°С.
RU2013145164/03A 2013-10-08 2013-10-08 Способ получения неорганического волокнистого материала RU2539044C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013145164/03A RU2539044C1 (ru) 2013-10-08 2013-10-08 Способ получения неорганического волокнистого материала

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013145164/03A RU2539044C1 (ru) 2013-10-08 2013-10-08 Способ получения неорганического волокнистого материала

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2539044C1 true RU2539044C1 (ru) 2015-01-10

Family

ID=53288255

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013145164/03A RU2539044C1 (ru) 2013-10-08 2013-10-08 Способ получения неорганического волокнистого материала

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2539044C1 (ru)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2045500C1 (ru) * 1992-11-19 1995-10-10 Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского Способ получения керамического композита
RU2212388C2 (ru) * 2001-11-19 2003-09-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" Способ получения высокотемпературного волокна на основе оксида алюминия
US7662735B2 (en) * 2002-08-02 2010-02-16 3M Innovative Properties Company Ceramic fibers and composites comprising same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2045500C1 (ru) * 1992-11-19 1995-10-10 Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского Способ получения керамического композита
RU2212388C2 (ru) * 2001-11-19 2003-09-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" Способ получения высокотемпературного волокна на основе оксида алюминия
US7662735B2 (en) * 2002-08-02 2010-02-16 3M Innovative Properties Company Ceramic fibers and composites comprising same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
RU 2412134 C 1 20.02.2011 . *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liu et al. Ultralight, thermal insulating, and high-temperature-resistant mullite-based nanofibrous aerogels
Qin et al. High-strength thermal insulating porous mullite fiber-based ceramics
CN110467441A (zh) 用于雾化器的多孔陶瓷基板及其制作方法
Mohanta et al. Processing and properties of low cost macroporous alumina ceramics with tailored porosity and pore size fabricated using rice husk and sucrose
Li et al. Foam-gelcasting preparation and properties of high-strength mullite porous ceramics
CN104496469B (zh) 同轴静电纺丝技术制备致密微纳米陶瓷纤维的方法
Qian et al. Preparation of porous mullite ceramics using fly ash cenosphere as a pore‐forming agent by gelcasting process
Chen et al. Mechanical and dielectric properties of silicon nitride ceramics with high and hierarchical porosity
CN103011883A (zh) 一种超高温轻质氧化锆隔热材料的制备方法
CN104129979A (zh) 一种结构可控、性能可调的钙长石多孔陶瓷及其制备方法
CN101830729B (zh) 多孔陶瓷过滤器及制备方法
CN103553698A (zh) 一种多孔材料及其制备方法
Wan et al. Gelcasting of fused silica glass using a low-toxicity monomer DMAA
Yuan et al. Fabrication and microstructure of porous SiC ceramics with Al2O3 and CeO2 as sintering additives
Cheng et al. Preparation and characterization of high flux alumina membrane supports by composite pore former method
CN105503192A (zh) 一种注射成型反应烧结B4C/SiC复合陶瓷材料及其制备方法
RU2539044C1 (ru) Способ получения неорганического волокнистого материала
Zheng et al. Fabrication and characterization of mullite fiber-based porous ceramics with mixed fiber lengths for high-temperature gas filtration
Zhou et al. Low-cost preparation and characterization of high-purity mullite nanofibrous membranes
CN106337217B (zh) 一种多孔Si-B-N-O超细纤维及其制备方法
CN106187224A (zh) 一种基于中空氧化锆的隔热材料组合物及制备方法
Yang et al. Preparation and properties of porous silicon carbide ceramics through coat-mix and composite additives process
Roy et al. Mullite ceramics derived from fly ash powder by using albumin as an organic gelling agent
RU2726800C1 (ru) Теплозащитный и теплоизоляционный волокнистый керамический материал «наноксилен» и способ его получения
RU2358954C1 (ru) Способ получения волокнистого керамического материала

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20161009