CC BY
24
I 1 (29). 2004-
^П1
ИТЕИНОЕ1 ПРОИЗВОДСТВО
There are given the calculations, modifiers of bindings for the unified foundry sands.
Д. М. КУКУЙ, БИТУ, Ю. И. ЛЕДНЕВ, БИТУ, И. Б. ОДАРЧЕНКО, ГГТУим. П. О. Сухого
УДК 621.74
РЕАГЕНТЫ, МОДИФИКАТОРЫ КОМПЛЕКСНЫХ СВЯЗУЮЩИХ ДЛЯ ЕДИНЫХ ФОРМОВОЧНЫХ СМЕСЕЙ
Одним из важнейших аспектов технологий создания химически связанного компаунда является участие реагентов-модификаторов. Их применение позволяет целенаправленно изменять физико-химические свойства и управлять эксплуатационными характеристиками связующих дисперсных систем на основе бентонита. При этом основная работа химических реагентов для бентонитовых глин заключается в регулировании коллоидно-химических, структурно-механических свойств коагуляционно-дисперс-ных и конденсационных структур связующего и
облегчении процесса принудительного диспергирования минерала под воздействием внешних нагрузок.
Известны три класса химических реагентов, которые обладают такими способностями (рис. 1):
• реагенты класса солей и оснований, содержащие обменный натрий (Ка2С03, КаОН, Ка3Р04, Ка2Ва407);
• реагенты класса труднорастворимых оксидов магния и бария (М§0 и ВаО);
• реагенты класса водорастворимых высокомолекулярных соединений (ВВС).
Рис. 1. Классификация химических реагентов
По механизму действия реагенты первого основываясь на опыте их применения в других
класса следует отнести к диспергирующим веще- отраслях, они могут быть отнесены к веществам
ствам. Реагенты второго и третьего классов не с преобладающим коагулирующим и структури-
имеют однозначно выраженного действия, но, рующим действием.
Для активации формовочных бентонитов наиболее распространено применение реагентов первого класса, работающих по механизму катионно-го обмена и вызывающих повышение дисперсности частиц связующего. Однако известно, что катионный обмен не представляет больших возможностей для направленного изменения характера и механизма процесса структурообразования коагуляционно-дисперсных и конденсационных структур связующего. Он не позволяет значимо изменить энергетику взаимодействия элементов структуры коллоида и не может быть положен в основу создания комплексного химически связанного материала.
В связи с этим существует необходимость исследования принципиально новых реагентов-модификаторов. В области литейного производства к ним следует отнести реагенты второго и третьего классов. Причем передовая зарубежная практика указывает на широкое использование полимер-активированных бентонитов (Бент-Экс, Бентокарбон, Бентокол, Боронит). Однако их состав и технология активации представляют «закрытую» информацию.
Согласно данным работ, многофункциональный механизм модифицирующего действия М^О и ВаО в большинстве случаев ведет к резкому ухудшению диспергируемости бентонитов при гидратации. Поэтому реагенты и ВаО не
нашли широкого применения в отечественной и мировой практике для активации глинистых минералов. Они иногда используются в бурении для активации тампонажных жидкостей совместно с реагентами первого и третьего классов.
ЛГГГГгГ: гг гсгшягргтгс IТБ
-1 (29), 2004/ Ш V
Учитывая это обстоятельство и особенности применения и ВаО, эти реагенты были исключены из рассмотрения.
Считается, что наиболее широкими возможностями в регулировании коллоидно-химических свойств глин обладают реагенты класса ВВС (рис. 2). Это обусловлено их способностью адсорбироваться на поверхности глинистого минерала и образовывать гелеобразную структуру в адсорбционном слое и растворе, а также лиофильностью наружной поверхности адсорбционного слоя. Известно, что адсорбция макромолекул ВВС изменяет характер и энергию взаимодействия частиц дисперсной фазы между собой и с дисперсионной средой, а также свойства границы раздела фаз.
Водорастворимые высокомолекулярные соединения (рис. 2) подразделяются на органические (ОВВС) и синтетические (СВВС). Из них более интересны синтетические полимеры, поскольку эти вещества в сравнении с ОВВС имеют больший диапазон (4104—6107) молекулярных масс. Это важно, поскольку способность СВВС образовывать пространственные структуры на поверхности раздела фаз даже при относительно невысокой поверхностной активности и сольватацион-ный фактор позволяют предположить определяющее влияние молекулярной массы полимера на его модифицирующее действие. Также СВВС имеют множество сополимеров с различными функциональными группами и тем самым можно варьировать химическим составом и свойствами в широком диапазоне. Немаловажно и то, что производство СВВС дешевле по сравнению с ОВВС.
Водорастворимые высокомолекулярные соединения (ВВС)
Органического происхождения (ОВВС)
Крахмал и его производные
Целлюлоза и ее производные
Гуаровые смолы
Гумусовые вещества
Анионные
Полиэтиленимин (ПЭИ)
Полимерпиридиновой соли (ППС)
Полидиметиламино-этилметакрилаты (поли-ДМАЭМА)
Синтетические (СВВС)
I
Неионогенные
Полиэтиленоксид (ПЭО)
1
Рис. 2. Классификация ВВС
Известно, что в состав полимеров одновременно входят различные по природе функциональные группы и проявление того или иного механизма модифицирующего действия СВВС зависит от сочетания ряда факторов: природы и количества добавляемого полимера, его молекулярной массы и заряда, условий введения, содержания в системе дисперсной фазы, рН
параметра и др. Следовательно, выбор модификатора для структурирования компонентов компаунда предполагает оценку влияния всех факторов и свойств СВВС на процесс структурообразования и формирования прочностных свойств коагуляци-онно-дисперсных структур комплексной связующей композиции для определения основополагающих функций и условий модифицирования.
Научно-техническая конференция и расширенная выставка "Литье и металлургия 2004. Беларусь"
состоится 19-21 мая 2004 г. и будет посвящена 50-летию первой в Беларуси кафедры литейно-металлургического профиля "Машины и технология литейного производства" Белорусского национального технического университета. Приглашаем Вас принять участие во всех мероприятиях, посвященных юбилею кафедры.
Оргкомитет
