Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Редиспергируемый порошкообразный минерально-полимерный материал для модификации минеральных вяжущих систем Карабут Людмила Алексеевна

Редиспергируемый порошкообразный минерально-полимерный материал для модификации минеральных вяжущих систем
<
Редиспергируемый порошкообразный минерально-полимерный материал для модификации минеральных вяжущих систем Редиспергируемый порошкообразный минерально-полимерный материал для модификации минеральных вяжущих систем Редиспергируемый порошкообразный минерально-полимерный материал для модификации минеральных вяжущих систем Редиспергируемый порошкообразный минерально-полимерный материал для модификации минеральных вяжущих систем Редиспергируемый порошкообразный минерально-полимерный материал для модификации минеральных вяжущих систем Редиспергируемый порошкообразный минерально-полимерный материал для модификации минеральных вяжущих систем Редиспергируемый порошкообразный минерально-полимерный материал для модификации минеральных вяжущих систем Редиспергируемый порошкообразный минерально-полимерный материал для модификации минеральных вяжущих систем Редиспергируемый порошкообразный минерально-полимерный материал для модификации минеральных вяжущих систем Редиспергируемый порошкообразный минерально-полимерный материал для модификации минеральных вяжущих систем Редиспергируемый порошкообразный минерально-полимерный материал для модификации минеральных вяжущих систем Редиспергируемый порошкообразный минерально-полимерный материал для модификации минеральных вяжущих систем
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Карабут Людмила Алексеевна. Редиспергируемый порошкообразный минерально-полимерный материал для модификации минеральных вяжущих систем : диссертация ... кандидата технических наук : 05.23.05.- Омск, 2003.- 148 с.: ил. РГБ ОД, 61 03-5/2585-9

Содержание к диссертации

Введение

Глава I Аналитический обзор состояния проблемы 12

1.1 Краткий исторический обзор использования полимерных дисперсий для модификации строительных материалов 12

1.2 Сырьевые материалы и номенклатура современных редиспергируемых полимерных порошков (РПП) 13

1.3 Основные области использования РПП 15

1.4 Методы производства и механизм действия РПП 18

1.5 Теоретические предпосылки исследования 24

1.5.1 Современное представление о латексах и их устойчивости 24

1.5.2 Особенности ПАВ, используемых для стабилизации латексов 26

1.5.3 Особенности минеральных наполнителей 29

1.5.4 Теоретические основы выделения полимера из латекса 33

1.5.5 Основные факторы стабилизации 38

1.6 Выводы 43

1.7 Рабочие гипотезы 44

1.8 Цель и задачи исследования 45

Глава 2. Сырьевые материалы, методы исследования и расчетов 46

2.1 Характеристика материалов 45

2.2 Методы исследований 49

2.2.1 Исследование влияния ПАВ на свойства латекса 49

2.2.1.1 Метод "отрыва кольца" 49

2.2.1.2 Метод "счета капель" 50

2.2.2 Исследование влияния дестабилизирующих факторов на свойства латекса 52

2.2.2.1 Метод "минутной мутности" 56

2.2.3 Исследование свойств полимерного порошка 58

2.2.3.1 Методика определения влажности порошка 60

2.2.3.2 Методика определения насыпной плотности и плотности порошка в уплотненном состоянии 61

2.2.3.3 Методика определения сыпучести поршка 61

2.2.3.4 Методика определения аутогезионной прочности порошка 62

2.2.3.5 Метод электронной микроскопии 62

2.2.3.6 Методика определения пленкообразующей способности порошка 63

2.2.3.7 Методика определения тонкости помола полимерного порошка 64

2.2.4 Стандартные методы испытаний 65

2.3 Методы расчетов и обработки результатов экспериментов 65

2.3.1 Метод математического планирования эксперимента 65

2.3.2 Методика обработки результатов измерений 72

Глава 3 . Способ получения, составы и свойства редиспергируемых полимерных порошков 74

3.1 Разработка способа выделения каучука из латекса 74

3.1.1 Влияние стабилизирующих факторов на свойства латекса СКС-65 ГП 74

3.1.2 Влияние дестабилизирующих факторов на свойства латекса СКС-65 ГП 77

3.1.3 Поисковые эксперименты 85

3.2 Способ получения и составы редиспергируемых полимерных порошков 89

3.3 Свойства редиспергируемых полимерных порошков 90

3.4 Выводы 101

Глава 4 . Влияние редиспергируемых полимерных порошков на свойства минеральных вяжущих систем 102

4.1 Влияние полимерного порошка ПП2 на основные свойства гипсового вяжущего вещества 102

4.2 Влияние полимерных поршков ПП1,11112 на основные свойства цементного вяжущего вещества 104

4.3 Выводы 114

Глыва 5. Производственные испытания 116

5.1 Выпуск опытной партии полимерного порошка 116

5.2 Производство штукатурного раствора на основе разработанного полимерного порошка 120

5.3 Перспективные направления дальнейших исследований 124

Основные выводы 126

Список литературы 129

Приложения 138

Введение к работе

Актуальность проблемы.

В настоящий момент для российской науки, и особенно, для строительного материаловедения, основной и конкретной задачей является техническое перевооружение существующих в строительной отрасли предприятий, освоение новых технологий, организация производства более дешевой, конкурентно-способной и качественной продукции. Наряду с этим растущая потребность в сухих строительных смесях стала объективной реальностью. Наконец стремление российских производителей выпускать продукцию, по качеству не уступающую импортным аналогам, но более доступную по цене, диктует необходимость создания импортозамещающих редиспергируемых полимерных добавок на основе местного сырья.

Как правило, полимерные порошки в простых рецептурах, например в плиточных клеях для внутренних работ, стоят около 80% от всех затрат на сырье, а в сложных - до 97%. Поэтому перспективы производства большей части строительных материалов определяются организацией выпуска именно полимерных модифицирующих порошков.

Модифицирующие добавки для производства сухих строительных смесей, лаков, красок и паст уже давно и успешно применяются на российских предприятиях. Без них невозможно производство высококачественных строительных материалов, обеспечивающих большую скорость проведения работ в совокупности с мировым уровнем качества строительства. Используемые полимерные порошки поставляются в основном из-за рубежа, поэтому строительные материалы на их основе имеют высокую стоимость.

В последние годы в России разработаны многофункциональные добавки для сухих отделочных смесей, однако, выпуск их пока не налажен. В большинстве случаев эти добавки находятся в жидком состоянии, поэтому их используют вместе с водой при затворении смесей, что значительно усложняет технологию.

Применение же добавок в виде сухих редиспергируемых порошков имеет ряд преимуществ:

1 расширяется область использования цементных смесей;

2)снижается вероятность ошибки при изготовлении раствора на стройке, поскольку гарантируется процентное соотношение полимера и цемента в смеси, следовательно, высокий и стабильный уровень качества работ;

3)все компоненты упакованы в один мешок, а с этим связана простота утилизации тары и транспортировки;

4)не нужна емкость для жидких отходов;

5Значительно повышается производительность труда.

Экономический аспект связан с уменьшением площади складских помещений. Кроме того, в инвентарном списке числится один продукт вместо нескольких, транспортируются только твердые вещества, уменьшаются суммарные затраты при использовании, несмотря на более высокую стоимость продукта по сравнению со стоимостью дисперсии.

Применение редиспергируемых порошков является решающим для улучшения прочности на разрыв цементных систем. При этом работа с такими системами очень проста: достаточно затворить сухую смесь водой, чтобы получить строительный раствор с уникальным набором свойств.

Возникшее противоречие между возрастающей потребностью в редиспергируемых полимерных порошках и отсутствием импортозамещающих технологий по их производству ставит исследовательскую задачу, связанную с необходимостью изучения возможности создания подобных технологий с использованием местного сырья.

Решение данной задачи реально, поскольку:

1) производство редиспергируемых полимерных порошков известно в мире более 50 лет;

2) основной товарной продукцией Омского завода синтетического каучука является латекс СКС -65ГП, который может быть использован в качестве сырья для производства редиспергируемых полимерных порошков, поскольку из

7 литературных источников известно, что в конце 90-х годов 20-го века французская фирма "RHODIA" впервые начала производство сухих редиспергируемых полимерных порошков на основе бутадиен-стирольных латексов. Поэтому представляет интерес изучить возможность получения полимерного порошка на базе латекса СКС-65ГП;

3) восстанавливается производство бутадиена, т.е. отпадает необходимость в иногородних поставках мономера, что в конечном итоге снизит стоимость готового продукта.

Актуальность проблемы возрастает в связи с началом строительства в г. Омске завода по выпуску сухих строительных смесей, с возможностью выпуска полимерных добавок на местном сырье по доступной технологии, что приведет к значительному снижению стоимости сухих строительных смесей, модифицированных растворов и бетонов, позволит расширить номенклатуру строительных материалов.

Основным методом получения редиспергируемых полимерных порошков по литературным источникам является распылительная сушка, что энергоемко и требует специального аппаратурного оформления. Перспективным представляется исследование возможности получения указанных полимерных порошков на базе существующих предприятий по выпуску строительных материалов путем механического перемешивания смеси латекса и минерального наполнителя с последующим измельчением полимера, выделенного из латекса.

Исторически сложилось так [5], что различные технологии полимеров возникли раньше самой науки о полимерах (включающей химию, физическую химию, физику и материаловедение). Более того, различные технологии полимеров уже существовали, когда продолжались споры о самой природе полимеров. Лишь сравнительно недавно восстановилась нормальная последовательность, когда технологии стали основываться на химии и физике полимеров, причем этот процесс продолжается и в настоящее время [10,11,12,90,92].

Цель исследования.

Анализ имеющейся информации и проведенные предварительные эксперименты позволили определить цель исследования: разработать составы и способ получения редиспергируемого полимерного порошка на основе латекса СКС-65 ГП для модификации минеральных вяжущих систем.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1) изучить и теоретически обосновать способы выделения полимера из
латекса, установить функциональные зависимости влияния стабилизирующих и
дестабилизирующих факторов на свойства латекса;

  1. определить состав сырьевых материалов и разработать способ получения редиспергируемого полимерного порошка;

  2. обосновать составы и изучить свойства полимерного порошка;

4) исследовать влияние редиспергируемого полимерного порошка на
основные свойства минеральных вяжущих систем.

Объект исследования - способы получения редиспергируемых полимерных порошков.

Предмет исследования - поверхностные явления, сопровождающие процесс получения порошкообразного материала из латекса.

Научная новизна:

теоретически обоснован и экспериментально подтвержден способ получения редиспергируемого полимерного порошка на основе латекса СКС-65 ГП при механическом перемешивании совместно с минеральным компонентом, позволяющий исключить стадию эмульсионной полимеризации латекса, используемую при традиционной технологии. Научная новизна подтверждена положительным решением от 07.02.2003 г о выдаче патента на изобретение № 2001113215/04(013712).;

раскрыты функциональные зависимости влияния вида ПАВ и дестабилизирующих факторов (электролита, его концентрации, минерального наполнителя, механического перемешивания) на свойства латекса, при этом

9 установлено отсутствие редиспергирования в случае использования электролита для выделения каучука из латекса;

- установлено, что наиболее эффективным стабилизатором полимерной
дисперсии является водорастворимый полимер, обеспечивающий коллоидную
защиту каучуковых частиц и последующее редиспергирование порошка;

- показано, что с увеличением содержания минерального компонента в составе сырьевой смеси происходит снижение аутогезионной прочности редиспергируемого полимерного порошка за счет уменьшения количества непосредственных контактов высокополимера на единицу поверхности;

определена степень влияния вида ПАВ, количества ПАВ и минерального компонента на насыпную плотность полимерного порошка и время перемешивания минерально - полимерной смеси для его получения;

теоретически обосновано и практически подтверждено положительное влияние редиспергируемого полимерного порошка на физико-механические свойства минеральных систем, модифицированных разработанным порошком. Увеличение предела прочности при сжатии цементно-полимерных составов связано с присутствием минерального компонента в составе порошка, который вступает в активное физико-химическое взаимодействие с продуктами гидратации цемента, а благодаря наличию полимерной составляющей, способной к пленкообразованию, снижается водопоглащение, возрастает адгезионное взаимодействие и предел прочности при изгибе.

Практическая ценность работы:

- впервые разработаны и предложены составы импортозамещающих
редиспергируемых полимерных порошков для модификации минеральных
вяжущих систем, которые отличаются меньшей стоимостью по сравнению с
существующими аналогами, их использование позволит расширить
номенклатуру и удешевить отдельные виды строительных материалов.
Промышленная применимость и изобретательский уровень подтверждены
положительным решением от 07.02.2003 г о выдаче патента на изобретение №
2001113215/04(013712).

Обоснована и разработана технология получения редиспергируемых полимерных порошков, не требующая специального аппаратурного оформления и позволяющая осуществить производство полимерного порошка в условиях действующих предприятий строительных материалов.

Разработаны и утверждены "Технические условия" на полимерные порошки, регламентирующие нормативные показатели качества материала, методы испытаний, правила приемки, требования безопасности и гарантии изготовителя.

Внедрение результатов.

Выпущена экспериментальная партия редиспергируемого полимерного порошка и штукатурного раствора на его основе на базе ОАО "Омский комбинат строительных конструкций" (ОКСК).

Апробация работы.

Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на ежегодных научно-технических конференциях студентов, аспирантов и профессорско-преподавательского состава Сибирской автомобильно-дорожной академии (СибАДИ) в 1999-2001 г., на научной конференции, посвященной 70-летию кафедры "Дорожное и строительное материаловедение" СибАДИ ( 2001г.).

Публикации: основное содержание работы опубликовано в 5 работах, включая положительное решение о выдаче патента от 07.02.2003 г на изобретение № 2001113215/04 (013712).

Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и приложений. Работа в целом содержит 137 страниц, 17 таблиц, 40 рисунков, список литературы из 123 наименований и приложения на 11 страницах.

Работа выполнена на кафедре "Дорожное и строительное материаловедение" Сибирской автомобильно-дорожной академии и на базе лабораторий ОАО "СК", "ПТЦСМИиТ", ООО "Стройматериалы-99", ОАО ОНПЗ.

Автор приности благодарность к.т.н., проф. Г.М. Погребинскому, к.т.н., доц. В.Д. Галдиной за оказанную поддержку и методическую помощь в ходе диссертационной работы.

Краткий исторический обзор использования полимерных дисперсий для модификации строительных материалов

В начале 30-гг. был зарегистрирован первый патент, описывающий модификацию цементно-содержащей системы с помощью жидких полимерных дисперсий, а именно [74]: 1924 г. - Лефебром получил первый патент, касающийся модификации растворов и бетонов, используя природные каучуковые латексы; 1932 г. - Бонд впервые предложил использовать синтетические латексы для модификации систем; 1935 г. - Родвелл впервые применил ПВА латексы для модифицированных систем; 40-е гг. - растворы и бетоны, модифицированные полимерами, стали использоваться для покрытий полов, мостовых, палуб кораблей. В строительстве использовались монополимерные винилацетатные дисперсии (ПВА). Однако вскоре эти полимеры были вытеснены сополимерными дисперсиями со значительно лучшими техническими характеристиками. 60- е гг. - для модификации растворов и бетонов были применены бутадиен-стирольный каучук, полиакриловый эфир [6,56,66,67,70,104]; 70-80-е гг. - проведены международные конгрессы и конференции по использованию полимеров в бетонах во Франции, Великобритании, США, Японии, Мексике. Кроме того, в Японии были изданы JIS (Японские промышленные стандарты), включающие стандарты по качеству и методам испытаний модификаторов цемента и растворов типа латекса. Некоторые из них: JIS А 6203 Полимерные дисперсии для модификаторов цемента; US А 1171 Изготовление образца для испытаний модифицированного полимером раствора в лаборатории. 1957 г. - Германский концерн "Ваккер - Хеми ГмбХ" впервые в мире начал промышленное производство превращенных в порошки дисперсий.

Сырьевые материалы и номенклатура современных редиспертируемых полимерных порошков (РПП) Сырьем для производства редиспергируемых полимерных порошков являются синтетические латексы. Основной особенностью Российского рынка латексов в настоящее время является почти полное отсутствие отечественных материалов, за исключением поливинилацетатной дисперсии и бутадиен-стирольного латекса, на долю которого приходится более 70% выпускемых полимерных дисперсий [105,32]. Основные предприятия производители латексов были построены до 1980 г. Крупные отечественные предприятия - потребители (бумажная промышленность, производство пенорезины для мебели, ковров, транспорта и др.) сейчас используют значительно меньшие объемы латексов. В то же время растет потребление латексов на производствах, выпускающих водоэмульсионные материалы (клеи, лакокрасочные материалы, товары бытовой химии). Интенсивный рост выпуска сухих смесей, особенно в последнее время, еще более остро поставил вопрос о наличии отечественных латексов. Расширению использования латексов способствует также тенденция замены органических растворителей на более экологически безопасные водоразбавляемые материалы. Общий рост производства в стране, наметившийся в последнее время, создает благоприятные предпосылки дальнейшего подъема промышленности синтетических латексов, в частности СКС-65ГП - основного товарного продукта существующих предприятий, и как следствие позволяет активно использовать его в качестве основного сырья при производстве редиспергируемых полимерных порошков [65].

В последние годы в России разработаны многофункциональные модификаторы для сухих отделочных смесей, однако, выпуск их пока не налажен. Полимеры в виде порошков, применяемые в настоящее время, поставляются в основном из - за рубежа и имеют высокую стоимость.

Основными поставщиками полимерных порошков на Российском рынке остаются иностранные фирмы. Французская фирма "RHODIA" - один из мировых лидеров в области разработки и производства редиспергируемых латексных порошков [4]. Среди всей гаммы добавок, наиболее широко применяются порошки марки" Rhoximat": Компания "DOW Chemical " - один из крупнейших производителей химической продукции в мире - предлагает для производителей строительных материалов широкую гамму продуктов [13]. На заводе Buna Sow Leina (Германия) производятся редиспергируемые полимерные латексные порошки DOW Latex Powder марки DLP. Немецкая фирма " Ваккер - Хеми" производит и поставляет на Российский рынок сополимерные дисперсионные порошки на основе винилацетата, этилена, винилхлорида, акрилата. Порошкообразные полимеры "Виннапас", производимые методом распылительной сушки, специально разработаны в качестве добавок к минеральным вяжущим [68]. В 1959 году "Ваккер-Хеми" представила первый сополимерный редиспергируемый порошок "Виннапас 50/25 VLZ". В последующие годы акцент в исследовании синтетических дисперсий был сделан на сополимеризации винилацетата и этилена, что в конечном итоге привело к созданию современных дисперсий "Виннапас Е". С 1980 года производится порошок "Виннапас R1538Z", первый тройной сополимер в виде диспергируемого порошка с гидрофобизирующими свойствами [68]. Редиспергируемые порошки фирмы "Ваккер-Хеми" являются термопластичными полимерами с минимальной температурой пленкообразования около 0С, отдельные виды порошков, выпускаемые специально для северных стран имеют минусовые температуры пленкообразования и пригодны для зимних кладочных растворов. Фирма "Кариент ГмбХ" относится к числу мировых лидеров по совокупности производимых добавок. На Российском рынке она представлена дисперсионными порошками "Мовилит", которые служат полимерными вяжущими в цементных или гипсовых растворах. Развитие химии и технологии дает возможность использовать порошковые полимерные материалы не только в качестве модифицирующих добавок. Так в НПФ "Центр механохимических технологий" впервые в Росси разработаны и производятся порошкообразные водоразбавляемые латексные краски, в которых полимерные порошки служат в качестве самостоятельного связующего. Частично растворяясь и набухая при разбавлении водой, эти полимеры начинают играть роль связующих и пленкообразователей [27].

В направлении получения редиспергируемых порошков из КМЦ ведутся работы Российскими учеными института "Химии твердого тела". Ломоносовский О.И. и его коллеги разработали близкие технологии получения диспергируемых материалов по так называемому материаловедческому направлению. Диспергируемые порошки были получены путем обработки кальцита слоем карбоксиметилцеллюлозы[28]. Приведенный обзор показывает, что назрела острая необходимость в отечественных порошкообразных редиспергируемых полимерных порошках, для производства которых существует реальная сырьевая база.

Характеристика материалов

В ходе диссертационной работы была определена цель исследования: разработать составы и способ получения редиспергируемого полимерного порошка на основе латекса СКС-65 ГП для модификации минеральных вяжущих систем. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: 1) изучить и теоретически обосновать способы выделения полимера из латекса, раскрыть функциональные зависимости влияния стабилизирующих и дестабилизирующих факторов на свойства латекса; 2) определить состав сырьевых материалов и разработать способ получения редиспергируемого полимерного порошка; 3) обосновать составы и изучить свойства полимерного порошка; 4) исследовать влияние редиспергируемого полимерного порошка на основные свойства минеральных вяжущих систем. Глава 2. СЫРЬЕВЫЕ МАТЕРИАЛЫ, МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И РАСЧЕТОВ 2.1 Характеристика материалов Предварительные эксперименты велись с использованием латексов синтетических следующих марок: СКС - 65 ГП, СКС-65 ГП "Б" по ГОСТ 10564; СКС-75, соответствующий ТУ 9491-44-05766793-96; СКД-1С по ГОСТ 11604; БМС-50КП, соответствующий ТУ 9491-36-05766793-94. Основная работа велась с латексом синтетическим СКС-65 ГП, СКС-65ГП марки "Б". В качестве стабилизаторов были использованы: 1) мыло канифольное ТУ 38.103261-80; 2) сульфанол НП-3 ТУ 6-01-1-469-97; 3) поливиниловый спирт ГОСТ 10779; 4) белковый пенообразователь "Белпор" ТУ 0258-001-03894386- 99; 5) Неионогенное поверхностно-активное вещество (НПАВ)-оксиалкилированный алкилфенол - ОП-10 марки 2156(15% концентрация). При проведении предварительных экспериментальных работ в качестве минеральных наполнителей применялись тонкомолотые кирпич, керамзит и кварцевый песок, сажи, цемент.

Эти виды наполнителей не дали ожидаемых результатов. Причин может быть несколько, в том числе: водородный показатель среды (рН) минеральных составляющих (некоторые из них сами по себе являются активными коагулянтами латексов), несоответствующие минеральным наполнителям поверхностно активные вещества, а также ряд технологических факторов. Все вышеизложенное не является основанием для полного отказа от работы с данными видами минеральных наполнителей, но эта отдельная и большая область для будущих экспериментальных исследований.

В ходе дальнейшей работы основным минеральным наполнителем был принят мел, соответствующий ГОСТ 17498, поскольку наилучшие результаты пленкообразования после повторного диспергирования были получены при использовании именно этого минерального компонента. Характеристики наполнителя: Характеристика материалов, используемых для оценки влияния полимерных порошков на свойства строительных материалов

В качестве вяжущих в ходе экспериментальных работ использовали гипс марки Г - 4 по ГОСТ 125, портландцемента марки 400 Коркинского, Сухоложского и Невьянского цементных заводов, соответствующие ГОСТ 10178. Сотавы и характеристики вяжущих веществ приведены в таблицах 2 и 3. При изготовлении стандартных образцов балочек из цементно-песчаного раствора применяли песок стандартный по ГОСТ 6139, питьевую воду по ГОСТ 2874.

Для изготовления отделочных растворов использовали обогащенный речной песок из бассейна реки Иртыш, соответствующий ГОСТ 8736, полимерные порошки ПП1, ПП2 (ТУ 005-006-02068982-2002), вода соответствовала ГОСТ 23732. Свойства песка приведены в табл.4. Таблица 4 Физические свойства песка, используемого в эксперименте

Объемная насыпная масса песка во влажном состоянии, кг/м Влажность,% Объемная насыпная масса сухого песка,кг/м3 Содержание глинистых пылевидных частиц, % Группа песка Модуль крупности

Для определения поверхностного натяжения использовался метод "отрыва кольца" (ГОСТ 20216, стандарт ИСО 140974) на тензиометре Дю Нуи и метод "счета капель". В этом случае исследование проводилось с помощью сталагмометра, представляющего собой стеклянную трубку с расширением в средней части, заканчивающуюся толстостенным капилляром.

Разработка способа выделения каучука из латекса

При выделении полимера из латекса необходима надежная защита каучуковых частиц для сохранения их способности к повторному диспергированию. Латекс является адсорбционно-ненасыщенной системой, т.е. не вся поверхность полимерных частиц покрыта защитным слоем ПАВ. Цель данного исследования - определить количество ПАВ, необходимое для полного насыщения адсорбционных слоев.

При оценке влияния стабилизирующих факторов на свойства латекса определяли изменение поверхностного натяжения полимерной дисперсии в зависимости от вида и концентрации ПАВ. В результате проведенного эксперимента методом "Отрыва кольца" получены графические зависимости, приведенные на рис.9.

Каждый из полученных графиков имеет точку перелома, после которой поверхностное натяжение практически не меняется с увеличением концентрации ПАВ. Наблюдаемую зависимость можно объяснить следующим образом. Концентрация свободного эмульгатора или ПАВ в водной фазе адсорбционно-ненасыщенного латекса (именно таковым и является используемый латекс) очень мала и не достигает критической концентрации мицеллообразования (ККМ), т. е. эмульгатор находится в водной фазе такого латекса в виде отдельных молекул или ионов и не образует мицелл. При дополнительном введении ПАВ в латекс наибольшее количество ПАВ адсорбируется на поверхности частиц, степень насыщения адсорбционных слоев растет. пов.нат, мН/м

Вместе с тем, постепенно возрастает концентрация свободного ПАВ в водной фазе латекса, и поверхностное натяжение латекса снижается. Наконец, происходит полное насыщение адсорбционных слоев на поверхности частиц. После этого становится возможным образование мицелл ПАВ в водной фазе латекса. Такому состоянию соответствует излом на графиках. При дальнейшем введении ПАВ поверхностное натяжение латекса практически не меняется.

Высокие вязкость и концентрация латекса затрудняют определение поверхностного натяжения из-за образования пленки коагулюма вследствие высыхания латекса. Разбавление латекса дистиллированной водой приводит к незначительному повышению а, заметному лишь в случае, если латекс стабилизирован эмульгатором с высоким значением ККМ [79]. Дополнительный источник погрешности - субъективность определения усилия в момент отрыва кольца от поверхности латекса. Точность определения поверхностного натяжения латексов указанным методом составляет 1%.

Результаты определения поверхностного натяжения методом "счета капель" представлены на рис. 10. В соответствии с графиками (рис.10), при концентрации ОП-10 6% на каучук, сульфонола и канифольного мыла 2% и 1,7% соответственно, поверхностное натяжение практически не изменялось. При сопоставлении полученных результатов с данными определения поверхностного натяжения, которое проводилось в лаборатории завода "СК" на тензиометре, видны расхождения, связанные с погрешностью при работе со сталагмометром, которая составляет

Вместе с тем установлено [ПО], что измерение поверхностного натяжения растворов ПАВ дает различные результаты в зависимости от скорости образования поверхности раздела, на которой идут измерения. Так, с уменьшением скорости образования капель в сталагмометрическом методе измеряемые значения поверхностного натяжения понижаются, достигая некоторого наименьшего значения при времени образования одной капли 1,5-2 мин. В случае ПАВ высокомолекулярных веществ это время достигает 40-60 мин. Таким образом, несмотря на расхождения результатов при определении поверхностного натяжения разными методами, подтвердились общие закономерности, в частности:

Как было указано выше, для получения редиспергируемого полимерного порошка необходимо выделить каучуковые частицы из латекса. Этого можно добиться разными методами. Целью данного исследования явилось изучение явлений, протекающих при воздействии на полимерную дисперсию электролита, минерального наполнителя и механического перемешивания и определение способа выделения каучука из латекса СКС-65ГП с сохранением способности полимерных частиц к редиспергированию. Определение порога быстрой коагуляции (ПБК) латекса СКС-65ГП методом "минутной мутности" Для определения ПБК латекса электролитом NaCl (20%) использовался метод "минутной мутности"[61].

ПБК характеризует ту концентрацию электролита, начиная с которой длительность первой стадии коагуляции становится постоянной для адсорбционно-ненасыщенного латекса, каким и является используемый в эксперименте латекс СКС-65ГП. Иными словами, ПБК является мерой устойчивости адсорбционно-ненасыщенного латекса к коагулирующему действию электролита [61,110]. Ускоренное определение порога быстрой коагуляции основано на том, что оптическая плотность коагулируемой системы через определенный промежуток времени после введения электролита в латекс зависит от концентрации коагулирующего электролита.

Влияние полимерного порошка ПП2 на основные свойства гипсового вяжущего вещества

При разработке редиспергируемых полимерных порошков изначально предполагалось их использование для модификации цементных систем, но поскольку гипсовые составы занимают существенный объем в номенклатуре сухих строительных смесей, было решено оценить влияние полимерных порошков на некоторые свойства гипсовых вяжущих веществ. Влияние содержания ПП2 на сроки схватывания гипсового теста

В ходе экспериментальных работ оценивалось влияние порошков на свойства гипсового теста. Установлено незначительное увеличение сроков начала и конца схватывания гипсового теста, что может быть связано с наличием поверхностно-активных веществ в составе 11112 (рис.27).

Количество воды затворения для получения гипсового теста нормальной густоты уменьшается с ростом П/Ц . Это связано с дополнительным вовлечением воздуха из-за наличия поверхностно-активных веществ, что положительно влияет на консистенцию и удобообрабатываемость гипсового теста в целом.

При оценке влияния редиспергируемых полимерных порошков на свойства гипсового камня установлено, что при испытании стандартных образцов - балочек 40-40-160мм, изготовленных на гипсовом вяжущем, в возрасте двух часов наблюдалось снижение прочностных показателей.

Этот эффект может быть связан с недостаточной активизацией полимерного компонента. И только при высушивании образцов до постоянной массы, было заметно увеличение пределов прочности при изгибе и сжатии.

Представленные выше результаты исследований свидетельствуют о том, что в сочетании с гипсовым вяжущим не наблюдается мгновенного редиспергирования порошка. Этот процесс растянут во времени. Основная причина может быть связана с отрицательным влиянием водородного показателя (рН) среды. Преимущества и недостатки цементно-полимерных составов по сравнению с обычными цементными составами можно оценить, рассматривая их основные технические свойства. Показатели свойств цементного теста представлены в табл.14.

Начало и конец схватывания цементного теста, модифицированного ПП, замедленно по сравнению с обычным цементным тестом. Этот процесс аналогичен модификации цементного теста латексом СКС-65ГП "Б". Схватывание замедляется при увеличении полимерцементного отношения, что не вызывает затруднений при практическом применении. Возможной причиной замедления можно считать наличие поверхностно-активных веществ, содержащихся как в латексе, так и в ПП, которые и замедляют гидратацию цемента в результате их адсорбции на поверхности вяжущего.

Консистенция цементно-полимерного состава улучшается по сравнению с обычными цементными составами благодаря вовлечению воздуха и диспергирующему эффекту поверхностно-активных веществ, входящих в состав 1111. Подвижность цементного состава, модифицированного 1111, увеличивается с ростом водоцементного и полимерцементного отношения аналогично составам, модифицированным латексом СКС-65ГП "Б".

Воздухововлечение у составов, модифицированных ПП, визуально больше, чем у обычных смесей. Подтверждением данного факта служит уменьшение плотности состава с 1920 кг/м (для немодифицированного) до 1880 кг/м (для модифицированного). Причиной может являться наличие в составе ПП поверхностно-активных веществ, которые активизируются при затворении смеси водой. Некоторое воздухововлечение полезно для получения улучшенной удобообрабатываемости, но излишнее количество вовлеченного воздуха может вызвать снижение прочности и должно регулироваться применением подходящих пеногасителей. В этом случае, по данным авторов [74], содержание воздуха в большинстве модифицированных составов составляет от 5 до 20%.

Водоудерживающая способность раствора, модифицированного ПП, значительно выше (98%) по сравнению с обычным цементным раствором не зависимо от вида ПП, но рост ее менее интенсивный по сравнению с раствором, модифицированным латексом СКС-65ГП. Это может быть связано с наличием минерального компонента в составе ПП и с необходимостью какого-то времени для начала процесса ре диспергирования. Повышенная водоудерживающая способность наиболее эффективна для замедления явления высыхания в тонких слоях.

Увеличение водоудерживающей способности и снижение расслаевоемости растворной смеси (с 8% для немодифицированной до 0,5% для модифицированной) связано с наличием в ее составе радиспергируемого полимерного порошка, который приводит к стабилизации цементного теста -заполнению пространства между зернами цемента, увеличению числа контактов между ними. Полимеры увеличивают силы сцепления между частицами, что значительно уменьшает возможность расслоения растворной смеси. Повышение плотности упаковки частиц и увеличение интенсивности сил взаимодействия между частицами приводит к способности удерживать воду в цементном тесте и как следствие - к росту прочностных показателей.

Модифицированный раствор имеет структуру, в которой поры могут быть заполнены полимером или закрыты полимерными пленками. Эти особенности сказываются на понижении водопоглащения. С другой стороны, их прочность снижается при выдержке в воде или при высокой влажности. Указанные факты нашли свое подтверждение в ходе экспериментальных работ (рис.35).

Водопоглащение снижалось с ростом П/Ц отношения независимо от используемого модификатора (рис.30), однако менее интенсивно в сравнении с образцами, изготовленными с применением латекса СКС-65ГП"Б", стабилизированного по отношению к цементу.

Похожие диссертации на Редиспергируемый порошкообразный минерально-полимерный материал для модификации минеральных вяжущих систем