доктор PhD Жакипбаев Б.Е., магистрант Мусали Г.П., магистр химии Кулмаханова А.Ш., к.т.н. Колесников А.С., к.т.н. Кочеров Е.Н.

РГП «Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауэзова», Казахстан, г. Шымкент

Исследование влияния пиролюзита на пористую структуру блочного пеностекла теплоизоляционного назначения

Нахождение оптимального газообразователя для вспенивания стекла, является важной задачей в технологии получения качественного пеностекла. От свойств газообразователя зависит характер структуры пеностекла, температура его спекания и время термической обработки, поэтому к ним предъявляются следующие требования [1-4]:

1. Хорошая смешиваемость со стекольным порошком, т.е. равномерное распределение зерен газообразователя между зернами стекла без комкования [1-4].

2. Разложение, диссоциация или сгорание газообразователя в пределах температур 680-850⁰С для наилучшего порообразования [1-4].

3. Недефицитность и дешевизна.

Ранее, в качестве газообразователей применяли уголь, известняк, кокс, карбиды кремния и кальция, однако, все эти газообразователи позволяли спекать пеностекло при температуре 800-900⁰С [1-4].

Целью данного исследования является получение пеностекла с применением в качестве газообразователя пиролюзита, позволяющего значительно снизить температуру спекания пеностекла.

Пиролюзит, прекрасно смешиваясь со стеклом, начинает разлагаться с выделением кислорода уже при температуре 440⁰С. С повышением температуры разложение интенсифицируется и при температуре 700⁰С достигает значительных размеров, при этом внутри пор развивается настолько сильное парциальное давление кислорода, что несмотря на весьма большую вязкость стекла, уже при этой температуре наблюдается его вспенивание, и тем самым обеспечивает равномерную структуру пеностекла. Этим и обуславливается возможность понижения температуры спекания пеностекла.

Исследованию подвергались 2, 3, 4 и 5% пиролюзита (таблица 1).

Таблица 1 – Состав шихты для пеностекла с пиролюзитом

№ состава	Стеклобой, %	Газообразователь (пиролюзит), %	Сумма
1	98	2	100
2	97	3	100
3	96	4	100
4	95	5	100

Увеличение количества пиролюзита в пеностекольной шихте резко влияет на понижение температуры спекания пеностекла. График зависимости температуры спекания от количества газообразователя представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 – График зависимости температуры спекания от количества газообразователя

При добавлении пиролюзита в количестве 2% (730-780⁰С) и 3% (730-750⁰С) получается более высокая температура спекания и вместе с тем повышенная плотность, отсюда и малая теплопроводность.

Однако, приведенная закономерность действительна только до 5% MnO₂, так как дальнейшее увеличение пиролюзита не приводит к значительному снижению температуры спекания, потому что, ниже 700⁰С вязкость стекла настолько велика, что вспенивание невозможно.

Температура спекания и свойства пеностекла, полученного с добавлением 4% (710-730⁰С) и 5% (690-710⁰С) пиролюзита примерно одинаковы, поэтому увеличивать долю пиролюзита в пеностекольной шихте не имеет смысла.

Таким образом, при добавлении пиролюзита в количестве 4% в пеностекольную шихту были получены образцы пеностекла с плотностью ρ = 290 кг/м³ и теплопроводностью λ = 0,099 Вт/(м·⁰С), а также образцы пеностекла с плотностью ρ = 380 кг/м³ и теплопроводностью λ = 0,09 Вт/(м·⁰С). При условии получения пеностекла с плотностью ρ = 300 кг/м³ и замкнутыми порами ожидается теплопроводность λ = 0,075-0,08 Вт/(м·⁰С), что характеризует высокоэффективный теплоизоляционный материал.

Литература:

1. Бобров Ю.Л., Овчаренко Е.Г., Шойхет Б.М., Петухова Е.Ю. Теплоизоляционные материалы и конструкции: М.: Инфра-М, 2003. – 268 с.

2. Маркетинговое исследование рынка пеностекла // http // www.research-techart.ru

3. Сосунов Е. Пеностекло – эффективный теплоизоляционный материал // http // www.gomelglass.com – 2009. – С. 4–5.

4. Шутов А.И., Воля П.А., Мосьпан В.И., Алексеев С.В. Пеностекло. Белгород: Изд-во БГТУ, 2009. – 109 с.