Способ получения теплоизоляционного пористого материала из боя стекла

Ноу-хау относится к области создания композиционных материалов и изделий на их основе и может использоваться для получения и теплоизоляционных материалов строительного, технического и другого назначения в виде блоков, плит или гранул. Базовым материалом для получения теплоизоляционных пористых материалов является отходы стекольного смешанного боя, обладающие различным химическим составам и цветом, что определяет невозможность их повторного использования в производстве широкого спектра изделий из стекла. Такие отходы предлагается использовать для получения стекольных вяжущих суспензий (СВС) – специфичных тиксотропных жидкостей с высокой вязкостью, в которых во времени за счет протекания определенных процессов вязкость повышается настолько, что происходит отверждение с образованием монолитной структуры. Отличительной особенностью предлагаемых технических решений от известных, является возможность управления структурой и свойствами СВС путем формирования в результате жидкофазной механохимической активации с добавкой глицерина, в ее составе раствора силиката натрия, который, при отверждении СВС в течение 7….13 дней за счет поликонденсации в жидкой фазе с рН>10, образует кристаллогидраты, локализованные в объеме монолита СВС, которые при термической обработке играют роль «внутреннего» поробразователя. Достижение получения СВС с максимально возможным (до 5…7 мас.% указанных кристаллогидратов) достигается за счет использования при получении СВС смеси различных фракций стеклобоя: 15…50 мас.% мелкодисперсной (50…1000 мкм) и 50…85 мас.% среднедисперсной (2…10 мм). Так же в СВС вводится добавка глицерина в количестве 0,05..2,5 масс.% сверх 100%. Такая смесь стеклобоя с указанными диапазонами размеров частиц, обеспечивает получение СВС с определенными вариациями структуры и свойствами в течение 7….13 дней. После отверждения СВС для оптимизации и стабилизации пористой структуры монолит СВС подвергается механической распушке с целью гомогенизации состава и дополнительного вовлечения в получаемый порошок физического воздуха, который при термической обработке с целью получения пористых материалов играет роль «внешнего» порообразователя. Способ получения теплоизоляционных материалов заключается в последовательности выполнения следующих технологических процессов: предварительная подготовка отходов стекла, получение СВС из отходов стекла с глицерином методом жидкофазной механохимической активации, естественная или принудительная сушка, распушка, обеспечивающая получение высокодисперсного порошка СВС и термообработка в определенном температурно-временном интервале, приводящая к формированию пористой структуры материала. Применение глицерина (углеродного газообразователя) позволяет модифицировать структуру СВС как в вязко-текучем, так и в твердом состояниях, а также оказывает прогрессивный эффект при получении пористых материалов теплоизоляционного назначения, за счет образования замкнутой пористости. Важным параметром, определяющим значение пористости, тип пор, их форму, структуру и характер распределения в объеме материала является температурно-временные параметры формирования пористой структуры, которые для описываемого случая для материалов разного назначения могут находиться в следующих диапазонах, tmax,°С/τ,мин: 770...820 / 60...90. Не менее важным критерием, влияющим на показатели пористой структуры, является плотность монолита СВС, определяемая содержанием в ее составе физической влаги, гидратной воды и физического воздуха, являющиеся функцией условий формирования структуры СВС в процессе жидкофазной механохимической активации. А так же воздействия «внутренним» газообразователем. Для получения теплоизоляционных материалов форме блоков и плит, сушку можно проводить с использованием сушил различных конструкций или в естественных условиях, после отливки СВС в многоразовые разборные формы, выполненные из полимерных материалов. Наиболее оптимальным вариантом является сушка СВС в герметичных условиях при комнатной или повышенной температуре в течение 7…13 дней, что обеспечивает максимальное «удержание» физической и гидратной воды в объеме СВС. В случае формообразования гранулированного продукта целесообразно использовать принудительную сушку с температурой теплоносителя не более 100…120°С. Полученные материалы могут обладать следующими физико-механическими свойствами: плотность, кг/м³ - 130…160; предел прочности при сжатии, МПа -2,0...3,5; водопоглощение, % - 2,8...3,3; теплопроводность,Вт/мºС - 0,06…0,075; паропроницаемость- отсутствует. Приведенные получения позволяет при использовании одной аппаратурно-технологической схемы получать теплоизоляционный пористый материал различного сортамента для сооружения объектов производственного и гражданского строительства, изоляции различных трубопроводов, в дорожном строительстве, сооружении криогенной техники и др. Экологическая и экономическая эффективность предложенных составов и способа обеспечивается использованием для создания конкурентного материала нерециклируемых отходов производства стекла.