Поливинилхлоридные композиции, модифицированные олигомерными органосилоксанами, для высокоскоростных процессов переработки, страница 14

Породы в пределахЗажогинского месторождения достаточно стабильны по составу. Сумма (C+SiO 2)находится в пределах 83 - 88%.99SiO257Таблица 17. Химический состав шунгита Зажогинского месторождения.H2OCTiO2Al2O3 FeOMgOCaONa2OK2O Sкрист.30 0,242,5120,30,21,51,2 1,7На рисунке 14 представлена кривая распределения частиц шунгита поразмерам.Содержание фракциинаполнителя, %3025201510500102030Размер частичек шунгита, мкм40Рисунок 14. Распределение частичек шунгита по размерам.Шунгит — докембрийская горная порода, метаморфизованный каменныйуголь.ОсновнымместорождениемшунгитаявляетсяЗажогинскоеместорождение, находящиеся в Карелии. По сути шунгит представляет собойсочетание 4 компонентов: углерода, кварца, алюмосиликатов, хлоритов.Содержание углерода в шунгитовой породе может быть от долей процентадо 90% и даже выше [240]. Применяемый нами шунгит имел составпредставленный в таблице 17.

В соответствии с классификацией шунгитовыхминералов, предложенной авторами работы [240] его можно отнести к группеIII Б. Отмечается [240], что шунгит имеет гидрофильную поверхность, в то времякак другие виды углерода - гидрофобную, что может свидетельствовать обокисленном состоянии поверхности его частиц.Интересна структура шунгитового углерода. До сих пор, еще не выясненакартина его микроструктуры.

Степень упорядоченности углерода в шунгитахизменяется в широких пределах, причем между всеми его состояниями имеютсянепрерывные переходы. В одном микрообъеме могут существовать несколькомикроструктур [240].100Углерод при содержании 20-30 % и более формирует матрицу, в которойраспределены силикаты и другие минералы. Углерод шунгита не способен кграфитизаци при любых температурах [240].Углерод в породе образует монослои. Но эти монослои не плоские, онидеформированы сериями сжатий и растяжений.

Атомные связи не равномерны повсей поверхности слоя.Основным признаком шунгитового углерода было определено наличие внем глобул – элипсойдных многослойных образований с порой внутри. Глобулымогут быть несовершенными, и потому открытыми, что влияет на характерпористости минерала (рисунок 15). Не смотря на то, что глобулы являютсяосновным микрообразованием шунгитового углерода, их совокупность можетприводить к различным надмолекулярным структурам (рисунок 16).Рисунок 15.

Схематическое изображениеэлектронно-микроскопического снимка напросветглобулярногошунгитовогоуглерода после термической обработки[241].Рисунок 16. Модельное представлениеэлектронно-микроскопического снимка напросветглобулярногошунгитовогоуглерода [241].В глобулярном углероде, глобулы имеют сферическую форму, в пачечномонитаксильносвязанны,чтомеждунимиисчезаетмеханическаядифференциация. В чешуйчатом шунгите глобулы имеют сплюснутую форму сминимальной порой.Помимо непосредственно углерода, в составе углеродной фазы могутсодержаться атомы кислорода и водорода, которые образуют химические связи суглеродом.Что касается силикатных минералов, которые находятся в шунгите, топоказано [240], что для шунгита содержащего 30-60% углерода частицысиликатов имеют размер от 0,1-10 мкм, но наиболее вероятен размер в 1 мкм.101Силикатные минералы равномерно распределены в шунгитовом веществе.Силикатная фаза образует собственную структуру – каркас, который пронизываетуглеродную матрицу.

В силикатную фазу кроме оксида кремния входят оксидыалюминия, железа и др. На границе алюмосиликатной фазы наблюдаетсяупорядочивание структуры углерода.Что касается пористости, то для минералов Зажогинского месторождениянаиболее характерны поры с эффективным радиусом от 3 до 100 нм, суммарныйобъем которых – 0,135 см3/г, причем на поры с размером 10-100 нм приходится неболее 10% от общего объема пор. Поры зачастую носят закрытый характер.Сорбированное в них вещество не может легко десорбироваться из них(бутылочные поры) [240]. Удельная поверхность шунгитов III гр. МесторожденияМаксаково составляет около 12 м2/г.Диатомит – производства компании Diamix (Россия) по ТУ 5761-001-2531014499.

Минерал добывается из Инзенского месторождения в Ульяновской области.Химический состав приведен в таблице 18.Таблица 18. Химический состав диатомитаИнзенского месторожденияНаименование показателяНормаСодержание Si02Не менее 82%Содержание Аl203Не более 7%Содержание Fe203Не более 4%ВлажностьНе более 8%Потери при прокаливании2,5% - 3,0%Таблица 19. Характеристики применяемого диатомитаПоказательНорма3Истинная плотность, г/см2,4 – 2,7Внешний видПорошокЦветБелыйОсадок на сите 44 мкм, %0,1Маслопоглощение по Гарднеру, г/100 г120Жаростойкость, 0С1400Содержание глинистых и пылевидных веществ, % не более2,5На рисунке 17 представлена кривая распределения частиц наполнителя поразмерам.102Содержание фракциинаполнителя, %353025201510500510152025Размер частичек диатомита, мкм3035Рисунок 17.

Распределение частичек диатомита по размерам.Диатомит - осадочная горная порода, состоящая преимущественно израковинок диатомовых водорослей; обычно рыхлая или слабо сцементированная,светло-серого или желтоватого цвета. В различных количествах в диатомитевстречаются шарики (глобулы) опала, не имеющие органогенной структуры, атакже обломочные и глинистые минералы. Химически диатомит на 96% состоитиз водного кремнезѐма (опала). На рисунке 18 представлена микрофотографиядиатомитовой породы.Рисунок 18.

Микрофотография диатомитовой породы полученной сэлектронного микроскопа.Диатомит обладает большой пористостью – порядка 85 % незанятогопространства в наполнителе [239]. Размер пор в частице диатомита по даннымработы [239], составляет порядка 500 нм. Поглощение масла – 105-190 г/100г.Высокаяпористостьдиатомитаобуславливаетвысокуюсклонностьк103сорбированию различных веществ. Удельная поверхность достигает 180 м 2/г[239].Цеолит – производства ЗАО «Орловский цеолит». Данный цеолит природногопроисхождения из Хотынецкого месторождения. Его основные показателипоказаны в таблице 20.ПоказательВнешний видЦветСодержание клиноптилолитаПористостьВодостойкостьОбменная емкость по NH3Таблица 20. Характеристики применяемого цеолитаЗначениепорошоксерый, светло-серый, желто-серыйне менее 60%29,4-50%не менее 95%не менее 0,70 мг-экв./г до 2,5 мг-экв./гСодержание фракциинаполнителя, %3025201510500510152025Размер частичек цеолита, мкм3035Рисунок 19.

Распределение частичек цеолита по размерам.Цеолиты — большая группа близких по составу и свойствам минералов –водные алюмосиликаты кальция и натрия из подкласса каркасных силикатов, состеклянным или перламутровым блеском.Каркасная структура цеолитов построена из соединенных вершинамитетрайдеров, в которых малые атомы лежат в центрах тетрайдеров (Т-атомы) иатомы кислорода находятся в вершинах этих тетрайдеров.

Т-атомы это восновном атом Al и Si. В полостях кристаллической структуры цеолитовнаходятся большие атомы – ионы Na, K, Ca, Mg. Более подробно структурацеолитов рассмотрена в работах [241, 242]. В таблице 21 приведен химическийсостав цеолита.104Цеолиты способны отдавать и вновь поглощать воду в зависимости оттемпературы и влажности. Другим важным свойством цеолитов являетсяспособность к ионному обмену, они способны селективно выделять и вновьвпитывать различные вещества, а также обменивать катионы. Частицы цеолитапронизаны каналами диаметром в несколько десятков нанометров и имеютвысокую адсорбционную поверхность.Размер пор в цеолите – порядка 0,3-1 нм.

Эти поры образуются намикроуровне – в кристаллической решетке минерала. Однако могут быть поры ина макроскопическом уровне. Поглощение масла – 30-40 г/100г [239].Таблица 21. Химический составприродного цеолитаПоказательЗначениеAl2O312,9-13,2%;SiO266,2-78,3%;К2 O4,0-4,8%Na2O1,8-2,2%;CaO1,8-2,4%Fe2O30,8-1,2%H2O10-12%Гидроксид алюминия (Al(OH)3) – марки OL-104/С производства Albemarle,Германия.

Технические характеристики представлены в таблице 22.Таблица 22. Характеристики гидроксида алюминия OL-104/С.ПоказательЗначениеВнешний видБелый порошок, поверхность которогообработанаСодержание основного вещества, % не99менееВлажность, % не более0,25Потери при прокаливании (1200 ºС), %35-36Размеры частиц:10 % менее, мкм0,3-0,950 % менее, мкм1,3-2,290 % менее, мкм2,3-4,22Удельная поверхность, м /г3-5Поглощение масла, см3/100 г25-35Плотность, г/см32,4105ДОБАВКИ ДЛЯ ПВХ КОМПОЗИЦИЙПолиэтиленовый воск (ПВ) – использовался воск марки ПВ300 производствазавода «Полимир» Беларусь. Технические характеристики представлены втаблице 23.Таблица 23. Характеристики полиэтиленового воска ПВ300ПоказательЗначениеВязкость расплава при 140°С, Па•с.

103300-450Температура каплепадения , °С , не менее104Твердость по пенетрации, 10-1 мм, не более3Массовая доля золы, %, не болеене опред.Удельное объемное сопротивление при 110°Сне опред.и напряжении не ниже 100 В, Ом•см, не менееФорма выпускаЧастицы сферической формыОкисленный полиэтиленовый воск (ОПВ) – использовался воск марки AKLUBK90производстваAkdenizKimyasalUrunler,Турция.Техническиехарактеристики представлены в таблице 24.Таблица 24. Характеристики окисленного полиэтиленового воскаПоказательЗначениеВнешний видМелкие хлопья белого или светло-желтогоцветаТемпература плавления, °С57,0-59,0Кислотное число, не более5Стеариновая кислота (St) – марка Т-32 по ГОСТ 6484-96 производитель«Русхимсеть». Технические характеристики представлены в таблице 25.Таблица 25. Характеристики стеариновой кислотыПоказательЗначениеВнешний видХлопья белого или слегка желтоватогоцвета.Массовая доля механических примесейотсутствиеТемпература застывания ºС, не ниже53Йодное число в граммах йода на 100г продукта,32,0не болееМассовая доля неомыленных веществ %:0,7Кислотное число, мг КОН/г192-210Массовая доля золы %, не более0,02106Оксид титана (TiO2) – марка SUMTITAN R-206 по ТУ У 24.1-05766356-054:2005производства ПАО «Сумыхимпром», Украина.

Технические характеристикипредставлены в таблице 26.ПоказательМассовая доля титана диоксида (TiO2), %, неменееМассовая доля веществ, растворимых в воде,%, не болееМассовая доля летучих веществ притемпературе высушивания 105 ºC, %, не болеерН водной суспензииОстаток на сите с сеткой 0045, % не болееМассовая доля рутильной формы, %, не менееМаслоемкость, г/100 г пигмента, не болееТаблица 26. Характеристики диоксида титанаЗначение920,20,56,5-8,00,019725Эпоксидированное соевое масло (ЭСМ) – марка Q/JAHG002 производствакомпанииZhejiangJiaaoEnprotechStockCo.,ltd,Китай.Техническиехарактеристики представлены в таблице 27.Таблица 27.

Характеристики эпоксидированного соевого маслаЗначениеВнешний видЖелтоватая вязкая жидкостьМолекулярный вес, г/мольоколо 1000Температура плавления, ºС-3Температура кипения (при 0,5 кПа), ºС150Вязкость, мПа•с325Коэффициент преломления при 25 ºС1,472Растворимость в воде, % масс.менее 0,01ПоказательАкриловый модификатор переработки – марка PRO 40 производства AkdenizKimyasal Urunler, Турция. Технические характеристики представлены в таблице28.Таблица 28.