Патент на изобретение №2285680
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЙ СОСТАВ
(57) Реферат:
Изобретение относится к технологии производства строительных материалов из минеральных веществ и может быть использовано для изготовления теплоизоляционных материалов для ненесущих конструкционных изделий. Технический результат: повышение технологичности при механической обработке за счет повышения механической прочности, деформируемости, снижения хрупкости при сохранении термостойкости и низкой плотности готового материала. Для получения формуемой массы предварительно готовят исходную композицию, выбирая в качестве связующего жидкое натриевое стекло с плотностью d=1,36-1,42 г/см3, в качестве кремнийсодержащего отвердителя – кремнефтористый натрий и глицерин в качестве модифицирующего агента. Содержание ингредиентов выбирают в заявляемых пределах соотношений, мас.%: – кремнийсодержащее соединение – 2-5; – зольные микросферы – 20-45; – модифицирующий агент из группы многоатомных спиртов – 2-4; – жидкое стекло – остальное. 1 табл.
Предполагаемое изобретение относится к области производства строительных материалов из минеральных веществ, и может быть использовано для изготовления теплоизоляционных материалов для ненесущих конструкционных изделий. Известен теплоизоляционный состав, включающий в качестве связующего жидкое стекло, огнеупорный наполнитель в виде полых микросфер на основе кремнийсодержащего вещества из золы-уноса ТЭС и порошкообразные добавки – кремнеземистая пудра, оксиды карбоната или бората (заявка Великобритании №1550184, МПК С 04 В 43/00, опубл. 1979 г.). К недостаткам аналога относится достаточно высокая плотность готового материала за счет высокого содержания упрочняющих добавок, что негативно отражается на теплоизоляционных свойствах готовых изделий и ограничивает области их использования. Известен в качестве наиболее близкого по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявляемому теплоизоляционный состав для получения теплоизоляционного материала, включающий в качестве связующего жидкое стекло, в качестве огнеупорного наполнителя – стеклянные микросферы и микросферы из золы – уноса ТЭС, технологические добавки (патент РФ №2098379, опубл. БИ 24/95 от 20.08.95 г). К недостаткам известного теплоизоляционного состава относится недостаточно высокая технологичность при механической обработке за счет невысоких показателей механической прочности, деформируемости и значительной хрупкости. Задачей авторов предлагаемого теплоизоляционного состава является разработка рецептуры материала, характеризующегося высокими значениями технологичности при механической обработке за счет повышения механической прочности, деформируемости и стойкости к эксплуатации в умеренных климатических условиях, снижения хрупкости при сохранении термостойкости и низкой плотности. Новый технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого теплоизоляционного состава, состоит в повышении технологичности за счет улучшения показателей механической прочности, деформируемости, снижения хрупкости при одновременном сохранении термостойкости, низкой плотности готового материала. Указанные задача и новый технический результат, обеспечиваемый изобретением, достигаются тем, что известный теплоизоляционный состав, включающий в качестве связующего жидкое стекло, в качестве огнеупорного наполнителя кремнийсодержащие микросферы из золы -уноса ТЭС, технологические добавки, дополнительно содержит соединение из группы многоатомных спиртов в качестве модифицирующего агента при следующем содержании ингредиентов, мас.%:
Наличие отличительных от прототипа существенных признаков свидетельствует о соответствии предлагаемого изобретения критерию “новизна”. Согласно предлагаемому изобретению композицию для теплоизоляционного материала готовят следующим образом. Первоначально готовят формуемую массу путем смешения кремнийсодержащего соединения в качестве отвердителя, кремнийсодержащего связующего – водного раствора силиката щелочного металла, модифицирующего агента в виде органического соединения из группы многоатомных спиртов, затем огнеупорного наполнителя из кремнийсодержащих зольных микросфер, которые контактируют последовательным дозированием с последующим механическим перемешиванием смеси равномерно для избежания комкования сырьевой массы. Наличие модифицирующего агента из группы многоатомных спиртов в составе формуемой массы способствует проявлению свойств, характерных не только для традиционного применения в качестве пластификаторов, но, как это показали эксперименты, также специфичных свойств в новой, отличной от прототипа, системе компонентов. При этом снижается поверхностное натяжение в жидкой фазе формуемой массы, что приводит к ускоренному и более равномерному распределению частиц твердой фазы в ней, которое успевает наиболее полно реализоваться в течение фактического периода отверждения, а следовательно, и более оптимальному перераспределению когезионно-адгезионного взаимодействия между составляющими единицами формуемой системы. Эксперименты показали, что наличие модифицирующего агента указанного типа совместно с отвердителем создает мягкие условия при формовании и отверждении, способствующие образованию упругих и подвижных связей между молекулами связующего и огнеупорного наполнителя в менее вязкой среде, вследствие чего готовый материал характеризуется более высокой технологичностью за счет улучшения деформируемости и значительного снижения хрупкости, чем это достигнуто в прототипе. Кроме того, показано, что совместное присутствие соединения из группы многоатомных спиртов и кремнийсодержащего отвердителя в среде кремнийсодержащего связующего приводит к тому, что процесс взаимодействия их с поверхностным веществом кремнийсодержащих зольных микросфер протекает наиболее полноценно. При этом проявляется и каталитическое, и, одновременно, структурообразующее воздействие модифицирующего агента на процесс отверждения формуемой массы, результатом чего является повышение механической прочности и сохранение показателей термостойкости, несмотря на то, что исключены стеклянные микросферы в качестве наполнителя и относительное содержание связующего как структурной основы прочности формуемого материала ниже, чем в прототипе. Указанные компоненты вводят в количествах, соответствующих заявленному диапазону соотношений. Снижение содержания отвердителя и модифицирующего агента ниже нижнего предела заявляемых соотношений ведет к недооформлению готового материала, тогда как превышение содержания их выше предельных концентраций ведет к чрезмерному ускорению процесса отверждения и проявлению брака неоднородности структуры. Экспериментально обоснован также выбор содержания связующего и огнеупорного наполнителя, также способствующих в совокупности с отвердителем и модифицирующим агентом достижению максимальных значений показателей термостойкости и механической прочности. Готовую композицию, содержащую все указанные компоненты в заявляемых пределах соотношений, после смешения подвергают формованию по методу свободного литья в формы для получения пористой заготовки. В процессе формования на формовочную смесь воздействуют тепловым потоком в диапазоне температур порядка 250°С. После завершения процесса отверждения форму разбирают и готовые изделия охлаждают. Образцы подвергают испытаниям. Результаты испытаний сведены в таблицу. Таким образом, использование предлагаемого теплоизоляционного состава обеспечивает сравнимые с прототипом термостойкость и низкую плотность, и более высокие показатели механической прочности и упругости. Возможность промышленной реализации изобретения подтверждается следующими примерами реализации. Пример 1. Предлагаемый теплоизоляционный состав был изготовлен в лабораторных условиях для изделий массой Q=7 кг. Для получения формуемой массы предварительно готовили исходную композицию, выбирая в качестве связующего жидкое натриевое стекло с плотностью d=1,38 г/см3, в качестве кремнийсодержащего отвердителя – кремнефтористый натрий, и глицерин в качестве модифицирующего агента. Каждую операцию смешения осуществляют при механическом перемешивании на механической мешалке не менее 1,5 минут. Фракцию полых зольных микросфер в диапазоне размеров частиц 10-300 мкм вводят в готовую смесь связующего, отвердителя и модифицирующего агента и перемешивают на электрической мешалке в течение 10 минут. Подготовленную формовочную смесь выливают в форму, которую прогревают в электропечи ступенчато при температуре от 100 до 250°С в течение 9 часов. Термообработку ведут до полного удаления растворителя (воды), затем отключают нагрев, извлекают и испытывают образцы. Результаты испытаний сведены в таблицу. Из таблицы видно, что готовый материал характеризуется более высокими показателями технологичности, механической прочности и деформируемости (предела прочности на сжатие, относительной величины деформации) при сохранении высокой термостойкости и низкой плотности. Как показали экспериментальные исследования, использование изобретения позволяет получить теплоизоляционный материал, характеризующийся более высокими показателями технологичности за счет повышения механической прочности и деформируемости, при одновременном сохранении термостойкости и низкой плотности.
Формула изобретения
Теплоизоляционный состав, содержащий жидкое стекло в качестве связующего, огнеупорный наполнитель в виде кремнийсодержащих зольных микросфер, кремнийсодержащее соединение в качестве отвердителя, отличающийся тем, что он дополнительно содержит соединение из группы многоатомных спиртов в качестве модифицирующего агента при следующем содержании ингредиентов, мас.%:
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
, МПа