Лако-красочные материалы — производство

Поверхностно-активные вещества могут адсорбироваться как на поверхности жидкой фазы, так и на поверхности твердых частиц наполнителя и отвердителя в составах ЖСС.

Рассмотрим адсорбцию двух наиболее часто применяющихся при приготовлении жидких смесей пенообразователей: ДС-РАС и контакта Петрова (газойлевого) — на поверхности твердых ком­понентов, входящих в состав ЖСС с различными связующими. К таким компонентам относятся наполнитель и отвердители — феррохромовый шлак, алюминатный спек и цемент.

Адсорбционную способность твердых фаз оценивали по умень­шению в растворе поверхностно-активного вещества до и после адсорбции путем измерения поверхностною натяжения.

На дистиллированной воде готовили растворы ДС-РАС и кон­такта Петрова (газойлевого, без нейтрализации) различной кон­центрации и измеряли их поверхностное натяжение. По получен­ным данным строили кривую о = / (С) и по ней выбирали концен­трацию раствора ПАВ значительно меньше предельной (рис. 25, а, Б); для ДС-РАС брали 0,3%, для контакта Петрова — 0,2%. Рас­твор ПАВ заливали в колбу емкостью 100 мл. Туда же засыпали изучавшийся порошкообразный материал в количестве 25 г.

Дня ПАВ в растворе снижается и конечное значение а возрастает. Если адсорбция отсутствует, о раствора до опыта и после него не изменяется.

Величину адсорбции Г (г/см2) рассчитывали по формуле

Р __ V (СUCX —— £кои)

1 ~~~ MSya—100

Где V — объем раствора, мл; Сисх — Скои — уменьшение концен­трации ПАВ; т — масса навески, г; 5уд — удельная поверхность материала, см2/г.

Здесь количество адсорбированного ПАВ (ДС-РАС и КП) и их концентрация дается в расчете на товарный продукт, содер­жащий около 45—50% активного вещества.

При определении адсорбции ПАВ на поверхности наполнителя для повышения чувствительности метода вместо обычного кварце­вого песка был взят чистый, сильно измельченный кварц с удель­ной поверхностью 8310 смг/г, исходя из предположения, что удель­ная адсорбция на поверхности кварцевого песка и чистого кварца одинакова. Удельную поверхность изучавшихся твердых фаз смесей измеряли методом фильтрации воздуха.

Как видно из табл. 9, величина адсорбции ДС-РАС и контакта Петрова на наполнителе — кварце в несколько раз меньше, чем на отвердителях — шлаке, спеке и на портландцементе.

Зная адсорбцию ПАВ на поверхности твердых фаз и величину предельной адсорбции вещества для раствора связующего, можно ориентировочно определить то количество ПАВ, которое необхо­димо ввести в смесь для перевода ее в жидкое состояние.

Суммарный расход поверхностно-активного вещества должен учитывать не только его адсорбцию на твердых фазах смеси, но и также на поверхности пены.

Для того чтобы определить поверхность пены в жидкой смеси S,„ по данным С. С. Жуковского, необходимо сделать два допуще­ния. Первое допущение касается формы пузырька, которая в усло­виях ограниченного количества жидкой фазы близка к додекаэдри- ческой; второе допущение относится к общему объему пены в жид­кой смеси, который можно принять равным 50% от объема смеси. Расчет ведется на 100 г наполнителя:

Кп

С _ Гп о

" — v <"

Где Vn — общий объем пены, см3; V0 — объем пузырька, равный 0,17D; S0 — внутренняя площадь пузырька, равная 1,59D2, где D — диагональ додекаэдра, равная диаметру пузырька; средний диаметр пузырька для применяемого в составе смесей пенообразо­вателя составляет около 0,019 см

У ____ 100 (Рпсска — Рсмссч) _ ^G см2-

РпескаРсмеси

С _ 36 1 КО ра _ 336 П 0.17D8 , э ~ D

Точность определения общего количества поверхностно-активного пенообразующего вещества, адсорбируемого твердой и жидкой фазами, в значительной степени будет зависеть от точности изме­рения удельной поверхности наполнителя и порошкообразного от — вердителя. Так, удельная поверхность кварцевого песка К020, измеренная методом фильтрации воздуха, составляет около 150 см2/г, а при определении методом низкотемпературной сорбции азота 4500 см2/г.

Определим общий расход ДС-РАС для приготовления жидкой смеси на основе жидкого стекла с 5% феррохромового шлака. Суммарная адсорбция ПАВ будет состоять из адсорбции на по­верхности песка, феррохромового шлака и пены:

Г0бщ Гц^уд. н ^ОТ^УД. ОТ

Предельная адсорбция ДС-РАС для водных растворов жидкого стекла (/"«,), по нашим данным, равна 20,8 10~8 г/см2 в расчете на сульфосоли. Удельная поверхность песка принята нами равной 150 см2/г (при измерении методом фильтрации воздуха).

Общий расход ДС-РАС на 100 г сухих компонентов смеси в пере­счете на поставляемый продукт составит

Гобщ= 1,16-10~6-150-95 +3,25-10~6-2530-5 +

+ 20,8 • 10’8 2 = 0,0165 + 0,041 + 0,0074 0,065 г/100 г.

Расчетный расход ДС-РАС оказался несколько заниженным, но он весьма близок к реальному — 0,1—0,12% от массы сухих ком­понентов.

Из расчетных данных видно, что расход ПАВ в основном опре­деляется величиной его адсорбции на поверхностях твердых фаз. По нашим данным, адсорбция контакта Петрова на поверхности отвердителей и кварца (табл. 9) несколько ниже, чем ДС-РАС; казалось бы. что его потребность для перевода смеси в подвижное состояние должна быть соответственно меньше. На самом деле расход контакта Петрова в смесях, с учетом его нейтрализации, в 2—3 раза больше, чем расход ДС-РАС. Повышенный расход кон­такта Петрова для придания смеси необходимой подвижности можно объяснить тем, что в нем содержится сравнительно большое количество масел, являющихся пеногасителями.

Напомним, что содержание масел в контакте Петрова керосино­вом достигает 3%, в газойлевом 10%, в то время как в ДС-РАС масел — не более 1 %.