ПОВЫШЕНИЕ ГИДРОФОБНОСТИ МЕЛА —
В отечественной и зарубежной практике теплогидроизоляции теплопроводов бесканальной прокладки в качестве однослойной засыпки применяют минеральные высокодисперсные гидрофобные порошкообразные материалы на основе карбоната кальция. Теплопроводы бесканальный прокладки и теплоизоляционные порошки находятся в условиях переменного температурно-влажностного режима, который создается в результате изменений температуры теплоносителя и влажности окружающего грунта. Поэтому и засыпная конструкция, и тепло- гидроизоляционный материал должны отвечать требованиям долговечности, что прежде всего с надежной защитой их от воды. Это может быть достигнуто повышением степени гидрофобности теплогидроизоляцнонных порошков.
В работе Н. И. Редькина и Г. С. Ходакова показано, что степень гидрофобности минерального порошка, в частности мела, обработанного некоторыми органическими поверхностно-активными веществами (ПАВ), может быть увеличена введением малых добавок воды непосредственно в помольный агрегат, когда адсорбция гидрофобизатора на частицах мела уже закопчена. Если же воду добавлять одновременно с ПАВ, степень гидрофобности порошка резко уменьшается. Автор статьи исследовал, каким должно быть оптимальное количество воды для дополнительной обработки мела, предварительно гидрофобизированного стеаратом цинка, каково ее влияние на степень гидрофобное и водопоглощение продукта, а также длительность гидратной обработки порошка.
Для поверхностной обработки материала в качестве гидрофобизирующей добавки выбран стеарат цинка как водонерастворнмый и наиболее термостойкий среди органических гидрофобизаторов что важно для гидроизоляции, работающей в условиях высоких переменных температур.
В экспериментах использовали природный сепарированный мел (ГОСТ 12085— 72) влажностью 0,1%. Гидрофобизацию порошка проводили в вибрационной мельнице М-10 гари частоте колебаний корпуса 3000 1/мин, амплитуде 4 мм. Предварительно мел в течение 3 мин обрабатывали стеаратом цинка (1,5; 2; 3% массы материала). Затем в мельницу до 2% поды и порошок допол- перетирали Через 3, 5, 10 п 13 мин отбирали пробы материала ш ме шпицы Для определения степени его гидрофобное, которую оценивали временем пастообразования т, мин, по известной методике ВНИИстройполимера ( ШС. I).
Приведенные зависимости сохраняются при добавках тех же количеств воды при меньшем содержании стеарата цинка (1,5 и 2%) в мельнице М-10, а также при осуществлении процесса гидрофобизации в мельнице другой конструкции (эксцентриковой).
Исходя из положений, высказанных рапсе, такое изменение степени гидрофобности порошка мела, обработанного стеаратом цинка с последующей добавкой воды, может быть объяснено взаимодействием олекул ПАВ с молекулами воды. Молекула стеарата цинка представляет собой анион-активное веществ во. гидрофобная часть которого состоит из двух углеводородных цепочек кислоты С17Н35СООН. Адсорбируясь на частичках мела, эти угл-е-т водородные цепочки располагаются весьма беспорядочно относительно его? поверхности.
При введении малых количеств воды, которая впитывается в гидрофобный слой и взаимодействует с углеводородными цепями, происходит переориентация цепей относительно поверхности маферлала. Так, при добавке в порошок 0,3% воды через 5 мин обработки моле; кулы воды внедряются между углеводе родными радикалами стеарата цинка, Щ последние переориентируются. Однако этого количества воды еще не хватает чтобы выпрямить цепи. При увеличении; добавки воды до 0,5% выпрямление цепей ускоряется, свидетельствует рост степени гидрофобности материала. Оптимальное количеств во воды (1%) способствует распрямлению радикалов, что соответствует наиболее высокой степени гидрофобности,) полученной в экспериментах. При дальнейшем увеличении добавки воды (до: 2%) радикалы также распрямляются; степень гидрофобности близка к значению, полученному при добавке 1% воды Однако при избытке воды молекулы ее мигрируют через незащищенные поверхности в глубь материала по микропорам и микроканалам, способствуя снижению гидрофобности порошка.
Вода благодаря высокой степени сродства с минеральным материалом, а также малому диаметру молекул, по сравнению с размером молекул гидрофобного затора, способна проникать в микропоры, труднодоступные пли совсем нед( ступные для гидрофобизирующей добавки. Для подтверждения специфического характера действия малых добавок воды на гидрофобность мела, обработанного стеаратом цинка (специфическое действие заключается в максимально выпрямлении углеводородных цепочек относительно поверхности частиц порошка при оптимальной добавке воды), проведен следующий опыт.
Отобранные из мельницы пробы гидрофобизированного мела выдерживали течение 35 сут в воде при комнатной, температуре. Через заданные промежутки времени определяли его (рис. 2). Сделанное предположние о характере действия добавок водВ подтверждается поведением гидрофобизированного мела в воде во времен; минимальным водопоглощением обладав гидрофобизированный порошок, обработанный водой в количестве 1%, имеющий более высокую пень гидрофобности; при уменьшении добавки воды (менее 1%) в гидрофобизированный мел порошок становится гидрофобным, и вода находит защищенные гидрофобизатором уча- поверхности, через которые проникает материал и поглощается им, качестве исходного сырья для их детва можно использовать не дефицитные повсеместно распространенные породы (базальты, амфиболиты, порфириты, адгезито-базальты и др.).
Экономическая эффективность базальтоволокнистых материалов проявляется за счет уменьшения трудозатрат при использовании однокомнопентного сырья (отпадает необходимость организации помольно-составных цехов, использования дорогостоящего дефицитного сырья, кальцинированной соды, бора, фракционных шлаков и т. д.), упрощения обслуживания технологических процессов; исключения применения платино-родиевых сплавов при производстве тонких и утолщенных волокон; высоких технических характеристик получаемых материалов, малого объемного веса, низкого коэффициента теплопроводности, высокой долговечности и др., позволяющих снижать вес конструкции, заменять дорогостоящие и дефицитные материалы, создавать принципиально новые конструкции.
В настоящее время в стадии строительства и пусконаладки находится около 15 цехов по производству базальтового волокна. Однако анализ динамики роста объемов производства показывает, что, несмотря на предполагаемое увеличение к 1980 г. объема производства базальтовых волокон в 8 раз по сравнению с 1975 г., потребности народного хозяйства будут удовлетворены лишь на 10— 12 % г- К тому же при наличии сырьевых ресурсов, сравнительно небольших потребностях в капитальных вложениях, высоких технико-экономических показателях производства и применения новых базальтоволокннстых материалов тенденция отставания темпов развития производства от потребностей народного хозяйства сохраняется из-за отсутствия единой технической политики министерств и ведомств, единого комплексного плана развития по существу создаваемой новой отрасли промышленности. Но, несмотря на это, развитие производства базальтовых волокон — этой важной комплексной государственной задачи — позволит уже в 1980 г. получать экономический эффект не менее 50 млн. р., т. е. значительно экономить энергоресурсы, дефицитные материалы: асбест, металл, кальцинированную соду и др.