Теплоизоляционные материалы на основе растительного сырья и органоминеральных поризованных связующих тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.05, кандидат технических наук Солдатов, Дмитрий Анатольевич

• Солдатов, Дмитрий Анатольевич
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Солдатов, Дмитрий Анатольевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОТХОДОВ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ (аналитический обзор).

1.1. Технологические и эксплуатационно-технические свойства ТИМ из отходов растительного сырья.

1.2. Теоретические представления о формировании структуры и свойств строительных материалов из растительных отходов и жидких связующих.;.

1.3. Пути создания комбинированной пористой структуры в ТИМ.

1.4. Обоснование цели и задач исследования.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

2.1. Характеристика объектов исследования.

2.2. Методика приготовления образцов.

2.3. Методы исследования и аппаратура.

3. ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ МОДИФИЦИРОВАННОГО КАРБАМИДОФОРМАЛЬДЕГИДНОГО СВЯЗУЮЩЕГО.

3.1. Модификация карбамидоформальдегидной смолы жидким стеклом.

3.2. Структура и свойства ТИМ с древесным наполнителем и поризованным модифицированным карбамидоформальдегидным связующим.

3.3. Модификация карбамидоформальдегидной смолы алюмозолями.

4. ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНОГО СВЯЗУЮЩЕГО ПОЛИИЗОЦИАНАТ -ЖИДКОЕ СТЕКЛО.

4.1. Подбор оптимального состава смесевого связующего.

4.2. Формирование структуры пенопласта на основе ПИЦ и жидкого стекла.

4.3. ТИМ на основе рубленой соломы и органоминерального связующего.

5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ И РЕКОМЕНДАЩИ ПО

ПРОИЗВОДСТВУ РАЗРАБОТАННЫХ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ.

5.1. Технологические схемы получения ТИМ.

5.1.1. Производство теплоизоляционных плит на основе модифицированной карбамидоформальдегидной смолы и древесных стружек.

5.1.2. Технологическая схема производства ТИМ на основе полиизоцианата с использованием рубленой соломы.

5.2. Сравнительная технико-экономическая эффективность производства разработанных ТИМ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Теплоизоляционные материалы на основе растительного сырья и органоминеральных поризованных связующих»

В последние годы в России, как это уже ранее случилось в промышленно развитых странах, резко возросла доля затрат на энергоносители в промышленности и коммунальном хозяйстве. Поэтому проблема энергосбережения стала одной из самых актуальных. Основной путь экономии топливно-энергетических ресурсов - уменьшение потерь тепла через ограждающие конструкции гражданских и промышленных зданий.

Как показали расчеты, потеря тепла в зданиях и сооружениях состоит из потерь через окна - 17%, через чердак и перекрытия - 18%, через наружные стены - 15%, на отопление и вентиляцию - 32%. Поскольку затраты на энергосбережение в 2-3 раза более эффективны, чем на развитие энергетического комплекса, то ориентация на сокращение топливно-энергетических затрат является оправданной [1-4].

Снижение энергозатрат на отопление связано с повышением термического сопротивления ограждающих конструкций с помощью теплоизоляционных материалов (ТИМ). Подсчитано, что 1м теплоизоляции может обеспечить экономию 1,4-1,6т условного топлива в год.

Ужесточение требований к термическому сопротивлению ограждающих конструкций зданий, регламентированных изменением №3 в СниП П-3-79** «Строительная теплотехника», вызывает необходимость применения эффективных ТИМ в сочетании с прочными и долговечными конструктивными материалами.

Эффективность современных строительных ТИМ обеспечивается следующими факторами: средней плотностью теплоизолирующего материала не более 200 кг/м3 и коэффициентом теплопроводности менее 0,060 Вт/м' К; минимальными затратами энергии и сырья на производство самих ТИМ; сроком окупаемости их применения в конструкциях не превышающим 5-10 лет; наличием доступного местного сырья для производства ТИМ, так как из-за низкой средней плотности их экономически невыгодно перевозить на большие расстояния.

Объем выпуска ТИМ на душу населения в России в 5-7 раз ниже, чем в промышленно развитых странах (сравнительные данные представлены в табл.).

Таблица

Объем выпуска ТИМ в разных странах

Страны о Объем выпуска ТИМ на 1тыс. жителей, м всего волокнистых

США 496 238

Швеция 600 270

Финляндия 416 200

Япония 350 200

Россия 87 62

Татарстан также ощущает дефицит в ТИМ, ввиду слабого собственного производства (кроме пенополистирола и ППУ). Поэтому разработка ТИМ с вовлечением местного сырья является актуальной научно-технической проблемой. Для получения недорогих утеплителей и легких стеновых материалов могут служить отходы деревообрабатывающих предприятий и перерабатывающих производств сельского хозяйства. Однако, известные материалы на основе растительного сырья (фибролит, арболит, ДВП) пока не удовлетворяют требованиям для эффективных ТИМ, кроме того, остаются пока нерешенными вопросы повышения водостойкости одних, негорючести других и для тех и других - сочетание достаточной механической прочности с высокими теплозащитными показателями.

Целью работы является - создание эффективных теплоизоляционных материалов и изделий на основе растительных отходов и гибридных органоминеральных поризованных связующих.

При этом необходимо решить следующие задачи: выбор органических компонентов гибридного связующего, оптимизация его составов и определение условий их совместного отверждения и поризации; разработка составов и изучение основных эксплуатационных показателей ТИМ на основе полученных гибридных поризованных связующих и растительных наполнителей; установление основных зависимостей изменения свойств ТИМ на органоминеральных поризованных связующих от вида, структуры и содержания растительных наполнителей; разработка технологических схем получения ТИМ на основе различных типов растительных отходов и гибридных связующих, технических условий и рекомендаций по применению разработанных ТИМ в ограждающих конструкциях.

Первая глава посвящена анализу состояния вопроса по технологии изготовления ТИМ на основе растительного сырья, обзору существующих в настоящее время ТИМ с использованием растительного сырья, рассмотрению вопросов формирования и комбинирования пористой структуры таких материалов и обоснованию выбранного направления исследований. 7

Вторая глава содержит характеристику объектов и методов исследований.

Для выполнения поставленных задач в работе использованы стандартные методы испытаний ТИМ, для изучения процессов структурообразования методы инфракрасной спектроскопии, оптической микроскопии, импульсного ЯМР и др.

Третья и четвертая главы содержат экспериментально-теоретическую часть по разработке оптимальных составов органо-минеральных связующих и получению на их основе композиций с использованием в качестве наполнителя растительного сырья, выбору наиболее эффективных способов формирования и изучению пористой структуры полученных материалов.

Пятая глава содержит различные варианты технологических схем, рекомендации по производству ТИМ на основе растительного сырья с органоминеральным связующим и сравнительную технико-экономическую оценку ТИМ.

Приложение содержит проект ТУ «Плиты теплоизоляционные на основе растительного наполнителя и органоминерального связующего» и технологические инструкции по применению материала в различных ограждающих конструкциях.