Vermikulit va bazalt asosidagi issiqlik izolyatsion polimer kompozitsion materiallarni tadqiq etish

Kirish. Zamonaviy qurilish sanoatida issiqlik izolyatsiyalovchi materiallarga boʻlgan talabning ortishi, energiya resurslarini tejash va samarali foydalanish zarurati bilan izohlanadi. Suyuq shisha asosida olib borilgan tadqiqotlar koʻpikli keramika kabi materiallar yaratishda yuqori samaradorlikka ega ekanligini koʻrsatdi [1,2]. Shu bilan birga, suyuq shisha asosidagi aralashmalar issiqlik izolyatsiyasini yaxshilashga xizmat qiluvchi istiqbolli yechimlardan biri sifatida baholanadi. Ammo mavjud ishlanmalarga qaramay, mineral bog‘lovchilar va yengil toʻldirgichlar asosida past issiqlik oʻtkazuvchanlik koeffitsiyentiga ega, tashish va montaj qilish uchun yetarli mexanik mustahkamlikka ega boʻlgan kompozitsion issiqlik izolyatsiyalovchi materiallarni yaratish masalasi dolzarb boʻlib qolmoqda [3]. Shu sababli, bunday materiallar ishlab chiqish qurilishda energiya samaradorligini oshirish, ekologik xavfsiz va iqtisodiy jihatdan maqbul texnologiyalarni joriy etishda muhim ilmiy-amaliy yoʻnalish hisoblanadi. Tadqiqot natijalariga koʻra, suyuq shisha bog‘lovchi va mineral toʻldirgichlar asosida yangi noorganik issiqlik izolyatsiyalovchi materiallarni yaratish imkoniyati oʻrganildi. Vermikulit, bog‘lovchi vazifasini bajaruvchi emulsiyalar, sement kabi qoʻshimchalarning issiqlik oʻtkazuvchanligi, zichligi hamda mexanik xossalariga sezilarli ta’sir koʻrsatishi aniqlandi [1,4]. Shuningdek, qoʻshimchalarning miqdori va turlarini optimallashtirish orqali qurilish sanoatida qoʻyiladigan me’yoriy talablarni qondiradigan izolyatsion materiallar olish mumkinligi aniqlandi. Eruvchan shisha hamda suyuq shisha yirik hajmda ishlab chiqariladigan noorganik sintez mahsulotlari sifatida sanoati rivojlangan barcha mamlakatlarda keng qoʻllanilmoqda. Ularga boʻlgan qiziqishning ortishi, avvalo, ularning qimmatli fizik-kimyoviy va texnologik xususiyatlari bilan bog‘liqdir. Bunday mahsulotlarning asosiy afzalliklari ishlab chiqarish va qoʻllash jarayonlarining ekologik tozaligi, yonmasligi va zaharli emasligi, shuningdek, koʻpincha boshlang‘ich xomashyoning arzon va keng tarqalganligi bilan izohlanadi [5]. Shu jihatlari tufayli suyuq va eruvchan shishaning qurilish, kimyo, energetika va boshqa sohalarda qoʻllanish imkoniyatlari yanada kengaymoqda. Suyuq shishaning amaliy qoʻllanilish sohalari uning oʻzoʻzidan qotib, sun’iy silikat toshi hosil qilish qobiliyati va turli kimyoviy tabiatli yuzalarga yuqori yopishish xususiyati bilan belgilanadi [6]. Ushbu noyob xususiyatlar natijasida suyuq shisha oddiy bog‘lovchi sifatida emas, balki koʻp funksional kompozitsion materiallar yaratish uchun samarali komponent sifatida alohida ahamiyat kasb etadi. Tadqiqot metodologiyasi: Suyuq shisha eritmasining fizik xossalari (zichlik va qovushqoqligi) uning tarkibiy nisbatlari va tashqi sharoitlarga qarab oʻzgaradi. Qotgan suyuq shisha pardasi suvda eriydi [6,7]. Suyuq shishaning qoʻllanilish sohalari juda keng. U xususan, kislota va suvga chidamli sement hamda beton tayyorlashda, gazlamalarni shimdirishda, oʻtga chidamli boʻyoqlar va yog‘ochni himoyalovchi qoplamalar (antipirenlar) tayyorlashda, zaif tuproqlarni mustahkamlashda, sellyuloza materiallarini yopishtirish uchun yelim sifatida, elektrodlar ishlab chiqarishda, oʻsimlik moylarni tozalashda va boshqa koʻplab sohalarda ishlatiladi [8]. Toshkent kimyo texnologiya ilmiy tadqiqot instituti ilmiy xodimlari tomonidan PbV-1 (polimer bog‘lovchilar, vermikulit, alyuminiy va kremniy oksidi asosidagi modifikatsiyalangan nanorazmerli toʻldiruvchi), PbMe-2 (polimer bog‘lovchi, vermikulit va alyuminiy gidroksid) va “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №5/2025 118 Кимё ва кимёвий технологиялар PbB-3 (polimer bog‘lovchi, mineral paxta (bazalt tolasi) va alyuminiy gidroksid) asosidagi kompozit qoplamalar olish texnologiyasi ishlab chiqilgan va amaliyotga joriy qilingan. 1-rasm. Vermikulit va bazalt tolasi hamda polimer bog‘lovchilar asosida issiqlikka barqaror kompozit materiallarning tashqi koʻrinishi Vermikulit gidratlangan alyumosilikat minerali boʻlib, qizdirilganda ichki strukturasidagi bog‘langan suvni yoʻqotib, hajmi 15–20 martagacha kengayishi bilan ajralib turadi. Ushbu noyob xususiyati tufayli vermikulit yengil, issiqlik va ovoz oʻtkazuvchanligi past, ekologik xavfsiz va yonmaydigan material hisoblanadi. 1-jadval. Polimer kompozitsion qoplamaning fizik xossalari Rangi Toʻq qoʻngir rangda Zichligi 1,315 g/sm3 Suvda eruvchanligi Erimaydi Qoʻllash harorati +1…+200 °С Qoplamaning qotish vaqti 25оС haroratda - 48 соат Tadqiqotlar shuni koʻrsatadiki, vermikulit asosida olingan mahsulotlar qurilishda samarali issiqlik izolyatsiyasi va yong‘inga chidamli qoplama sifatida, metallurgiya va kimyo sanoatida yuqori haroratli filtr va qoplovchi material sifatida keng qoʻllaniladi. Vermikulitning kengayish xususiyatidan foydalanish natijasida energiya samaradorligini ta’minlovchi, ekologik toza va uzoq muddat xizmat qiluvchi yangi turdagi kompozitsion materiallarni ishlab chiqish mumkin. Suyuq shisha va vermikulitning kombinatsiyasi asosida yaratilgan kompozitsion materiallar zamonaviy qurilish va texnologiya sohalarida katta istiqbolga ega. Suyuq shisha yuqori yopishuvchanlik qobiliyati, kimyoviy inertligi, yonmasligi va ekologik xavfsizligi bilan ajralib turadi. Vermikulit esa qizdirilganda hajmining keskin kengayishi natijasida juda yengil, past issiqlik oʻtkazuvchanlikka ega, olovga chidamli va issiqlik izolyatsion material sifatida tanilgan. Ushbu ikki komponentning (2rasm) uyg‘unlashuvi natijasida kompozitsion materiallarda quyidagi ijobiy natijalar kuzatilganini koʻrishimiz mumkin. Vermikulitning g‘ovakli va kengaygan tuzilishi issiqlik oʻtkazuvchanlikni sezilarli kamaytiradi, 2-rasm. Issiqlik izolyatsion qoplama bilan qoplangan metal quvur “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №5/2025 119 Химия и химические технологии suyuq shisha esa bu tuzilmani mustahkam bog‘lab turadi. Suyuq shisha kompozitsiyaga mustahkamlik beradi, vermikulit esa yengillikni ta’minlaydi. Har ikkala komponentning yonmasligi materialni yuqori haroratli muhitda ham barqaror qiladi. Tabiiy, zaharsiz va qayta ishlash mumkin boʻlgan xomashyolardan tashkil topgani sababli ekologik toza hisoblanadi. Qurilishda issiqlik va ovoz izolyatsiyasi, yong‘inga chidamli qoplamalar, hamda yuqori samaradorlikka ega qurilish plitalari va bloklari ishlab chiqarishda keng qoʻllanilishi mumkin. Mazkur ishda vermikulit va polimer bog‘lovchi asosida yaratilgan kompozit materiallarning issiqlikka barqarorlik mexanizmi hamda ular asosidagi qoplamalarning fizik, kimyoviy va mexanik xossalari tahlil qilindi. Issiqlikka chidamlilik vermikulitning qatlamli-g‘ovak tuzilmasi va polimer bog‘lovchining hosil qilgan kompozitlari issiqlikka barqarorlikni oshirishi natijasida ushbu materillarga talab oshib borishiga sabab boʻladi. Kompozit material past issiqlik oʻtkazuvchanlik, yengillik va suvga nisbatan yuqori chidamlilikka ega. Kimyoviy jihatdan inert boʻlib, yong‘inga qarshiligi yuqori va 800-1000 °C gacha boʻlgan haroratlarda strukturaviy barqarorlikni saqlaydi. Mexanik xossalardan siqilishga va shakl barqarorligiga chidamliligi yuqori boʻlsada, mineralning moʻrtligi tufayli plastiklik cheklangan. Bunday kompozit qoplamalar qurilish, transport, sanoat va yong‘inga qarshi himoya sohalarida samarali qoʻllanish imkoniyatiga ega. 2-jadval PbV-1, PbMe-2, PbB-3 polimer kompozit materillarni fizik mexanik xossalari Material Suv shimuvchanligi, pH (20°C) Issiqlik oʻtkazuvchanlik Issiqlikka barqarorlik Siqilishga mustahkamlik 24 soat (% massa) λ (W/m·K) Tmax (°C) (MPa) PbV-1 3–8 7–9 0.055–0.075 250–450 1.5–6.0 PbMe-2 8–18 7–9 0.060–0.090 200–350 1.0–4.0 PbB-3 30–70 7–8 0.034–0.045 600–1000 0.02–0.20 Polimer bog‘lovchi asosidagi vermikulit va mineral qoʻshimchali kompozit materiallarning fizik-mexanik xossalari tahlili shuni koʻrsatadiki, ularning issiqlik qozonxonalarida qoʻllanish samaradorligi sezilarli darajada yuqori boʻlib PbV-1 kompoziti past issiqlik oʻtkazuvchanlik (0.055–0.075 W/m·K), suv shimuvchanlikning nisbatan pastligi (3–8 %) va yuqori mexanik mustahkamligi (1.5–6.0 MPa) bilan ajralib turib, qozonxonalar devorlarida energiya samaradorligini ta’minlaydi hamda uzoq muddatli ekspluatatsiyada shakl barqarorligini saqlaydi. PbMe-2 kompoziti oʻrtacha koʻrsatkichlarga ega boʻlib, qoʻshimcha gidrofob ishlov berilganda samarali boʻlishi mumkin. PbB-3 esa issiqlikka eng yuqori barqarorlik (600-1000 °C) koʻrsatgan boʻlsada, suv shimuvchanligi (30-70 %) va siqilishga chidamliligi pastligi sabab qozonxona sharoitida qoʻshimcha himoya qatlamisiz yetarli darajada samarali emas. Umuman olganda, vermikulit asosidagi PbV-1 kompozitlari issiqlik qozonxonalarida eng qulay va tejamkor izolyatsiya materiali sifatida tavsiya etilishi mumkin. Suyuq shisha, vermikulit asosidagi polimer kompozitsion materiallarni issiqlik oʻtkazuvchanligi quyidagicha tekshirishimiz mumkin: Dastlab namuna 10 mm dan 100 mm qalinlikgacha olinadi. Bunda namuna sirtlari tekis, parallel va toʻliq plastinalarga yopishadigan boʻlishi kerak. Namunaning zichligi va namligi oldindan oʻlchanadi (chunki ular λ ga ta’sir qiladi). Bu yerda (3rasm), sxemaning yuqori qismida issiq plastina (T1), pastgi qismida sovuq plastina (T2), oʻrtasida esa namuna (δ qalinlikda) joylashgan. Qora strelkalar bilan issiqlik oqimi (q) tasvirlangan. Shu qurilma yordamida barqaror issiqlik oqimi yaratiladi va λ hisoblab chiqiladi. Issiqlik oʻtkazuvchanlikni oʻlchash uchun namunaning yuqorisidan issiq plastina, pastidan sovuq plastina joylashtiriladi. 3-rasm. Issiqlik oʻtkazuvchanlikni oʻlchash qurilmasining sxemasi “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №5/2025 120 Кимё ва кимёвий технологиялар Harorat farqi: ΔT = T1 – T2. Qurilma orqali namuna ichidan oʻtayotgan issiqlik oqimi (q, W/m²) oʻlchanadi. Harorat va oqim 1–2 soat davomida deyarli oʻzgartirilmaydi. Soʻngra issiq sirt harorati (T1), sovuq sirt harorati (T2), namunaning qalinligi (δ, m) va issiqlik oqimi zichligi (q, W/m²) oʻlchanadi. λ=q⋅δΔT bu yerda: λ – issiqlik oʻtkazuvchanlik (W/m·K), q – issiqlik oqimi zichligi (W/m²), δ – namunani qalinligi (m), ΔT = T1 – T2 – plastinalar harorati farqi (K). Tajribalar natijasida bu kompozitsion materiallar quyidagi ustunliklarni namoyon qildi: Zichlik: 250–600 kg/m³, bu esa qurilish konstruksiyalarining yengilligini ta’minlaydi. Issiqlik oʻtkazuvchanlik: 0,08–0,12 W/(m·K), ya’ni yuqori darajadagi issiqlik izolyatsiyasi. Bosimga chidamlilik: 2,5–4,0 MPa, tashish va montaj qilishda yetarli mustahkamlikni kafolatlaydi. Ekologik xavfsizlik va yong‘inga chidamlilik: tabiiy, zaharsiz va yonmaydigan material sifatida barqaror ishlatilishi mumkin. Xulosa. Bu kombinatsiya materialning issiqlik oʻtkazuvchanligini keskin kamaytirish va mexanik mustahkamligini oshirish imkonini berdi. Oʻtkazilgan tadqiqotlar shuni koʻrsatadiki, suyuq shisha va vermikulit asosida yaratilgan kompozitsion issiqlik izolyatsiyalovchi materiallar qurilish sanoatida amaliy jihatdan katta ahamiyatga ega. Ushbu komponentlarning uyg‘unlashuvi natijasida yengil, mustahkam, yonmaydigan va uzoq muddat xizmat qiluvchi kompozitsion materiallar olish mumkin. Texnologik nuqtai nazardan, qoʻshimcha mineral aralashmalarning qoʻllanilishi materiallarning mexanik mustahkamligi va barqarorligini yanada oshiradi