разное

Некоторые физико-химические закономерности синтеза дисперсных систем на основе силикатных стекол

Несмотря на значительные успехи, достигнутые в развитии производства пеностекла, исследования по диспергированию силикатных стекол, необходимые для обоснования и выбора оптимальных технологических схем по ведению зтого процес­са, проводились весьма недостаточно. Лишь в работах JI. М. Бутта [11] и Ф. Шилла [1] рассмотрены некоторые вопросы, относящиеся в основном к подбору мелющих агрегатов и компоновке оборудования в отделениях подготовки пенооб- разующих смесей. Приведенные авторами данные заимство­ваны из технологии цемента, предусматривающей лишь «су­хое» диспергирование. Имеющиеся в литературе сведения по диспергированию других материалов, в основном кристалли­ческих [41—43, 46, 250—262], не могут быть использованы для стекол, поскольку в них не отражена взаимосвязь дис­пергирования с последующими процессами получения пено­стекла.

В соответствии с выполненными нами исследованиями и анализом литературных источников сформулируем некоторые физико-химические закономерности синтеза дисперсных си­стем на основе силикатных стекол и газообразователей.

Большое участие в формировании физико-химических свойств пеностекла принимают добавки поверхностно-актив­ных веществ, используемые в качестве ускорителей процесса диспергирования. Выполненные нами исследования показали, что для каждой добавки ПАВ существует своя область дей­ствия, соответствующая вполне определенному и достаточно узкому значению удельной поверхности пенообразующей смеси. Степень их действия характеризуется рядом в направ­лении снижения эффекта: газовая сажа->-антрацит—^раство­ры солей натрия->-растворы КС1, К2СО3, ЫагЭО^вода-^ССБ. С учетом влияния этих добавок на вспенивание пеностекла и кристаллизацию дисперсных стекол приведенный ряд выгля­дит иначе: растворы солей натрия->-растворы КС1, К2СО3, ЫагБО^вода^-газовая сажа->-антрацит->-ССБ. Основываясь на этой зависимости, следует подчеркнуть, что при выборе добавок, ускоряющих процесс при «сухом» способе дисперги­рования стекол, необходимо учитывать данные о комплекс­ном их влиянии на процессы газо - и пенообразования.

При диспергировании стекол в жидких средах максималь­ный эффект обнаружен в присутствии добавок, снижающих поверхностное натяжение воды, которая сама по себе явля­ется ускорителем данного процесса. Следовательно, при выбо­ре добавок необходимо учитывать влияние их на «подавле­ние» поверхностной кристаллизации дисперсных стекол, сни­жение температурной области вспенивания пеностекла. Для «мокрого» способа диспергирования изученные нами добавки по степени их действия располагаются следующим образом: растворы щелочей (солей натрия и калия)->-сапонин->-ССБ->- ->-газовая сажа->-антрацит.

При выборе способа диспергирования стекол следует так­же учитывать требования, предъявляемые к пеностеклу. В связи с этим можно отметить, что, несмотря на кажущуюся экономическую эффективность при использовании мельниц непрерывного действия, камерные мельницы периодического действия обеспечивают более стабильные свойства пенооб­разующих смесей по химическому и гранулометрическому со­ставу и позволяют вести «мокрый» помол, являющийся для рассматриваемой технологии более целесообразным. Этот способ позволяет использовать малые добавки с более высокой степенью их дозировки, которые весьма полезны для данной технологии и в значительной степени могут влиять на конечные свойства пеностекла.

Установленные в результате выполнения данных исследо­ваний закономерности процесса диспергирования стекол «су­хим» и «мокрым» способами в присутствии ПАВ могут быть положены в основу расчетов оборудования и проектирования технологических схем, которые, как известно [1, 2, 12, 50], ранее проектировались без учета этих особенностей.

Изученные нами модели процесса пенообразования пока­зывают, что изменением количества и вида вводимых в пено- образующую смесь газообразователей и состава газовой сре­ды в печи можно в значительной степени повлиять на ход данного процесса. Сравнение кривых, характеризующих кине­тику процесса вспенивания смесей различных составов, ука­зывает на возможность получения пеностекла с равнознач­ными или близкими свойствами путем моделирования режи­мом вспенивания и составом газовой атмосферы в печи, так как находящийся в пенообразующей смеси углерод может по-разному участвовать в окислительно-восстановительном процессе, вызывающем вспенивание.

Повышение парциального давления водяного пара или количества связанной воды в стекле влияет не только на сни­жение вязкости и поверхностного натяжения исходного стек­ла, но и на температуру начала реакций газообразования. Поэтому можно предположить, что наличие в спеках связан­ной воды повышает термодинамическую вероятность протека­ния реакций газообразования при одновременном сдвиге тем­пературы начала их в область более низких значений. По­скольку в присутствии групп (ОН)- снижается и вязкость расплава, то процесс вспенивания пеностекла будет также на­чинаться при более низкой температуре. В связи с этим пено - образующие смеси, содержащие связанную воду, являются, очевидно, менее чувствительными к количественным колеба­ниям в них углерода.

Ускоряющее действие водяных паров на процесс вспенива­ния также связано с непосредственным участием их в реакци­ях с промежуточными продуктами, образующимися при вос­становлении сульфата натрия углеродом в присутствии Si02. Это подтверждается усилением запаха сероводорода при пе­реходе на вспенивание увлажненной пенообразующей смеси.

Гидратация и гидролиз стекла при диспергировании в вод­ной среде оказывают положительное влияние не только на снижение вязкости спеков пенообразующей смеси, но и рас­ширяют температурную зону, в которой протекает процесс развития структуры пеностекла. Таким образом, расплав становится более «длинным», что, согласно исследованиям

И. И. Китайгородского [263], способствует получению пено­стекла преимущественно с замкнутой структурой.

Отношение вязкости стекла к его поверхностному натяже­нию является переменной величиной и в интервале темпера­тур спекания смеси и вспенивания пеностекла изменяется в основном за счет вязкости. Поскольку отклонения в развитии разделительных стенок между ячейками в пеностекле, а следовательно, и его прочность зависят от градиента вязкости [14, 50, 52, 54, 115], то расширение интервала «рабочей» вяз­кости вспенивания за счет гидратации стекла при его дис­пергировании следует считать положительным явлением.

Рассматривая вопрос о влиянии кристаллизации стекла на формирование и последующее развитие структуры пено­стекла, прежде всего необходимо отметить, что речь пойдет о легком теплоизоляционном пеностекле (у ^200 кг/м3), у ко­торого толщина разделительных стенок между ячейками на­ходится в пределах от 700—1000 А до нескольких долей мил­лиметра. Для того чтобы четко представить себе влияние формы и размера кристаллов, образующихся вследствие кристаллизации стекла при вспенивании, необходимо рас­смотреть структуру элементов ячейки неностекла с генети­ческой точки зрения.

Механизм образования пластинок, являющихся структур­ными элементами пены, позволяет проследить влияние вяз­кости и поверхностного натяжения на различных стадиях, по­скольку пластинка ведет себя как тиксотропная жидкость, способная к образованию двойной пленки, поверхностное на­тяжение которой меньше, чем у обнаженной жидкости [55]. При увеличении поверхности или повреждении пленки отвер­стие благодаря большому значению поверхностного натяже­ния внутрипластинчатой жидкости сразу стягивается и само­произвольно исчезает. Если вязкость внутрипластинчатой жидкости слишком велика (двойная пленка является слиш­ком жесткой) или содержание образующих пленку молекул исчерпано, тогда двойная пленка утрачивает свою способность к самопроизвольному восстановлению, и пластинка растека­ется или распадается, так как новая равновесная форма не может устанавливаться достаточно быстро.

По Манегольду [264], двойная пленка, поверхностное натяжение которой больше, чем у внутрипластинчатой жид­кости, не может выдерживать увеличение поверхности. Оте­кание из вертикально расположенной пластинки внутри­пластинчатой жидкости до появления черного пятна при по­стоянном уменьшении толщины пластинки показывает, что она еще не утратила своей свободной подвижности, поскольку здесь прекращается предел текучести. Дальнейшее увеличе­ние поверхности при воздействии внешних факторов приведет к разрыву пластинки в наиболее ослабленном месте, которым может оказаться граница между твердой (кристалл) и жидкой (расплав) фазами.

Если представить себе, что с уменьшением толщины пла­стинок не только увеличивается вязкость и предел прочности при текучести внутрипластинчатой жидкости, но и уменьшает­ся способность к восстановлению пленки из-за недостатка молекул, образующих пленку, то становится ясно, что таким образом уменьшаются и эластичные свойства пластинки, ко­торые в итоге совершенно исчезают. С другой стороны, фор­мирование кристаллической фазы с новыми свойствами вызы­вает активизацию деструктивных явлений в пленке, которые могут служить не только причиной образования в ней дефек­тов, но и разрушения. Таким образом, несмотря на формиро­вание в пластинке новой (кристаллической) фазы с более высокими прочностными характеристиками, общая прочность ее снизится. Степень снижения прочности, очевидно, будет пропорциональна количеству образовавшихся кристаллов в единице площади и отношению толщины пластинки к линей­ным размерам кристаллов.

Неравномерное распределение кристаллов в пластинке не­сколько большей толщины, сохранившей еще способность к растяжению, вызовет локальное изменение в ней вязкости и соответственно деформацию или разрушение ее при последую­щем растяжении. Если же кристаллы формируются в тол­стой пластинке, то они могут вырасти до размеров, превыша­ющих толщину разделительной стенки в наиболее тонком месте, в результате чего дальнейшее развитие элементарной пластинки будет заторможено или произойдет искажение гео­метрии ее при дальнейшем развитии.

Согласно П. А. Ребиндеру [265, 266], беспрепятственное развитие элементарной ячейки любой пены с сохранением правильной геометрической формы возможно лишь при по­стоянных значениях вязкости и поверхностного натяжения. Наличие в жидкости областей с другими значениями этих свойств или твердых тел (независимо от их природы) вызы­вает главным образом искажение геометрии элементов ячей­ки и. соответственно структуры пеностекла.

Исходя из изложенного, рассмотрим вопрос о возможно допустимой величине инородных включений, в том числе кри­сталлов стекла, не вызывающих нарушений в развитии струк­туры пеностекла н не снижающих его структурно-механиче­скую прочность. В идеальном случае величина кристалла должна быть не более половины толщины разделительной стенки в наиболее тонком месте, т. е. порядка 350—500 А. Только в этом случае можно обеспечить сравнительно беспре­пятственное перемещение внутрипластинчатой жидкости, которое происходит в пластинке толщиной, равной ее бимоле­кулярному слою. В том случае, когда кристаллы больших раз­меров или другие включения возникли в более ранний период, допустим, на стадии спекания пенообразующей смеси, при­сутствие их вызовет торможение в развитии элементов ячеек и как следствие неравномерность развития структуры пено­стекла в целом. Так как потребность в расплаве, необходимом для формирования ячеек с большим количеством дефектов (утолщений) в разделительных стенках, увеличивается, то возможность получения легкого пеностекла (у=^200 кг/м3) будет снижаться.

Рассматривая с такой точки зрения кинетику процесса формирования структуры пеностекла, отметим, что высказан­ное И. И. Китайгородским и Т. JI. Ширкевич [267] предполо­жение о том, что равномерная мелкокристаллическая (>1 мкм) структура стекла не препятствует формированию замкнутой и упорядоченной структуры пеностекла, недоста­точно точно. Во-первых, авторами получено пеностекло с объемной массой более 250—300 кг/м3, для которого, соглас­но нашим данным, можно допустить наличие в момент фор­мирования его структуры кристаллов величиной 0,6—0,7 мкм, во-вторых, полученные данные, характеризующие структуру пеностекла, не содержат сведений об изменении водопогло - щения в связи с кристаллизацией стекла. В то же время в ра­ботах Ф. Шилла [1], 3. Червинского [48, 49, 268], Н. П. Садченко [50] показано, что даже незначительная кри­сталлизация стекла является основной причиной образования дефектов (трещины, отверстия) в разделительных стенках ячеек.

Анализируя причины увеличения водопоглощения в пено­стекле, Э. 3. Житомирская [51] и В. И. Пилецкий [7] также в качестве одной из основных причин называют кристаллиза­цию пеностекла. Снижение скорости и коэффициента объем­ного вспенивания пеностекла подтверждено также нами экс­периментально при исследовании кинетики данного процесса в гетерогенных средах [3, 52, 54].

разное

Дизайнерские радиаторы из чугуна от radimaxua.com

Интернет-магазин radimaxua.com предлагает широкий ассортимент дизайнерских радиаторов из чугуна, выпускаемых под брендом RETROstyle. Изготовлением декоративных радиаторов занимаются европейские заводы.

Солнечные коллекторы для отопления

Домашние отопительные системы обычно работают за счет энергии электричества, природного газа или масел, за которые необходимо платить. К тому эти способы отопления вредят окружающей среде. Альтернативой им является солнечная батарея или коллектор.

Как раскрутить свой Instagram с помощью сервиса Like Social ?

Популярность социальных сетей сделала возможной организацию бизнеса в Интернете. Чтобы убедиться в том, что интернет-дело может быть прибыльным, достаточно обратить внимание на количество пользователей популярной сети «Инстаграм», которое на сегодняшний …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел. +38 05235 7 41 13 Завод
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 067 561 22 71 — гл. менеджер (продажи всего оборудования)
+38 067 2650755 - продажа всего оборудования
+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи всего оборудования
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Скайп: msd-alexandriya

Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Представительство МСД в Киеве: 044 228 67 86
Дистрибьютор в Турции
и странам Закавказья
линий по производству ПСВ,
термоблоков и легких бетонов
ооо "Компания Интер Кор" Тбилиси
+995 32 230 87 83
Теймураз Микадзе
+90 536 322 1424 Турция
info@intercor.co
+995(570) 10 87 83

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.