Спосіб одержання пористого теплоізоляційного матеріалу

Спосіб одержання пористого теплоізоляційного матеріалу, що включає подрібнювання активно 3 56699 вати його в більш широкому діапазоні температур, в порівнянні з прототипом. Поставлена задача вирішується тим, що в способі одержання пористого теплоізоляційного матеріалу, який включає подрібнення активного кремнеземистого матеріалу і мінерального наповнювача, перемішування компонентів сировинної суміші з водяним розчином гідроксида лужного металу, пропарювання приготовленої сировинної суміші в середовищі насиченої водяної пари, після пропарювання сировинної суміші до неї вводять алюмінієву пудру, перемішують 9-11 хвилин, формують виріб і далі його підсушують атмосферним повітрям протягом 3-5 хвилин. Процес формування пористої структури в пластично-в'язкій сировинній масі відбувається за наступними етапами: - формування парогазових зародків в зонах поверхнево-активних речовин, що локально розташовані в об'ємі сировинної суміші за рахунок екзотермічної реакції; - зростання парових бульбашок за рахунок пароутворення та їх наступного злиття; - стабілізація розмірів бульбашок при виникненні термодинамічної рівноваги в середовищі; - зміна реологічних властивостей сировинної суміші в процесі її само розігріву. Запропонований спосіб розроблений на основі дослідження механізму та особливостей реакцій взаємодії алюмінієвої пудри з кремнеземистим матеріалом та гідроксидом натру. Формування пористої структури починається всередині піропластичної гелевої маси на межі розділу фаз подрібненого кремнеземистого матеріалу та алюмінієвої пудри. Зростання газових бульбашок та утворення пор відбувається під впливом фізичних та фізикохімічних процесів. Сутність фізичного процесу полягає в розм'якшенні сировинної суміші під впливом температури (пропарювання) і відповідно підвищенні в'язкості матеріалу, що буде сприяти 4 оптимальному режиму спучування. При додаванні алюмінієвої пудри в пластично-в'язку сировинну суміш після стадії пропарювання, відбувається її взаємодія з молекулами води, при чому, ця реакція супроводжується самостійним розігрівом (екзотермічний ефект). Алюмінієву пудру необхідно вводити в сировинну суміш після стадії пропарювання, тому що за рахунок поступово наростаючого екзотермічного ефекту мають відбуватися оптимальні процеси газоутворення та газоутримання. На стадії змішування часток алюмінієвої пудри з пластично-в'язкою масою відбувається рівномірний їх розподіл в об'ємі та інтенсифікація процесу утворення парових бульбашок в середині сировинної суміші, в результаті, зменшується міжфазовий поверхневий натяг та з'являється додаткове теплове джерело енергії за рахунок хімічної реакції, яка відбувається з ефектом саморозігріву. Процес спучування сировинної суміші відбувається шляхом випаровування води (Н2О), яка входить до її складу та додаткового газоутворення (Н2), за рахунок екзотермічної хімічної реакції при взаємодії кремнеземистих матеріалів з лугами та алюмінієвою пудрою. Зазначена особливість реакції створює сприятливі умови для рівномірного утворення і застигання пористої системи без застосування додаткового теплового джерела енергії. Остаточне структурування матеріалу відбувається на стадії підсушування його атмосферним повітрям, що забезпечить видалення поверхневої вологи. Отримані результати досліджень дозволили запропонувати в заявленому способі принципово іншу методику активування газоутворювача і порядок введення його до сировинної суміші. В якості активного кремнеземистого матеріалу та мінерального наповнювача для приготування сировинної суміші можуть бути використані природні мінеральні речовини, які наведені в таблиці 1. Таблиця 1 Хімічний склад активних кремнеземистих матеріалів Назва матеріалів Опалізований туф Трепел Силікат-глиба SiO2 93 83 70 Аl2О3 2,8 5,8 1,4 Приклад Для одержання пористого теплоізоляційного матеріалу в якості активного кремнеземистого матеріалу використають опалізований туф, трепел, силікат глибу. Для приготування мінерального наповнювача використовують кварцовий пісок з вмістом SiO2 - 97,7%. Гідроксид натрію відповідає вимогам ГОСТ 2263-79. Розрахунок кількості Хімічний склад, % Fe2O3 0,5 4,5 1,0 СаО 0,6 1,4 0,6 MgO 0,1 0,8 0,5 гідроксиду натрію в складі сировинної суміші рахується в перерахуванні на Na2O. В якості порошку А1 використовували алюмінієву пудру марки АСД1 (ефективний розмір часток 91,5 мкм). Рецептурно-технологічні параметри одержання пористого теплоізоляційного матеріалу та результати випробувань наведені в таблиці 2. 5 56699 6 Таблиця 2 Рецептурно-технологічні параметри одержання пористого теплоізоляційного матеріалу й результати випробувань Показники Кремениста порода або кремнеземистий матеріал техногенного походження, або їхня суміш у співвідношенні 1:1 Мінеральний наповнювач Глина Гідроксид натрію Бікарбонат натрію Алюмінієва пудра Вода Коефіцієнт спучування Пористість, % Коефіцієнт теплопровідності при 20°С, Вт/мк Термостійкість, °С Температура застосування, °С Активний кремнеземистий матеріал, мінеральний наповнювач подрібнюють кожний окремо: активний кремнеземистий матеріал до питомої поверхні 1 тис. см/г, наповнювач - до 4 тис. см/г, дозують відповідно до заданих співвідношень, зачиняють розчином суміші гідроксиду натрію відповідних концентрацій у заданій кількості та перемішують. Після стадії пропарювання (при 90-100°С протягом 70-90 хвилин) до суміші додають алюмінієву пудру, перемішують 10 хвилин, формують необхідний виріб (гранулюють, розливають в розбірні форми або наносять пензлем на поверхню), в результаті чого вона спучується завдяки екзотермічній хімічній реакції з виділенням Н2О та Н2. Для надання поверхні виробу необхідної вологості (що Комп’ютерна верстка А. Рябко Пропонуємий, мас.ч. Прототип, мас.ч. 100 100 60-75 10-15 12-15 50-100 9,2 80 0,092 1500 1450 1-150 1-75 1-15 1-8 50-125 3,7 63 0,15 850 750 попереджує злипання поверхонь при спучуванні та кристалізації каркасу) матеріал підсушують атмосферним повітрям протягом 3-5 хвилин при кімнатній температурі (18-30°С). Як видно із табл.2, запропонований матеріал має високу пористість - 80%, низький коефіцієнт теплопровідності - 0,092 та високу термостійкість 1500°С. Запропонований спосіб одержання пористого теплоізоляційного матеріалу дозволить одержати матеріал з найкращими показниками термостійкості і пористості (теплопровідності). Спосіб виготовлення матеріалу, в порівнянні з прототипом, відбувається за спрощеною технологію, не потребує великих енерго- та трудовитрат. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601