авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 |

Разработка композиционных материалов на основе соединений силиката натрия и каолина

-- [ Страница 3 ] --

Изменение состава сольватной оболочки, связанное с внедрением новых кислотных фрагментов, приводит к упрочнению коагуляционной структуры. Когда формирование оболочки завершается (СК ~ 3 мас. %), последующее увеличение содержания кислот не сопровождается кардинальным изменением реологических параметров системы. Относительно небольшие значения индекса течения суспензий (0,20–0,32) показывают, что их характер сильно отличается от ньютоновского. Это является следствием образования пространственной сетки из частиц каолина. Согласно данным ИК-спектроскопии, обработка материала уксусами, в целом, не затрагивает структуру каолинита, поскольку интенсивность полос при 10321029 см–1 (октаэдрические слои Al3+ с О2– и ОН–) и 913912 см–1 (кислородсодержащая группа Si–O) по мере увеличения концентрации групп CООН практически не изменяется. Возрастает поглощение в интервалах 36002900 см–1 (связанные ОН-группы) и 16511644 см–1, последний из которых, по-видимому, отвечает асимметричным валентным колебаниям СОО-групп, накладывающимся на деформационные колебания молекул воды в полимергидратной форме.

Рис. 2. Дифрактограмма природ-ного отмученного каолина. Условия: CuK излучение; нап-

ряжение на трубке 40 кВ, сила тока 20 мА; скорость сканирования 1 град./мин.

 Зависимость прочности-0

Рис. 3. Зависимость прочности коагуляционной структуры ( N) каолиновых суспензий

(Т:Ж = 1:1) от содержания органических кислот яблочного (а) и виноградного (б) уксусов.

Выдержка суспензий, ч: 1 – 1; 2 – 24

Интенсивность полос поглощения наиболее динамично изменяется при концентрации органических кислот до 3 мас. %. Новая полоса поглощения в области 21462144 см–1, возможно, отвечает валентным колебаниям группы Si–H. Максимальный рост её интенсивности вновь приходится на интервал концентраций кислот 03 мас. %. Предположительно, в процессе формирования сольватной оболочки на поверхности частиц твёрдой фазы существенно увеличивается количество связанных ОН-групп, а также возможно образование Si–H-связей. Эти процессы ответственны за изменение текучести системы в интервале концентраций уксусов 03 мас. %. Динамика изменения электрического сопротивления изучаемых образцов находится в корреляции с данными реологических исследований и ИК-спектроскопии: экстремум (260 МОмсм) и максимальный рост физико-химических параметров проявляются в суспензиях с содержанием уксуса до 3 мас. %. Отмечается, что при хранении каолиновых суспензий в течение 1 сут. в изогидрических условиях прочность коагуляционной структуры уменьшается на 10-30 % – за счёт окончательного формирования сольватной оболочки. Это связано с тем, что в процессе внешнего нагружения для разрыва Ван-дер-Ваальсовских связей энергии требуется меньше, чем на преодоление трения в контакте между частицами.

Во многом сходная, с некоторыми отличиями, картина наблюдается при модифицировании каолина концентрированной уксусной кислотой (соотношение Т:Ж = 1:1). В диапазоне волновых чисел 3600–2900 см–1, отвечающих валентным колебаниям связанных ОН-групп, и в области 1651–1644 см–1 происходит резкое возрастание интенсивности полос. С другой стороны, относительная интенсивность пиков в интервалах частот 913–912 и 1032–1029 см–1 уменьшается в 1,4–1,8 раз. Вновь в ИК спектрах каолина, обработанных растворами уксусной кислоты, проявляется пик в области 2146–2144 см–1, каковой, вполне возможно, относится к образованию в системе связи Si–H. Характерно, что при росте концентрации уксусной кислоты в системе с 3 до 6 мас. % интенсивность данной полосы поглощения увеличивается вдвое, что, вероятно, связано с частичным разрушением алюмосиликата под действием уксусной кислоты. Спектрофотометрически обнаружено увеличение (на 10–20 %) в растворе ионов алюминия.

Практическая сторона вопроса заключается в том, что использование всего 2 мас. % каолина способствует снижению цветности льняного масла в 2,4 раза (с 36 до 15 мг I2/100 см3). По силе отбеливания отечественный каолин уступает сорбенту сравнения Engelhard (США), представляющему собой выщелоченный бентонит: различие оценивается величиной 2–3 мг йода. Однако обработка каолина уксусной кислотой приводит к тому, что он по эффективности действия на систему «масло–пигмент» (температура 8085 °С, время контакта 30 мин.) превосходит зарубежный аналог. Продукт очистки с цветным числом, не превышающим 10 мг I2/100 см3, и с кислотным числом 0,4 мг КОН может быть использован без дополнительной переработки в области фармацевтической химии как источник биологически незаменимых -полиненасыщенных жирных кислот, входящих в состав клеточных мембран живых организмов. Для отбелки льняного масла рекомендовано

Рис. 4. Диаграмма развития деформаций в формовочных массах на основе каолина. Дисперсная среда: 1-3 – каолин; 4-6 – каолин, обработанный УК. Дисперсионная среда: 1, 4 – вода; 2, 5 – ЖС; 3, 6 – ЖС

вводить в него 1,5–2,0 мас. % каолина, обработанного 6 %-ным раствором уксусной кислоты при массовом отношении Т:Ж = 1:1.

Аналогично результатам испытаний по выделению компонентов пигментного комплекса, установлено, что каолин, обработанный уксусной кислотой, обладает повышенными сорбционными свойствами в отношении восковых соединений льняного масла. При его расходе 0,2 мас. %, интенсивности перемешивания 80 мин-1 и снижении температуры до 12 оС через 5 ч удаётся достичь «порогового» значения остаточного содержания восков, близкого к 90 мг/кг масла, отвечающего получению прозрачного продукта очистки. Полученные данные использованы при подготовке заявки № 2006112305 «Способ очистки растительных масел от восков» (решение о выдаче патента РФ 09.07.2007). Также выявлено, что сорбция восков из льняного масла на материале каолина подчиняется уравнению кинетики первого порядка, на что указывает прямолинейный характер зависимости в координатах ln (С0/С) . Константы скорости сорбции восков в диапазоне 12–25 оС снижаются с 7,1110-5 до 1,5910-5 с-1 – для каолина, обработанного уксусной кислотой, и, соответственно, с 9,6710-5 до 1,8310-5 –с-1 – для сорбента Engelhard.

Как правило, каолин вводят в растительные масла в виде порошков, и в дальнейшем возникает необходимость проводить фильтрацию. Использование гранулированных сорбентов способствует упрощению технологии очистки. Введение в формовочную алюмосиликатную массу кислого агента, вероятно, должно отрицательно сказываться на способности системы к экструзии. Другим важным параметром гранул сорбента является механическая прочность. Обнаружено, что в среде масла даже не прокаленные гранулы каолина относительно устойчивы к разрушению. Для повышения прочности целесообразно использовать натриевое ЖС. Эта добавка отличается невысокой стоимостью и обеспечивает улучшение формуемости системы.

Формовочная масса, приготовленная из каолина, затворённого водой (табл. 2, обр. 1), принадлежит к IV-му структурно-механическому типу (преимущественное развитие пластических деформаций, рис. 4). Следует отметить достаточно высокое значение пластичности и небольшой период релаксации такой системы. Масса обладает прочной коагуляционной структурой и имеет индекс течения 0,4. Это позволяет экструдировать из неё изделия практически любой геометрической формы. Однако получаемые гранулы имеют низкую механическую прочность (0,7 МПа, табл. 3). Замена водной среды на ЖС (табл. 2, обр. 2) приводит к перемещению системы в V-й структурно-механический тип, для которого медленная упругость преобладает над быстрой. Пластичность системы снижается при одновременном увеличении эластичности и периода релаксации (с 500 до 550 с, табл. 2). Мощность на разрушение коагуляционной структуры возрастает более чем в 2 раза, индекс течения уменьшается до 0,3. Эти изменения свойств массы благотворно сказываются на способности к экструзии сложнопрофильных изделий; при этом механическая прочность гранул резко возрастает, достигая 9,5 МПа. Формовочные массы, включающие ЖС, модифицированное карбамидом (ЖСК, табл. 2, обр. 3), дают систему, принадлежащую к III-му структурно-механическому типу (рис. 4), для которой характерно снижение в 4 раза прочности коагуляционной структуры по сравнению с образцом 2 и индекса течения – до 0,2. Хотя данная тенденция неблагоприятна, структурно-механические и реологические свойства такой массы практически оптимальны; прочность гранул достигает 7,4 МПа. Смешение каолина, активированного уксусной кислотой (УК), с водой (табл. 2, обр. 4) резко уменьшает пластические свойства формовочной массы по сравнению с исходным сырь-

Т а б л и ц а 2

Физико-механические характеристики композиций из каолина и натриевого ЖС

№ обр. Дисперсионная среда Структурно-механические характеристики Реологические характеристики
Пластичность, Пс106, с–1 Эластичность, Период релаксации, , с Полная мощность на течение, N, МВт/м3 Мощность на разрушение коагуляционной структуры, N, МВт/м3 Константа консистенции, 0, Пас Индекс течения, n
Дисперсная фаза – каолин
1 Вода 3,7 0,5 500 38,9 12,1 214,2 0,4
2 ЖС * 2,8 0,6 550 56,5 28,4 994,7 0,3
3 ЖСК ** 2,5 0,4 600 25,9 7,4 980,7 0,2
Дисперсная фаза – каолин, обработанный уксусной кислотой
4 Вода 0,4 0,6 2100 41,6 15,3 252,3 0,4
5 ЖС 2,1 0,7 650 50,0 22,3 970,7 0,2
6 ЖСК 1,9 0,7 750 17,2 5,6 667,2 0,2

Т а б л и ц а 3

Эксплуатационные свойства сорбционно-активных материалов из каолина и ЖС

№ обр. Дис-перси- онная среда Удель-ный вес, d, г Объём-ный вес, d 0, г/см3 Общая порис-тость W, % Откры-тая порис- тость, W0, % Об- щий объём пор, V, см3/г Объём откры-тых пор, V от, см3/г Прочность гра- нул, МПа
Дисперсная фаза каолин
1 Вода 3,23 1,41 56,4 25,2 0,40 0,27 0,7
2 ЖС 3,23 1,99 38,4 17,0 0,19 0,18 9,5
3 ЖСК 3,23 1,72 46,8 3,3 0,27 0,03 7,4
Дисперсная фаза – каолин, активированный уксусной кислотой
4 Вода 3,23 1,22 62,2 36,7 0,51 0,40 0,5
5 ЖС 3,23 1,15 64,4 25,4 0,56 0,28 0,7
6 ЖСК 3,23 1,21 62,5 29,5 0,52 0,33 0,7


Pages:     | 1 | 2 || 4 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.