Труды КНЦ вып. 5(ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ) вып. 2/2021(12)

жидких стекол связано с проявлением жидким стеклом вяжущих свойств — способности к самопроизвольному отвердеванию с образованием искусственного силикатного камня. Уникальной способностью жидкого стекла являются его высокие адгезионные свойства к подложкам различной химической природы. В этих случаях жидкое стекло выступает в качестве химической связки для склеивания различных материалов, изготовления покрытий и производства композиционных материалов обширной области применения [19, 20]. Объекты и методы исследования В качестве неорганического связующего использовали жидкое стекло (ГОСТ 13078-81). Наполнителями жидкостекольной композиции служили вермикулит фракции -0,5 мм, вспученный при 500 °C, состава мас. %: SiO 2 — 38,62, TiO 2 — 0,8, AhO3 — 12,15, Fe2O3 — 6,29, FeO — 0,62, CaO — 1,82, MgO — 27,76 и нефелиновый концентрат с удельной поверхностью 0,55 м2/г, насыпной плотностью 1310 кг/м3, с содержанием мас. %: SiO 2 — 37,92, AhO3 — 29,7, N 2 O — 14,83, K 2 O — 7,23. Для отверждения жидкого стекла использовали кремнефтористый натрий (ТУ 2621-010­ 69886968-2013). Для усиления процесса порообразования применялись: измельченные опилки, мел, древесный уголь и графитсодержащие отходы Кандалакшского алюминиевого завода. Состав исходной шихты, мас. %: вермикулит — 20, жидкое стекло — 65, нефелиновый концентрат — 10, кремнефтористый натрий — 2,5, порообразующая добавка — 2,5. Теплоизоляционные материалы получали порошковым методом путем приготовления жидкостекольной композиции с добавлением различных добавок из отходов производства. Компоненты шихты отмеряли и тщательно перемешивали, добавляли жидкое стекло. В результате перемешивания получалась вязкая суспензия, для ускорения процесса сгущения добавлялся отвердитель кремнефтористый натрий. Затем методом пластического формования готовили образцы, которые после укладывали в керамические цилиндрические разъемные формы. Формы ставили в горячую печь с заранее выбранной температурой, выдерживали 1 час. После вспучивания образцы подвергали резкому охлаждению на 100-130 °С в течение 5-7 мин для фиксации структуры, а затем осуществляли отжиг, необходимый для снятия остаточных напряжений [21]. Вслед за этим образцы подвергали медленному охлаждению до комнатной температуры в течение нескольких часов. Технические свойства полученных материалов определяли с учетом требований ГОСТа, предъявляемых теплоизоляционным строительным материалам. Для определения коэффициента теплопроводности использовали электронный измеритель теплопроводности ИТП-МГ 4. Результаты и обсуждение На рис. 1 представлена диаграмма системы Na 2 O-SiO 2 . Соединения системы Na 2 O-SiO 2 по сравнению с большинством других силикатных соединений очень легкоплавкие. Диаграмма Na 2 O-SiO 2 является ярким примером того, насколько сильно может понижаться температура плавления смесей за счет образования эвтектик. Это позволяет получать в этой системе различные легкоплавкие стекла. Согласно диаграмме плавкости системы Na 2 O-SiO 2 , при оптимальных условиях в шихте предложенного состава синтезируется дисиликат натрия Na 2 O 2 SiO 2 . Отверждение жидкостекольной системы возможно несколькими способами: 1) удаление влаги при обычной температуре; 2) удаление влаги при температуре выше 100 °С; 3) удаление влаги при добавлении специального реагента. Особое место среди отвердителей занимает гексафторсиликаты щелочных металлов. Ионы гексафторсиликатов взаимодействуют со щелочью, в результате чего образуется кремниевая кислота, которая в твердеющей системе заметно уплотняет ее, понижая пористость. Реакция между гексафторсиликат-ионом и гидроксил-ионами протекает по следующей схеме [19]: SiF6- + 4OH- ~ SiO2-2H2O + 6F. Вместе с тем отвердитель данного вида можно использовать в ограниченном количестве, к тому же рекомендованное количество добавки кремнефтористого натрия не более 5 %. Затвердевание жидкого стекла при снижении количества влаги объясняется происходящей коагуляцией. Для формования пеносиликатного материала следует использовать пластичное состояние 2 2 7