CC BY
16
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ПЛАСТИФИКАТОРОВ НА ОТНОСИТЕЛЬНОЕ ИЗМЕНЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ НА ГРАНИЦЕ ТВЕРДОЕ ТЕЛО - ЖИДКОСТЬ
Мухамедов Кабилджан Гафурович
канд. техн. наук, Ташкентский химико-технологический институт, 100011, Республика Узбекистан, г. Ташкент, улица Наваи, дом №32
E-mail: [email protected]
INFLUENCE OF THE INFLUENCE OF PLASTIFIER CONCENTRATION ON RELATIVE CHANGE OF SURFACE TENSION ON BORDER SOLID BODY - LIQUID
Kabiljan Mukhamedov
candidate of Technical Sciences, Tashkent Institute of Chemical Technology, 100011, Republic of Uzbekistan, Tashkent, Navai St., 32
АННОТАЦИЯ
Измерено поверхностное натяжение на границе «пластификатор-раствор-воздух» (5s-g) и предельные углы увлажнения (9) на полированной поверхности мрамора (CaCO3), имеющие сходство с мелом химического состава и использование на этом исследовании как система моделирования. Поверхность CaCO3 была отполирована, вымыта раствором Na2CO3, а затем дистиллированной водой для определения предельного угла увлажнения.
ABSTRACT
There have been measured the surface tension on border «a plasticizer solution-air» (5s-g) and limiting corners of moistening (9) on the polished surface of a marble (CaCO3), having similar to chalk a chemical composition and using in this investigation as modelling system. CaCO3 surface has been polished, washed out by Na2CO3 solution and then the distilled water for determination of the limiting corner of moistening.
Ключевые слова: пластификатор, гидрофилизация, вязкость, электропроводность, релокальные данные для этой суспензии, электрокинетический потенциал.
Keywords: plasticizer, hydrophilization, viscosity, electro conductivity, reologcal data for this suspension, electro-kinetic potential.
Интенсивное развитие многих отраслей промышленности, связанных с процессами получения и применения минеральных дисперсных систем, повышения качества изделий, улучшения их физико-технических характеристик, модернизация производства и применение новых современных технологий при производстве материалов и изделий, невозможны без фундаментальных и прикладных исследований в различных областях науки, в том числе в области химии дисперсных систем и поверхностных явлений. Актуальным в коллоидной химии и физико-химической механики, является регулирование процессов струк-турообразования, повышение агрегативной устойчивости и достижения максимальной текучести концентрированных дисперсных систем в динамических и статических условиях.
В настоящее время прямых методов измерения поверхностного натяжения на границе твердое тело -жидкость практически не существует, в связи с чем изменение Ст-ж при образовании адсорбционного
слоя поверхностно - активных веществ молекул на поверхности гидрофильных частиц мела оценивали косвенно, по изменению работы смачивания
Wcм = Ст-г - Ст-ж = Сж-г ■ cos0.
Были измерены поверхностное натяжение на границе раствор пластификатора - воздух (Ст-г) и краевые углы смачивания ( 9 ) на отполированной поверхности мрамора ( Са СО3) имеющего близкий к мелу химический состав и используемые в данном случае в качестве модельной системы.
Для определения краевого угла смачивания на поверхности СаСО3 образец полировали, затем отмывали раствором Na2CO3 и тщательно промывали дистиллированной водой. Каплю раствора наносили микро шприцом, краевой угол определяли по методике [1]. Средние данные по результатам 5-7 измерений представлены в таблице 1.
Библиографическое описание: Мухамедов К.Г. Влияние концентрации пластификаторов на относительное изменение поверхностного натяжения на границе твердое тело - жидкость // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. 2017. № 11(44) . URL: http://7universum. com/ru/tech/archive/item/5306
Таблица 1.
Влияние концентрации пластификаторов на краевой угол смачивания СаСОз и поверхностное натяжение на границе раствор - воздух
Вид пластифи каторов Измеримый параметр Концентрации пластификатора, кг/м3
0 0,0625 0,125 0,25 0,5 1
ВПФС Угол, град 54,5 50,5 49,7 48,3 47,8 46,0
cos0 0,5807 0,6361 0,6468 0,6652 0,6717 0,6947
Сж-г • 103, Дж/м2 71,9 71,85 71,8 71,75 71,73 71,7
W^ 103, Дж/м2 41,75 45,5 46,74 47,73 48,6 49,61
СБ-5 Угол,град 54,5 52,5 50,5 49 48,5 47,5
cos0 0,5807 0,6088 0,6157 0,6428 0,6626 0,6756
Сж-г • 103, Дж/м2 71,9 71,7 71,6 71,3 71,2 70,5
W^ 103, Дж/м2 41,75 43,65 44,6 45,8 46,8 47,6
Работу смачивания определяли как произведение значений краевого угла смачивания и поверхностного натяжения на границе раствор - воздух. Характер влияния концентрации исследуемых пластификаторов на величину работы смачивания представлен на рисунке 1.
И/см -103 дж/м2
40 '------
О 0,2 0,4 0,6 0,8 1 С.кг/м3
Рисунок 1. Влияние концентрации пластификаторов на работу смачивания
СаСО3 (мрамор): 1 - ВПФС; 2 - СБ-5.
Поскольку поверхностное натяжение на границе твердое тело - газ ( Ст-г) оставалось постоянным, увеличение работы смачивания свидетельствует о снижении поверхностного натяжения на границе твердое тело - раствор ( Ст-ж) при введении пластификаторов. Снижение значения ст-ж свидетельствует о гидрофилизации поверхности СаСО3. Наиболее интенсивно ст-ж уменьшается при введении ВПФС. Это можно объяснить тем, что ароматические кольца в молекулах ВПФС содержат больше окиси групп, чем в молекулах СБ-5.
Были проведены исследования влияния пластификаторов на электрокинетический потенциал частиц мела, глинозема (A12O3) и кремнезема (SiO2) методом потенциала протекания [2]. Добавки вводили в количестве 0,1-0,3% от массы дисперсной фазы.
Расчет электрокинетического потенциала проводили по формуле:
П • ж • AE
z=-----
£ • £о • АР
где Z - электрокинетический потенциал, мВ;
П - вязкость дисперсионной среды, Па-с;
£ - относительная диэлектрическая проницаемость среды,
Ф/м; £о = 8,85 • 10-12 Ф/м,
ж - удельная электропроводность, Ом-1 • м-1.
удельную электропроводность определяли по формуле :
W
ж = Жкс1 •-
W КС1
где, Жкс1 - удельная электропроводность стандартного раствора KC1;
W - электропроводность ячейки с дисперсионной средой, Ом;
Wkc1 - электропроводность ячейки, заполненной стандартным раствором KC1;
Результаты исследований представлены в таблице 2 и рисунках 2-3.
Таблица 2.
Влияние различных концентраций ВПФС на значение £ - потенциала
Вид дисперсной фазы С,% 0 0,1 0,2 0,3
1 2 3 4 5 6
МЕЛ Р • 10-4, Па - Е,мВ
0,00 17,2 63,0 70,3 69,8
1,568 18,8 66,0 72,9 72,1
3,136 19,7 69,1 75,5 74,6
4,704 21,0 71,9 77,8 76,6
6,272 22,5 75,0 80,1 78,7
7,840 23,8 78,0 82,3 80,5
9,406 25,1 81,2 84,3 82,1
W, ш8 0,140 0,227 0,314 0,453
"^ка, ш8 1,177 1,177 1,177 1,177
г, ос 20 20 20 20
-С,мВ 15,7 59,0 65,5 66,0
ГЛИНОЗЕМ Р • 10-4, Па - Е,мВ
0,00 8,5 41,3 60,5 65,4
1,568 8,7 41,9 61,2 66,1
3,136 8,8 42,7 62,2 66,9
4,704 8,9 43,5 63,1 67,7
6,272 9,0 44,1 63,9 68,2
7,840 9,1 44,7 64,5 69,0
9,406 9,2 45,1 65,0 69,7
W, ш8 0,555 0,622 0,682 0,741
Wксl, ш8 1,114 1,114 1,114 1,114
г, ос 18,5 18,5 18,5 18,5
-С,мВ 5,8 34,6 47,0 52,0
1 2 3 4 5 6
КРЕМНЕЗЕМ Р • 10-4, Па - Е,мВ
0,00 24,0 39,8 55,5 62,1
1,568 24,7 40,7 56,3 63,1
3,136 25,3 41,7 57,4 64,0
4,704 25,9 42,9 58,3 65,0
6,272 26,5 43,8 59,4 65,9
7,840 27,0 44,8 60,6 66,9
9,406 27,6 46,0 61,9 67,7
W, ш8 0,220 0,371 0,497 0,647
Wксl, ш8 1,147 1,147 1,147 1,147
г, ос 19 19 19 19
-С,мВ 10,5 29,5 40,1 46,0
Рисунок 2. Влияние концентрации добавок на электрокинетический потенциал частиц мела: 1-ВПФС;
2 - СБ - 5 ; С-3.
Рис. 3. Влияние концентрации добавок на электрокинетический потенциал частиц глинозема: 1- ВПФС;
2 - СБ - 5 ; С-3.
Изменение £ - потенциала обусловлено двумя факторами. Во-первых, анионактивные олигомерные добавки, адсорбируясь на поверхности дисперсной фазы, будут увеличивать абсолютное значение отрицательного потенциала поверхности. С другой стороны, по мере нормирования адсорбционного слоя граница скольжения будет отодвигаться в глубину раствора, что будет уменьшать абсолютное значение потенциала на границе скольжения, Второй фактор объясняет, например, уменьшение ^-потенциала при адсорбции незаряженных высокомолекулярных соединений, как на гидрофильных, так и на гидрофобных поверхностях и подробно рассмотрен в ряде монографий и статей [3, 4].
Сравнивая значения £ - потенциала и реологические параметры, следует отметить, что в общем случае наблюдается корреляция между ходом изменения значений электрокинетического потенциала и реологических параметров систем.
Так, для меловых суспензий введение добавок пластификаторов ВПФС и СБ-5 в количестве 0,15% приводит к снижению т0 до нуля, значение пластической вязкости приближается к своему минимальному значению. При таких же концентрациях олигомеров значение - потенциала увеличивается до своего максимального значения (с -15 мВ до - 70 и - 65 мВ соответственно).
Наблюдается определенное соответствие зависимости значений т0 и £ - потенциалов суспензий 8Ю2 и А120з. При концентрациях добавок, снижающих значение т0 практически до нуля, максимальное значение по модулю имеет и £ - потенциал суспензий.
ВПФС в большей степени увеличивает абсолютное значение £ - потенциалов, что также коррелирует с реологическими данными для этих суспензий.
Равновесное значение рН суспензий при введении добавок до 0,3% менялось незначительно с 7,5 до 8.
Список литературы:
1. Савина Ю.А., Щербак Ю.В. Высокопрочные бетоны с добавками суперпластификаторов. // Исследование и применение бетонов с суперпластификаторами. - М., 1982. - С. 28-32.
2. Косухин М.М. Регулирование свойств бетонных смесей и бетонов комплексными добавками с разными гидрофильными группами : дисс. канд.тех.наук. : 05.23.05 / - Белгород, 1995. - 173 с.
3. Беденко В.Г. Добавки углещелочного реагента и реологические свойства сырьевого шлама // Цемент. - 1989. - № 11. - С. 17-18.
4. Савицкая Т.А. Влияние водорастворимых полимеров на устойчивость реологические свойства суспензий волокнистого активированного угля. // Коллоидный журнал. - 2006. - Т.68. - №1. - С. 93-99.
