Выбор пенообразователя и стабилизатора при получении материалов ячеистой структуры | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 30 марта, печатный экземпляр отправим 3 апреля.

Опубликовать статью в журнале

Библиографическое описание:

Базин, В. В. Выбор пенообразователя и стабилизатора при получении материалов ячеистой структуры / В. В. Базин, Е. Н. Самошина, А. П. Самошин, И. Ю. Шитова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2015. — № 11 (91). — С. 258-264. — URL: https://moluch.ru/archive/91/19449/ (дата обращения: 19.03.2024).

В статье приводятся экспериментальные данные по влиянию пенообразователей и стабилизаторов на технологические свойства пены при получении материалов ячеистой структуры. После проведенного сравнительного анализа пенообразователей и стабилизаторов, осуществлен выбор пенообразователя марки ПБ-2000, а наиболее эффективным стабилизатором из исследуемого ряда сульфат алюминия, полиакриламид (ПАА) и карбамидно-формальдегидная жидкость, оказался полиакриламид.

Ключевые слова: пенообразователь, стабилизатор, кратность и устойчивость пены, ячеистые материалы

 

При изготовлении ячеистых материалов традиционно применяются пенообразователи на основе на основе гидролизатов белков, а также пенообразователи на основе анионных синтетических поверхностно-активных веществ.

В данной работе исследовано влияние пенообразователя ПБ-2000 и ПО-6ТС на кратность и устойчивость пены (табл. 1 и рис. 1). По результатам исследований для получения пенокерамобетона ними был выбран ПБ-2000.

Рис. 1. Влияние концентрации пенообразователей на кратность пены: 1– ПБ-2000; 2 — Пеностром; 3 — ПО-6ТС

 

Для обеспечения набора прочности ячеистого сырца при получении пенокерамобетона до обжига предполагается использование ШПЦ. Предполагалось, что, несмотря на существующую закономерность снижения прочности цементных композиций при их нагреве до температур, соответствующих обжигу керамической составляющей материала [1,2,3], относительно высокая остаточная прочность дегидратированного цементного камня на ШПЦ будет способствовать получению ПКБ с оптимальными механическими показателями. Кроме аддитивного влияния цементной составляющей на прочность ПКБ предполагалось также, что присутствие в шлаке большого количества стеклообразующих окислов позволит интенсифицировать процесс образования прочной керамической составляющей разрабатываемого ячеистого материала и уменьшить расход тепловой энергии на обжиг.

Таблица 1

Влияние пенообразователей на водоотделение пены

Наименование пенообразователя

Водоотделение из пены (0,5 % пенообразователя), %, через

2 мин

4 мин

6 мин

8 мин

10 мин

ПБ-2000

10,1

20,6

29,4

37,7

46,1

ПО-6ТС

22,6

47,1

67,7

83,4

93,2

Пеностром

21,6

47,1

71,6

85,4

92,2

 

Однако, как показали предварительные исследования, пенобетонная смесь, включающая шлакопортландцемент, оказалась недостаточно стабильной. Например, как видно из табл. 2 и рис. 2, добавка шлакопортландцемента значительно ухудшает свойства пены: кратность пены снижается, водоотделение возрастает.

Таблица 2

Влияние минеральных добавок на кратность пены

Наименование добавки

Концентрация добавки, %

Раствор пенообразователя, 1 %

ПБ-2000

ПО-6ТС

7,3

6,2

ШПЦ

10

5,1

4,9

Опока

10

6,1

5,9

Диатомит

10

6,8

6,2

ШПЦ

Опока

1,5

8,5

5,6

5,5

 

Рис. 2. Влияние ШПЦ на водоотделение пены, полученной из 1 % водного раствора пенообразователя: 1 — ПБ-2000; 2 — ПБ-2000+10 % ШПЦ; 3 — ПО-6ТС; 4 — ПО-6ТС+10 % ШПЦ

 

Для повышения устойчивости пены обычно используют различные стабилизаторы. Известно [5,6], что в качестве стабилизаторов используют добавки известкового молока, сернокислого алюминия, сернокислого железа и других веществ. Поскольку кроме поверхностно-активного вещества в состав технических пенообразователей входят другие компоненты (серная и сернистая кислоты, антифризы, гидрофильные коллагены и т. д.), в каждом конкретном случае необходимо проводить дополнительные экспериментальные исследования для обоснования выбора вида и количества стабилизатора. С этой целью было изучено влияние некоторых минеральных и органических стабилизаторов на устойчивость пен, получаемых из пенообразователей ПБ-2000 и ПО-6ТС. В качестве стабилизаторов использовали сульфат алюминия, полиакриламид и карбамидно-формальдегидную жидкость. Результаты экспериментов представлены на рис. 3…6. и табл. 3. Концентрации ПБ-2000 и ПО-6ТС даны без пересчёта на сухое вещество.

Рис. 3. Влияние добавки Al2(SO4)3 на устойчивость пены: 1–1 % ПБ-2000; 2 –1 % ПБ-2000+1 % Al2(SO4)3;3–1 % ПО-6ТС; 4–1 % ПО-6ТС+ 1 % Al2(SO4)3

 

Рис. 4. Влияние добавки КФЖ на водоотделение пены(0,5 % раствор ПБ-2000): 1 — без добавок; 2–0,25 %; 3–0,5 %

 

Рис. 5. Влияние добавки ПАА на водоотделение пены (0,5 % раствор ПБ-2000) через: 1–2 мин; 2–4 мин; 3–6 мин; 4–8 мин; 5–10 мин

 

Рис. 6. Влияние количества стабилизатора на кратность пены (0,5 % раствор ПБ-2000): 1 — ПАА; 2 — КФЖ

 

Таблица 3

Влияние концентрации пенообразователя и стабилизатора на водоотделение пены

Наименование пенообразователя и стабилизатора

Концентрация, %

Водоотделение, (%), через

2 мин

4 мин

6 мин

8 мин

10 мин

ПБ-2000

0,5

10,1

20,6

29,4

37,7

46,1

ПБ-2000

1,0

4,9

10,1

15,1

20,7

26,5

ПБ-2000

1,5

0,8

4,9

6,9

9,8

12,7

ПБ-2000

2,0

0,6

3,9

6,9

8,8

10,8

ПБ-2000

КФЖ

0,5

0,25

7,85

14,7

23,0

34,3

42,2

ПБ-2000

КФЖ

0,5

0,5

5,5

11,3

18,2

26,5

36,3

ПБ-2000

ПАА

0,5

0,25

5,9

10,8

16,7

22,6

30,4

ПБ-2000

ПАА

0,5

0,5

5,9

10,8

15,7

21,3

28,5

 

Анализ экспериментальных данных показывает, что все использованные стабилизаторы значительно изменяют основные свойства пены, полученной из растворов ПБ-2000 и ПО-6ТС. Как следует из рис. 3…6. и табл. 3, добавки карбамидно-формальдегидной жидкости и полиакриламида улучшают свойства пены по показателям устойчивости и кратности, а добавки сульфата алюминия ухудшают устойчивость и кратность пены. Например, добавки 0,5 % ПАА и КФЖ снижают водоотделение пены (через 8 минут), полученной из 0,5 % раствора ПБ-2000, соответственно на 43,5 и 29,7 %, тогда как введение 1 % добавки сульфата алюминия через 8 минут почти в 4 раза повышает водоотделение пены, полученной из 1 % раствора ПБ-2000. Последнее обстоятельство объясняется, по-видимому, реакциями взаимодействия добавки сульфата алюминия с составляющими компонентами используемых пенообразователей. Кроме того, сульфат алюминия, являясь солью слабого основания и сильной кислоты, создаёт в водном растворе вследствие гидролиза кислую среду:

Al2(SO4)3+2H2OÛ2AlOHSO4+H2SO4

2AlOHSO4+2H2OÛ [Al (OH)2]2SO4+H2SO4

Это приводит к снижению водородного показателя (рН) раствора пенообразователя и переводу растворимых солеобразных ПАВ в менее растворимые органические кислоты, что приводит к ухудшению свойств получаемой пены:

2R–OSO3Na + H2SO4 ® 2R–OSO3H + Na2SO4

На рис. 7. показано влияние добавок стабилизаторов КФЖ и ПАА на устойчивость пеномассы, содержащей пенообразователь и ШПЦ. Экспериментальные данные показывают, что в присутствии стабилизатора пеномасса становится более устойчивой, процесс водоотделения значительно замедляется, особенно в том случае, когда стабилизатором является полиакриламид. Например, если через 10 мин водоотделение пеномассы без добавки стабилизатора составляет 69 %, то с добавками КФЖ и ПАА, соответственно, 47 и 30 %.

Как показали исследования, улучшение технологических свойств пены в присутствии добавок стабилизаторов ПАА и КФЖ связано, в основном, с их способностью увеличивать вязкость пены за счёт образования пространственных сетчатых структур [4], а также с преимущественной адсорбцией стабилизатора на поверхности минеральных компонентов.

Рис. 7. Влияние добавок стабилизаторов на водоотделение пеномассы (0,5 % раствор ПБ-2000, 10 % ШПЦ):1 — без добавок; 2–0,5 % КФЖ; 3–0,5 % ПАА

 

Литература:

 

1.        Горлов, Ю. П. Огнеупорные и теплоизоляционные материалы [Текст] / Ю. П. Горлов, Н. Ф. Ерёмин, Б. У. Седунов. — М.: Стройиздат, 1976. — С. 192.

2.        Некрасов, К. Д. Лёгкие жаростойкие бетоны на пористых заполнителях [Текст] / К. Д. Некрасов, М. Г. Масленникова. — М.: Стройиздат, 1982. — С. 94–106.

3.        Некрасов, К. Д. Развитие технологий жаростойких бетонов [Текст] / К. Д. Некрасов // Новое в технологии жаростойких бетонов. — М., НИИЖБ, 1981. — С. 3–11.

4.        Николаев, А. Ф. Синтетические полимеры и пластические массы на их основе [Текст] / А. Ф. Николаев. — Ленинград: «Химия», 1966. — 768 с.

5.        Петров, Г. С. Нефтяные сульфокислоты и их техническое применение [Текст] / Г. С. Петров, А. Ю. Рабинович. — М., 1932.

6.        Розенфельд, Л. М. Алюмосульфонатный пенообразователь для производства пенобетона и пеносиликата [Текст] / Л. М. Розенфельд, А. Т. Баранов / В кн. Сборник материалов по обмену опытом. Новое в производстве строительных материалов. Дориздат, 1954.

Основные термины (генерируются автоматически): водоотделение пены, кратность пены, мина, стабилизатор, влияние добавки, карбамидно-формальдегидная жидкость, пенообразователь, сульфат алюминия, устойчивость пены, технологическое свойство пены.


Ключевые слова

ячеистые материалы, пенообразователь, стабилизатор, кратность и устойчивость пены

Похожие статьи

Исследования влияния технологических параметров на...

Стойкость пены – способность пены сохранять общий объем, дисперсный состав

Влияние температуры на пенообразующую способность и стойкость пены неоднозначно, что

Однако при достижении максимально возможной кратности идет обратный процесс – разрушение пены.

Исследование пеногасящей способности высших изомеров...

[4] Во время проведения опытов контролировали время образования пены (5 мин.) и

Пеногаситель вводили в пену через одну минуту после прекращения пенообразования.

Следует отметить, что пена без добавок регулятора-пеногасителя существует несколько часов.

Закономерности формирования структуры пеноминеральных...

Основные термины (генерируются автоматически): жидкая фаза, воздушная фаза, поперечное сечение, вид, стабильность пены, молекула пенообразователя

Свойства синтезированной добавки на основе алюмосиликатов для известковых сухих строительных смесей.

Синтез и свойства модифицированной...

Синтез и свойства модифицированной карбамид-формальдегидной смолы и технология наполнения кожи на её основе.

Основные термины (генерируются автоматически): акриловая кислота, мина, температура, серная кислота, формальдегидная смола, молекулярная масса...

Разработка пористого железа из шлака на основе вспенивания...

Коммерчески доступные металлические пены сделаны в основном из алюминиевых сплавов, которые изготовлены с использованием гидрида титана, в качестве пенообразователя.

Б. Влияние добавки Al2O3 на пористость шлака при температурах 1300 и 1400°С.

Применение облегченных технологических жидкостей для...

Двухфазные пены содержат: углеводороды, водные растворы, стабилизаторы (ПАА, КМЦ), пенообразователь (анионоактивные ПАВ); или углеводороды, хлоркальциевую воду, пенообразователь-стабилизатор (силикат натрия или КМЦ).

Исследование механических свойств графитизированного...

Приготовлены и исследованы композиционные материалы на основе крупнотоннажного полимера — полипропилена и порошкообразного графита. Исследовано влияние предела прочности при растяжении и относительного удлинения от толщины пленки при различных...

Влияние фибрового армирования на свойства... | Молодой ученый

Вода. 0,150. Влияние добавки на растворную смесь оценивалась измерением расплыва на встряхивающем столике.

Наблюдается водоотделение смеси.

Исследования влияния технологических параметров на...

Стойкость пены – способность пены сохранять общий объем, дисперсный состав

Влияние температуры на пенообразующую способность и стойкость пены неоднозначно, что

Однако при достижении максимально возможной кратности идет обратный процесс – разрушение пены.

Исследование пеногасящей способности высших изомеров...

[4] Во время проведения опытов контролировали время образования пены (5 мин.) и

Пеногаситель вводили в пену через одну минуту после прекращения пенообразования.

Следует отметить, что пена без добавок регулятора-пеногасителя существует несколько часов.

Закономерности формирования структуры пеноминеральных...

Основные термины (генерируются автоматически): жидкая фаза, воздушная фаза, поперечное сечение, вид, стабильность пены, молекула пенообразователя

Свойства синтезированной добавки на основе алюмосиликатов для известковых сухих строительных смесей.

Синтез и свойства модифицированной...

Синтез и свойства модифицированной карбамид-формальдегидной смолы и технология наполнения кожи на её основе.

Основные термины (генерируются автоматически): акриловая кислота, мина, температура, серная кислота, формальдегидная смола, молекулярная масса...

Разработка пористого железа из шлака на основе вспенивания...

Коммерчески доступные металлические пены сделаны в основном из алюминиевых сплавов, которые изготовлены с использованием гидрида титана, в качестве пенообразователя.

Б. Влияние добавки Al2O3 на пористость шлака при температурах 1300 и 1400°С.

Применение облегченных технологических жидкостей для...

Двухфазные пены содержат: углеводороды, водные растворы, стабилизаторы (ПАА, КМЦ), пенообразователь (анионоактивные ПАВ); или углеводороды, хлоркальциевую воду, пенообразователь-стабилизатор (силикат натрия или КМЦ).

Исследование механических свойств графитизированного...

Приготовлены и исследованы композиционные материалы на основе крупнотоннажного полимера — полипропилена и порошкообразного графита. Исследовано влияние предела прочности при растяжении и относительного удлинения от толщины пленки при различных...

Влияние фибрового армирования на свойства... | Молодой ученый

Вода. 0,150. Влияние добавки на растворную смесь оценивалась измерением расплыва на встряхивающем столике.

Наблюдается водоотделение смеси.

Похожие статьи

Исследования влияния технологических параметров на...

Стойкость пены – способность пены сохранять общий объем, дисперсный состав

Влияние температуры на пенообразующую способность и стойкость пены неоднозначно, что

Однако при достижении максимально возможной кратности идет обратный процесс – разрушение пены.

Исследование пеногасящей способности высших изомеров...

[4] Во время проведения опытов контролировали время образования пены (5 мин.) и

Пеногаситель вводили в пену через одну минуту после прекращения пенообразования.

Следует отметить, что пена без добавок регулятора-пеногасителя существует несколько часов.

Закономерности формирования структуры пеноминеральных...

Основные термины (генерируются автоматически): жидкая фаза, воздушная фаза, поперечное сечение, вид, стабильность пены, молекула пенообразователя

Свойства синтезированной добавки на основе алюмосиликатов для известковых сухих строительных смесей.

Синтез и свойства модифицированной...

Синтез и свойства модифицированной карбамид-формальдегидной смолы и технология наполнения кожи на её основе.

Основные термины (генерируются автоматически): акриловая кислота, мина, температура, серная кислота, формальдегидная смола, молекулярная масса...

Разработка пористого железа из шлака на основе вспенивания...

Коммерчески доступные металлические пены сделаны в основном из алюминиевых сплавов, которые изготовлены с использованием гидрида титана, в качестве пенообразователя.

Б. Влияние добавки Al2O3 на пористость шлака при температурах 1300 и 1400°С.

Применение облегченных технологических жидкостей для...

Двухфазные пены содержат: углеводороды, водные растворы, стабилизаторы (ПАА, КМЦ), пенообразователь (анионоактивные ПАВ); или углеводороды, хлоркальциевую воду, пенообразователь-стабилизатор (силикат натрия или КМЦ).

Исследование механических свойств графитизированного...

Приготовлены и исследованы композиционные материалы на основе крупнотоннажного полимера — полипропилена и порошкообразного графита. Исследовано влияние предела прочности при растяжении и относительного удлинения от толщины пленки при различных...

Влияние фибрового армирования на свойства... | Молодой ученый

Вода. 0,150. Влияние добавки на растворную смесь оценивалась измерением расплыва на встряхивающем столике.

Наблюдается водоотделение смеси.

Исследования влияния технологических параметров на...

Стойкость пены – способность пены сохранять общий объем, дисперсный состав

Влияние температуры на пенообразующую способность и стойкость пены неоднозначно, что

Однако при достижении максимально возможной кратности идет обратный процесс – разрушение пены.

Исследование пеногасящей способности высших изомеров...

[4] Во время проведения опытов контролировали время образования пены (5 мин.) и

Пеногаситель вводили в пену через одну минуту после прекращения пенообразования.

Следует отметить, что пена без добавок регулятора-пеногасителя существует несколько часов.

Закономерности формирования структуры пеноминеральных...

Основные термины (генерируются автоматически): жидкая фаза, воздушная фаза, поперечное сечение, вид, стабильность пены, молекула пенообразователя

Свойства синтезированной добавки на основе алюмосиликатов для известковых сухих строительных смесей.

Синтез и свойства модифицированной...

Синтез и свойства модифицированной карбамид-формальдегидной смолы и технология наполнения кожи на её основе.

Основные термины (генерируются автоматически): акриловая кислота, мина, температура, серная кислота, формальдегидная смола, молекулярная масса...

Разработка пористого железа из шлака на основе вспенивания...

Коммерчески доступные металлические пены сделаны в основном из алюминиевых сплавов, которые изготовлены с использованием гидрида титана, в качестве пенообразователя.

Б. Влияние добавки Al2O3 на пористость шлака при температурах 1300 и 1400°С.

Применение облегченных технологических жидкостей для...

Двухфазные пены содержат: углеводороды, водные растворы, стабилизаторы (ПАА, КМЦ), пенообразователь (анионоактивные ПАВ); или углеводороды, хлоркальциевую воду, пенообразователь-стабилизатор (силикат натрия или КМЦ).

Исследование механических свойств графитизированного...

Приготовлены и исследованы композиционные материалы на основе крупнотоннажного полимера — полипропилена и порошкообразного графита. Исследовано влияние предела прочности при растяжении и относительного удлинения от толщины пленки при различных...

Влияние фибрового армирования на свойства... | Молодой ученый

Вода. 0,150. Влияние добавки на растворную смесь оценивалась измерением расплыва на встряхивающем столике.

Наблюдается водоотделение смеси.

Задать вопрос