Научная статья на тему 'Влияние природы аниона на коррозию алюминиевой фольги в имидазольных ионных жидкостях при повышенной температуре'

Влияние природы аниона на коррозию алюминиевой фольги в имидазольных ионных жидкостях при повышенной температуре Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
127
21
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
АЛЮМИНИЙ / ИОННАЯ ЖИДКОСТЬ / КОРРОЗИЯ / ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ИМПЕДАНСНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Пименова А. М., Гришина Е. П., Борзова Е. В., Кудрякова Н. О.

Методом электрохимической импедансной спектроскопии, атомно-силовой микроскопии и вольтамперометрии изучено коррозионное и электрохимическое поведение алюминиевой фольги с естественной оксидной пленкой в ионных жидкостях – солях 1-н-бутил-3-метилимидазолия с различными анионами при 85°С. Показано, что процесс коррозии протекает по механизму питтингообразования, причем в зависимости от природы аниона ионной жидкости возможны как пассивация, так и активация питтингов. По коррозионной активности исследуемые ионные жидкости располагаются в ряд: BMImCl>>BMImOTf>BMImN(Tf) 2³BMImPF 6.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Пименова А. М., Гришина Е. П., Борзова Е. В., Кудрякова Н. О.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Влияние природы аниона на коррозию алюминиевой фольги в имидазольных ионных жидкостях при повышенной температуре»

УДК 620.193.2

А.М. Пименова, Е.П. Гришина, Е.В. Борзова, Н.О. Кудрякова

ВЛИЯНИЕ ПРИРОДЫ АНИОНА НА КОРРОЗИЮ АЛЮМИНИЕВОЙ ФОЛЬГИ В ИМИДАЗОЛЬНЫХ ИОННЫХ ЖИДКОСТЯХ ПРИ ПОВЫШЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ

(Институт химии растворов им. Г.А. Крестова РАН) e-mail: [email protected]

Методом электрохимической импедансной спектроскопии, атомно-силовой микроскопии и вольтамперометрии изучено коррозионное и электрохимическое поведение алюминиевой фольги с естественной оксидной пленкой в ионных жидкостях - солях 1-н-бутил-3-метилимидазолия с различными анионами при 85 С. Показано, что процесс коррозии протекает по механизму питтингообразования, причем в зависимости от природы аниона ионной жидкости возможны как пассивация, так и активация пит-тингов. По коррозионной активности исследуемые ионные жидкости располагаются в ряд: BMIma>>BMImOTf>BMImN(Tf)2>BMImPF6.

Ключевые слова: алюминий, ионная жидкость, коррозия, электрохимическая импедансная спектроскопия

ВВЕДЕНИЕ

Алюминий - один из представителей группы металлов, оксидные пленки на которых обладают «вентильными» свойствами - униполярной проводимостью при контакте с электролитом. «Вентильный эффект» пленок А1^3 применяют при создании емкостных накопителей энергии - алюминиевых оксидно-электролитических конденсаторов (ОЭК) [1, 2]. В качестве электродных материалов при изготовлении алюминиевых ОЭК используют высокочистые алюминиевые фольги с различной морфологией поверхностного слоя: в качестве токового коллектора используется гладкая фольга с естественной оксидной пленкой; катодная фольга должна иметь высокоразвитую поверхность и минимальную толщину оксидного слоя; анодом является фольга с высокоразвитой поверхностью и с электрохимически сформированным оксидным слоем барьерного типа заданной толщины [3].

В качестве рабочих сред в данных устройствах применяют растворы электролитов на основе органических растворителей [4]. Существенный недостаток таких растворов - высокая токсичность и летучесть компонентов. В качестве альтернативы традиционно применяемым в ОЭК электролитам в последние годы рассматривают расплавленные при комнатной температуре соли (ионные жидкости, ИЖ), которые обладают необходимой совокупностью свойств - высокой электропроводностью, широким температурным диапазоном жидкого состояния, низким давлением паров, высокой химической и термической стабильностью, электрохимической устойчивостью [5].

Согласно [3], важно, чтобы при длительной эксплуатации или длительном хранении не было разрушений или изменений элементов конденсатора, находящихся в контакте с рабочим электролитом. Поэтому актуальной задачей при определении работоспособности электролита является изучение свойств системы металл/оксид/электролит (МОЭ-системы), в частности, коррозионных свойств ионных жидкостей, имеющих перспективу применения в ОЭК. Применительно к алюминиевым ОЭК, внимание исследователей обращено к тетрафторборату 1-н-бутил-3-метил-имидазолия [6, 7], ионным жидкостям с катионами имидазолия/пирролидиния и малеат-/фталат-анионами [8], а также ионным жидкостям с фто-ралкильными, сульфонил- и карбоксилат-аниона-ми [9].

Наряду с некоторыми другими, ионные жидкости с гексафторфосфат-, трифторметан-сульфонат- и бис(трифторметилсульфонил)имид-анионами являются электрохимически стабильными электролитами и рекомендуются фирмами-производителями ИЖ для применения в электрохимии, в частности, в аккумуляторных батареях, топливных элементах и т.п. [10]. Эти предложения базируются на физико-химических свойствах ИЖ, при этом их коррозионная активность изучена очень мало.

Цель данной работы - установление закономерностей коррозионного поведения алюминиевой фольги с естественной оксидной пленкой в ионных жидкостях - солях 1-н-бутил-3- метили-мидазолия с различными анионами.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

В работе использованы естественно аэрированные ионные жидкости - гексафторфосфат 1-н-бутил-3-метилимидазолия (BMImPF6), трифтор-метансульфонат 1 -н-бутил-3 -метилимидазолия (BMImOTf), бис(трифторметилсульфонил)имид 1-н-бутил-3-метилимидазолия (BMImN(Tf)2) и хлорид 1-н-бутил-3-метилимидазолия (BMImCl) (производство Merk, Германия, содержание основного вещества >98%). Примесь воды в ионных жидкостях определяли по методу Фишера. Исследования проводили в BMImPF6, BMImOTf, BMImN(Tf)2 и BMImCl с примесью воды, соответственно, (0.10-0.88), (0.13-3.29), (0.04-0.57) и (1.11-26.60) масс. % (содержание примеси воды в ИЖ приведено на начало и окончание коррозионных испытаний).

Объекты исследования - алюминиевая фольга марки А99 (Россия, толщина 100 цт, чистота 99.99 %) с естественной оксидной пленкой. Перед проведением экспериментов фольгу обезжиривали этиловым спиртом и высушивали, затем выдерживали в течение 2 ч в соответствующей ионной жидкости при комнатной температуре для стабилизации электродного потенциала и электрических параметров. Изменение электрических параметров (сопротивления и емкости) МОЭ-систем контролировали при помощи измерителя иммитанса Е7-20 (МНИПИ, Беларусь) при напряжении на электродах 0.04 В и частоте переменного тока 50 Гц в ячейке с двумя идентичными фольговыми электродами.

Коррозионные испытания алюминиевой фольги проводили при 85°С с периодическими измерениями импеданса системы Al|Al2O3|BMImX (X=PF6-, OTf, N(Tf)2-, Cl-) при помощи анализатора импеданса и амплитудно-фазовых характеристик Solartron SI 1260A (Solarton analytical, Великобритания) при напряжении на ячейке 10 мВ, частотный диапазон измерений - 10-1-105 Hz, программное обеспечение для обработки результатов измерений ZView и ZPlot.

Поляризационные исследования проводили при помощи импульсного потенциостата ПИ 50-Pro-3 по трехэлектродной схеме подключения герметично закрытой электрохимической ячейки под управлением программного обеспечения PS_Pack_2 (Элинс, Россия). Вспомогательный электрод и квази-электрод сравнения изготовлены из платины [5, 11].

Морфологию поверхности исследуемых образцов фольги оценивали на основании изображений (АСМ-изображений), полученных при помощи атомно-силового микроскопа Nova SPM Solver P47H-PRO (НТ-МДТ, Россия).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Потенциал алюминиевого фольгового электрода с естественной оксидной пленкой при погружении в ионную жидкость достигает стационарного значения в течение 1.5 - 2 ч. Величина стационарного (коррозионного) потенциала Ей мало зависит от содержания воды в условно гидрофобных ИЖ и при 25 °С принимает значения -0.87±0.05 В (BMImPF6), -0.99±0.05 В (ВМ1тОТ£) и -1.05±0.05 (ВМ1т]Ч(Т£)2). В гидрофильной ИЖ ВМ1тС1 (изучается нами как электролит сравнения), где содержание воды может изменяться в широких пределах, Ей тем отрицательнее, чем выше содержание воды, и изменяется от -0.89 В (1.1 масс.% Н2О) до -1.11 В (26.60 масс.% Н2О).

Наряду с химической природой электролита, существенное влияние на коррозионный процесс оказывает температура среды. Согласно [3], испытания, проведенные на электролитических конденсаторах с жидким электролитом, показали, что 1 ч хранения при температуре 80^85°С по степени «расформовки» оксидного диэлектрика приблизительно эквивалентен 1 месяцу хранения при температуре 20°С. Поэтому в данной работе коррозионные испытания проводили в ускоренном режиме (при 85°С). Естественный оксидный слой на алюминиевой фольге толщиной не более 10 нм [12] и его эволюция при воздействии коррозионной среды (ионной жидкости) и повышенной температуры были охарактеризованы методом электрохимической импедансной спектроскопии (ЭИС). На рис. 1 и 2 приведены диаграммы Боде систем А1|А1203| ВМ1т^Т£) и А1|А1203|ВМ1тС1, полученные при потенциале разомкнутой цепи в зависимости от времени выдержки фольги в ИЖ. Результаты, аналогичные представленным на рис.1, получены также для ионных жидкостей BMImPF6 и ВМ1тОТ£

Анализ диаграмм Боде показывает, что в исходном состоянии система А1|А1203|ИЖ (рис. 1 и 2, кр. 1) может моделироваться простой эквивалентной электрической схемой (ЭЭС 1, таблица, погрешность рассчитанных параметров не превышает 0.7-10%), включающей сопротивление электролита Re и звено из параллельно соединенных сопротивления естественного оксидного слоя и неидеальной емкости (Су) [13, 14], которая в расчетах может быть заменена на элемент постоянной фазы СРЕ [15]. Неидеальное емкостное поведение алюминия с естественным и анодным оксидами связывают с нестехиометрией поверхностного оксида и градиентом проводимости в нем (модель Young-Goehr [1, 13-15]). 2СРЕ=1^(|ю)а, где 2СРЕ - импеданс СРЕ, Q - коэффициент про-

2 3 4 log f. [Гц]

Рис. 1. Диаграммы Боде коррозионной системы Al|Al2O3|BMImN(Tf)2 в зависимости от времени выдержки при температуре 85°С: 1, 1' - исходный образец, 2, 2' - 6 ч, 3, 3' - 12 ч, 4, 4' - 60 ч, соответственно, в и |Z|. Точки - экспериментальные данные, сплошная линия - расчет Fig. 1. Bode plots of Al|Al2O3|BMImN(Tf)2 corrosion system as a function of aging time at the temperature 85°C: 1, 1' - initial state, 2, 2' - 6 h, 3, 3' - 12 h respectively в and |Z|. Points are experimental values, solid line is simulation

порциональности, j=V^I - мнимая единица, ю -круговая частота, а - показатель степени, принимающий значения от -1 до 1. Обработка экспериментальных данных показала, что в исследуемых ионных жидкостях для естественной оксидной пленки в исходном состоянии а=0.90±0.02. Согласно [16], при небольших отклонениях а от 1

2

log f, [Гц]

Рис. 2. Диаграммы Боде коррозионной системы Al|Al2O3|BMImCl в зависимости от времени выдержки при температуре 85°С. 1, 1' - исходный образец, 2, 2' - 12 ч, 3, 3' - 36 ч, 4, 4' - 60 ч , соответственно, в и |Z|. Точки - экспериментальные данные, сплошная линия - расчет Fig 2. Bode plots of Al|Al2O3|BMImCl corrosion system as a function of ageing time at the temperature 85°C: 1, 1' - initial state, 2, 2' - 6 h, 3, 3' - 12 h respectively в and |Z|. Points are experimental values, solid line is simulation

элемент постоянной фазы можно идентифицировать как емкость CY. Значения параметров Rf и Су естественной оксидной пленки после погружения в ИЖ и стабилизации электрических параметров в солях 1-н-бутил-3-метилимидазолия зависят от природы аниона и принимают значения, приведенные в таблице (ЭЭС 1).

Таблица

Значения параметров эквивалентной электрической схемы системы А1|А12Оз|-ионная жидкость

.....-----— —■ Оз}—-—---

Ионная жидкость Время, ч Па эаметры эквивалентной электрической схемы

Re, Ом Су, мкФ/см2 Rf, МОм см2 Cpit, мкФ см -2 Rpit, МОм см2

Схема 1

RE CY

—та

BMImPF6 560 0.87 1.02 - -

BMImN(Tf)2 305 0.68 6.49 - -

BMImOTf 280 1.36 1.39 - -

BMImCl 7460 0.50 81.12 - -

Схема 2

BMImPF6 1 510 0.61 0.29 0.46 5.43

12 493 0.54 0.50 0.39 7.34

24 603 0.55 0.93 0.28 12.85

36 575 0.54 0.84 0.31 8.36

48 522 0.53 0.52 0.33 7.71

60 473 0.55 0.59 0.34 26.59

Ионная жидкость Время, ч Параметры эквивалентной электрической схемы

Re, Ом Су, мкФ/см2 Rf, МОм см2 Cpit, мкФ см -2 Rpit, МОм см2

BMImN(Tf)2 1 210 0.73 0.37 0.88 4.53

12 206 0.73 0.51 0.52 3.24

24 257 0.66 0.98 0.34 9.80

36 334 0.68 1.12 0.39 9.38

48 282 0.67 0.94 0.36 8.72

60 241 0.68 1.08 0.34 16.54

BMImOTf 1 316 1.04 0.08 0.90 3.77

12 275 1.09 0.06 0.70 7.06

24 330 1.01 0.06 0.66 12.10

36 327 0.99 0.07 0.65 12.72

48 313 1.01 0.06 0.67 6.76

60 329 0.96 0.08 0.67 8.99

BMImCl 1 8362 0.38 0.02 0.13 62.12

12 1863 1.19 0.03 0.14 67.48

24 405 1.55 0.03 0.54 2.53

36 205 1.22 0.02 0.89 1.52

48 200 1.10 0.02 1.14 0.70

60 142 0.81 0.05 1.06 1.56

Как видно на рис. 1 и 2, частотная зависимость фазового угла © - параметра, наиболее чувствительного к изменениям в МОЭ-системе [13], постепенно отклоняется от исходного состояния (рис. 1 и 2, кр. 2-4), что, по-видимому, обусловлено началом и последующим развитием коррозионного процесса. Исследование топологии поверхности корродирующей фольги методом атом-но-силовой микроскопии показало, что коррозия сопровождается локальным разрушением естественного оксида, образованием питтингов и слоя продуктов коррозии в них. На рис. 3 представлено АСМ-изображение образца фольги, подвергнутого коррозионным испытаниям в BMImPF6, где видны локально расположенные на расстоянии 1-1.5 мкм друг от друга островковые образования продуктов взаимодействия алюминия с ИЖ, возникшие, вероятно, в области дефектов оксидной пленки.

Рис. 3. Топология поверхности алюминиевой фольги с естественным оксидным слоем после 60 ч выдержки в BMImPF6

при 85°С (АСМ-изображение) Fig. 3. Surface topology of aluminum foil with natural oxide film after 60 h of ageing in BMImPF6 at 85 °C (AFM-image)

В исследуемых солях 1-н-бутил-3-метил-имидазолия корродирующая алюминиевая фольга, как и исходная, показывает поведение, отклоняющееся от идеального емкостного. Более корректное описание поведения МОЭ-системы на переменном токе в этом случае представлено эквивалентной электрической схемой 2 (таблица, ЭЭС 2) [17]. В эту эквивалентную схему, помимо Rf и CY, включено дополнительное звено из параллельно расположенных Rpit и Cpit - сопротивления и емкости питтингов. В данном случае при расчетах величина CY также была заменена на СРЕ. При этом численные значения коэффициента а равны 0.93±0.05, что позволяет идентифицировать СРЕ как неидеальную емкость CY [16]. Анализ приведенных в таблице параметров ЭЭС 2 для исследованных МОЭ-систем показывает, что по сравнению с исходной фольгой наибольшие изменения значений Rf и CY происходят в первые часы воздействия повышенной температуры, далее эти величины в течение всего времени коррозионных испытаний сохраняют квазипостоянные значения. По-видимому, именно в этот временной промежуток происходит деструкция естественной оксидной пленки по механизму питтингообразования, и в дальнейшем коррозионный процесс локализуется в питтингах. Уменьшение Ср^ и возрастание Rpit в солях 1-н-бутил-3-метилимидазолия с анионами PF6-, OTf и N(Tf)2" свидетельствует о том, что взаимодействие алюминия с коррозионной средой в питтингах продолжается в течение всего времени коррозионных испытаний. На основании анализа динамики развития питтингов по данным ЭИС (таблица) и атомно-силовой микроскопии можно предположить, что взаимодействие гек-

сафторфосфата, трифторметансульфоната и бис-(трифторметилсульфонил)имида 1 -н-бутил-3-ме-тилимидазолия с алюминием характеризуется протекающей с большей или меньшей скоростью пассивацией активной поверхности фольги в пит-тингах и образованием резистивного слоя. Пассивирующая способность ИЖ снижается в ряду БМ1шРРб>БМ1ш]Ч(Т£)2>БМ1шОТ£

Принципиально отличается от рассмотренного выше коррозионное поведение системы А1|А12О3|ВМ1тС1. На рис. 2 и по данным, представленным в таблице, видно, что, в отличие от трех других ИЖ, во время эксперимента происходит резкое снижение сопротивления электролита в электрохимической ячейке, обусловленное, по-видимому, изменением состава ионной жидкости. Образование А1С13 как продукта коррозии алюминия, а затем аниона АЮ4" [18], приводит к резкому возрастанию гидрофильности ВМ1тС1 [5] и, несмотря на повышенную температуру, существенному ее обводнению (до 22.99 масс.% Н2О). Увеличение содержания воды сопровождается прогрессирующим снижением вязкости и, соответственно, электрического сопротивления электролита. Накопление влаги может также вызвать гидролиз иона АЮ4", повышение кислотности коррозионной среды и, таким образом, повышение растворимости продуктов коррозии. Совокупность этих процессов приводит к тому, что, в отличие от других изученных ИЖ, в ВМ1тС1 величина Срц возрастает, а Ир11 снижается, и это отражает непрекращающееся развитие процесса пит-тингообразования. Подтверждением повышения коррозионной активности хлорида 1-н-бутил-3-метилимидазолия при увеличении содержания примеси воды являются анодные поляризационные кривые алюминиевого фольгового электрода (рис. 4), полученные в относительно сухой и существенно обводненной ИЖ при содержании воды 1.1 и 26.6 масс.% соответственно. Как это было показано ранее [19], увеличение содержания примеси воды, например в BMImPF6 с 0.1 до 0.3 мас. %, значение предельной плотности тока анодного окисления алюминия возрастает более чем в 17 раз, что связано с повышением скорости электрохимической реакции оксидообразования с участием воды при отсутствии химической реакции растворения оксида в ИЖ. В случае ВМ1тС1 на анодной поляризационной кривой наблюдаются осцилляции тока (рис.4), обусловленные конкуренцией процессов образования и растворения оксидного слоя. В условиях коррозии алюминия скорость образования А12О3 будет ниже скорости его растворения, и это препятствует пассивации питтингов и определяет динамику изменения Срц и

Яри в ВМ1тС1 (таблица). Полученные данные, в целом, согласуются с выводом, сделанным авторами работы [20], о возрастании количества отказов алюминиевых ОЭК по причине коррозии при увеличении содержания воды в неводных электролитах в присутствии ионов С1-.

Е (Pt), В

Рис. 4. Анодные поляризационные кривые алюминиевого фольгового электрода в BMImCl с содержанием воды: 1.1 масс. % (1) и 26.6 масс.% (2). Температура 85°С. Скорость

развертки потенциала 5 мВ с"1 Fig. 4. Anodic polarization curves of aluminum foil electrode in BMImCl with water content: of 1.1 wt% (1) and 26.6 wt% (2). Temperature is 85 °C. Sweep rate of potential is 5 mV s"1

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ № 13-08-00521

ЛИТЕРАТУРА

1. Young L. Anodic Oxide Films. London-New York: Academic Press. 1961. 377 p.

2. Байрачный Б.И., Андрющенко Ф.К. Электрохимия вентильных металлов. Харьков: Вища школа. 1985. 144 с.; Baiyrachnyiy B.I., Andryushchenko F.K Electrochemistry of valve metals. Kharkov: Vishcha Shkola. 1985. 144 p. (in Russian).

3. Закгейм Л.Н. Электролитические конденсаторы. М-Л.: Госэнергоиздат. 1963. 284 с.;

Zakgeiym L.N. Electrolytic capacitors. M-L.: Gosenergo-izdat. 1963. 284 p. (in Russian).

4. Alwitt R.S., Liu Y. // Passive Component Industry. 2000. July/August. p. 14-24.

5. Wasserscheid P., Welton T. Ionic Liquids in Synthesis. Weinheim: Wiley-VCH. 2002. 364 p.

6. Trombetta F., de Souza M.O., de Souza R.F., Martini E.M.A. // J. Appl. Electrochem. 2009. V. 39. N 6. Р. 23152321.

7. Wang j., Yang L., Peng C. // Chin. J.Chem. 2009. V. 27. N 11. Р. 2159-2165.

8. Song Y., Zhu X., Wang X., Wang M. // J. Power Sources. 2006. V. 157. N 1 Р. 610-615.

9. Murakami M., Tachibana M., Furutani H., Yamagishi H.

US Patent № 20080304208. 2008.

10. Ionic Liquids for Electrochemical Applications. Aldrich ChemFiles 2005. 5.6, 10.

11. Гришина Е.П., Раменская Л.М., Владимирова Т.В., Пименова А.М. // Журн. прикл. химии. 2007. Т. 80. № 2. с.249-252;

Grishina E.P., Ramenskaya L.M., Vladimirova T.V., Pi-menova A.M. // Zhurn. Prikl. Khimii. 2007.V. 80. N 2. Р. 249-252. (in Russian).

12. Герасимов В.В. Коррозия алюминия и его сплавов. М.: Металлургия. 1967. 116 с.;

Gerasimov V.V. Corrosion of aluminum and its alloys. M.: Metallurgy. 1967. 116 p. (in Russian).

13. Göhr H., Oh H.-J., Schiller C.-A Impedanz von Deckschichten mit Leitfäigkeitsgradient. GDCh-Monographie Band, 2, (1995). Р. 341-348.

14. Oh H.-J., Jang K.-W., Chi C.S. // Bull. Korean Chem. Soc. 1999. V. 20. N 11. Р 1340-1344.

15. Schiller C.A., Strunz W. // Electrochimica Acta. 2001. V. 46. Р. 3619-3625.

16. Kerner Z., Pajkossy T. // J. Electroanal. Chem. 1998. V. 448. Р. 139-142.

17. Jafarzadeh K., Shahrabi T., Hosseini M.G. // J. Mater. Sci. Technol. 2008. V. 24. N 2. Р. 215-219.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

18. Lipsztajn M., Osteryoung R.A. // J. Electrochem. Soc. 1985. V. 132. N 5. Р. 1126-1130.

19. Борзова Е.В., Гришина Е.П., Пименова А.М., Кудря-кова Н.О. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2013. Т. 56. Вып. 9. С. 83-87;

Borzova E.V., Grishina E.P., Pimenova A.M., Kudryako-

va N.O. // Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekh-nol. 2013. V. 56. N 9. P. 83-87. (in Russian).

20. Пономарев А.Ф., Баташев К.П., Пименов В.Ф. // Электронная техника. Сер.5. 1974. № 6. С. 3-7; Ponomarev A.F., Batashev K.P., Pimenov V.F. // Elektron-naya Tekhnika. Ser.5. 1974. N 6. Р. 3-7. (in Russian).

УДК 669.094:547.27:541.451:681.54

Г.С. Сахатова, Н.У. Алиев, М.Е. Ермаганбетов, М.К. Жантасов

ЭФИРОКИСЛОТЫ КАК ЗАМЕДЛИТЕЛИ СХВАТЫВАНИЯ ЦЕМЕНТНЫХ РАСТВОРОВ

(Казахский национальный педагогический университет им. Абая) e-mail: [email protected]

Показано, что щелочные соли эфирокислоты могут быть использованы в качестве поверхностно-активных добавок для получения гидрофобных цементов, ячеистых и поризо-ванных легких бетонов с улучшенными физико-техническими свойствами готовых изделий. Установлено, что эфирокислоты являются качественными замедлителями схватывания цементных растворов при высоких температурах твердения, а также получение эфирокис-лот окислением жидкого парафина казахстанских нефтей с применением гетерогенных катализаторов позволяет расширить сырьевые базы ценных химических продуктов.

Ключевые слова: жидкие парафины, окисление парафинов, карбо-, окси- и эфирокислоты, замедлители схватывания цементных растворов, поризованные легкие бетоны

В промышленности строительных материалов для получения гидрофобных цементов, ячеистых и поризованных легких бетонов, в состав бетонных смесей вводят поверхностно-активные добавки, например: жирные кислоты, ЦНИПС-1 (омыленный древесный пек, разработанный в центральном научно-исследовательском и проектном институте строительства и условно названный ЦНИПС-1), СНВ (смола нейтрализованная воздухововлекающая), природные нафтеновые кислоты и другие кислородсодержащие органические соединения кислого характера [1]. Бетонная смесь, приготовленная с применением этих

добавок, обладает рядом недостатков: низкая скорость вовлечения воздуха, потеря активности со временем, нестабильность свойств и дефицитность воздухововлекающего компонента, замедленные сроки схватывания и набора структурной прочности ячеистых смесей и т.д.

С целью ликвидации вышеуказанных недостатков, расширения ассортимента и ресурсов, а также повышения объема вовлеченного воздуха и улучшения физико-технических свойств готовых изделий нами были проведены испытания по установлению возможности использования эфиро-кислот (ЭК) в качестве поверхностно-активной

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.