Ведение 4
1 Литературно-патентный обзор 6
1.1 Магнезиальные вяжущие, жаростойкие и теплоизоляционные материалы на их основе 6
1.2 Композиционные теплоизоляционные изделия на основе муллитокремнеземистого волокна 13
1.3 Композиционные теплоизоляционные материалы на основе пористого заполнителя вермикулита 20
2 Характеристика исходных материалов и методика проведения работ 25
2.1 Характеристика исходных материалов 25
2.2 Методы проведения испытаний. Приборы и оборудование 28
3 Разработка составов композиционных жаростойких теплоизоляционных материалов на основе муллитокремнеземистого волокна, вермикулита и магнезиального вяжущего 30
3.1 Разработка водного раствора вяжущего компонента эпсомита и композиционного материала на его основе 30
3.2 Результаты физико - химических исследований 36
Заключение 38
Список использованной литературы 39
В конце XX столетия вновь появился интерес к композиционным материалам на основе магнезиального вяжущего. Немало этому способствовали такие уникальные свойства этого материала как ценные экологические характеристики, а именно - способность защиты от электромагнитных излучений радиочастотного диапазона, антиэлектростатические свойства, искробезопасность и негорючесть.
Магнезиальное вяжущее и композиционные материалы на его основе обладают высокими прочностными характеристиками, приближающимися по своим значениям к природным материалам. Но что еще важнее, в отличие от природных материалов, магнезиальный цемент имеет аномально высокие показатели по прочности на растяжение и изгиб (до 20 МПа и выше), что связано с особенностями затвердевшего магнезита, в котором присутствуют кристаллизующиеся в виде волокон оксихлориды магния. Волокнистые кристаллы не только повышают прочность цемента, но и действуют как армирующий материал.
К достоинствам магнезиальных композиционных материалов следует также отнести быстрый темп нарастания прочности. Обычно в возрасте одних суток прочность композиционных материалов достигает от 30 до 50 %, а при возрасте 7 суток от 60 до 90 % от максимального значения[1].
Важнейшим соединением магния в магнезиальном композиционном материале является оксид магния MgO. В природе он встречается в виде минерала периклаза бесцветных кристаллов с кубической решеткой типа NaCl. Периклаз является исключительно стабильным (высокоэнергоплотным) минералом.
Широкое распространение находит магнезиальное вяжущее для производства строительных композиционных материалов. В качестве армирующих заполнителей используют древесные отходы различной фракции.
Эффективным композиционным материалом является стекломагниевые листы (СМЛ). Основными составляющими данного материала являются: оксид магния (MgO) от 40 до 50 %, хлорид магния (MgCl2 входит в состав бишофита) от 30 до 35 %, перлит (S1O2, вулканическое стекло) от 3 до 8 %, стружки (опилки) до 15 %, вода, стекловолокно, полипропиленовая ткань. Важной характеристикой магнезиальных композиционных материалов является способность выдерживать повышенные температуры нагрева.
Впервые высокотемпературные магнезиальные композиционные материалы исследованы в работах А.А. Байкова. Разработанные материалы стали применять в качестве футеровочных материалов мартеновских сталеплавильных печей. Полученные магнезиальные материалы на связке из сернокислого магния с прочностью на сжатие до 36,0 Н/мм2 имели температуру применения до 1700 °С [2].
Эти работы способствовали развитию производства огнеупорных магнезиальных композиционных материалов на полифосфатных, сульфато - хлоридных, органических и других связующих.
Анализ применения магнезиального связующего показал возможность его применения при изготовлении различных высокотемпературных
теплоизоляционных композиционных материалов.
Однако в этих композиционных изделиях вследствие термического разложения магнийсодержащих соединений наблюдался сброс прочности после термообработки. В композиционных материалах с плотной структурой (цементы, бетоны) этот эффект может привести к полному разрушению изделия. При использовании легкого упругого заполнителя в изделиях (вспученного вермикулита, перлита, огнеупорного волокна) можно снизить влияние этого эффекта. Волокна компенсируют деформации, возникающие при термовоздействии и сохраняют исходную структуру материала и его эксплуатационные свойства.
Цель данных исследований состояла в разработке и исследовании жаростойкого композиционного материала на основе магнезиального вяжущего, огнеупорного волокна, пористого заполнителя вермикулита...
В экспериментальной части было исследовано влияние жидкого магнезиального вяжущего компонента на плотность и прочность теплоизоляционного материала в зависимости от концентрации раствора.
Установлено изменение прочности опытных образцов при изгибе от изменения плотности раствора вяжущего. Из полученного графика видно, что с увеличением плотности раствора вяжущего с 1,04 г/см3 до 1,24 г/см3, прочность при изгибе изделий увеличивается в 4 раз (с 1,2 до 5,0 кг/см2).
Для предотвращения сброса прочности после обжига в состав шихты композиционного материала вводили высокотемпературные заполнители. Из класса пористых заполнителей - вспученный вермикулит фракции от 2,5 до 5,0 мм, из класса тонкодисперсных заполнителей - молотый магнезит.
Вспученный вермикулит за счет своей пористости уменьшает плотность образцов после сушки. После обжига образцов увеличение прочностных характеристик не наблюдалось.
Проведено физико- механическое исследование разработанного композиционного материала плотностью от 520 до 910 кг/м3
Рентгенофазовый анализ показал наличие огнеупорных составляющих как в исходных компонентах, так и разработанном композиционном материале, что повышает температуру применения.
В ходе анализа литературно-патентных материалов было установлено, что магнезиальное вяжущее находит широкое применение в строительной области из- за положительных экологических факторов, доступности сырья, высоких физико - механических показателей. В работе обосновано применение магнезиального вяжущего для создания теплоизоляционного композиционного материала для теплоизоляции тепловых агрегатов с температурой применения до 1100 °С.
Разработано жидкое магнезиальное вяжущее различной концентрации для создания теплоизоляционного композиционного материала плотностью от 520 до 910 кг/м3. Проведены физико-технические и рентгенофазовые исследования полученных композиционных материалов...
