Методи за образуване на пореста структура, структура и видове топлоизолационни материали

Получаване на силно порест материал с влакно. Зависимост на плътността и топлопроводимостта на памучната вата от диаметъра на влакното. Метод за въвеждане на влакнести и порести пълнители и инертни материали. Използване на органични топлоизолационни материали.

Изпратете вашата добра работа в базата знания е проста. Използвайте формуляра по-долу

Студенти, аспиранти, млади учени, използващи базата от знания в своето обучение и работа, ще ви бъдат много благодарни.

публикувано на http://www.allbest.ru/

МЕТОДИ ЗА ФОРМИРАНЕ НА ПОРОЗНА СТРУКТУРА, СТРУКТУРА И ВИДОВЕ ТЕРМОИЗОЛАЦИОННИ МАТЕРИАЛИ

1. Начини за образуване на пореста структура

1.1 Метод за създаване на влакнесто скеле

Производството на силно порест материал с влакнест гръбнак обикновено се състои от следните операции: производство на влакна, образуване на продукти, стабилизиране на свойствата на формираните продукти.

Поради своята гъвкавост, влакната, когато са подредени произволно в обема на материала, създават еластично-твърда влакнеста рамка. Порите в такъв материал са комуникационни, не са еднородни по размер и форма.

Топлопроводимостта на такива материали до голяма степен зависи от размера на порите, което определя приноса на конвективния топлообмен.

Намаляването на размера на порите се постига чрез прост метод - чрез намаляване на диаметъра на влакната, тъй като колкото по-тънки са влакната, толкова по-голям е броят на влакната в единица обем на материала (при постоянна маса на твърдата фаза) и следователно, колкото по-нисък е конвективният топлообмен. Освен това, колкото по-тънки са влакната, толкова по-малка е контактната площ между влакната и толкова по-големи са тези контакти, което увеличава устойчивостта на материала към пренос на топлина. Следователно, за да се увеличат топлоизолационните свойства на влакнести материали, е необходимо да се стремим да намалим диаметъра на влакната.

Обаче осигуряването на необходимите строителни и експлоатационни свойства на влакнести материали от този тип поставя определени ограничения върху този фактор.

От една страна, намаляването на диаметъра на влакната води до увеличаване на тяхната якост на скъсване. Това се дължи на увеличеното повърхностно несъвършенство на по-дебелите влакна и, във връзка с това, голяма проява на ефекта на Rebinder, което предопределя интензивна загуба на якост от дебели влакна във времето, когато те се навлажняват.

От друга страна, има известна граница, след която намаляването на диаметъра на влакната влияе отрицателно върху експлоатационните и топлофизичните свойства на влакнести материали. Това се дължи на намаляване на твърдостта и еластичността на много тънки влакна, тяхното слепване по време на работа и увеличаване на средната плътност и намаляване на порьозността. Следователно, диаметърът на влакната трябва да бъде оптимизиран в зависимост от вида на влакното и условията на експлоатация на продуктите в структурата.

Термичните свойства се влияят от дебелината на влакната (фиг. 7), дължината на влакната и гъвкавостта.

Фигура: 7 Зависимост на плътността (c) и топлопроводимостта (l) на вълната от диаметъра на влакното (d)

Рационалната дължина на влакната се определя от технологията на продуктите, а диаметърът се определя от якостта и еластичните свойства на влакното. Влакната трябва да са с кръгло напречно сечение с плътна, гладка повърхност, без рязка разлика в диаметъра по цялата им дължина.

1.2 Използване на естествена порьозност

Методът се основава на използването на силно порести скали от седиментен (диатомит, триполи) или вулканичен (пемза, вулканичен туф, вулканични пясъци и пепел) произход, както и промишлени отпадъци (шлаки).

1.3 Метод за въвеждане на влакнести и порести пълнители и инертни материали

Методът, широко използван при производството на топлоизолационни продукти, се основава на хомогенизиране на гранулирани и влакнести структурни елементи в местата на взаимния им контакт с помощта на тънки адхезивни междинни слоеве. Тези междинни слоеве се създават чрез въвеждане на свързващи състави с нисък вискозитет в материала, оформящ рамката, разпределяйки го на тънък слой върху повърхността на зърната или влакната, които след това ги довеждат в контакт чрез прилагане на малки сили на натиск върху тях.

Като свързващи вещества се използват течни състави (за предпочитане водни разтвори) от полимери, цимент, глина, разтворимо стъкло.

Видът на порьозност на материалите, получени чрез контактно фугиране, зависи от вида на използваните материали за оформяне на рамки: влакнеста пореста структура се формира от влакна, гранулирана структура се формира от зърна.

Свойствата на продуктите, получени по този метод, се влияят значително от реологичните характеристики на свързващите вещества, тяхната адхезивна способност и методите за въвеждане в формовъчната смес.

Примери за материали: продукти от минерална вата върху свързващо вещество, стъклени пори и др.

Този метод се различава от предишния по това, че всички кухини между рамкообразуващия материал са запълнени със свързващо вещество.

В преобладаващото мнозинство се използва хомогенизиране в насипно състояние за получаване на материали от силно порести зърна. В същото време, за да се увеличи общата порьозност на материала, те са склонни да използват силно порести полидифракционни зърна, за да постигнат най-голямото си количество в обема на материала.

Вторият ефективен метод за увеличаване на порьозността е използването на поресто свързващо вещество (под формата на пяна). В този случай материалът се получава с клетъчна порьозност, която се състои от порьозността на зърната и порьозността на свързващото вещество.

Примери за материали: керамзитобетон, перлит бетон, керамзит пенобетон и др.

1.4 Метод за задържане на висока вода

Този метод се основава на използването на компоненти с висока способност за задържане на вода в състава на формовъчната маса. Изпаряването на несвързана вода осигурява висока порьозност на материала.

Обемът на въздушната порьозност на материалите, получени по този метод, може да се намери по формулата

където B е консумацията на вода; VВВ - обемът на въздуха, останал в масата след формоването на продуктите; Wt е количеството вода, химически и физикохимично свързано с компонентите на масата; Vy - обемно свиване на материала по време на производството.

Ефективността на този метод зависи от правилния избор на компонентите, които съставят формовъчната смес. Те трябва да се характеризират с висока способност за задържане на вода и да осигуряват неразделянето на сместа при съдържание на влага до 350 - 400%. В този случай може да се получи материал с порьозност, по-висока от 90%.

Като компоненти на формовъчни материали най-широко се използват пухкави азбест, диатомит, триполи, вар, бентонит. За да се увеличи капацитетът за задържане на вода, твърдите компоненти се подлагат на много фина дисперсия.

Ефективна техника за задържане на голямо количество вода в масата е използването на водоразтворими полимерни вещества като свързващо вещество.

Типична технология, базирана на прилагането на метода с висока водопроницаемост, е технологията на азбестосъдържащи материали (азбесто-цимент и азбест-варо-силициев диоксид).

1.5 Метод за въвеждане на добавки за изгаряне

Методът на добавките за изгаряне се основава на въвеждането на органични добавки в формовъчната маса и последващо изгаряне.

Методът е приложим само за получаване на керамични и огнеупорни силно порести материали, чиято технология на производство се основава на изпичане при температури 800-1100 ° C.

Като добавки за изгаряне се използват стърготини, въглищен прах и други фино диспергирани органични горими материали.

1.6 Метод за образуване на пяна и улавяне на въздуха

Методът се основава на въвеждането на въздух в течни разтвори или маси, съдържащи повърхностноактивни вещества (повърхностноактивни вещества), равномерното му разпределение под формата на клетки и стабилизиране на образуваната пяна.

Според принципа на създаване на пяна се разграничават следните методи за порьозност:

ценообразуване, предвиждащо отделно приготвяне на пяна, маса и тяхното смесване;

улавяне на въздуха (аерация), при което пяната не се приготвя отделно, а въздухът се улавя директно в масата, съдържаща повърхностноактивни вещества, улавящи въздуха,

суха минерализация на пяна въз основа на приготвянето на пяна и смесването й с фино диспергирани твърди частици от оригиналния състав.

В основата на всички тези разновидности на метода на разпенване е способността на ПАВ да се събират на границата течност-въздух и рязко да намаляват повърхностното напрежение на границата. Това създава условия за образуване на стабилни въздушни мехурчета.

Обикновено технологията на разпенване включва следните етапи: приготвяне на стабилна индустриална пяна от водни разтвори на ПАВ; приготвяне на течни минерални или полимерни състави, образуващи твърда фаза (скелет) от силно порест материал; смесване на пяна и състав за получаване на пяна с дадена порьозност и формоване на продукта чрез изливане във форми.

Основните показатели на процеса са съотношението на пяната (съотношението на обема на пяната към обема на разтвора на разпенващия агент, съдържащ се в пяната) и стабилността на пяната за секунди.

Методът за улавяне на въздуха (аерация) се основава на улавянето на въздуха директно в порестата маса по време на нейното приготвяне.

За тази цел в смесителната вода или полимерния състав се въвеждат въздухозадържащи добавки (повърхностноактивни вещества). Този метод се отличава с простотата на технологичния процес (едностепенна порьозност);

Методът на суха минерализация на пяната включва следните основни операции: приготвяне на техническа пяна, сухо приготвяне на твърд суров материал (смилане и смесване на минерално свързващо вещество и силициев компонент, смилане на стъкло, шамот и др.), Смесване на пяна и минерален прах, тоест резервоар за пяна. Минерализацията на пяна се основава на адхезия на фини твърди частици към мехурчета от пяна, в резултат на което се образува непрекъсната клетъчно-минерална система.

Използваните повърхностноактивни вещества са вещества, произведени на основата на естествени органични продукти (емулгатори смола-капонин и лепило-колофон, хидролизирана кръв), както и синтетични повърхностноактивни вещества - анион-активни вещества, широко използвани в производството на детергенти (сулфаноли, соли на сулфоновата киселина и т.н.)

Клетъчната структура, получена по метода на разпенване, се характеризира с висока степен на затваряне на порите, тяхната плътна и гладка вътрешна повърхност, равномерна порьозност спрямо обема на материала, приблизително еднаква дебелина на напречното сечение на интерпорите.

1.7 Метод за обгазяване

Същността на този метод се състои в отделянето на газообразни продукти в целия обем на порестия материал, който е в пластично вискозно (включително пиропластично) състояние.

Според химията на процеса образуването на газ се разделя на два метода: първият се основава на отделянето на газ по време на взаимодействието на газовия генератор с компонентите на разширяващата се маса (газови генератори - алуминиев прах, карбонати, киселини, и т.н.), например:

втората - върху отделянето на газ от газовия генератор без взаимодействието му с порестата маса. Газогенератори - пероксиди (водороден прекис), порофори (ChKhZ-57 - азо-бис-изобутиронитрил, poremid 200 - азобисформамид и др.), Съдържащи въглерод вещества, например:

По вид има газови генератори, въведени в порестата маса (алуминиев прах, карбонати, порофори и др.); разпенващи агенти, които са неразделна част от разширяем материал (хидратирана вода).

Според температурата на обгазяване и набъбване методът на обгазяване се разделя на нискотемпературен (температура на процеса не по-висока от 100 ° C), среднотемпературен (120 - 400 ° C) и високотемпературен (над 800 ° C).

Методът на газообразуване е най-широко използван за производството на пълни с газ пластмаси, както и силно порести материали от маси, които са силно концентрирани суспензии.

Типични представители на такива материали са газобетон на основата на портландцимент, вар, смесено циментово-варово свързващо вещество и силициев диоксид.

1.8 Метод за насипно опаковане

За порести гранулирани компоненти този метод включва получаване на топлоизолационни запълвания, чиято порьозност и нейните характеристики зависят от порьозността на използваните зърна, големината на тези зърна и тяхното разпределение на частиците. За да се увеличи общата порьозност, е необходимо да се използва монофракционен състав на зърната и да се намали размерът на порите, да се намали диаметърът им.

1.9 Метод за прекристализация на соли

Въз основа на декарбонизация и прекристализация на карбонатни суровини и образуване на силно порести соли при производството на азбесто-магнезиеви продукти.

+MgCO3 • Mg (OH) 2 • 4H2O - силно пореста хидромагнезитова сол

1.10 Подуване при отопление

Методът се основава на високотемпературно набъбване на материали, чиято молекулярна структура включва вода или въглерод (във формата, близка до графита). Първият от тях включва скали (перлит, обсидиани, вермикулит, експандирана глина) или изкуствени състави (натриев силикат). Втората група включва шунгит или шунгитоносни скали.

Водата интензивно се превръща в пара в изкуствени състави при 200 - 400 ° С, в естествени минерали - при 800 - 1000 ° С Когато съдържанието на хидратирана вода е 0,05-0,5%, набъбналият материал се увеличава в обем с 15 - 40 пъти.

Въглеродът изгаря при температури от 600 - 1100 °, в зависимост от състава на шунгитовите скали, а продуктите от горенето набъбват омекотения материал.

2. Видове топлоизолационни материали

2.1 Неорганични топлоизолационни материали

Неорганичните изолационни материали представляват повече от 80% от общото производство.

Това се обяснява с разпространението на суровините, възможността за широко регулиране на конструкцията и експлоатационните свойства на неорганичните материали, приложимостта на техните разновидности при почти всякакви работни условия.

Общи идеи за номенклатурата на неорганичните топлоизолационни материали са дадени в таблица 5.

Неорганични изолационни материали

Материали с влакнести

-рохкава бучка минерална и стъклена вата;

-гранулирана минерална и стъклена вата;

- сухи смеси на основата на пухкав азбест и минерални фибростъкло;

-азбест-магнезия, азбесто-покривни материали