RU2060239C1

RU2060239C1 - Состав для изготовления теплоизоляционного материала

Info

Publication number: RU2060239C1
Application number: RU93056263A
Authority: RU
Inventors: Владимир Петрович Беляев
Original assignee: Владимир Петрович Беляев
Priority date: 1993-12-17
Filing date: 1993-12-17
Publication date: 1996-05-20

Abstract

Состав для изготовления теплоизоляционного материала включает,%: жидкое стекло 32 - 52; гидрат окиси натрия 3 - 4; шамот 25 - 36 и ферросилиций - остальное. Состав может использоваться для изготовления теплоизоляционных, теплозащитных и диэлектрических материалов, а также обладает клеящими свойствами и качествами связующего для различных наполнителей. 2 табл.

Description

Изобретение относится к промышленной продукции и товарам народного потребления и может найти применение для изготовления материалов, изделий, узлов конструкций, работающих в условиях нормальных, низких, высоких температур и значительных механических нагрузок.

Известен способ получения высокопористых изделий для тепловой изоляции промышленного оборудования [1] Способ заключается в том, что смесь, в которую входят тонкомолотый металлический кремний или ферросилиций, какой-нибудь из тонкодисперсных материалов (диатолит, трепел, маршалит) и жидкое стекло, добавленное в количестве, необходимом для придания смеси сметанообразной консистенции, тщательно перемешивают и подогревают, после чего ферросилиций или кремний вступают в реакцию со щелочной средой жидкого стекла.

Недостатком данной смеси является то, что химическая реакция компонентов, входящих в смесь, не может начаться без подогрева, а следовательно, не происходит отверждения в естественных условиях. Такой существенный недостаток не позволяет изготавливать теплоизоляционный материал в смонтированных крупногабаритных конструкциях.

Недостатком является также то, что требуются дополнительные энергозатраты, обусловленные подогревом, при изготовлении даже небольших теплоизоляционных изделий. Кроме того, термостойкость теплоизоляционного материала не превышает 900^оС, что сужает диапазон его применения.

Известна сырьевая смесь для изготовления теплоизоляционного материала со следующим отношением компонентов, мас. жидкое стекло 90-95; ферросилиций фракции 0,063-0,25 мм; 5-10 [2]
Данная сырьевая смесь наиболее близка к предлагаемому изобретению и принята за прототип.

Существенным недостатком сырьевой смеси является то, что для изготовления теплоизоляционного материала требуется воздействие высокой температуры порядка 400-500^оС, что усложняет технологический процесс и приводит к значительному удорожанию теплоизоляционного материала. Кроме того, ферросилиций в данном случае является просто нейтральным наполнителем, не участвующим ни в реакции, ни в порообразовании, которое в основном обусловлено выделением паров воды, присутствующей в жидком стекле, при воздействии высокой температуры. Таким образом, данная сырьевая смесь может использоваться только для традиционной технологии изготовления теплоизоляционных материалов с применением обжига.

Изобретение лишено существенных недостатков аналога и прототипа, т.е. отверждение начинается самопроизвольно без подогрева и обжига в естественных условиях при нормальной температуре и на холоде до -10^оС.

Целью изобретения является расширение температурного диапазона эксплуатации теплоизоляционного материала, увеличение прочностных свойств при низкой плотности, что позволяет применять его в качестве теплоизоляционно-конструкционного материала, обеспечивает технологичность процесса изготовления и удешевления материала, а также получение состава, обладающего клеящими свойствами и качествами связующего вещества с высокими адгезионными свойствами для различных наполнителей и позволяющего изготавливать диэлектрические, теплозащитные и теплоизоляционные материалы, работающие в условиях нормальных низких и высоких температур.

Это достигается тем, что состав для изготовления теплоизоляционного материала, включающий жидкое стекло и ферросилиций, дополнительно содержит гидрат окиси натрия и шамот при следующем соотношении компонентов, мас. жидкое стекло 32-52; гидрат окиси натрия 3-4; шамот 25-36; ферросилиций 20-28.

Ферросилиций вступает в реакцию со щелочной средой, которая проходит по экзотермическому процессу с большим выделением тепла, за счет чего происходит саморазогрев состава до температуры выше 100^оС и отверждение его, а выделяющиеся пары воды и водорода являются порообразователями, что способствует многократному увеличению объема теплоизоляционного материала. За счет саморазогрева состав теряет воду, что приводит к увеличению диэлектрических свойств материала, а также к снижению плотности. Кроме того, ферросилиций повышает термостойкость теплоизоляционного материала.

Ускорителем химической реакции для отверждения теплоизоляционного материала является гидрат окиси натрия, повышающий щелочную среду и снижающий вязкость состава, что способствует хорошему перемешиванию порошкообразных компонентов и пластичности состава, что улучшает смачиваемость дисперсных частиц и повышает прочность при сжатии отвержденного теплоизоляционного материала. Кроме того, варьирование содержанием гидрата окиси натрия в составе позволяет обеспечить жизнеспособность, заданную технологическим процессом изготовления материала. За счет введения гидрата окиси натрия отверждение состава происходит в естественных условиях при нормальной температуре и на холоде до -10^оС. Шамот обеспечивает необходимую вязкость состава, повышает термостойкость материала. Вместо шамота может использоваться каолин или другой мелкодисперсный порошок, который выполняет аналогичные функции по обеспечению вязкости и термостойкости теплоизоляционного материала.

Значения модуля жидкого стекла находятся в пределах 2,4-2,8 при плотности 1,41-1,47 г/см³.

Значения дисперсности ферросилиция определяются удельной поверхностью 4-5 тыс.см²/г, а шамота удельной поверхностью 4-13 тыс.см²/г, что позволяет варьировать вязкость состава.

Состав готовится следующим образом.

В жидкое стекло добавляются гранулы гидрата окиси натрия, смесь перемешивают до полного их растворения, затем добавляется ферросилиций и шамот, и состав опять перемешивается до получения однородной пластичной консистенции, которой затем заполняют оснастку-конструкцию. Состав отверждения в нормальных условиях в течение 1-1,5 ч, заполняя объем оснастки-конструкции, причем в процессе отверждения состава выделяется водород, а на заключительном этапе отверждения пары воды и водорода при саморазогреве выше 100^оС. Теплоизоляционный материал в зависимости от конструкции оснастки или вынимается из нее в виде изготовленных блоков или используется вместе с оснасткой-конструкцией в изделиях.

Свойства теплоизоляционного материала на основе предложенного состава рассмотрены на примерах, приведенных в табл.1.

Полученные свойства рецептур составов теплоизоляционного материала показали, что ограничительным содержанием компонентов является первая рецептура, так как в этом случае отверждение практически происходит, саморазогрева и увеличения объема материала не наблюдается, предел прочности при сжатии очень низкий.

Состав четвертой рецептуры является запредельным, так как при большом содержании ферросилиция такие важные показатели, как плотность, увеличение объема и коэффициент теплопроводности не отвечают параметрам теплоизоляционных материалов.

Свойства теплоизоляционного материала, изготовленного по предлагаемому изобретению, улучшены по отношению к материалу, изготовленному согласно прототипу.

В табл.2 приведены примеры материалов наполнитель/связующее.

Таким образом, состав может использоваться в качестве связующего с различными наполнителями для изготовления материалов с требуемыми физико-механическими и теплофизическими свойствами.

Claims

Состав для изготовления теплоизоляционного материала, включающий жидкое стекло и ферросилиций, отличающийся тем, что он дополнительно содержит гидрат окиси натрия и шамот при следующем соотношении компонентов, мас.

Жидкое стекло 32 52
Гидрат окиси натрия 3 4
Шамот 25 36
Ферросилиций Остальное