Специалисты Казанского национального исследовательского технического университета имени А. Н. Туполева (КНИТУ-КАИ) получили новый пористый изоляционный материал на основе алюмосиликатов. Разработка направлена на устранение главного недостатка геополимерных пен — нестабильности их структуры — и расширение применения таких материалов в современном строительстве, авиа- и кораблестроении.
Геополимерные пеноматериалы на основе алюмосиликатов активно заменяют традиционные пенополиуретан и минеральную вату, в том числе в сэндвич-панелях для авиационной и морской техники. Их ключевые преимущества — огнестойкость, водонепроницаемость и возможность производства из промышленных отходов, таких как зола и шлаки. Однако неравномерная структура ограничивала сферу их использования.
Состав и технология производства
Исследователи разработали стабильные составы для пеноматериалов с плотностью ниже 300 кг на 1 кубометр, обеспечивающие равномерную мелкоячеистую структуру и повышенные механические характеристики. В качестве исходного компонента применили метакаолин, содержащий 52% кремнезема и более 42% оксида алюминия. Активирующим агентом послужили щелочные растворы силиката натрия, газообразователем — азодикарбонамид, а в качестве пеностабилизатора выбрали гуммиарабик — природную смолу, растворимую в воде и термостабильную до 250 градусов.
На основании испытаний при различных скоростях нагрева разработан двухступенчатый процесс получения пеноматериала. Он включает предвспенивание при температуре 30 градусов в течение 10–15 минут и высокотемпературное вспенивание при 220 градусах в течение 20–30 минут. Такая технология позволяет получать лёгкие и прочные алюмосиликатные пеноматериалы.
Практическое применение
На базе разработанного материала изготовлены сэндвич-панели с сердечником из алюмосиликатной пены. Облицовку выполнили из углекомпозита и слюдопласта с алюмофосфатными матрицами. Как отметили в пресс-службе Минобрнауки РФ, новая технология позволяет расширить сферу применения современных строительных материалов благодаря стабильности структуры и улучшенным эксплуатационным характеристикам.
Геополимерные пеноматериалы востребованы в условиях, требующих высокой огнестойкости и защиты от влаги. Их применение в авиа- и кораблестроении обусловлено сочетанием лёгкости, прочности и способности выдерживать экстремальные температуры. Разработка КНИТУ-КАИ повышает технологическую надёжность таких материалов и открывает возможности для их более широкого внедрения в промышленности.