Бумагоподобный композиционный материал на основе минеральных волокон с использованием в качестве связующего солей алюминия и поливинилацетатной эмульсии (пваэ)

Бумагоподобный композиционный материал на основе минеральных волокон с использованием в качестве связующего солей алюминия и поливинилацетатной эмульсии (пваэ)

Реферат

Изобретение относится к бумагоподобному композиционному материалу, который может быть использован для изготовления капиллярно-пористых деталей систем косвенно-испарительного охлаждения воздуха.

Известен материал для изготовления капиллярно-пористых деталей систем косвенно-испарительного охлаждения воздуха, представляющий собой спеченный порошок полимера, гидрофилизированный ПАВ, который содержит ионогенное и неионогенное фторсодержащие соединения типа «Флактонит» (RU 2381420 C1, кл. F24F 3/14, оп. 10.02.2010).

Наиболее близким аналогом является бумагоподобный материал, выполненный из штапельных стеклянных волокон (RU 2376532 C1, кл. F24F 3/14, опубл. 20.12.2009).

Задачей изобретения является получение бумагоподобного материала, обладающего гидрофильной капиллярно-пористой структурой, чтобы обеспечить высокую впитываемость, влагоемкость, биостойкость, технологическую прочность, быть нетоксичным, при этом не набухать.

Для достижения этого предложен бумагоподобный композиционный материал на основе минерального волокна, с использованием в качестве связующего соли алюминия и поливинилацетатной эмульсии (ПВАЭ), и добавки, изготовленный на бумагоделательном оборудовании методом отлива при следующем соотношении компонентов, в мас.%:

Соль алюминия	10-30
ПВАЭ	5-15
Волокно	40-80
Добавка	5-15

В качестве минерального волокна используют микротонкие стеклянные волокна диаметром 0,25 мкм. Микротонкие стеклянные волокна гидрофильны, при этом не набухают, обладают большой удельной поверхностью, что важно при формировании тонкой капиллярно-пористой структуры в процессе формования полотна материала. Тонкая капиллярно-пористая структура обеспечивает высокую впитываемость. Минеральные волокна не способны к связеобразованию. В качестве связующего используют соли алюминия, в частности хлорид алюминия (AlCl₃) или сульфат алюминия Al₂(SO₄)₃. При гидролизе солей алюминия образуются полигидроксокомплексы алюминия, способные вступать в реакцию с функциональными группами, расположенными на поверхности волокна. Образование координационной связи, в частности водородной, обеспечивает прочность материала. При этом связующее неорганического происхождения обеспечивает биостойкость материала так же, как минеральные волокна. Такой материал устойчив к действию агрессивных сред, термо-, хемо-, биостойкий. В случае применение материала при обычных условиях в качестве связующего в композиции используют поливинилацетатную эмульсию (ПВАЭ).

Для повышения прочности в качестве добавки используют поливинилспиртовое волокно (ПВС). Отлив материала производят по традиционному бумажному способу формования в лабораторных условиях на листоотрывном аппарате ЛОА-2. Партия материала изготовлена на бумагоделательной машине «Voit» и с использованием традиционного бумагоделательного оборудования будет внедрена в производство энергосберегающих, экологически безопасных установок охлаждения воздуха косвенно-испарительного типа. В результате проведенных исследований и опытно-промышленной выработки был получен материал из микротонких стеклянных волокон.

Бумагоподобный композиционный материал имеет следующие характеристики:

масса материала площадью 1 м², г - 100±10;

толщина, мм - 0,45±0,10;

максимальная высота подъема воды при вертикальном положении пластины при 20°С, мм, не менее - 200;

время подъема воды при вертикальном положении листа на высоту 180 мм при 20°С, мин, не более - 30;

влагоемкость (по массе) %, не менее - 100;

неизменность материала в размерах (набухание, коробление) и устойчивость свойств под действием плесени, грибков, микроорганизмов в водной среде -неизменный и устойчив;

разрушающее усилие в машинном направлении, Н, не менее - 4;

токсичность и выделение в воздух веществ, вредно действующих на организм человека - не токсичен.

В таблице 1 приведены примеры композиций материалов и их свойства.

Таблица 1
Примеры композиций материалов и их свойства
№ п/п	Свойства	Композиция
Микротонкие стекловолокна диаметром 0,25 мкм - 80%Al2(SO4)3 - 10% ПВАЭ - 5%ПВС - 5%	Микротонкие стекловолокна диаметром 0,25 мкм - 70%Al2(SO4)3 - 10% ПВАЭ - 5%ПВС - 15%	Микротонкие стекловолокна диаметром 0,25 мкм - 60%Al2(SO4)3 - 20% ПВАЭ - 15%ПВС - 5%
1	Масса 1 м2, г	100	100	100
2	Толщина, мм	0,5	0,45	0,4
3	Максимальная высота подъема воды при вертикальном положении пластины при 20°С, мм	300	350	250
4	Время подъема воды при вертикальном положении листа на высоту 180 мм при 20°С, мин	15	10	10
5	Влагоемкость, %	500	400	400
6	Разрушающее усилие в машинном направлении, Н	6	10	8

Данные композиционные материалы используются в качестве капиллярно-пористых деталей для агрегатов по охлаждению воздуха косвенно-испарительного типа. Исходя из данных таблицы, бумагоподобные композиционные материалы на основе минеральных волокон с использованием в качестве связующего солей алюминия, поливинилацетатной эмульсии и поливинилспиртовых волокон обладают лучшими характеристиками по сравнению с аналогами, которые получены спеканием порошкообразных термопластов и применяются в агрегатах охлаждения воздуха.

Бумагоподобный композиционный материал на основе минеральных волокон с использованием в качестве связующего соли алюминия и поливинилацетатной эмульсии (ПВАЭ), и добавки, изготовленный на бумагоделательном оборудовании методом отлива, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Соль алюминия	10-30
ПВАЭ	5-15
Волокно	40-80
Добавка	5-15