WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 6 |

Таким образом, из соединений силиката натрия и каолина, наряду с материалами для защиты минеральных поверхностей, предлагается получать и композиционные сорбционно-активные материалы. В этой связи изучение влияния состава композиций на их механическую прочность и другие физико-химические характеристики, определяемые структурой соединений каолина в растворах натриевого жидкого стекла, представляет большой интерес.

В главе 2 представлены объекты исследования и исходные вещества для проведений испытаний. Наряду с каолином, в качестве образца сравнения использовали отбельную землю Engelhard (США). В качестве модифицирующих агентов жидкого стекла применяли карбамид и бутадиенстирольный латекс СКС-65-ГП; для активации каолина использовали перкарбонат натрия, фосфорную и уксусную кислоты, а также виноградный и яблочный уксус. Кроме традиционных пигментов и наполнителей силикатных композиций – мела, талька и железного сурика, применяли золу-унос теплоэлектростанций, цинксодержащий отход производства ронгалита и отходы стекольного производства.

Испытание композиционных материалов, нанесённых на минеральную подложку, проводили по стандартным методикам, принятым при исследовании силикатных красок. Приготовление формовочных масс из каолина и жидкого стекла производили согласно рекомендациям, изложенным в монографии А.П. Ильина и В.Ю. Прокофьева; формование осуществляли на поршневом экструдере. Структурно-механических тип массы определяли по методике С.П. Ничипоренко. Реологические кривые силикатных композиций снимали на ротационном вискозиметре «Rheotest-2». ИК спектры получали на приборе « Avatar 360 FT – IR ESP» в диапазоне 4000 500 см-1. Относительную интенсивность полос поглощения оценивали по методике Смита. При проведении рентгенофазового анализа, используя выражение Вульфа-Брегга, рассчитывали межплоскостные расстояния, измеряли интенсивность пиков, нормировали значения и идентифицировали фазы путем сравнения их с данными каталога. Дифференциальный термический анализ осуществляли на дериватографе Q-1500D при скорости нагрева на воздухе 5 С·мин-1. Анализ восковых соединений в растительных маслах после их контакта с сорбентом проводили на спектрофотометре – с использованием градуировочного графика, построенного в координатах D = f (Cв). Размеры кристаллов восков, осаждающихся в растительных маслах на материале каолина, оценивали на микроскопе «Biolam». Содержание тяжёлых металлов контролировали методом атомно-абсорбционной спектроскопии на приборе «Сатурн-2». Характеристики масел, очищенных на сорбентах, оценивали по методикам, применяемым в химической и масложировой промышленности.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА

Третья глава посвящена формированию многокомпонентных смесей из силиката натрия и получению образцов новых одноупаковочных материалов для защиты минеральных подложек, а также изучению их основных физико-механических свойств.

Необходимость контроля реологических свойств силикатных композиций объясняется тем, что они должны легко наноситься на подложку, иметь относительно прочную коагуляционную структуру, чтобы не давать наплывов на вертикальной поверхности, а также сохранять стабильность при хранении. Для повышения стабильности силикатных красок при хранении натриевое жидкое стекло предварительно модифицировали карбамидом (ЖСК) в количестве 10 мас. %, добавляли до 20 % бутадиенстирольного латекса, после чего смешивали и перетирали с неорганическими наполнителями и пигментами – каолином, мелом, тальком, TiO2, Fe2O3. Установлено, что композиция, где каолин выступает единственным компонентом пигментной части, обладает достаточно прочной коагуляционной структурой (полная мощность на течение составляет 1,51 МВт/м3), характеризуется значением константы консистенции 350 Пас, а также низкой величиной индекса течения ( 0,03). При хранении в течение 24 ч наблюдается небольшое снижение прочности структуры. Пологий участок реологической кривой составляет 450…500 Па. Такие характеристики позволяют легко наносить композицию «ЖСК – латекс – каолин» на поверхность без растекания. Однако после отверждения она недостаточно водоустойчива.

Дополнительное введение к каолину мела и железного сурика (каолин 50 мас.%, мел 35 мас.%, Fe2O3 15 мас. %) приводит к тому, что прочность коагуляционной структуры, константа консистенции и индекс течения уменьшаются приблизительно в 2 раза. По истечении 24 ч эти характеристики возрастают не менее чем на 70–80 %. Это связано с тем, что присутствующие в композиции мел и Fe2O3 медленнее образуют коагуляционные связи в дисперсионной среде по сравнению с каолином. Пологий участок реологических кривых составляет 180…200 Па. Прочностные характеристики отверждённых композиций при этом несколько снижаются, но, с другой стороны, уменьшается их вымеливание и в 3 раза – смываемость силикатной плёнки.

Характерно, что уменьшение содержания каолина в твёрдой части композиции с 50 до 30 мас. %, при содержании мела 50 мас. % и талька 20 мас. %, заменившего Fe2O3, позволяет повысить её щёлоче- и водоустойчивость, а также твёрдость плёнки с 0,29 до 0,33 у.ед. Характер изменения реологических параметров в течение 24 ч указывает на стабилизацию коагуляционных связей между дисперсными частицами. С другой стороны, пигментная часть, где тальк не введён и содержание каолина уменьшено до 15 мас. %, а в системе превалирует мел (55 мас. %) и железный сурик Fe2O3 (30 мас. %), обеспечивает рост прочности коагуляционной структуры в процессе хранения более чем в 1,5 раза; константа констистенции увеличивается в 2,4 раза, а индекс течения уменьшается с 0,14 до 0,06; пологий участок на кривой течения достигает 500…600 Па. Эти факты свидетельствуют о существенном упрочнении структуры образца при хранении, что, вероятно, следует отнести на счёт действия Fe2O3. Такая композиция обладает повышенной водоустойчивостью и даёт твёрдые плёнки (0,34 у.ед.) с малой смываемостью (7,2 %) при действии нагрузки 20 Н.

Установлено, что замена в пигментной части композиции каолина на диоксид титана (TiO2) в сочетании с мелом (50 мас. %) и тальком (20 мас. %) даёт систему с малопрочной коагуляционной структурой. Однако при хранении в течение 24 ч мощность на её разрушение резко возрастает (до 0,97 МВт/м3), а также в 2 раза снижается индекс течения. Как и в случае применения железного сурика, композиции для образования стабильной структуры требуется определённое время. Эксплуатационные свойства при этом сопоставимы с композициями, содержащими до 30 мас. % каолина в пигментной части, однако стоимость титансодержащих составов выше, чем аналогичных, содержащих каолин. Полученные данные согласуются с данными исследований, согласно которым смеси компонентов «каолин – мел – тальк» в растворах латексов, как, видимо, и в растворах силиката натрия, дают менее прочную коагуляционную структуру, чем каждый из компонентов в отдельности. И, напротив, для сочетания «каолин – тальк» (соединения алюминия и магния) в пигментной части силикатной композиции аналогично водно-дисперсионным смесям наблюдается синергетический эффект в отношении коагуляционной структуры. Таким образом, установлено, что введение в композицию на основе ЖСК бутадиенстирольного латекса, а в состав пигментной части дополнительно к мелу, 15-30 мас.% наполнителя – каолина позволяет получать жизнеспособные композиции, которые можно использовать для защиты минеральных подложек. В качестве сонаполнителя композиций светлых тонов, целесообразно использовать тальк (до 20 %), а железный сурик является подходящим компонентом цветовых пигментных смесей, включающих каолин (~30 мас. %).

Оксиды алюминия, железа и цинка в значительном количестве содержатся также в отходах химической и стекольной промышленности. Так, типовая композиция на основе немодифицированного натриевого ЖС (обр. 1), где пигментная часть включает мел (75 мас. %), тальк (15 мас. %) и железный сурик (10 мас. %), нежизнеспособна, даёт неустойчивые в воде покрытия с малой эластичностью (табл. 1) и обладает малопрочной коагуляционной структурой: N = 0,02 МВт/м3; кроющая способность составляет 250 г/м2.

Модифицирование ЖС карбамидом, и введение взамен мела до 5 % отходов стекольного производства приводит к тому, что жизнеспособность композиции возрастает (120 сут., обр. 2). Однако прочность коагуляционной структуры уменьшается вдвое, индекс течения системы снижется с 0,17 до 0,11; пологий участок реологической кривой при переходе к образцу 2 сокращается с 200…220 Па до 120 Па. Введение в композицию в качестве физического модификатора латекса СКС-65-ГП в количестве 20 мас. % (обр. 3-5) позволяет более чем на порядок увеличить прочность коагуляционной структуры. Наиболее стабильные реологические свойства проявляются у смеси, включающей ~20 мас. % железного сурика (обр. 5); при этом массовое соотношение отходы стекольного производства: сурик соблюдается на уровне 1:3. Как видно из табл. 1, композиция жизнеспособна 120 сут., обладает высокой кроющей способностью (расход 75 г/м2), проч-

Т а б л и ц а 1

Свойства силикатных композиций после отверждения на минеральной подложке

образца

Время отверждения, ч

Прочность плёнки при изгибе, мм

Твёрдость плёнки

по маятниковому прибору, у. ед.

Кроющая способность композиции на cухую плёнку, г/м2

Водоустойчивость покрытия,

через 24 ч

Смываемость плёнки

при истирании под действием нагрузки, %

Жизнеспособность

композиции, сут.

1

8

50

0,32

250

неустойчиво

100

0,5

2

8

16

0,38

200

слабо

вымеливает

12,4

120

3

7

10

0,39

80

без изменений

5,6

120

4

7

10

0,49

70

без изменений

3,6

120

5

7

10

0,41

75

без изменений

5,3

120

6

7

10

0,34

180

без изменений

7,3

120

7

7

10

0,32

250

без изменений

8,5

0,5

8

6

15

0,30

200

без изменений

9,8

120

9

6

16

0,32

без изменений

10,5

0,5

10

6

10

0,41

80

без изменений

7,8

120

11

6

10

0,47

105

без изменений

8,7

120

12

6

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 6 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»