Нашли ошибку на сайте?Сообщите нам:
НОВОСТИ
19.09.23
12.07.23
19.06.23
22.05.23
|
| |
|
Архив выпусков
Выпуск 4 (64), 2021
Термоотверждаемое связующее для волокнистых теплоизоляционных материалов
Боброва Е. Ю., Попов И. И., Ганжунцев М. И., Жуков А. Д.
Боброва Е. Ю., канд. экон. наук, советник директора Института строительства и жилищно-коммунального хозяйства ГАСИС, Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», Россия, г. Москва, e-mail: mla-gasis@mail.ru Попов И. И., PhD в области техн. наук, доц. кафедры технологии, организации строительства, экспертизы и управления недвижимостью, Воронежский государственный технический университет, Россия, г. Воронеж, e-mail: 89042149140@mail.ru Ганжунцев М. И., канд. техн. наук, доц. кафедры строительной и теоретической механики, e-mail: oppmgsu2014@yandex.ru Жуков А. Д., канд. техн. наук, доц. кафедры строительных материалов, гл. науч. сотр., Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, Россия, г. Москва, e-mail: lj211@yandex.ru | | | | | Постановка задачи. Модернизация систем изоляции инженерных сооружений, в том числе и трубопроводов и промышленных объектов, направлена как на решение общих задач энергоэффективности, так и частных задач теплосбережения и экологической безопасности. В связи с этим разработка и применение связующего, отверждаемого при значительно меньших температурах и не содержащего фенолы, является актуальной задачей.
Результаты. Эксперимент, проведенный для оценки влияния на адгезию к различным поверхностям комплексного связующего, отверждаемого в температурном интервале от 80 до 140 0С, позволил определить оптимальные расходы латентного компонента и модификатора, которые составили соответственно 3,6—4,0 % и (2,6 ± 0,1) % по массе связующего при оптимальной температуре тепловой обработки 100 0С. Расчетом установлено, что при переходе от тепловой обработки при 250 0С к тепловой обработке при 100 оС прямые затраты тепла снижаются на 60 %, а энергетические затраты на изготовление минераловатных цилиндров на 20—30 %.
Выводы. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность применения эпоксидного клея на латентных отвердителях в качестве связующего для высокопористых систем с распределением и отверждением этого связующего на тонких минеральных волокнах. Определены характеристические параметры процесса отверждения, длительность которого уменьшается с повышением температуры и содержания латентного отвердителя.
| | | | Ключевые слова: минераловатные цилиндры, каменная вата, фенольное связующее, эпоксидное связующее, латентные отвердители, тепловая обработка, энергетическая эффективность. |
DOI: 10.36622/VSTU.2021.64.4.005
Финансирование: часть исследований, изложенных в данной работе, проводилась с использованием оборудования ЦКП имени проф. Ю. М. Борисова ВГТУ, получившего поддержку Министерства науки и высшего образования РФ, соглашение № 075-15-2021-662. | | | Библиографический список 1. Aldawi, F. Thermal Performance Modelling of Residential House Wall Systems / F. Aldawi, F. Alam, A. Date, A. Kumar, M. Rasul // Procedia Engineering. — 2012. — Vol. 49. — Р. 161—168.
2. Bauer, E. Analysis of building façade defects using infrared thermography: laboratory studies / E. Bauer, E. Pavon, E. K. De Castro, E. Barreira // Journal of Building Engineering. — 2016. — Vol. 6. — Р. 93—104. — DOI: 10.1016/j.jobe.2016.02.012.
3. Belussi, L. A review of performance of zero energy buildings and energy efficiency solutions / L. Belussi, B. Barozzi, A. Bellazzi [et al.] // Journal of Building Engineering. — 2019. — Vol. 25. — P. 100172. — DOI: 10.1016/j.jobe.2019.100772.
4. Funk, M. Hysteretic moisture properties of porous materials: Part 1: Thermodynamics FUNK M / M. Funk // Journal of building physics. — 2014. — Vol. 38, № 1. — Р.6—49. — DOI: 10.1177/1744259113496367.
5. Gonzalez-Romero, V. M. Viscosity Rise During Free Radical Crosslinking Polymerization with Inhibition / V. M. Gonzalez-Romero, C. W. Macosko // J. Rheology. — 1985. — Vol. 29. — № 3. — P. 259—272.
6. Gouri, M. Thermal degradation of a reactive flame retardant based on cyclotriphosphazene and its blend with DGEBA epoxy resin / M. Gouri, A. Bachiri, S. E. Hegazi [et al] // Polymer Degradation and Stability. — 2009. — Vol. 94, № 11. — Р. 2101—2106. — https://DOI.org/10.1007/s11998-014-9579-6.
7. Ibrahim, O. Progress to global strategy for management of energy systems / O. Ibrahim, R. Younes // Journal of Building Engineering. — 2018. — Vol. 20. — P. 303—316. — DOI: 10.1016/j.jobe.2018.07.020.
8. Lee, D. S. Effect of the Chemical Structure of Low-Profile Additives on the Curing Behavior and Chemorheology of Unsaturated Polyester Resin / D. S. Lee, C. D. Han // Polym. Eng. Sci. — 1987. — Vol. 27, № 13. — P. 964—975.
9. Lee, Da Eun A study on the curing kinetics of epoxy molding compounds with various latent catalysts using differential scanning calorimetry / Da Eun Lee, Hyun Woo Kim, Byung-Seon Kong, Hyung Ouk Choi // J. APPL. POLYM. SCI. — 2017. — DOI: 10.1002/APP.45252.
10. Mansourian-Tabaei, M. Khonakdar Lap Shear Strength and Thermal Stability of Diglycidyl Ether of Bisphenol A/Epoxy Novolac Adhesives with Nanoreinforcing Fillers / M. Mansourian-Tabaei, S. H. Jafari, H. Ali // J. APPL. POLYM. SCI. — 2014. — DOI: 10.1002/APP.40017.
11. Nardi, L. Influence of insulation defects on the termal performance of walls an experimental and numerical investigation / L. Nardi, S. Perilli, T. De Rubeis [et al] // Journal of Building Engineering. — 2019. — Vol. 21. — P. 355—365. — DOI: 10.1016/j.jobe.2018.10.029.
12. Orlik-Kozdon, B. Effect of the air channels in thermal insulating material on its thermal resistance / B. Orlik-Kozdon, T. Steidl // Journal of building physics. — 2016. — Vol. 39, № 5. — Р. 461—470. — DOI: 10.1177/1744259115599957.
13. Quagliarini, E. Basalt fiber ropes and rods: durability tests for their use in building engineering / E. Quagliarini, S. Lenci, F. Monni // Journal of Building Engineering. — 2016. — Vol. 5. — P. 142—150. — DOI: 10.1016/j.jobe.2015.12.003.
14. Rumiantcev, B. M. Insulation systems of the building construtions / B. M. Rumiantcev, A. D. Zhukov, D. B. Zelenshikov [et al] // MATEC Web of Conferences. — 2016. — Vol. 86. — DOI: http://dx.DOI.org/10.1051/matecconf/20168604027.
15. Rumiantcev, B. M. The systems of insulation and a methodology for assessing the durability / B. M. Rumiantcev, A. D. Zhukov, E. Yu. Bobrova [et al] // MATEC Web of Conferences. — 2016. — Vol. 86. — DOI: http://dx.DOI.org/10.1051/matecconf/20168604036.
16. Shen, X. Coupled heat and moisture transfer in building material with freezing and thawing process / X. Shen, L. Li, W. Cui, Y. Feng // Journal of Building Engineering. — 2018. — Vol. 20. — P. 609—615. — DOI: 10.1016/j.jobe.2018.07.026.
17. Zhuk, P. M. The regulatory framework for the environmental assessment of building materials: prospects for improvement / P. M. Zhuk, A. D. Zhukov // Ecology and Industry of Russia. — 2018. — Vol. 22, № 4. — P. 52—57. — DOI: 10.18412/1816-0395-2018-4-52-57.
18. Zhukov, A. The investigation of expanded polystyrene creep behavior / A. Zhukov, V. Semyonov, I. Gnip, S. Vaitkus // MATEC Web of Conferences. — Warsaw, 2017. — Vol. 117.
19. Zhukov, A. Ecological and energy efficiency of insulating systems 03070 / A. Zhukov, A. Medvedev, A. Poserenin and B. Efimov // E3S Web of Conferences. — 2019. — Vol. 135 (ITESE—2019). — DOI: https://DOI.org/10.1051/e3sconf/201913503070.
20. Zhukov, A. D. Insulation systems with the expanded polyethylene application / A. D. Zhukov, K. A. Ter-Zakaryan, V. S. Semenov // ScienceDirect IFAC PaperOnLine. — 2018. — Vol. 51, Is. 30. — P. 803—807. — DOI: 10.1016/j.ifacol.2018.11.191.
| | | | | Ссылка для цитирования Боброва, Е. Ю. Термоотверждаемое связующее для волокнистых теплоизоляционных материалов / Е. Ю. Боброва, И. И. Попов, М. И. Ганжунцев, А. Д. Жуков // Научный журнал строительства и архитектуры. - 2021. - № 4 (64). - С. 56-65. - DOI: 10.36622/VSTU.2021.64.4.005. | | | | | | | | | English version | | | Thermosetting Binder for Fibrous Insulating Materials | Bobrova E. Yu., Popov I. I., Gandzhuntscev M. I., Zhukov A. D. | | | | | Bobrova E. Yu., PhD in Economics, Advisor to the Director of the Institute of Construction and Housing and Utilities GASIS, National Research University Higher School of Economics, Russia, Moscow, Voronezh State Technical University, Russia, Voronezh, e-mail: mla-gasis@mail.ru Popov I. I., PhD in Engineering, Assoc. Prof. of the Dept. Of Technology, Organization of Construction, Property Expertise and Management, Voronezh State Technical University, Russia, Voronezh, e-mail: 89042149140@mail.ru Gandzhuntscev M. I., PhD in Engineering, Assoc. Prof. of the Dept. of Structural and Theoretical Mechanics, National Research University Moscow State University of Civil Engineering, Russia, Moscow, e-mail: oppmgsu2014@yandex.ru Zhukov A. D., PhD in Engineering, Assoc. Prof. of the Dept. of Construction Materials, Chief Researcher, National Research University Moscow State University of Civil Engineering, Russia, Moscow, e-mail: lj211@yandex.ru |
| | | Statement of the problem. The modernization of insulation systems of engineering structures, including pipelines and industrial facilities, is aimed both at solving general problems of energy efficiency, as well as the particular tasks of heat saving and environmental safety. Therefore the development and use of a binder that cures at much lower temperatures and does not contain phenols is an urgent task.
Results. An experiment conducted to assess the effect on adhesion to various surfaces of a complex binder cured in the temperature range from 80 to 140 °C allowed us to determine the optimal flow rate of the latent component and modifier, which were 3.6—4.0 % and (2.6 ± 0.1) % respectively by the weight of a binder at an optimal heat treatment temperature of 100 °C. The calculation suggests that when switching from heat treatment at 250 °C to heat treatment at 100 °C, direct heat costs are reduced by 60 %, and energy costs for the manufacture of mineral wool cylinders by 20—30 %.
Conclusion. The possibility of using epoxy glue on latent hardeners as a binder for highly porous systems with the distribution and curing of this binder on thin mineral fibers has been justified theoretically and confirmed experimentally. The characteristic parameters of the curing process have been identified whose duration decreases as temperature and the content of latent hardener increase.
| | | | Keywords: mineral wool cylinders, rock wool, phenolic binder, epoxy binder, latent hardeners, heat treatment, energy efficiency. |
DOI: 10.36622/VSTU.2021.64.4.005
References 1. Aldawi, F. Thermal Performance Modelling of Residential House Wall Systems / F. Aldawi, F. Alam, A. Date, A. Kumar, M. Rasul // Procedia Engineering. — 2012. — Vol. 49. — Р. 161—168.
2. Bauer, E. Analysis of building façade defects using infrared thermography: laboratory studies / E. Bauer, E. Pavon, E. K. De Castro, E. Barreira // Journal of Building Engineering. — 2016. — Vol. 6. — Р. 93—104. — DOI: 10.1016/j.jobe.2016.02.012.
3. Belussi, L. A review of performance of zero energy buildings and energy efficiency solutions / L. Belussi, B. Barozzi, A. Bellazzi [et al.] // Journal of Building Engineering. — 2019. — Vol. 25. — P. 100172. — DOI: 10.1016/j.jobe.2019.100772.
4. Funk, M. Hysteretic moisture properties of porous materials: Part 1: Thermodynamics FUNK M / M. Funk // Journal of building physics. — 2014. — Vol. 38, № 1. — Р.6—49. — DOI: 10.1177/1744259113496367.
5. Gonzalez-Romero, V. M. Viscosity Rise During Free Radical Crosslinking Polymerization with Inhibition / V. M. Gonzalez-Romero, C. W. Macosko // J. Rheology. — 1985. — Vol. 29. — № 3. — P. 259—272.
6. Gouri, M. Thermal degradation of a reactive flame retardant based on cyclotriphosphazene and its blend with DGEBA epoxy resin / M. Gouri, A. Bachiri, S. E. Hegazi [et al] // Polymer Degradation and Stability. — 2009. — Vol. 94, № 11. — Р. 2101—2106. — https: DOI.org/10.1007/s11998-014-9579-6.
7. Ibrahim, O. Progress to global strategy for management of energy systems / O. Ibrahim, R. Younes // Journal of Building Engineering. — 2018. — Vol. 20. — P. 303—316. — DOI: 10.1016/j.jobe.2018.07.020.
8. Lee, D. S. Effect of the Chemical Structure of Low-Profile Additives on the Curing Behavior and Chemorheology of Unsaturated Polyester Resin / D. S. Lee, C. D. Han // Polym. Eng. Sci. — 1987. — Vol. 27, № 13. — P. 964—975.
9. Lee, Da Eun A study on the curing kinetics of epoxy molding compounds with various latent catalysts using differential scanning calorimetry / Da Eun Lee, Hyun Woo Kim, Byung-Seon Kong, Hyung Ouk Choi // J. APPL. POLYM. SCI. — 2017. — DOI: 10.1002/APP.45252.
10. Mansourian-Tabaei, M. Khonakdar Lap Shear Strength and Thermal Stability of Diglycidyl Ether of Bisphenol A/Epoxy Novolac Adhesives with Nanoreinforcing Fillers / M. Mansourian-Tabaei, S. H. Jafari, H. Ali // J. APPL. POLYM. SCI. — 2014. — DOI: 10.1002/APP.40017.
11. Nardi, L. Influence of insulation defects on the termal performance of walls an experimental and numerical investigation / L. Nardi, S. Perilli, T. De Rubeis [et al] // Journal of Building Engineering. — 2019. — Vol. 21. — P. 355—365. — DOI: 10.1016/j.jobe.2018.10.029.
12. Orlik-Kozdon, B. Effect of the air channels in thermal insulating material on its thermal resistance / B. Orlik-Kozdon, T. Steidl // Journal of building physics. — 2016. — Vol. 39, № 5. — Р. 461—470. — DOI: 10.1177/1744259115599957.
13. Quagliarini, E. Basalt fiber ropes and rods: durability tests for their use in building engineering / E. Quagliarini, S. Lenci, F. Monni // Journal of Building Engineering. — 2016. — Vol. 5. — P. 142—150. — DOI: 10.1016/j.jobe.2015.12.003.
14. Rumiantcev, B. M. Insulation systems of the building construtions / B. M. Rumiantcev, A. D. Zhukov, D. B. Zelenshikov [et al] // MATEC Web of Conferences. — 2016. — Vol. 86. — DOI: http://dx.DOI.org/10.1051/matecconf/20168604027.
15. Rumiantcev, B. M. The systems of insulation and a methodology for assessing the durability / B. M. Rumiantcev, A. D. Zhukov, E. Yu. Bobrova [et al] // MATEC Web of Conferences. — 2016. — Vol. 86. — DOI: http://dx.DOI.org/10.1051/matecconf/20168604036.
16. Shen, X. Coupled heat and moisture transfer in building material with freezing and thawing process / X. Shen, L. Li, W. Cui, Y. Feng // Journal of Building Engineering. — 2018. — Vol. 20. — P. 609—615. — DOI: 10.1016/j.jobe.2018.07.026.
17. Zhuk, P. M. The regulatory framework for the environmental assessment of building materials: prospects for improvement / P. M. Zhuk, A. D. Zhukov // Ecology and Industry of Russia. — 2018. — Vol. 22, № 4. — P. 52—57. — DOI: 10.18412/1816-0395-2018-4-52-57.
18. Zhukov, A. The investigation of expanded polystyrene creep behavior / A. Zhukov, V. Semyonov, I. Gnip, S. Vaitkus // MATEC Web of Conferences. — Warsaw, 2017. — Vol. 117.
19. Zhukov, A. Ecological and energy efficiency of insulating systems 03070 / A. Zhukov, A. Medvedev, A. Poserenin and B. Efimov // E3S Web of Conferences. — 2019. — Vol. 135 (ITESE—2019). — DOI: https://DOI.org/10.1051/e3sconf/201913503070.
20. Zhukov, A. D. Insulation systems with the expanded polyethylene application / A. D. Zhukov, K. A. Ter-Zakaryan, V. S. Semenov // ScienceDirect IFAC PaperOnLine. — 2018. — Vol. 51, Is. 30. — P. 803—807. — DOI: 10.1016/j.ifacol.2018.11.191.
|
|
|
|
|
