Композиции на основе жидкого стекла, отверждаемые при повышенной температуре - Теплоизоляционные материалы

Рассмотрены теплоизоляционные и звукоизоляционные материалы на основе жидкого стекла, отверждаемые при повышенной температуре.

Данные материалы отверждаются под действием высокой температуры. Пенообразование происходит за счет химической реакции при нагревании различных соединений. Нагреванию подвергаются металлические порошки, химически взаимодействующие с раствором жидкого стекла с образованием солей и газообразных продуктов [7]. Фосфорсодержащие компоненты и кремнийсодержащие компоненты являются агентами отверждения и структурообразования [8]. В процессе смешения и формования композиций протекают химические процессы взаимодействия фторсодержащего компонента и компонентов, содержащих кремний, результатом которых является первичное самоотверждение композиции и поризация массы, которые завершаются к моменту окончания тепловой обработки.

Отверждение происходит при использовании наполнителей, выделении паров, за счет использования кислородсодержащих соединений и использовании газообразователей. Применяется вспученный наполнитель - вспученным вермикулит фракции 10-50 мас.% на 100 мас.% смеси для увеличения механической прочности при снижении времени термообработки с сохранением влагостойкости материала [9]. При использовании выделения паров из материала в пиропластическом состоянии компоненты сырьевой смеси предварительно перемешивают в шнековом смесителе, затем массу продавливают через круглые отверстия решетки экструдера с образованием гранул, которые сушат при 60 до 100OC. При этом происходит сушка и отверждение сырых гранул. Для улучшения эксплуатационных характеристик гранул производится их вспенивание в высокотемпературной зоне при 360 800OC, где происходит их окончательное вспучивание за счет выделения паров из материала в пиропластическом состоянии [10]. Композиция может отверждаться за счет использования кислородсодержащих солей меди (II), являющихся модифицирующим компонентом. В качестве кислородсодержащей соли меди (II) силикатная композиция может содержать сульфат меди (II). [11]. Алюминиевая пудра применяется в качестве газообразователя и используется совместно с аэросилом - коллоидным диоксидом кремния. [12].

В качестве наполнителя применяются негорючие материалы, которые способны выдержать подобный нагрев. Микрокремнезем в соединениях с жидким стеклом повышает его модуль (отношение числа грамм-молекул кремнезема к числу грамм-молекул окиси натрия или калия) [13]. Аморфный кремнезем в сочетании с колоидно-графитовым препаратом улучшает электропроводящие свойства [14]. Полые стеклянные микросферы на основе кремнийсодержащего вещества вводятся в оптимальном количестве, достаточном для обеспечения всестороннего взаимодействия со связующим и фторсодержащим компонентом с образованием системы прочно связанных элементов структуры, нерастворимых в растворителе. Это является основой для обеспечения высокой термостойкости (до ?1000OC) [8]. Полые зольные микросферы в виде дымовых отходов - огнеупорный наполнитель для сохранения термостойкости за счет сохранения температуры плавкости отвержденной композиции [11]. Молотый песок cовместно с жидким стеклом, кальцийсодержащим наполнителем и кремнийорганической жидкостью позволяет получить водостойкие гранулы с возможностью их длительного хранения перед вспениванием и низкой объемной массой после вспенивания [10]. Горелая порода вместе с нагретым до до 80OС жидким стеклом смешивается с хлористым натрием, затем с наполнителем - горелой породой фракции 0,063 - 0,1 мм с последующей выдержкой при 60 - 80OC в течение 30 - 90 мин, а термообработку осуществляют в сверхвысокочастотном поле с выдержкой при 200 - 350OC в течение 1 - 2 мин [9]. Зола-унос вместе с жидким стеклом, щелочью и газообразователем позволяет снизить теплопроводность и температуру вспучивания [12].

Может использоваться различный отвердитель. Гидроксид кальция (известь) обеспечивает функции отвердителя и одновременно агента, придающего водостойкость гранулам [10]. Кремнефтористый натрий в сочетании с галогенидами щелочных металлов обеспечивает оптимальный эффект упорядоченности структуры и выравнивания скоростей отверждения и вспенивания [11]. Кремнефтористый натрий и связующее водного раствора силиката щелочного металла (т. е. жидкого минерального стекла) приводят в контакт путем последовательного дозирования с последующим перемешиванием для обеспечения равномерного взаимного перераспределения и исключения комкования массы [8]. Натриевая соль неорганической кислоты и микрокремнезема способствует получению пеносиликатного теплоизоляционного материала с небольшой объемной массой, достаточной прочностью и водостойкостью [13].

Для придания теплоизоляционному материалу дополнительных свойств могут использоваться следующие добавки. Огнеупорные добавки: полые микросферы на основе кремнийсодержащего вещества и зольные микросферы [8], [11]. Для повышения влагостойкости применяется хлорид натрия [13]. Также влагостойкость увеличивается с применением кремнийорганической жидкости [10]. Электропроводящие свойства повышает коллоидно-графитовый препарат [14]. Для снижение теплопроводности применяется аэросил [14], [12].

Таблица 3 - Композиция для изготовления теплоизоляции

Компонент

Содержание в пенообразователе, %

Полые зольные микросферы

30,00-40,00

Модифицирующий агент

2,00-5,00

Кремнийсодержащий отвердитель

0,01 - 1,50

Кислородсодержащие соли меди (II)

1,40 - 3,20;

Жидкое стекло

Остальное

Технический результат, обеспечиваемый заявляемой композицией, заключается в повышении равнопористости и степени поризации пеноматериала, снижении плотности до 390 кг/м3 и коэффициента теплопроводности при сохранении термостойкости за счет сохранения температуры плавкости отвержденной композиции и конструкционной прочности за счет сохранения равномерности распределения единиц структуры отвержденной композиции. Водостойкость композиции увеличивается и сохраняется прочность при сжатии вспененного материала после выдержки в условиях повышенной влажности. Сохраняется оптимальная степень оформления изделия из сырьевой композиции.

Известна композиция сырьевой смеси для изготовления теплоизолнционного материала, включающая жидкое стекло, щелочь, газообразователь и золу-унос в таблице.

Таблица 4 - Композиция для изготовления теплоизоляции

Компонент

Содержание в пенообразователе, %

Жидкое стекло

20,00-27,50

Зола-унос

Остальное

Газообразователь

0,05

Щелочь

13,00-1,50

Недостатком этой смеси является высокая температура вспучивания и теплопроводность.

Известна смесь, которая дополнительно содержит аэросил [12]. Смесь представлена в таблице 5.

Таблица 5 - Композиция для изготовления теплоизоляции

Компонент

Содержание в пенообразователе, %

Жидкое стекло

20,00-27,00

Газообразователь

0,05

Щелочь

13,00-1,50

Аэросил

1,00

Вода

Остальное

Аэросил в составе смеси позволяет снизить температура вспучивания и теплопроводность.

Таблица 6 - Композиция для изготовления теплоизоляции

Компонент

Содержание в пенообразователе, %

Жидкое стекло

67,00-95,00

Гидроксид кальция

40,00-25,00

Молотый песок

0,1 10

Кремнийорганическая жидкость

0,1 1,0

В результате получены водостойкие гранулы с возможностью их длительного хранения перед вспениванием и низкой объемной массой после вспенивания.

Похожие статьи




Композиции на основе жидкого стекла, отверждаемые при повышенной температуре - Теплоизоляционные материалы

Предыдущая | Следующая