СОСТАВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА
RU (11) 2060239 (13) C1
(51) 6 C04B28/26, C04B111:20
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Статус: по данным на 05.10.2007 - прекратил действие
--------------------------------------------------------------------------------
(14) Дата публикации: 1996.05.20
(21) Регистрационный номер заявки: 93056263/33
(22) Дата подачи заявки: 1993.12.17
(45) Опубликовано: 1996.05.20
(56) Аналоги изобретения: 1. SU, Авторское свидетельство 77969, кл. C 04B 28/24, 1949. 2. SU, Авторское свидетельство 579253, кл. C 04B 28/26, 1977.
(71) Имя заявителя: Беляев Владимир Петрович
(72) Имя изобретателя: Беляев Владимир Петрович
(73) Имя патентообладателя: Беляев Владимир Петрович
(54) СОСТАВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА
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.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
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 900оС, 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 400-500оС, 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 -10оС.
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 100оС 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 -10оС. 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 100оС. 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.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
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
Независимый научно технический портал
На главную страницу раздела
