Сырьевая смесь для изготовления силикатного гидрофобного теплоизоляционного материала

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СИЛИКАТНОГО ГИДРОФОБНОГО ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА(71) Заявитель Белорусский государственный университет(72) Авторы Леонович Сергей Николаевич Щукин Георгий Лукич Беланович Анатолий Леонидович Карпушенков Сергей Александрович Савенко Виктор Петрович(73) Патентообладатель Белорусский государственный университет(57) Сырьевая смесь для изготовления силикатного гидрофобного теплоизоляционного материала, включающая жидкое натриевое стекло, натрий кремнефтористый, кварцевый песок, пудру алюминиевую, натрия гидроксид, портландцемент и воду, отличающаяся тем,что дополнительно содержит полиметилсилоксан ПМС-100 при следующем соотношении компонентов, мас.жидкое натриевое стекло 27,0-33,0 натрий кремнефтористый 2,5-4,8 кварцевый песок 34,0-37,6 пудра алюминиевая 1,1-1,2 натрия гидроксид 2,7-3,3 портландцемент 11,5-13,8 полиметилсилоксан ПМС-100 3,0-3,5 вода 8,0-13,0. Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности силикатных безобжиговых теплоизоляционных материалов, и может быть использовано для тепловой и звуковой изоляции тепловых коммуникаций, ограждений конструкций и т.д. В настоящее время интерес к производству таких изделий чрезвычайно высок. Последнее обусловлено тем, что эти материалы обладают не только уникальными свойствами - низким значением тепло- и звукопроводности, заданными геометрическими размерами и формой пор, негорючестью, но и простой технологией изготовления. Вместе с тем для силикатных тепло- и звукоизоляционных материалов присущ один существенный недостаток - низкая водостойкость и высокое значение гигроскопичности. Известна сырьевая смесь 1 для получения безобжигового силикатного вспученного материала. В состав смеси включены жидкое натриевое стекло, натрий кремнефтористый,17158 1 2013.06.30 гидроксид натрия, кремнеземный компонент. Недостатком этой сырьевой смеси является то,что она не обеспечивает возможность получения вспученного материала с низкой плотностью то, а также, что для вспучивания и отверждения смеси требуются значительные энергетические затраты и время. Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является сырьевая смесь, включающая жидкое натриевое стекло, натрия гидроксид, натрий кремнефтористый, кварцевый песок, пудру алюминиевую и портландцемент 2. Эта смесь позволяет получить теплоизоляционный материал с удовлетворительными техническими характеристиками, но с низкой водостойкостью и высокой гигроскопичностью. Задачей изобретения является создание сырьевой смеси для изготовления силикатного гидрофобного теплоизоляционного материала, обеспечивающей возможность получения безобжигового силикатного объемно-гидрофобизированного теплоизоляционного материала, обладающего высокой водостойкостью и минимальной гигроскопичностью. Поставленная задача решается тем, что сырьевая смесь для изготовления силикатного гидрофобного теплоизоляционного материала, содержащая жидкое натриевое стекло,натрий кремнефтористый, кварцевый песок, пудру алюминиевую, натрия гидроксид,портландцемент и воду, дополнительно содержит полиметилсилоксан ПМС-100 при следующем соотношении компонентов, мас.жидкое натриевое стекло 27,0-33,0 натрий кремнефтористый 2,5-4,8 кварцевый песок 34,0-37,6 пудра алюминиевая 1,1-1,2 натрия гидроксид 2,7-3,3 портландцемент 11,5-13,8 полиметилсилоксан ПМС-100 3,0-3,5 вода 8,0-13,0. Сущность изобретения заключается в том, что гомогенизированный в жидкой фазе сырьевой смеси полиметилсилоксан ПМС-100 при необжиговом формировании твердосиликатной структуры равномерно сорбируется на поверхности растущего пористого образования, модифицируя и одновременно объемно гидрофобизируя его. Техническим результатом такого взаимодействия полиметилсилоксана ПМС-100 с твердостекольным пористым материалом является существенное увеличение его водостойкости и снижение гигроскопичности. Сырьевая смесь готовилась следующим образом смешивали расчетное количество жидких компонентов жидкое натриевое стекло, полиметилсилоксан ПМС-100 и воду, в которой предварительно растворяли натрия гидроксид, а затем гомогенизировали в миксере в течение 3-5 мин. Твердые компоненты кварцевый песок, кремнефтористый натрий,портландцемент и алюминиевую пудру - предварительно тщательно перемешивали в лабораторной шаровой мельнице и вводили при перемешивании в полученную эмульсию. Интенсивное перемешивание совмещенной смеси производили в течение 3-5 мин и затем заливали в форму. Через 7-13 мин сырьевая смесь вспучивалась с выделением тепла и водорода. Процесс вспучивания заканчивался через 8-14 мин, а отверждение силикатной структуры продолжалось 30-45 мин. Предельные концентрации жидкого натриевого стекла, натрия гидроксида, натрия кремнефтористого, кремнеземистого компонента, портландцемента и пудры алюминиевой обусловлены тем, что уменьшение или увеличение их концентраций приводит к образованию неоднородной смеси, что отрицательно сказывается на ее вспучиваемости и, соответственно, на качестве получаемого безобжигового теплоизоляционного материала. При использовании полиметилсилоксана ПМС-100 в смеси меньше 3 после вспучивания образуется продукт, обладающий низким показателем гидрофобности и водостой 2 17158 1 2013.06.30 кости, а концентрация полиметилсилоксана ПМС-100 больше 3,5 является избыточной,что приводит к образованию масляной пленки на поверхности вспученного материала. Предварительное введение полиметилсилоксана ПМС-100 в раствор жидкого натриевого стекла обусловлено тем, что полиметилсилоксан ПМС-100 легко диспергируется в щелочной среде с образованием устойчивой эмульсии, а при одновременном перемешивании всех компонентов смеси необходимо на порядок увеличить время перемешивания,и при этом начинается процесс вспучивания смеси до ее заливки в форму. Для экспериментальной проверки изобретения были изготовлены следующие составы состав сырьевой смеси по прототипу и три состава по изобретению (табл. 1). Таблица 1 Компоненты сырьевой смеси Жидкое натриевое стекло Натрий кремнефтористый Кварцевый песок Пудра алюминиевая Натрия гидроксид Портландцемент Полиметилсилоксан ПМС-100 Вода Всего Оценку степени гидрофобизации образцов проводили путем определения количества сорбции паров воды полученным материалом и времени впитывания капли воды с момента нанесения ее на поверхность пористого образования от содержания в нем полиметилсилоксана ПМС-100. Гигроскопичность образцов, характеризующая способность материала поглощать атмосферную влагу, определяли в соответствии с требованиями ГОСТ 23409.10-78. Водопоглощение образцов определяли по ГОСТ 12730.3-78 как разницу в массе образца до и после его погружения в воду на 48 ч, выраженную вот массы образца до погружения. Так как гидрофобный образец не тонет в воде, а плавает на поверхности,испытание проводили в капроновом сетчатом пенале, в который помещали негидрофобный и гидрофобный по изобретению и по прототипу образцы. Капроновый пенал с навеской образца взвешивали, затем погружали в воду с грузом, чтобы уровень воды в емкости был выше верхнего уровня пенала примерно на 10 мм. Через 48 ч после погружения образцы извлекали из воды, отжимали между листами фильтровальной бумаги и взвешивали. Результаты испытаний приведены в табл. 2. Таблица 2 Показатели Плотность, кг/м 3 Прочность на сжатие, МПа Гигроскопичность,Время впитывания капли воды, мин Водопоглощение,Состав сырьевой смеси По прототипу 1 2 350 352 340 1,3 1,3 1,3 10 2 1,5 1,5120120 30 4,5 4,3 Из данных табл. 2 следует, что гидрофобизация вспученного силикатного материала позволяет значительно снизить сорбцию водяного пара образцом, находящимся во влажной атмосфере. В течение 20 суток хранения при 96 относительной влажности сорбция водяного пара гидрофобным вспученным образцом снижается в 5-6 раз по сравнению с образцом по прототипу, а время впитывания капли воды, нанесенной на поверхность гид 3 17158 1 2013.06.30 рофобного образца, составляет более 120 мин. В то же время капля воды, нанесенная на образец, полученный по прототипу, впитывается за 1,5 мин. Водопоглощение гидрофобного вспученного образца по изобретению уменьшается в 5-8 раз по сравнению с образцом по прототипу. Таким образом, заявляемая сырьевая смесь для изготовления силикатного гидрофобного теплоизоляционного материала обеспечивает получение безобжигового вспученного теплоизоляционного материала, обладающего высокими гидрофобностью и водостойкостью и низкой гигроскопичностью. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4