УДК537.9, 536.631, 539.26

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВ КОМПОЗИТНОГО МАТЕРИАЛА ЖИДКОЕ СТЕКЛО–МИКРОЧАСТИЦЫ ГРАФИТА

Гостев В.А., Питухин Е.А., Устинов А.С., Яковлева Д.А.


Читать статью полностью 

Аннотация

Приведены результаты исследования композитного материала жидкое стекло–микрочастицы графита с повышенной термостойкостью и теплоизоляционными свойствами. Предложена композиция, состоящая из графита (42% по массе), жидкого стекла Na2O(SiO2)n (50% по массе) и отвердителя – натрия кремнефтористого Na2SiF6 (8% по массе). Предложена технология получения такой композиции. Экспериментально получены образцы композитного материала с частицами наполнителя (графита) размером несколько микрометров. Это подтверждено исследованием образцов методами рентгеноструктурного анализа и электронной микроскопии. Проведен качественный и количественный фазовый анализ структуры композитного материала. Выявлены значения предельных нагрузок, которые приводят к разрушению композитного материала. Выявлен характер разрывной поверхности. Определены численные значения удельной теплоемкости и коэффициента теплопроводности. Экспериментально получены зависимости удельной теплоемкости и коэффициента теплопроводности от температуры при монотонном нагреве. Исследования подтвердили повышенные теплоизоляционные свойства предложенной композиции. Композитные материалы с такими характеристиками могут быть рекомендованы в качестве покрытий, предназначенных для уменьшения тепловых потерь и устойчивых к воздействию высоких температур. В силу общедоступности и низкой стоимости компонентов предложенный материал может производиться в промышленных масштабах.


Ключевые слова: композиционный материал, теплоизоляционные свойства, жидкое стекло, наполнитель графит, рентгеноструктурный анализ, теплоемкость, теплопроводность

Список литературы

1. Карпов Я.С., Ивановская О.В. Композиционные материалы: компоненты, структура, переработка в изделия. Харьков: Изд-во Нац. аэрокосм. ун-та, 2001. 153 с.
2. Химическая энциклопедия: В 5 т. / Гл. ред. И.Л. Кнунянц, Н.С. Зефиров. М.: Советская энциклопедия, 1998.
3. Коренев В.И., Данилов В.В. Растворимое и жидкое стекло. СПб: Стройиздат, 1996. 213 с.
4. Романенков И.Г., Левитес Ф.А. Огнезащита строительных конструкций. М: Стройиздат, 1991. 320 с.
5. Мешалкин А.Б., Каплун А.Б. Исследование фазовых равновесий в системе Na2O-SiO2 // Журнал неорганической химии. 2003. Т. 48. № 10. С. 1712–1714.
6. Еремина Н.В. Огнезащитные композиции на основе жидкого стекла и механически активированных оксидов алюминия и магния: Дис. … канд. техн. наук. Томск, 2007. 156 с.
7. Murariu M., Dechief A.L., Bonnaud L., Paint Y., Gallos A., Fontaine G., Bourbigot S., Dubois P. The production and properties of polylactide composites filled with expanded graphite // Polymer Degradation and Stability. 2010. V. 95. N 5. P. 889–900.
8. Huang J., Baird D.G., McGrath J.E. Development of fuel cell bipolar plates from graphite filled wet-lay thermoplastic composite materials // Journal of Power Sources. 2005. V. 150. N 1–2. P. 110–119.
9. Sadasivuni K.K., Ponnamma D., Thomas S., Grohen Y. Evolution from graphite to graphene elastomer composites // Progress in Polymer Science. 2014. V. 39. N 4. P. 749–780.
10. Das A., Kasaliwal G.R., Jurk R., Boldt R., Fischer D., Stöckelhuber K.W., Heinrich G. Rubber composites based on graphene nanoplatelets, expanded graphite, carbon nanotubes and their combination: A comparative study // Composites Science and Technology. 2012. V. 72. N 16. P. 1961–1967.
11. Barreto C., Proppe J., Fredriksen S., Hansen E., Rychwalski R.W. Graphite nanoplatelet/pyromellitic dianhydride melt modified PPC composites: Preparation and characterization // Polymer. 2013. V. 54. N 14. P. 3574–3585.
12. Wang B., Jiao Y., Gu A., Liang G., Yuan L. Dielectric properties and mechanism of composites by superposing expanded graphite/cyanate ester layer with carbon nanotube/cyanate ester layer // Composites Science and Technology. 2014. V. 91. P. 8–15.
13. ГОСТ 7076-99. Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме. Введ. 01.04.2000. М.: Стандартинформ, 2000. 27 с.
14. ГОСТ 23250-78. Материалы строительные. Метод определения удельной теплоемкости. Введ. 01.01.1979. М.: Изд-во стандартов, 1979. 11 с.
15. Волков Д.П., Кораблев В.А., Заричняк Ю.П. Приборы и методы для измерения теплофизических свойств веществ. CПб: СПбГУ ИТМО, 2006. 66 с.
16. ГОСТ 15140-78. Материалы лакокрасочные. Методы определения адгезии. Введен 01.01.79. М.: Изд-во стандартов, 1979. 12 с.
17. ГОСТ 28574-90. Защита от коррозии в строительстве. Конструкции бетонные и железобетонные. Методы испытаний адгезии защитных покрытий. Введ. 01.01.1991. М.: Изд-во стандартов, 1990. 7 с.
18. Волкова В.К. Теплофизические свойства композиционных материалов с полимерной матрицей и твердых растворов. M.: Наука образование, 2011. 104 с.



Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License
Информация 2001-2019 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика