Možnosti penjenja silikatnega stekla z uporabo vodnega stekla v oksidativni atmosferiStrnad, Liza Marija (Avtor) Spreitzer, Matjaž (Mentor) Marinšek, Marjan (Komentor) penjeno stekločrni ogljikvodno stekloglicerolzračna atmosferaPenjeno steklo, trajnostni toplotno-izolacijski material, se pogosto uporablja za izolacijo stavb, industrijskih cevovodov, itd. Glavna surovina za njegovo izdelavo je odpadno drobljeno steklo, po izrabi pa se lahko popolnoma reciklira. Z uporabo penilnih sredstev, ki med procesom penjenja sproščajo plinaste komponente, dobimo porozen material. Ogljikova penilna sredstva dajejo v reduktivni atmosferi izdelke z dobrimi lastnostmi, medtem ko v zračni atmosferi ogljik izgori prehitro in do penjenja ne pride. V svoji magistrski nalogi sem raziskovala možnosti penjenja v zračni atmosferi, kjer sem za zaščito penilca na osnovi ogljika uporabila še sekundarno penilo – vodno steklo (WG). Cilj je bil preprečiti prehitro oksidacijo ogljika s kisikom iz okolice. Kot primarno penilno sredstvo sem uporabljala glicerol oziroma črni ogljik ter dodajala sredstva za izboljšanje končnih lastnosti izdelka. Določila sem optimalne pogoje priprave penilne zmesi in pogoje penjenja. Vzorce sem analizirala z različnimi metodami na različnih stopnjah priprave: i) analiza procesa penjenja (spremembe tekom segrevanja s segrevalnim mikroskopom in razvoj plinov med procesom s termogravimetrijo, sklopljeno z masno spektrometrijo), ii) analiza fizikalnih lastnosti (toplotna prevodnost in trdnost izdelka) in iii) karakterizacija strukture (kristaliničnost z rentgensko difraktografijo, velikost por s stereološko analizo fotografiranih površin vzorcev in analiza mikrostrukture z vrstičnim elektronskim mikroskopom). Vzorci z glicerolom in WG so pokazali visoko stopnjo kristalizacije, ki se zmanjša z dodatkom inhibitorja kristalizacije K3PO4 in večjimi delci surovin. Vendar ti poskusi niso pokazali zadostnega potenciala za toplotno-izolacijski material. V drugi fazi sem uporabila kombinacijo črnega ogljika in WG, pri čemer sem določila optimalno količino dodatka WG, t.j. 24 % (19 ut.%). Ta ustrezno zaščiti ogljik, da dobim vzorce z nižjo gostoto ter višjim deležem poroznosti, vendar pa povzroči močnejšo kristalizacijo vzorca. Neželena odprta poroznost, ki je pogosto posledica kristalizacije, je bila največji izziv pri vseh predhodnih vzorcih. Zato sem v zadnji fazi z dodatki (K3PO4, AlPO4, B2O3) optimizirala sestavo, zmanjšala kristalizacijo in izboljšala proces penjenja. Delež kristalnih faz je na rentgenskih difraktogramih vzorcev z dodatki občutno manjši. Določila sem penilno sestavo, ki je dala vzorce z najboljšimi lastnostmi. Pri penjenju na 790 °C (τ=30 min) brez sušenja penilne zmesi dobimo manj kristaliziran vzorec z dobrimi lastnostmi: ρapp=96 kg/m3, εtot=96 %, CP=94 %, toplotna prevodnost λ=41 mW/m·K, tlačna trdnost σ=0,23 MPa. SEM analiza je pokazala prisotnost drobnih por v stenah večjih por, kar daje izdelku večjo trdnost in boljše izolacijske lastnosti. Lastnosti optimalne sestave so primerljive z najboljšim komercialnim vzorcem (ρ=100 kg/m3, λ=36 mW/m·K, σ=0,5 MPa), ki pa je pripravljen v reduktivni atmosferi in ima bistveno večji ogljični odtis. Nadaljnje raziskave bi se lahko osredotočile na izboljšanje trdnosti materiala in dodatno izboljšanje toplotne izolativnosti te sestave.20242024-02-07 14:20:02Magistrsko delo/naloga154349VisID: 13421COBISS_ID: 185606915sl