Цена доставки диссертации от 500 рублей 

Поиск:

Каталог / ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ / Химическая технология / Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов

Технология и физико-химические свойства пористых композиционных материалов на основе жидкого стекла и природных силикатов

Диссертация

Автор: Заболотская, Анастасия Владимировна

Заглавие: Технология и физико-химические свойства пористых композиционных материалов на основе жидкого стекла и природных силикатов

Справка об оригинале: Заболотская, Анастасия Владимировна. Технология и физико-химические свойства пористых композиционных материалов на основе жидкого стекла и природных силикатов : диссертация ... кандидата технических наук : 05.17.11, 02.00.01 Томск, 2003 149 c. : 61 04-5/1222

Физическое описание: 149 стр.

Выходные данные: Томск, 2003






Содержание:

ВВЕДЕНИЕ
1 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
11 Неорганические композиционные материалы
12 Теплоизоляционные пористые материалы
121 Высокотемпературные технологии теплоизоляционных материалов
122 Общие закономерности формирования силикатных расплавов ячеистой структуры
123 Газообразование при порообразовании систем
13 Структура и свойства природных силикатов
14 Свойства и применение материалов на основе жидкого стекла
15 Современные подходы к синтезу материалов с заданными свойствами
2 МЕТОДИКИ СИНТЕЗА, МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ ИСХОДНЫЕ ВЕЩЕСТВА
21 Методика получения пористых теплоизоляционных материалов
22 Исходные вещества
23 Методики исследования физико-химических процессов получения композиционных материалов
231 Исследование вязкости жидкого стекла
232 Химический анализ жидкого стекла
233Измерение электропроводности жидкого стекла
234Методы термического анализа (ДТА, ТГ)
235 Инфракрасная спектроскопия
236 Рентгенофазовый анализ исходных пород и полученных композитов
24 Методики исследования физико-химических свойств полученных композиционных материалов
241 Исследование кислотно-основных свойств
242 Определение прочности материалов на сжатие
243 Определение характеристик материалов с помощью оптикотелевизионной измерительной системы (ОТИС)
244Электронная микроскопия
245 Определение химической устойчивости материалов
246 Определение толщины полученных пленок
3 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРОТЕКАЮЩИЕ В СИСТЕМЕ ЖИДКОЕ СТЕКЛО
31 Свойства растворов на основе жидкого стекла
32 Процессы полимеризации в системе жидкого стекла
33 Физико-химические процессы твердения жидкостекольной системы
331 Физико-химические процессы при воздействии температуры
332 Свойства растворов на основе жидкого стекла и отвердителей
34 Образование тонкопленочной системы на основе жидкого стекла
4 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ФОРМИРОВАНИЯ ПОРИСТЫХ И ПЛОТНЫХ МАТЕРИАЛОВ В СИСТЕМЕ ЖИДКОЕ СТЕКЛО-ОТВЕРДИТЕЛЬ-НАПОЛНИТЕЛЬ
41 Исследование процессов твердения в системе жидкое стекло-наполнитель
42 Структура и свойства полученных материалов
421 Структура полученных материалов
422 Пористость полученных теплоизоляционных материалов
423 Кислотно-основные свойства
43 Процессы в системе жидкое стекло-цеолит
44 Формирование защитной пленки на теплоизоляционных материалах
5 РАЗРАБОТКА СОСТАВОВ И ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТЫХ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ
ЖИДКОГО СТЕКЛА
51 Планирование эксперемента по разработке составов
52 Разработка технологии получения теплоизоляционных материалов на основе композиции жидкое стекло - отвердитель - наполнитель
521 Получение теплоизоляционных материалов при использовании омического нагрева
522 Получение теплоизоляционных материалов при использовании СВЧ нагрева
6 ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕЛЕВЫХ СВОЙСТВ И ПЕРСПЕКТИВЫ КОММЕРЦИАЛИЗАЦИИ НАУЧНЫХ РАЗРАБОТОК
61 Целевые свойства полученных теплоизоляционных материалов
62 Применение полученных теплоизоляционных материалов
• 62 Оценка эффективности коммерциализации научных исследований
ВЫВОДЫ

Введение:
Актуальность темы. В настоящее время в современной технике и, особенно в строительстве резко возросла потребность в экологически чистых, высокоэффективных негорючих теплоизоляционных материалах. Этим требованиям отвечают неорганические композиционные материалы с развитой макроструктурой, на основе микрогетерогенных силикатов и оксидов — пеносиликат, пеностекло, пенобетон, газобетон.
Все выпускаемые теплоизоляционные материалы с жесткой, ячеистой, зернистой и волокнистой структурой можно разделить на волокнистые и пористые. Высокотемпературные технологии получения неорганических теплоизоляционных материалов, главным образом минеральных волокон, достаточно хорошо развиты. В настоящее время целесообразно развивать низкотемпературные технологии объемных пористых материалов. По низкотемпературной технологии можно получать теплоизоляционные материалы на основе жидкого стекла с силикатными наполнителями. Хорошие теплоизоляционные свойства, достаточная механическая прочность, пожаробезопасность и экологическая безопасность открывают перспективы по применению материалов с развитой пористой структурой на основе жидкого стекла с силикатными наполнителями в различных областях народного хозяйства.
Для разработки и широкого применения таких материалов необходимо установить взаимосвязь между технологическими и целевыми свойствами, составом и условиями получения материалов, исследовать физико-химические процессы в композициях на основе жидкого стекла и процессы формирования пористой структуры материалов.
Диссертационная работа выполнялась в соответствии с научным направлением кафедры неорганической химии и отдела «Новые материалы» Томского государственного университета «Химия полифункциональных материалов, объектов окружающей среды и химические технологии»; по госбюджетной теме Министерства образования РФ «Изучение физико-химических закономерностей целенаправленного синтеза и модифицирования полифункциональных материалов»; по программе Министерства образования РФ и Министерства науки и технологий «Разработка новых строительных материалов на основе вспененного силикатного сырья и полимерных композиций с неорганическими наполнителями».
Цель работы: разработка составов и низкотемпературных технологий получения пористых теплоизоляционных материалов на основе жидкого стекла и природных силикатов.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Разработка составов композиций на основе жидкого стекла с учетом целевых характеристик теплоизоляционных материалов.
2. Исследование физико-химических процессов, протекающих в растворах жидкого стекла и в его смесях с отвердителями и природными наполнителями.
3. Разработка схем получения и исследование закономерностей формирования микро и макроструктуры теплоизоляционных материалов на основе композиций с жидким стеклом.
4. Исследование зависимости свойств полученных материалов от состава и условий получения.
5. Установление факторов, влияющих на порообразование и теплоизоляцию в материалах, определение оптимальных условий получения.
6.Разработка низкотемпературных технологий получения теплоизоляционных материалов, разработанных составов.
7. Исследование физико-химических и эксплутационных свойств материалов и разработка рекомендации по их практическому использованию.
Научная новизна: 1. Установлено, что при низком значении силикатного модуля 1-3 (рН более 9) в растворе находятся полисиликат-ионы, из которых хорошо формируются пористые объемные структуры. При высоких значениях силикатного модуля 7-10 (рН раствора ниже 9,0) образуются золи кремневой кислоты стабилизированные щелочью, из таких растворов с добавлением этилового спирта при нанесении на поверхность образуются тонкопленочные наносистемы. Ионы щелочно-земельных металлов и алюминия способствуют коагуляции растворов жидкого стекла и образованию пленок на поверхности силикатных наполнителей.
2. Установлено, что основным источником газов при порообразовании в материалах на основе жидкого стекла и природных силикатов является адсорбционная и кристаллизационная вода жидкого стекла. Наиболее пористыми до 86,8% с размерами пор от 0,011 до 0,2 мм получаются композиционные материалы с добавками цеолита, за счет участия «цеолитной» воды в процессе порообразования. Цеолит частично растворяется в жидком стекле, что приводит при термообработке к формированию нового слоя аморфной цеолитоподобной структуры теплоизоляционных материалов.
3. Установлено, что покрытие сформированное на пористом композиционном материале из раствора жидкого стекла с силикатным модулем более 10, увеличивает химическую устойчивость материалов, за счет образования защитной пленки закрывающей микропоры и трещины цеолитоподобной структуры.
4. Установлено, что пироксеновые и амфиболовые силикаты волластонит, диопсид, тремолит химически не взаимодействуют с жидким стеклом, сохраняют свою структуру в теплоизоляционных материалах и выполняют армирующую роль, что способствует увеличению их механической прочности. Оптимальное соотношение пористости и прочности достигается в композициях, где в качестве наполнителей используется цеолит совместно с пироксеновыми и амфиболовыми силикатами.
Практическая ценность:
1. Разработаны составы и технология получения теплоизоляционных материалов и защитных покрытий на основе жидкого стекла, природных силикатов - цеолита, волластонита, диопсида и тремолита, обладающих высокой механической прочностью и химической устойчивостью.
2. Разработана СВЧ-технология получения теплоизоляционных материалов на основе композиций с жидким стеклом. Предложен способ повышения химической стойкости пористых теплоизоляционных материалов за счет создания тонкопленочного покрытия из раствора на основе жидкого стекла и этилового спирта.
3. Предложены технологические схемы получения теплоизоляционных материалов СВЧ и омическим нагревом.
Реализация работы:
Полученные пористые керамические материалы предложены в качестве теплоизоляционных строительных материалов, материалов технологической оснастки. Практическое апробирование прошли на опытном производстве в ОАО "Томскводпроект", ООО "ТИЭМ" как строительные материалы, а также материалы технологической оснастки, в ООО "ПИК" как теплоизоляционные материалы для сушильных шкафов.
Апробация работы:
Материалы диссертации доложены и обсуждены на международных, всероссийских и региональных конференциях, семинарах, в том числе: Научно-практической конференции «Перспективные материалы, технологии, конструкции» (Красноярск, 1999); Международном семинаре «Нетрадиционные технологии в строительстве» (Томск, ТГАСУ, 1999); Региональной научно-практической конференции «Полифункциональные химические материалы и технологии» (Томск, 2000); XXXVIII Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск, 2000); Слете Ползуновские гранты «Студенты и аспиранты малому наукоемкому бизнесу» (Барнаул, 2000); Российской научно-практической конференции «Химия редких и редкоземельных элементов и современные материалы» (Томск, 2001); Региональной научно-практической конференции «Получения и свойства новых неорганических веществ и материалов, диагностика, технологический менеджмент» (Томск, 2001, 2002); Российской молодежной научно-практической конференции «Получения и свойства веществ и полифункциональных материалов, диагностика, технологический менеджмент» (Томск, 2003).
Образцы разработанных материалов демонстрировались на выставках и удостоены диплома Комитета по науке, вузам и инновационной политике Администрации г.Томска; диплома лауреата конкурса Томкой области в сфере образования и науки; диплома и малой медалью Минпромнауки.