Широке застосування мінеральної ва-
11. 1, як утеплювача в багатьох галузях промисловості висуває вимогу отримання матеріалу, що володіє ви - гікой хімічну стійкість до а Грее '.ннним середах, зокрема, до лугів,
; про кільки в експлуатаційних умовах мінераловатні вироби піддаються дії лугів, що входять до складу (сполучного, до складу матеріалу строї -; ісльїшх конструкції, та й самого по - .Окна. Тому підвищення хімічної (.тонкості мінеральної вати до раство-рам лугів - питання актуальне .
У літературі мало матеріалів, отра-
Ж.] ЮІ ціх систем а тнческіе досліджень і і я. тсвященіис вивчення цієї проблеми. Чольшая частина публікацій відноситься до
І.'пеітной літературі, в якій приво-зне я тільки склади волокон і дан-ні по їх хімічної стійкості.
Основні уявлення про механізм іеііствія лугів на скло були ви-сказані В. Гефкеном н Е; Бергером [11.
Надалі вони були розвинені другн - дослідниками [2-6]. згідно # 9632 ;! погляду, при дії лугів на втеклих в основному протікає реакція * ';' ЖДУ лугом II КрЄМНЄЗЄМОМ, ПрНВО-
нщая до руйнування силоксанових свя - ом з утворенням силанольних груп.
Роботі гп відзначається, що першою і - та днів цієї реакції є образо-вання адсорбційних сполук з гід-роксідом натрію з подальшим повільнішим їх розпадом:
5і - О - Бі - - 5ІО - N3 +
| Однак при введенні в систему іонів тдроксіла, крім руйнування кремені -. кисневого каркаса, відбувається по-ляризации зв'язний Ме - О, і навіть в енлиютелочних розчинах (рН> 12) ційний роль відіграє реакція іонного обміну [7, 81:
-5і-0-51 Ч 2 N0 ОН-Ь І, -0-5 і - + Ме (Він) і 2) 'II 2
- пати різного хімічного складу
11И. Хімічний склад і основні ха-рактер. 1С1 ики випробуваної мінеральної вати в процесі її розчинення п 0,1-п. розчині a011 наведені в таблиці. Щоб отримати порівняльні дані, було випробувано ще. ючестойкое цнрконо - содержашийся скло [91 і мінеральна вата чападпо-гермапского виробництва фірми «Вогні / е? з Наг1гпачш ».
Образні розчиняли до 0,1 н. розчині гідрооксн. ча натрію в інтервалі темпе-ратура 30 60 °<О шслочестойкости ми-
Ральним вати судили за кількістю перейшли і розчин кремнезему і оксиду Калиш. Дли цієї Цілі викорис-поклику гоікошмельченние проби фрак-ції меасс 0.0 ') мм, які розчиняли в поліетиленових склянках у водяному термостаті. тсмнератр 'якого під-тримувати з точністю до 1СС. Пере-мешівалі розчин електромагнітної мішалкою з:> скопостио 250 мні-1.
Щоб оіре. ю.іпь кількість пере-йшли в розчин кремнезему, навішення
0, 5 г мінеральної вати заливали 50 мл <9. а. (мсткг. ря г<(Х(юкс«ла нагряя и арк Постоянном перемешивании (через каж-дые 10 мни в течение 60 мни) отбирали пробы. Их фильтровали через бумаж-ный фильтр и в фильтрате устанавлива-ли количество растворившегося кремне-зема колориметрическим способом с при-менением синего комплекса с молибда - том аммония.
Кількість розчиненого оксиду кальцію визначали, вводячи в лужний розчин 3-4 краплі 1% -ного водного розчину коммлексочстріческого індика-тора кальціона для зв'язування пере-йшли в розчин нонов кальцію, а це призводило до зміни кольору розчину від синього до червоного. Розчинення йшло з постійним тітрірованіе 0.025 п. Ра-створом трнлопа Б. При цьому нони кальцію переходили в більш міцний комплекс з трилоном Б. За кількістю витраченого на титрування Тріль - на Б судили про швидкість розчинення проби.
Критерієм щслочестойкості проби була розчинність її Р,%. (Рис. 1, 2), яку визначали але співвідношенню кількості розчинилися оксидів калитя або кремнезему до їх кількісних-ву в пробі (г-екв). Значення енергії активації (див. Табл.) Розраховували за даними для Р при 30-60 ° С.
З ростом тривалості щелоч-ної обробки відбувається безперервний перехід в розчин оксиду кальцію і кремнезему. Інтенсивність цього про-процесу і характер кінетичних кривих залежать ог складу волокон.
З даних таблиці випливає, що енер-гии активації дії лугів на свя-зи 5 | - О - Я1 н - О - Са відмінності-ються, що вказує па різнотипність проходять реакції: розрив зв'язків
Б; - О - Са протікає в дифузійної області (П. 1, .- т<С10 ккал/моль) и лими-тируется массопередачен. а процесс пе-рехода 5Ю2 в раствор определяется ус-ловиями химической кинетики и лими-тируется совокупностью химических ак-тов на поверхности минеральной ваты.
Руйнування цирконієвого скла п мінеральної наги виробництва ФРН (див табл. № 11) протікає значною але мочлепнео але порівняно з разруше-ням інших волокон (див рис. 1).
Скляна пата (крива 7) але вище - лачіваемості оксиду кальцію не усту-Пает - заводському мінеральній ваті, що не-дивлячись на те, що скляне волокно, за літературними даними, є ма-лостойкім в лужному соелс. У зв'язку з цим методика опренелечня шелоче - стонкостн силікатних волокон по пере-ходу іонів кальцію в розчин не відпрацьовано-жает повної картини дії лугів па волокна, що містять малі кількістю-ства кальцію (скляна п'ята, міні-ральная вата виробництва ФРН. Піоко - ніевое скло), оскільки ячнная метп - чика не дає можливості судити про раз-рушення креміекісловолного каркаса. Вона відображає лише пвонесс заміщення іонів кальцію на менш міцно пов'язаний-ні з кремнієм «епез атом кисню іони натрію. Таке заміщення можли-но при певній і високою концен-трації іонів натрію в розчині.
Про щелочестонкості мінеральної вати правильніше судити по переходу кремені-зема в розчин. Цирконієвий розплав і за цією методикою є найбільш ше - лочестойкім (рис. 2). Це пов'язано, по - видимому, з малою розчинністю ІНП - конійсодержашіх пполукточ гнлролч - # 9632; '# 9632; я, що утворюються ня човепхності Стекло "чкпаппруюшіх -О - Б] зв'язний МП.
Значно більше руйнуються • 'текляннля і мінеральна вати № 1 -
4, опівнічні з глнни і лоломіта при дослідної планці. Потрібно відзначити, що мінеральна вата, отримана на Крас-ноярском ПО з вапняку і габро - днабаза (# 9632; Мк = 2.09) 1 розчиняється мен-ше. ніж з шлаку і габбоо-діабазу (.М "= 1,41) (рис. 2, криві Б н 10).
Найважливішим фактором, що визначає лугостійкість мінеральної вати, яв-ляется стан її КРеМНеКІСЛО'ЗДЛ'т- го карк. позначається кисневим числом Г121. Скляна вата, кисень-ве число якої 2,59 (див. Табл.). име-ет високонолімернзованную структуру, модифікаторами якої є в основному лужні іони Иа + і в мечь тим кількості - іони кальцію н маг-ня. Створюється можливість для реак-ції за рівнянням (1).
Мінеральна вата з кисневим чис-лом близько 3-4 володіє структурою, роль модифікаторів якої виконуємо-ють в основному двох - і тривалентні катіони (Са2 +, М ^ 2 +, Ре24 і, в част-ності. Аг + і Ге3 +). у великій мірі в порівнянні зі скляним волокном перешкоджають наближався був "іонів до
51- Про - зв'язків. Така мінеральна вата на відміну від скляної менш чув-ствительность до • впливу лугів.
Меншу лугостійкість мінеральні-ної вати виробництва ФРН (рис. 2. крива І) але порівняно з ватою № 6 (див. Таблицю) можна пояснити содер-жанием в складі волокна великого ко-лічества оксиду алюмінію (19,09%). ко-торий при порівняно невеликому со-триманні оксиду кальцію (10.91%) в основному - входить в структуру кремені - кисневого каркаса і утворює алю - моси. юксановие зв'язку А1 - О - 51 чутливіші до дії лугів, ніж силоксанових зв'язку 51 - О - 51
При кисневому числі мінеральної вати більше 4 полімерна структура кремнекислородного каркаса відсутність-ет або знаходиться у вигляді окремих низ- кополімерізованних ланцюжків, легко ра-створяющіхся в лугах, оскільки про-легше підхід іонів гідроксилу до ато-мам іземння. Внаслідок цього образу-ються 'Кютворнмис в волі силікати нат-рия:
СаБЮз 4 2 МаО! I -> Ка, 5Ю3 +
2 СаБЮз + 4 ИаОН К'а45Ю4 +
З уьс-личением кисневого числа сво-Бодня можуть виявитися і алюмінати кальіія і магнію, які в розчині гідроксиду натрію можуть утворити розчинні у воді алюмінати натрію. Оскільки з ростом кисневого числа ймовірність збільшення таких з'єднань-ний зростає, можна пояснити умень-шення щелочестонкості зі зменшенням М ,; мінеральної вати, виплавленої з глини і доломіту при дослідної плавці (криві 1 -4) або мінеральної пати, отриманої з шлаку і габро-днабаза на Красноярському ПО (крива Б).
Можна стверджувати, що найбільш ще-лочестойкім є ВОЛОКНО, імеющее- структуру з кисневим числом околё ^
3, 5. Таке волокно найбільш придатне для виготовлення якісних мінера - Ловато виробів на неорганічний, сполучному.