Получение алюмосиликатных пен и сэндвич-панелей на их основе методом микроволнового вспенивания

Abstract

Актуальность. Обусловлена необходимостью получения огнестойких теплоизоляционных геополимерных пен и многослойных конструкций на их основе для применения в производстве строительных объектов и машиностроительной области. Перспективным методом получения геополимерных пен является микроволновой метод вспенивания благодаря высокой скорости процесса, доступности и высокой энергоэффективности. Цель. Разработка состава и режимов вспенивая огнестойких алюмосиликатных пен и получение сэндвич-панелей с сердечником из алюмосиликатной пены. Объекты. Метакаолин, азодикарбонамид, ксантановая камедь, щелочной раствор силиката натрия. Методы. Определение кажущейся плотности, коэффициента измельчения, прочности на сжатие, огнестойкости, теплоизоляционных свойств, термогравиметрический анализ, цифровая микроскопия, расчетные методы. Результаты. Показано, что метод микроволнового вспенивания позволяет получать алюмосиликатные пены с равномерной мелкопористой структурой. Полученные алюмосиликатные пены характеризуется широким спектром прочности на сжатие от 0,9 до 2,8 МПа, и плотностью от 160 до 380 до кг/м3. Добавление азодикарбонамида приводит к значительному увеличению кратности вспенивания, при этом наиболее эффективной концентрацией вспенивающего агента является концентрация до 1,5-2 мас. %. Разработанная алюмосиликатная пена демонстрирует повышенную термическую стабильность (до 600 °С) и огнестойкость и может быть предложена в качестве материала-заполнителя многослойных конструкций типа сэндвич-панели. Предложена технология изготовления сэндвич-панелей с сердечником из алюмосиликатного пеноматериала и облицовкой из слюдопласта. Показано, что сэндвич-панели характеризуются высокими теплоизоляционными свойствами и огнестойкостью, что позволяет использовать их для создания строительных объектов с повышенной пожаробезопасностью

Relevance. The necessity of obtaining fire-resistant thermal insulation geopolymer foams and multilayer structures based on them for use in the production of construction projects and the mechanical engineering field. A promising method for obtaining geopolymer foams is the microwave foaming method due to the high speed of the process, availability and high energy efficiency. Aim. To develop the composition and foaming modes of fire-resistant aluminosilicate foams and produce sandwich panels with a core made of aluminosilicate foam. Objects. Metakaolin, azodicarbonamide, xanthan gum, alkaline sodium silicate solution. Methods. Determination of apparent density, crushing factor, compressive strength, fire resistance, thermal insulation properties, thermogravimetric analysis, digital microscopy, calculation methods. Results. The microwave foaming method allows obtaining aluminosilicate foams with a uniform fine-pored structure. The obtained aluminosilicate foams are characterized by a wide range of compressive strength from 0,9 to 2,8 MPa, and a density from 160 to 380 kg/m3. The addition of azodicarbonamide leads to a significant increase in the foaming ratio, while the most effective concentration of the foaming agent is a concentration of up to 1,5-2 wt %. The aluminosilicate foam developed in the course of this study demonstrates increased thermal stability (up to 600°C) and fire resistance and can be proposed as a filler material for multilayer structures such as sandwich panels. The authors propose the technology for manufacturing a sandwich panel with a core made of aluminosilicate foam and a lining made of mica plastic. It is shown that sandwich panels are characterized by high thermal insulation properties and fire resistance, which allows them to be used for creating construction projects with increased fire safety