Дослідження структури композиційних теплоізоляційних матеріалів холодного спінювання

Abstract

Досліджено закономірності впливу компонентів рідкоскляної композиції на формування пористої структури композиційних теплоізоляційних матеріалів, що включають гранульоване спучене рідке скло і в’яжуче, яке спінюється за допомогою газоутворювача за температури навколишнього середовища. Обов’язковими компонентами в’яжучого є, окрім рідкого скла, газоутворювач, поверхнево-активна речовина і активна добавка. Як активні добавки для виробництва цих матеріалів застосовані в’яжучі наповнювачі — алебастр і цемент, які зв’язують надмірну кількість води, що міститься у рідкому склі, у своїй кристалічній решітці та дозволяють підвищити міцність теплоізоляційних матеріалів. Як газотвірні агенти використано пероксид водню і алюмінієва пудра, що легко диспергуються у рідкому склі. Утворенню стійких пін сприяє не лише введення поверхнево-активних речовин, але й використання полімерних добавок, що підвищують в’язкість системи і механічну міцність піни. Тому як піностабілізотори вибрані ОП-10 і полівінілацетатна дисперсія, які мають хорошу сумісність з рідким склом. Дослідження структури теплоізоляційних матеріалів проводилось шляхом електронної мікроскопії. В результаті дослідження в залежності від виду і кількості компонентів в’яжучого визначені такі параметри структури спіненого матеріалу: поперечний діаметр пор, коефіцієнт форми пор, ступінь неоднорідності структури матеріалу, а також його загальна пористість і об’ємний вміст закритих пор. Проведені дослідження дозволили визначити оптимальну рецептуру в’яжучого для виготовлення цих матеріалів, яка задовольняє основній вимозі — виникнення активних центрів повинно відбуватися в мить, коли диспергування газу в матриці (рідкоскляній композиції) досягає межі (насичення), завдяки чому утворюється однорідна дрібнопориста структура матеріалу. Утворення рівномірної пористої структури теплоізоляційних матеріалів забезпечує низькі показники їх теплопровідності і високу міцність, що дозволяє ефективно їх використовувати для теплоізоляції різних споруд.

In the work the regularities of influence of components of liquid-glass composition on the formation of porous structure of composite thermal insulating materials, which include granulated blown liquid glass and binder, which is foamed with the help of gas-forming agent at ambient temperature, are investigated. The obligatory components of the binder are, apart from liquid glass, gas-forming agents, a surface-active substance and an active additive. As active additives in the production of these materials were used binder fillers alabaster and cement, which bind an excessive amount of water contained in the liquid glass in its crystal lattice and allow to increase the strength of insulation materials. Hydrogen peroxide and aluminium powder were used as gas-forming agents, which are easily dispersible in liquid glass. The formation of resistant foams is facilitated not only by the introduction of surfactants, but also by the use of polymer additives, which increase the viscosity of the system and mechanical strength of the foam, therefore OP-10 and polyvinyl acetate dispersion, which have good compatibility with liquid glass, were chosen as foam stabilizers. The structure of insulating materials was studied by means of electronic microscopy. As a result of the study, depending on the type and quantity of binder components, the following parameters of the structure of foamed materials were determined: transverse pore diameter, pore shape coefficient, the degree of inhomogeneity of the material structure, as well as its total porosity and volume content of closed pores. The conducted researches allowed to determine the optimal binder formulation for the production of these materials, which meets the main requirement — the occurrence of active centers should occur at the moment when gas dispersion in the matrix (liquid—glass composition) reaches the limit (saturation), thus achieving a homogeneous fine-pore material structure. The formation of uniform porous structure of thermal insulation materials provides low rates of their thermal conductivity and high strength, which allows their effective use for thermal insulation of various structures.

Исследованы закономерности влияния компонентов жидкостекольной композиции на формирование порис-той структуры композиционных теплоизоляционных материалов, которые включают гранулированное вспу-ченное жидкое стекло и связующее, которое вспенивается с помощью газообразователя при температуре окружающей среды. Обязательными компонентами связующего являются, кроме жидкого стекла, газообразо-ватель, поверхностно-активное вещество и активная добавка. Как активные добавки при производстве данных материалов использованы вяжущие наполнители алебастр и цемент, которые связывают чрезмерное количе-ство воды, содержащейся в жидком стекле, в своей кристаллической решетке и позволяют повысить проч-ность теплоизоляционных материалов. В качестве газообразующих агентов использованы пероксид водорода и алюминиевая пудра, которые легко диспергируются в жидком стекле. Образованию стойких пен способствует не только введение поверхностно-активных веществ, но и использование полимерных добавок, которые повы-шают вязкость системы и механическую прочность пены, потому в качестве пеностабилизаторов были вы-браны ОП-10 и поливинилацетатная дисперсия, имеющие хорошую совместимость с жидким стеклом. Исследование структуры теплоизоляционных материалов проводилось путем электронной микроскопии. В результате исследования в зависимости от вида и количества компонентов связующего определены следую-щие параметры структуры вспененных материалов: поперечный диаметр пор, коэффициент формы пор, сте-пень неоднородности структуры материала, а также его общая пористость и объемное содержание закрытых пор. Проведенные исследования позволили определить оптимальную рецептуру связующего для изготовления этих материалов, удовлетворяющую основному требованию — возникновение активных центров должно проис-ходить в момент, когда диспергирование газа в матрице (жидкостекольной композиции) достигает предела (насыщение), благодаря чему образуется однородная мелкопористая структура материала. Образование рав-номерной пористой структуры теплоизоляционных материалов обеспечивает низкие показатели их теплопро-водности и высокую прочность, что позволяет эффективно их использовать для теплоизоляции разных соору-жений.