Вестник Кольского научного центра РАН. 2018, №1.

Р. Г. Мелконян, О. В. Суворова, Д. В. Макаров, Н. К. Манакова Материал содержит высокомолекулярный силикат щелочноземельного металла с влажностью 15-25 % и жидкое стекло при соотношении компонентов 20-55 : 45-80 мас. %. Технология приготовления состава и пеноматериала на его основе следующая: исходные компоненты в указанных соотношениях перемешивают с водой при соотношении Ж:Т = (2-4): 1 и нагревают до 80-100 °С. Время обработки при данной температуре 10-30 мин. Полученную пульпу сушат до остаточной влажности 15-20 %. Высушенный порошок нагревают в печи до 700-750 °С со скоростью нагрева 7-10 °С/мин. Полученные изделия подвергают отжигу по следующему режиму: быстрое охлаждение от температуры вспенивания до 550-570 °С с выдержкой при этой температуре 30-60 мин, затем медленное охлаждение до температуры окружающей среды. При вспенивании предварительно гранулированной смеси получают гранулы пеностекла. В зависимости от соотношений компонентов в исходной смеси коэффициент теплопроводности материала составляет от 0,06 до 0,09 Вт/м К, объемная плотность — от 100 до 250 кг/м3. В статьях А. А. Кетова с соавторами рассмотрены вопросы развития технологии пеностекла [7, 20, 21]. В частности, в них обоснована рыночная неконкурентоспособность пеностекла, которое производится по классической порошковой технологии из специально сваренного стекла. В этих же работах раскрываются главные преимущества гидротермальной технологии. Известно, что дисперсное стекло обладает ярко выраженными щелочными свойствами. При взаимодействии порошков стекла с водными растворами происходит вымывание катионов с поверхности материала. В большей степени выщелачиванию подвержены ионы Na+ и в меньшей Са2+. В результате дисперсное стекло, подвергнутое обработке в водных растворах, имеет существенно отличающуюся от исходного материала поверхность. Такой материал уже не будет спекаться по закономерностям, характерным для обычного стекла, поверхность его представляет собой фактически аморфные поликремниевые кислоты (гидратированный оксид кремния), обедненные относительно основной массы ионами Na+. В этом случае избыточное количество ионов Na+ находится в растворе или, при повышении температуры, в виде гидроксосоединений, сорбированных на поверхности, то есть поверхностные слои частиц стекла обработанного в водных растворах, содержат только исходные компоненты для синтеза стекла — аморфный оксид кремния и щелочные соединения натрия. Синтез собственно стекла из этих компонентов может осуществляться при температурах значительно более низких, чем синтез обычного стекла вследствие аморфной природы оксида кремния, как это происходит в технологии низкотемпературных стекол типа каназита [16, 17]. Поэтому термообработка гидротермально обработанных порошков стекол приводит к повторному синтезу стекла на поверхности частиц, сопровождаемому газообразованием, типичным для синтеза стекла, то есть выделением паров воды или углекислого газа, если анионная часть растворов была обогащена карбонатами. В обоих случаях, выделяющиеся газы могут служить окислителями углерода в системе, то есть появляется возможность избавиться от сульфидов в конечном продукте [7, 20, 21]. Другим существенным преимуществом предложенной технологии является естественное омоноличивание материала в процессе термообработки, связанное с синтезом силикатов, то есть происходит процесс аналогичный спеканию порошка обычного стекла, приводящий к предотвращению свободной диффузии газов, необходимых для пенообразования, сквозь толщу материала [7, 20, 21]. Таким образом, при использовании гидротермально обработанного стекла требования к собственно исходному стеклу становятся несущественны. Действительно важными становятся процессы силикатообразования на поверхности частиц, то есть технологические приемы активации поверхности. Наконец, получаемый продукт вследствие химической 140 http://www.naukaprint.ru/zhurnaly/vestnik/