Войти  |  Регистрация
Авторизация

Выбор модификаторов для жидкого стекла



Растворимость хлорида свинца близка по значению к растворимости кремнефтористого натрия, что не оказывает значимого влияния на жизнеспособность смеси. Высокое значение растворимости хлорида бария закономерно снижает подвижность композиции и затрудняет формование изделий. Для увеличения сроков схватывания твердеющей системы «жидкое стекло — хлорид бария» были использованы вещества с различным механизмом замедления химической реакции: создание физического и физико-химического барьера на границе раздела фаз, а также частичное (на поверхности частиц) химическое превращение BaCl2 в малорастворимые соединения (табл. 13).
Выбор модификаторов для жидкого стекла

Анализ табл. 13 показывает, что эффективным модификатором является смесь водной дисперсии ПВА и насыщенного раствора гидроксида натрия. Модифицирование осуществляется следующим образом: частицы BaCl2 покрывают ПВА, а затем добавляют раствор. Согласно работе в определенных условиях при взаимодействии ПВА со щелочью протекает реакция омыления. При взаимодействии модифицированного отвердителя с жидким стеклом ионы натрия, согласно работам В.А. Кутугина и B.A. Лотова, участвуют в реакциях ионного обмена и повышают жизнеспособность смеси. Также введение NaOH способствует снижению скорости полимеризации кремниевой кислоты за счет увеличения значения pH среды.
Композиты на основе жидкого стекла характеризуются низкой водостойкостью. Для повышения водостойкости рассматривалось введение модификаторов различной природы и механизма действия — сера, сажа, полимер (универсальный лак на основе акрилового полимера; далее по тексту акриловый лак), оксид кальция. Сера и сажа являются гидрофобными веществами. Акриловый лак способен образовывать упругие прослойки между кристаллическими новообразованиями, адсорбируясь на поверхности частиц дисперсных фаз, блокируя поры, что обеспечивает снижение водопоглощения и водопроницаемости, особенно при действии агрессивных сред. Оксид кальция в определенных условиях способен взаимодействовать с оксидом кремния жидкого стекла с образованием гидросиликатов кальция.
В технологии изготовления композитов на основе жидкого стекла можно предусмотреть их термообработку после твердения в нормальных условиях при температуре 150...160 °C. При этом некоторые модификаторы могут изменять свои свойства (табл. 14).
Выбор модификаторов для жидкого стекла

Данные табл. 14 указывают на целесообразность использования сажи и акрилового лака для модификации композитов на основе жидкого стекла с целью повышения их водостойкости.
Определение оптимальной концентрации добавки проводили по показателю водостойкости и прочности. В качестве критериев использовали:
Выбор модификаторов для жидкого стекла

где R(Cд) — зависимость прочности материала от концентрации добавки Cд, kв(Сд) — зависимость коэффициента водостойкости материала от концентрации добавки (после максимальной экспозиции в воде); Rmax, kв,max — максимальные значения прочности и коэффициента водостойкости.
Зависимости прочности и коэффициента водостойкости жидкостекольных материалов, модифицированных сажей и акриловым лаком, приведены на рис. 12. По установленным экспериментальным закономерностям прочности и коэффициента водостойкости жидкостекольных материалов от концентрации добавок критерий рациональности принимает вид:
Выбор модификаторов для жидкого стекла

Из представленных уравнений следует, что применение акрилового лака в исследуемом диапазоне изменения концентрации не рационально. Зависимость vr от концентрации имеет сложный характер (рис. 13): в диапазоне до 1,2 % vr ≥ 0; дальнейшее введение сажи — не рационально (vr ≥ 0).
Кинетические зависимости изменения коэффициента водостойкости жидкостекольных материалов, модифицированных сажей, представлены на рис. 14.
Выбор модификаторов для жидкого стекла
Выбор модификаторов для жидкого стекла

Зависимости, представленные на рис. 14, предложено в работе описать функцией вида:
Выбор модификаторов для жидкого стекла

где a, b, c — эмпирические коэффициенты, значения которых представлены в табл. 15.
Выбор модификаторов для жидкого стекла

Согласно методике оценка долговечности материала осуществляется по кинетическим зависимостям с расчетом коэффициента kE и параметра S. При этом долговечный материал характеризуется: kE→max, S→min.
Значения исследуемых величин представлены в табл. 16.
Выбор модификаторов для жидкого стекла

Анализ рис. 14 и табл. 16 показывает, что для модифицирования жидкостекольных композитов рационально вводить 1...2 % сажи.
Сажа, являясь гидрофобной, плохо смачивается жидким стеклом. Повысить смачивание возможно введением поверхностно-активных веществ, например сульфанола. Влияние сульфанола на прочность получаемых композитов имеет экстремальный характер (рис. 15).
Анализ рис. 15 показывает, что оптимальная концентрация сульфанола равна 0,10 % от массы отвердителя.
Выбор модификаторов для жидкого стекла

Использование в качестве отвердителей PbCl2 (ТУ 6-09-5383-88) и BaCl2 (ГОСТ 4108-72 с изм. № 2—3) приводит к образованию в смеси, согласно уравнениям (4)-(12), хлорида натрия. Его растворимость в воде составляет 357 г/л. Это значительно снижает водостойкость материалов. Среди солей натрия наименьшей растворимостью характеризуется фторид натрия (растворимость — 42,8 г/л). Его получение из хлорида натрия возможно воздействием фтороводородной кислотой или ее водорастворимой солью. Использование фтороводородной кислоты приводит дополнительно к процессу взаимодействия с оксидом кремния, который описывается уравнениями:
Выбор модификаторов для жидкого стекла

что закономерно негативно влияет на структуру и, следовательно, на свойства материала.
При использовании растворов солей фтороводородной кислоты протекает только реакция обмена:
Выбор модификаторов для жидкого стекла

Водорастворимыми являются фториды калия, аммония, никеля, кобальта, марганца, цинка и серебра. Важно, чтобы выбранная соль не подвергалась гидролизу, так как образующаяся кислота вызывает травление, а щелочь — расшатывает кремнекислородный каркас. Генезис водорастворимых фторидов приведен в табл. 17.
Выбор модификаторов для жидкого стекла

Анализ табл. 17 показывает, что с целью повышения водостойкости для обработки жидкостекольных композитов, отвержденных PbCl2 и BaCl2, рационально использовать фторид калия. Целесообразно предположить также, что концентрация раствора фторида калия должна приближаться к предельной, т.е. 3840 г/л или 79,34 %.
Кроме того, гидрофобизацию разрабатываемого материала целесообразно осуществлять расплавами парафина, гидрофобизатора «Мега+» (новый гидрофобизатор на основе желатина, глицерина, танина и парафина), а также традиционным гидрофобизатором ГКЖ-94. Изготовление модификатора «Мега+» проводили следующим образом: в кипящий 20%-ный раствор желатина (марка Т-7) добавляли глицерин в массовом соотношении 1:1, затем добавляли 0,5 массовых частей 16,7%-го раствора танина в глицерине. Затем добавляли одну массовую часть парафина. Смесь кипятили до ее осветления. Использование парафина и гидрофобизатора «Мега+» обеспечивает не только повышение химической стойкости (особенно водостойкости), но и эффективности защиты от нейтронного излучения.
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent