Наноструктурированный древесно-минеральный композитный материал

Наноструктурированный древесно-минеральный композитный материал

Реферат

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано при производстве древесно-минеральных плит и отделочных материалов в промышленном и гражданском строительстве.

Известна гипсостружечная плита (ГСП) на основе гипса и древесной стружки при следующем соотношении компонентов, мас.%: гипс - 83%, древесная стружка - 15%, вода - остальное. Формовочная масса, включающая гипс, равномерно армированный древесной стружкой по всему объему, и воду, прессуется полусухим методом (http://www.pgz-dekor.ru/products/gipsostrujechnaya-plita/-аналог).

Однако данная плита имеет низкую водостойкость, вследствие чего она не может быть использована в помещениях с влажным режимом.

Известны цементно-стружечные плиты (ЦСП) содержащие стружку древесины хвойных пород, цемент и минеральные добавки. Процесс изготовления такой плиты включает смешивание стружки с минеральными веществами, портландцементом высокой марки и водой, формирование трехслойного цементно-стружечного ковра из двух наружных мелкодисперсных и одного внутреннего крупнодисперсионного и прессование (http://www.tamak.ru/pages/csp_manuf.html - аналог).

Недостатками такой плиты являются недостаточная прочность при изгибе и относительно высокое водопоглощение, что затрудняет его использование как отделочного материала в помещениях с высокой влажностью.

Известен теплоизоляционный строительный материал, содержащий древесный заполнитель из смеси опилок, перфорированной стружки и древесной дробленки, связующее в виде негашеной извести и воду, при следующем соотношении компонентов, мас.%: древесный заполнитель - 22-26, негашеная известь - 27-31, вода - 47 (Заявка на выдачу патента РФ на изобретение №93011579, МПК С04В 28/10, 1995 - прототип).

Материал имеет следующую характеристику предела прочности на сжатие - 0,8-1 МПа.

К недостаткам такого материала можно отнести низкую прочность и водостойкость, а также его хрупкость.

Задача заявляемого изобретения - повышение показателей прочности, водостойкости, а также обеспечение огнестойкости и звукоизолирующих свойств материала.

Это достигается тем, что материал, включающий древесный заполнитель, связующее в виде извести и воду, дополнительно содержит армирующий наполнитель из базальта со средним размеров частиц 50-100 нм, а в качестве древесного заполнителя содержит древесину хвойных пород в виде микродиспергированных частиц древесины со средним размером частиц 1-2 мкм, при следующем соотношении компонентов:

Древесина - 55-40%

Базальт - 30-40%

Известь - 10-15%

Вода - Остальное.

В качестве примеров, реализующих данный композит, можно представить следующие варианты плит толщиной 20 мм:

	Состав	Прочность на сжатие, МПа	Водопоглощение, %
I	Базальт 20%	12	20
Гашеная известь 10-15%
Древесина 50-40%
Вода остальное
II	Базальт 30%	16	14
Гашеная известь 10-15%
Древесина 55-40%
Вода остальное
III	Базальт 40%	20	12
Гашеная известь 10-15%
Древесина 40-30%
Вода остальное
IV	Базальт 50%	15	10
Гашеная известь 10-15%
Древесина 30-20%
Вода остальное

Изготовление наноструктурированного древесно-минерального композита (ДМК) происходит следующим образом:

В качестве матрицы используется древесина хвойных пород в виде микродиспергированных частиц древесины со средним размером частиц порядка 1-2 мкм (древесная мука), армированный частицами базальта со средним размером частиц порядка 50-100 нм. Необходимые размеры частиц базальта и древесины получаются в результате механического помола на шаровых мельницах и вибромельницах. Частицы базальта смешиваются с водой в специальных ваннах при помощи смесителя с мешалками. Крупные частицы базальта осаждаются на дно емкости, а мелкие частицы образуют седиментационно устойчивый коллоидный раствор, в который помещаются армируемые базальтом частицы древесины. В результате поглощения воды древесина разбухает, объем ее поровой структуры увеличивается. В результате интенсивного перемешивания этот объем самопроизвольно заполняется концентрированным коллоидным раствором базальта. После насыщения поровой структуры древесины коллоидным раствором базальта, армированную базальтом древесную суспензию при помощи насосов откачивают из ванн и сушат до постоянной влажности в специальных сушильных камерах. В результате сушки происходит резкое уменьшение объема поровой структуры древесины. Вода испаряется, а внутри поровой структуры древесины остаются армирующие частицы базальта. Затем армированная базальтом древесная мука смешивается с гашеной известью. Данная смесь тщательно перемешивается, затворяется водой, еще раз тщательно перемешивается и укладывается в формы. Формы укладываются на вибростолы, где происходит уплотнение смеси. Далее формы с уплотненной смесью отправляются в сушильные шкафы, где набирают необходимую прочность.

Данный древесно-минеральный композит благодаря своей структуре обладает повышенными показателями прочности, водостойкости, огнестойкости и звукоизоляции. В связи с тем, что композит содержит вещества только природного происхождения, данный материал является экологически чистым и безопасным.

Нанострутурированный древесно-минеральный композитный материал, включающий древесный заполнитель, связующее и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит армирующий наполнитель из базальта со средним размером частиц 50-100 нм, а в качестве древесного заполнителя используют древесину хвойных пород в виде микродиспергированных частиц древесины со средним размером частиц 1-2 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%:Древесина - 55-40Базальт - 30-40Гашеная известь - 10-15Вода - Остальное.