Geum.ru

Десятые академические чтения раасн, 2006 г

Вид материалаДокументы
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9

Ввиду дороговизны и дефицитности существующих промышленных эмульгаторов и для расширения сырьевой базы их производства целесообразно в качестве последних использовать побочные продукты и отходы химической промышленности. Нами в качестве эмульгатора была использована смесь отходов химической промышленности г. Казани: отхода переработки хлопкового масла (ОПХМ) и флотогудрона (ФГ).

Из физической химии поверхностных явлений в растворах известно, что поверхностное натяжение бинарных систем не подчиняется правилу аддитивности и ниже, чем у каждого компонента. Это дало нам основание предположить возможность синергизма в эмульгирующем действии смеси двух ПАВ.

Определяющим свойством ПАВ, как эмульгатора, является способность к снижению поверхностного натяжения на границе раздела фаз «вода–битум». Значения поверхностного натяжения водных растворов омыленных смесей ОПХМ И ФГ, взятых в различном соотношении: 70:30; 50:50; 30:70, а также индивидуальных ОПХМ и ФГ и известных ПАВ – натриевых солей олеиновой и стеариновой кислот представлены в таблице1. Соотношение ОПХМ/ФГ 70:30 имеет наименьшее значение поверхностного натяжения и является оптимальным. Это подтверждается методом оптической микроскопии. При этом соотношении ПАВ наблюдается равномерное распределение частиц по всему объему БЭ, меньший размер битумных частиц от 1 до 1,5 мкм в отличие от других эмульсий, где размер частиц колеблется от 2 до 15 мкм и неравномерном их распределении.

Таблица 1

Поверхностное натяжение водных растворов солей высших

жирных кислот σ, мН/м

ОПХМ/ФГ
ОПХМ
ФГ
стеариновая
олеиновая

70:30
50:50
30:70

31,0
35,1
34,0
34,3
35,2
47,3
32,1


Для установления оптимального количества смесевого эмульгатора в БЭ в качестве определяющих факторов взяты: условная вязкость, однородность и устойчивость БЭ. Вязкость БЭ на смесевом ПАВ имеет значение выше, чем на индивидуальных ПАВ, что свидетельствует о более высокой дисперсности разработанной эмульсии. Установлено, что лучшие значения однородности и устойчивости получены при 4% смесевого ПАВ. При этом у индивидуальных ПАВ значения однородности и устойчивости в 4 раза ниже.

Таблица 2.

Основные свойства битумных эмульсий

Свойства
БЭ на

ОПХМ/ФГ

(4%)
БЭ на ОПХМ (4%)
БЭ на

ФГ (4%)
БЭ на олеиновой кислоте (4%)
ГОСТ 52128-2003

1.Условная вязкость эмульсии при 20ºС, с

35

23

34


37

не более 35

2.Однородность на сите № 0.14,%

0,11

0,5

1,2

0,6

не более 0,5

3.Устойчивость при хранении, %

- через 7 суток

-через 30 суток


0,3

0,5


0,6

1,0


1,6

2,2


0,8

1,0


не более 0,8

не более 1,2

4.Устойчивость при транспортировки

устойчива
устойчива
устойчива
устойчива
устойчива


Таким образом, взятая нами смесь ПАВ в соотношении 70:30 и при концентрации 4%, явилась более эффективным эмульгатором для получения БЭ, чем индивидуальные ПАВ на различных эмульгаторах. На разработанные эмульсии нами получен патент «Битумная эмульсия и способ ее приготовления».

Возможность получения высококачественных БЭ с заданными свойствами зависит не только от ПАВ, но и от использования эффективных модифицирующих добавок, в частности, полимерных, позволяющих получить битум-полимерные вяжущие (БПВ) с более высоким уровнем свойств. Поэтому, одной из задач, поставленных в работе, является исследование особенностей модификации БЭ на смесевых ПАВ латексами разных марок - СКС-65ГП, ДВХБ-70, ДВХБ-Ш и получение битум-полимерных вяжущих на их основе.

Латексы вводились в водный раствор эмульгатора в концентрации до 10%. Условная вязкость битум-полимерных эмульсий с повышением в них концентраций латексов снижается во всех случаях с 43 сек до 8 сек. (СКС-65ГП), до 5 сек. (ДВХБ-70), до 11 сек. (ДВХБ-Ш). В то же время, на однородность и устойчивость эмульсий введение латексов до концентрации 8% не оказывает существенного влияния.

С целью повышения вязкости, эксплуатационно-технических свойств и атмосферостойкости нами проведено наполнение исходного битума наполнителями минеральной и органической природы: тальком и резиновой крошкой (РК) с концентрацией от 3 до 10% с последующим получением на их основе БЭ.

С увеличением содержания наполнителя до 10% вязкость БЭ повышается до образования пастообразной системы. Однородность и устойчивость БЭ при концентрации в них наполнителя более 7% ухудшаются. Поэтому 7% талька в эмульсии является оптимальным. При наполнении битума резиновой крошкой от 3 до 10% и получении БЭ на их основе, установлено, что все эмульсии являются пастообразными, расслоение которых во времени не происходит.

Таким образом, показана эффективность модификации БЭ на смесевом эмульгаторе латексами, разработана технология этой модификации, а также показана целесообразность их наполнения, определены оптимальные составы.

Битумы, выделенные из разработанных анионактивных битумных эмульсий, объективно отражают характеристики вяжущего, используемого в строительных материалах. Результаты испытаний представлены в таблице 3. Битумные вяжущие со смесевым ПАВ, а также модифицированные латексом и наполненные резиновой крошкой, отличаются повышенной твердостью, теплостойкостью, морозостойкостью, эластичностью, водостойкостью и адгезионной прочностью.

Таблица 3

Основные свойства битумных мастик, полученных из битумных и битум-полимерных с оптимальной концентрацией наполнителей

Состав
Тр, 0С
Пенетрация

01*мм
Дукт. 250С, см
Эласт.

250С, %
Гибкость

50,

не выше 0С
Адгезионная прочность

(нормальный отрыв)

250С
00С
металл,

МПа
бетон,

МПа

1. БНД 90/130
43
129
43
70
8
+3
0,3
0,25

2. БЭ
61
99
50
11
17
-10
0,5
0,45

3. БЭ +

Тальк (7%)
70
90
28
12
17
-5
0,25
0.20

4. БЭ +

Рез. крошка (5%)
83
73
17
5
27
-7
0,3
0,26

5. БЭ +

СКС-65ГП (5%)
72
76
22
10,5
43
-23
1,35
0,7

6. БЭ +

СКС-65ГП (5%) +Тальк (7%)
81
100
25
4,5
27
-10
0,9
0,67

7. БЭ +

СКС-65ГП (5%) + РК(5%)
88
103
23
6
63
-15
1,2
0,65


Для изготовления основных (стеклоткань) рулонных кровельных и гидроизоляционных материалов на основе полученных битумных эмульсий нами разработана технология их производства.


Изготовленные по этой технологии рулонные материалы испытывались согласно ГОСТ 30547-97, а также на старение по двум режимам: в течение 2 лет в естественных условиях и ускоренные в камере искусственной погоды. Оценку степени старения определяли по изменению внешнего вида, механической прочности при растяжении, водонепроницаемости, гибкости при отрицательной температуре (морозостойкость), температуры размягчения и с помощью оптической микроскопии. В отличие от существующих аналогов рулонных кровельных и гидроизоляционных материалов на битумном вяжущем, разработанные наполненные битумно-латексные композиции испытания по обоим режимам выдержали: трещины, отслоения от основы, вздутия отсутствуют при сохранении водонепроницаемости, механической прочности, тепло- и морозостойкости.

Разработанные битумно-полимерные эмульсии успешно прошли длительные испытания в качестве гидроизоляционных и антикоррозионных покрытий бетонных образцов в различных агрессивных средах: растворах кислот, щелочей и солей. Это дало основание для рекомендации их в качестве защитных покрытий железобетонных канализационных коллекторов фирмы ООО «Челныводоканал», г. Наб. Челны.