close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

14576

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
разного компонента. При небольшой относительной массе оболочки (mоб/mгр=0,3) время высвобождения полезных компонентов увеличилось в 7
раз, а прочность гранул возросла в 2,5 раза. К сожалению, нам не удалось получить более толстые
оболочки из торфа ни с одним из указанных связующих. Возможно, это связано с низкой дисперсностью торфа. Необходимо отметить также,
что массовая доля метилцеллюлозы в составе оболочки оказалась относительно небольшой (таблица). В ходе капсулирования наблюдалось увели-
чение размеров гранул в 1,2 – 1,35 раза. Вместе с
размерами возросла и их прочность примерно в 23 раза (таблица).
ЛИТЕРАТУРА
1.
2.
Таран А.Л., Долгалев Е.В., Холин А.Ю. // Вестник
МИТХТ им. М. В. Ломоносова. 2008. Т. 3. Вып. 2. С. 33-36.
Леонова Т.М. Производство и эффективность использования медленнодействующих удобрений за рубежом. //
Хим. пром. за рубежом. 1982. Вып 4. С. 24-43.
Кафедра процессов и аппаратов химической технологии
УДК 666.966
А.Н. Лопанов, А.Ю. Семейкин, Е.А. Фанина
РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДИСПЕРСИЙ ГРАФИТА В ЦЕМЕНТНЫХ ПАСТАХ
(Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова)
e-mail: [email protected]
Исследованы реологические характеристики электропроводящих цементных
паст на основе графита. Изучены особенности структурообразования дисперсий графита в цементных пастах в присутствии добавок пластификаторов. Показана взаимосвязь между структурно-реологическими характеристиками паст (предельное напряжение сдвига и пластическая вязкость) и электрическими характеристиками образцов
электропроводных бетонов на их основе.
Ключевые слова: реология, цементные пасты, электропроводные бетоны
Технология электропроводящих композиционных материалов с заданными функциональными свойствами является актуальным направлением, так как позволяет создавать энергосберегающие системы инфракрасного отопления для
обеспечения безопасных и комфортных условий
жизнедеятельности человека. В качестве основы
для создания модифицированных электропроводящих композитов могут быть использованы металлы, углеродные материалы, оксиды, а также
различные виды связок (силикатные, цементные,
полимерные) [1 – 3].
Перспективными для промышленного производства являются композиционные материалы
на основе различных форм углерода и портландцемента, но в этом направлении не решена задача
регулирования реологических свойств смесей и
управления процессами структурообразования в
электропроводящих композиционных системах.
Решение указанной задачи позволит управлять
физико-химическими процессами взаимодействия
70
между частицами, в частности, с помощью адсорбирующихся на их поверхности добавок поверхностно-активных веществ (ПАВ).
В работе исследованы структурно-реологические характеристики дисперсий графита в цементных пастах в присутствии пластификаторов с
целью регулирования электрофизических и физико-механических свойств цементно-углеродных
композитов и создания технологии электропроводящих бетонов.
В качестве объектов исследования использовали системы дисперсий графита в цементных
пастах в присутствии пластификаторов (эфиры
поликарбоксилатов). Вяжущий компонент системы – цемент CEM I 42,5Н, электропроводящий
компонент – графит марки ГЛ-1 Завальевского
месторождения. Средний размер частиц графита,
определенный с помощью лазерного анализатора
частиц «Microsizer 201C», составил 70 мкм. Электрическую проводимость измеряли с помощью
моста переменного тока Е-7/10.
ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ 2010 том 53 вып. 8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Для регулирования реологических параметров электропроводящих паст использовали
поликарбоксилатные пластификаторы Muraplast
FK 69, (MC Bauchemie Russia), Хидетал ГП-9α
(«СКТ-Стандарт»). Оптимальные количества пластификаторов определяли с помощью миниконуса в соответствии с методикой НИИЖБ. Реологические свойства паст исследовали с помощью
ротационного вискозиметра Rheotest 2.1 при однородном сдвиге исследуемых систем в узком зазоре между коаксиальными цилиндрами в интервале скоростей сдвига от 0 до 145 с-1. Из реологических кривых определяли предельное динамическое напряжение сдвига τ0 и пластическую вязкость ηпл.
Электропроводящие пасты на основе дисперсий графита и цемента являются типичными
высококонцентрированными дисперсными тиксотропными системами с коагуляционно-кристаллизационным типом структуры по классификации
П.А. Ребиндера [3]. Самопроизвольное образование электропроводящих пространственных структур в исследуемых дисперсных системах – следствие характерных для этих систем развитой поверхности и высокой концентрации дисперсной
фазы. Процесс агрегирования частиц связующего
и электропроводного наполнителя и образования
пространственных трехмерных структур в результате непосредственного сцепления частиц дисперсных фаз или их сцепления через равновесную
по толщине прослойку жидкой среды сказывается
на структурно-реологических и электрических
свойствах систем.
В электропроводящих цементных пастах
следует выделить два типа структур – коагуляционная структура из частиц углерода и коагуляционно-кристаллизационная структура твердеющего
цемента.
Механические свойства тиксотропных
коагуляционных структур в исследуемых суспензиях могут быть охарактеризованы максимальной
вязкостью (суспензия с неразрушенной структурой), наименьшей эффективной вязкостью (деструктурированная суспензия) и предельным напряжением сдвига τ0, при котором начинается
разрушение структуры (рис. 1). Вертикальные
участки кривых можно интерпретировать как вязкость суспензий со связной структурой дисперсной фазы, горизонтальные – как вязкость суспензии с полностью деструктурированной дисперсной фазой. Точка перегиба кривой зависимости
lnη(τ) соответствует предельному напряжению
сдвига τ0, при котором структура суспензии разрушается полностью.
ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ 2010 том 53 вып. 8
ln η,
2,5
Па∙с
2
1,5
1
0,5
0
-0,5
-1
-1,5
4
-2
12
-2,5
0
10
56
3
20
30
Па
τ, 40
Рис. 1. Реологические кривые течения в координатах ln η – τ
суспензий цемент-графит без добавок с различной массовой
долей графита 1 – 6: 0,05, 0,1, 0,15, 0,2, 0,25, 0,3, соответственно
Fig. 1. Rheological curves of flow ln η – τ of cement-graphite
suspensions without admixtures with different weight part of graphite 1 – 6: 0.05, 0.1, 0.15, 0.2, 0.25, 0.3, respectively
Реологические кривые течения суспензий
цемент – графит (соотношение жидкой и твердой
фаз 0,32 – 0,6) интерполировали методом наименьших квадратов уравнением Гершеля – Балкли
(Herschel – Bulkley) [4], которое является общим
случаем модели вязкопластичного тела Бингама –
Шведова (таблица).
τ = τ HB + k HB ⋅ γ& n ,
(1)
где τ – касательное напряжение сдвига, Па; τHB –
напряжение сдвига, соответствующее началу разрушения структуры суспензии, Па; kHB – коэффициент, численно равный напряжению сдвига при
скорости деформации γ& =1 с-1; γ& – скорость деформации, с-1; n – индекс течения, показывающий
степень отклонения от модели течения идеального
вязкопластического тела Бингама.
Добавление в суспензию пластификаторов
(0,5 – 0,7 %) меняет характер реологического течения. При оптимальных дозировках пластификаторов реологические кривые становятся прямолинейными, параметр n становится равным 1, что
свидетельствует о жидкообразном характере течения с постоянной дифференциальной пластической вязкостью η=dτ/dγ (течение по модели Бингама – Шведова; τHB → τ0, kHB → ηпл).
Наличие пластифицирующих добавок обусловливает высокую степень обратимого разрушения коагуляционных структур – в исследуемых
суспензиях происходит снижение величины предельного напряжения сдвига и пластической вязкости. Характер зависимости этих величин от
массовой доли графита в суспензиях не меняется.
71
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица
Параметры модели Гершеля – Балкли для суспензий цемент – графит
Table. Parameters of Herschel – Bulkley model for cement-graphite suspensions
φ
τHB
kHB
n
rк
Без добавок
0
0,990
0,837
0,582
0,995
0,05
0,174
2,061
0,392
0,998
0,1
0,456
1,451
0,482
0,999
0,15
1,081
1,261
0,532
0,999
0,2
1,510
1,079
0,696
0,999
0,25
2,611
0,780
0,763
0,999
С добавкой Muraplast FK 69 (0,7%)
0,05
0,151
0,108
0,732
0,974
0,1
0,023
0,289
0,446
0,975
0,15
0,393
0,048
0,839
0,993
0,2
2,149
0,128
0,905
0,998
0,25
1,776
0,259
0,956
0,999
0,3
1,232
0,266
0,964
0,999
С добавкой Хидетал ГП-9α (0,5%)
0,05
0,079
0,034
0,902
0,996
0,1
0,029
0,014
1,074
0,997
0,15
0,663
0,030
0,980
0,996
0,2
1,713
0,165
0,851
0,992
0,25
1,109
0,165
0,914
0,999
0,3
1,599
0,159
1,025
0,999
Вероятно, уменьшение пластической вязкости в суспензиях с пластификаторами обусловлено несколькими факторами. Во-первых, происходит высвобождение иммобилизованной воды и,
как следствие, происходит увеличение относительного содержания дисперсионной среды. Вовторых, происходит увеличение толщины водных
прослоек между частицами и снижается трение
между движущимися слоями.
Следует отметить высокую вероятность
влияния структурно-механического фактора на
реологические свойства исследованных суспензий. Длинные молекулярные цепи эфиров поликарбоксилатов обусловливают, помимо адсорбционного и электростатического факторов, стерический эффект отталкивания частиц цемента, увеличивая подвижность цементных и графитовых
систем.
При увеличении массовой доли графита до
0,15 предельное напряжение сдвига и пластическая вязкость практически не изменяются, равны
соответствующим параметрам цементно-водных
суспензий (соотношение В/Ц равно 0,6): предельное напряжение сдвига равно 5,78 Па; пластическая вязкость равна 0,08 Па·с.
В области массовых долей графита 0,15 –
0,2 наблюдали увеличение напряжения сдвига и
пластической вязкости, соответственно, до τ0 =
72
7,79 Па; ηпл = 0,196 Па·с (рис. 2). Вероятно, в суспензии с содержанием массовой доли графита,
равной 0,15 – 0,2, происходит образование
сплошной трехмерной сетки из контактирующих
частиц графита. Это подтверждается данными по
измерению электрической проводимости цементно-графитовых суспензий и бетонов на их основе
с различной массовой долей графита, рис. 3.
а
ηпл,
0,25
Па∙с
1
0,2
2
0,15
0,1
3
0,05
0
0,05
0,1
0,15
0,2
φ
0,3
0,25
б
τ0, Па
8
1
7
6
5
4
2
3
2
3
1
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
φ
0,3
Рис. 2. Зависимость пластической вязкости (а) и предельного
динамического напряжения сдвига (б) цементно-графитовых
паст от массовой доли графита: 1 – без добавок; 2 – с добавкой Muraplast FK69; 3 – с добавкой Хидетал ГП 9α
Fig. 2. Dependence of plastic viscosity (a) and ultimate dynamic
stress of cement-graphite pastes (б) on the weight part of graphite:
1 – without admixtures (a); 2 – with plasticizer Hidetal GP-9α,
3 – with plasticizer Muraplast FK69
На кривых, отражающих зависимость
свойств (предельного динамического напряжения
сдвига, пластической вязкости и электропроводности) структурной сетки дисперсной фазы от
массовой доли выделяются два участка. Пологий
участок от начала формирования структуры до его
завершения, и крутой, соответствующий свойствам полностью структурированной системы. Массовая доля графита, равная 0,15 является так на-
ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ 2010 том 53 вып. 8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
зываемым порогом протекания – критическим
значением доли графита в системе, которая обеспечивает проводимость системы. Таким образом,
наблюдали корреляцию между структурнореологическими и электрическими характеристиками электропроводящих цементных паст.
ln σ,
0
Ом-1∙м-1
-1
1
-2
-3
стью. Пластинчатая форма частиц графита способствует их взаимной ориентации вдоль направления сдвиговой деформации, что приводит к
снижению пластической вязкости.
На основе проведенных исследований разработан технологический регламент по производству низкотемпературных нагревательных элементов из цементно-углеродных смесей с добавками суперпластификаторов для создания энергосберегающих технологий обогрева в различных
областях: сельском хозяйстве, промышленности
(обогрев зданий и рабочих мест), энергетике, жилищно-коммунальном хозяйстве и быту.
-4
ЛИТЕРАТУРА
-5
1.
2.
2
-6
-7
3.
-8
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
φ
0,3
Рис. 3. Зависимость удельной электропроводности цементных паст (1) и бетона (2) от массовой доли графита
Fig. 3. Dependence of specific conductivity of cement pastes (1)
and concrete (2) on the weight part of graphite
4.
5.
6.
При дальнейшем увеличении доли графита
величина предельного напряжения сдвига снижается, так как в объеме суспензии преобладают
структуры из агрегатов графита с малой вязко-
7.
Wang S. // Adv. Cem. Res. 2004. V. 16. N 4. P. 161–166.
Пугачев Г.А. Технология производства изделий из электропроводных бетонов. Новосибирск: Институт теплофизики АН СССР, 1988. 198 с.
Логвиненко А.Т., Добжинский М.С. Физико-химические исследования новых электротехнических материалов. Сб. науч. трудов. Новосибирск: Наука. 1978. 176 с.
Шрамм Г. Основы практической реологии и реометрии /
Пер. с англ. М.: КолосС. 2003. 312 с.
Урьев Н.Б. и др. // Коллоидный журнал. 1997. Т. 59.
№ 6. С. 833–839.
Урьев Н.Б. Физико-химические основы технологии дисперсных систем и материалов. М.: Химия. 1988. 256 с.
Фанина Е.А., Лопанов А.Н. // Химия твердого топлива.
2009. № 1. С. 46–50.
Кафедра безопасности жизнедеятельности
УДК 548.5; 543.2
Л.В. Бельская, О.А. Голованова, А.П. Солоненко
ОСОБЕННОСТИ СИНТЕЗА ГИДРОКСИЛАПАТИТА В ПРИСУТСТВИИ КАЗЕИНА
(Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского)
e-mail: [email protected])
Проведено экспериментальное моделирование процесса образования гидроксилапатита в присутствии белка (казеина). Показано, что наличие белка в модельных растворах замедляет процесс кристаллизации твердой фазы. Установлено влияние рН модельной среды на скорость образования гидроксилапатита.
Ключевые слова: гидроксилапатит, белок, синтез, кристаллизация, экспериментальное моделирование
Гидроксилапатит Ca10(PO4)6(OH)2 и соединения на его основе являются важными перспективными неорганическими биоматериалами,
которые могут быть использованы в костной хиХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ 2010 том 53 вып. 8
рургии и стоматологии ввиду их биосовместимости с костной тканью живого организма. Влияние
различных неорганических добавок на состав и
структуру гидроксилапатита (ионы натрия, калия,
73
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
4
Размер файла
204 Кб
Теги
14576
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа