Статьи журнала - Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал
Все статьи: 939
Другой
Бесплатно
Краткое сообщение
Башкирский государственный университет выражает благодарность за активное участие в продвижении продукции наноиндустрии и высокую оперативность работы редакции электронного издания «Нанотехнологии в строительстве: научный Интернет-журнал» и награждает его памятным дипломом.
Бесплатно
Получение ПВХ-пленок, обладающих специфическими свойствами
Статья научная
При разработке полимерных материалов, обладающих специфическими свойствами, наряду с применением традиционных химических добавок (пластификаторов) используются также и такие специальные вещества, как фун гициды. Применение последних обусловлено негативным воздействием на поливинилхлоридные (ПВХ) материалы плесневых грибов, бактерий и других микроорганизмов. В настоящей работе исследована возможность практического применения октилфеноксипропилфталатов (ОФОПФ), предложенных в качестве пластификаторов, и производных 3-меркапто-1,2,4-триазинонов-5, предложенных в качестве фунгицидов, в ПВХ-пленках. Первая добавка получена этерификацией фталевого ангидрида оксипропилированными фенолами и 2-этилгексанолом, вторая – циклоконденсацией альфа-кетокислот с тиосемикарбазидом. На основании проведенных экспериментов было установлено, что композиции, полученные с использованием новых добавок, а именно октилфеноксипропилфталатов и производных 3-меркапто-1,2,4-триазинонов-5, приобретают высокие эксплуатационные свойства, что приводит к увеличению срока их службы. При этом улучшаются основные показатели: напряжение при удлинении, разрушающее напряжение, термостабильность и грибостойкость.
Бесплатно
Получение закрепителя для гидроизоляционных дорожных битумов
Статья научная
Введение. Битум представляет собой смесь углеводородов и гетероорганических соединений. Это один из самых популярных сегодня строительных материалов. В связи с ростом потребления битумов различного назначения возрастают требования к его качественным характеристикам, что подталкивает к всестороннему изучению физико-механических свойств и способам его модификации. В настоящее время применяются различные добавки, начиная с материалов неорганического характера до органических связующих, в том числе отходы химических, нефтехимических и бытовых производств. Эти добавки создают внутри битума нанодисперсную структуру, обеспечивающую изменение физико-механических свойств в требуемом направлении. Методы и материалы. В работе предложен способ получения закрепителя для гидроизоляционных дорожных битумов на основе азотсодержащих органических соединений. Целью исследования является изучение влияния добавки-производного триэтилендиаминдициана, которое приводит к образованию нанодисперсной структуры битума типа «золь-гель», показатели качества которого будут соответствовать требованиям нового стандарта ГОСТ 331332014 «Битумы нефтяные дорожные вязкие». Объектом исследования является установка производства битумов цеха № 14 ООО «Газпром нефтехимСалават», предназначенная для получения товарных битумов: нефтяных дорожных марок БНД 90/130 по ГОСТ 22245-90, применяемых в дорожном, гражданском и промышленном строительстве в качестве связующего и гидроизоляционного материала. Результаты и обсуждения. В ходе исследования были выявлены характер взаимодействия и влияние модификатора на свойства битума, которые обеспечивают получение наноструктурированного битума типа «золь-гель». В результате исследования сравнительная оценка влияния закрепителя на свойства гидроизоляционных битумов выявила значительное улучшение физико-механических свойств по сравнению с битумом марки БНД 90/130. Заключение. Полученное соединение на основе триэтилендиаминдициана может быть использовано в качестве закрепляющей добавки к дорожным битумам
Бесплатно
Получение ингибиторов коррозии, содержащих синергетические нанодобавки
Статья научная
Введение. Строительные материалы, изделия, и конструкции, и, в первую очередь, их поверхности, в течение длительной эксплуатации разрушаются, в основном, в результате двух видов воздействия: коррозионного, связанного с влиянием на материал внешней, агрессивной среды, и эрозионного, вызываемого механическим воздействием. Эффективным и широко применяемым средством защиты от коррозии является использование ингибиторов. Поиск эффективных методов противокоррозионной защиты металлов и сплавов обусловлен большим ущербом, наносимым коррозией не только в технологическом или экономическом плане. Не менее опасно ухудшение экологической ситуации, вызванной попаданием в окружающую среду продуктов коррозии либо токсичных реагентов. Ведущее место среди ингибиторов коррозии занимают гетероциклические соединения, а именно азотсодержащие соединения, в частности, производные имидазолинов. Методы и материалы. Нами был синтезирован 2-амилиденгидразиноимидазолинон-4 наминогуанидина, на основе которого получили антикоррозионные композиции с добавлением нанодобавок - производных несимметричных триазинов. Результаты. Синтезированные антикоррозионные композиции были испытаны электрохимическим и гравиметрическим методами в условиях кислой и модельной сред. Заключение. Полученные соединения обладают защитной способностью, и результаты свидетельствуют о перспективности использования композиций с нанодобавками - производных 1,2,4-аминотриазинов в качестве ингибиторов коррозии.
Бесплатно
Получение металлофуллеренового поверхностного слоя при науглероживании стали из различных сред
Статья научная
Проведены исследования по созданию металлофуллеренового слоя в сталях при внедрении углерода из органической и неорганической сред. В качестве неорганической среды использовали карбонат бария, а в качестве органической среды использовали пек нефтяного происхождения. С целью формирования необходимого количества фуллеренов при науглероживании стальных образцов подобран оптимальный температурный режим. Чем выше температура, тем меньшую роль играют адсорбционные и когезионные эффекты и большую роль начинают играть процессы деструкции полимерных углеродных структур. Снизу температура ограничена температурой размягчения нефтяного пека и перехода его в маловязкое состояние для улучшения подвижности молекул и возможности их диффузии к поверхности металла. Идентификация фуллеренов в поверхностном модифицированном слое производилась методами ИК-Фурье спектрометрии и высокоэффективной жидкостной хроматографии. Обнаружено, что образующиеся в ходе науглероживания в среде карбоната бария и в среде пека наноуглеродные структуры имеют различную морфологию. При науглероживании из среды карбонатов металлов определяющую роль при синтезе фуллеренов играет каталитическое действие поверхности с образованием эндоэдральных производных в поверхностном слое, в то время как из среды пека фуллерены формируются при кристаллизации последнего, при этом центры кристаллизации имеют фуллереновую природу. Руководствуясь теоретическими данными и данными спектрального и хроматографического анализа, установлены оптимальные условия формирования металлофуллеренового слоя в среде карбоната бария и нефтяного пека. Обнаружено слабое сцепление модифицированного в среде карбоната бария слоя с металлической основой, что вызвано ограничением диффузии углерода в объем α-Fe. Согласно выявленному механизму формирования фуллеренов в газовой среде на поверхности стали фуллерены формируются на каталитических центрах – атомах железа, образуя тонкий металлофуллереновый слой, обладающий низкой дефектностью. Комплексные исследования диффузии углерода в сталь из органической и неорганической среды показали различия механизмов формирования металлофуллеренового слоя и позволили разработать эффективные алгоритмы технологии модифицирования поверхности.
Бесплатно
Получение металлохимической сварочной присадки с нанодисперсными частицами диоксида титана
Статья научная
В современном мостостроении при сварке мостовых металлоконструкций широко применяется автоматическая сварка под слоем флюса с применением металлохимической присадки (МХП). МХП состоит из рубленой сварочной проволоки (гранулята), опудренной модифицирующей химической добавкой TiO 2 в смесителе «пьяная бочка». Все сварочные материалы — сварочная проволока, флюс, электроды — подвергаются жёсткому нормированию и контролю химического состава. Однако существующая технология получения МХП не позволяет жестко контролировать ее состав в производственных условиях, что, безусловно, отражается на стабильности свойств сварных соединений. Поэтому актуальной задачей настоящей работы является разработка технологии получения стабильного состава МХП. В статье дана сравнительная оценка существующей и предлагаемой технологии изготовления металлохимической присадки (МХП), применяемой при автоматической сварке стыковых соединений мостовых конструкций. Показано, что приготовление МХП в высокоэнергетической планетарной мельнице обеспечивает более стабильный состав присадки, вводимой в свариваемый стык. Гранулометрический анализ порошка TiO 2 показал, что при обработке МХП в планетарной мельнице происходит измельчение частиц диоксида титана до наноразмерного порядка. При этом происходит не только измельчение частиц диоксида, но и дробление гранулята. Предложенная технология изготовления МХП в планетарной мельнице обеспечивает бо лее прочное сцепление диоксида с поверхностью гранулята и, следовательно, более стабильный химический состав МХП. Применение МХП, прошедшей механоактивацию в планетарной мельнице, на порядок повышает коэффициент стабильности механических свойств по пределу прочности, по сравнению с применяемой технологией, и почти в два раза — по ударной вязкости (KCU -40).
Бесплатно
Получение новых добавок для поливинилхлоридных композиций
Статья научная
Введение. Поливинилхлорид (ПВХ) лидирует в мировом потреблении среди синтетических полимеров, выпускаемых промышленностью. Изделия на его основе прочно завоевали мировой рынок, и сегодня ни одна высокоразвитая страна не может позволить себе отказаться от его производства и потребления. Высокая востребованность термопласта, прежде всего, объясняется его уникальными свойствами, такими как: долговечность, стойкость к климатическим условиям, низкая воспламеняемость, хорошие барьерные свойства, экономичность, экологичность и универсальность. Комплекс технологических и эксплуатационных свойств мягкому ПВХ, помимо прочих добавок, в основном обеспечивают пластификаторы, содержание которых может достигать 50% и выше. Именно эффективность пластифицирующего действия оказывает решающее влияние на характеристики получаемых материалов и изделий. Один из наиболее широко применяемых классов соединений при пластификации ПВХ - сложные эфиры фталевой кислоты, в частности, дибутилфталат (ДБФ), ди-(2-этилгексил)-фталат (диоктилфталат, ДОФ), диизононилфталат (ДИНФ) и диизодецилфталат (ДИДФ). Фталаты нашли наибольшее применение в качестве пластификаторов благодаря своим свойствам: хорошей совместимости с ПВХ, низкой миграции из пластиката, минимальному взаимодействию с полимером при комнатной температуре, хорошей морозостойкости, высоким электроизолирующим свойствам, доступности, технологичности и низкой стоимости. Методы и материалы. В работе приведены методы получения новых симметричных и несимметричных фталатных пластификаторов: дибензоксиэтилфталатов, бензилбензоксиэтилфталатов, феноксиэтилбензоксиэтилфталатов, этоксиоктилбензокси-этилфталатов - каталитической этерификацией фталевого ангидрида оксиэтилированными фенилкарбинолами, фенолами и 2-этилгексанолами. Подобраны условия синтеза целевых продуктов с максимальным выходом. Изучены физико-химические свойства полученных соединений. Полученные экспериментальные данные использованы для выявления перспективных новых пластификаторов фталатного типа методом кластерного анализа. Кластерный анализ для решения данной задачи наиболее эффективен, т.к. предназначен для объединения некоторых образцов в классы (кластеры) таким образом, чтобы в один кластер попали максимально схожие по свойствам, но при этом образцы разных кластеров максимально отличались друг от друга. Кластеризация проведена в программе Statistica 10. Результаты и обсуждение. По полученным данным установлено, что бензилбензоксиэтилфталаты и этоксиоктилбензоксиэтилфталаты обладают наилучшими характеристиками по пластифицирующей способности. Изучено влияние выбранных пластификаторов на физико-механические характеристики ПВХ-композиций. Эффективность соединений в ПВХ-композиции оценена по показателям «напряжение при удлинении» и «разрушающее напряжение». Результаты испытаний образцов сравнены с показателями ПВХ-пластикатов, содержащих ДБФ. Заключение. Использование разработанных добавок способствует получению ПВХ-компаундов с улучшенными физико-механическими характеристиками.
Бесплатно
Получение новых фталатных пластификаторов
Статья научная
Введение. Увеличение объемов производства и расширение сфер применения поливинилхлоридных (ПВХ) пластикатов способствует разработке новых добавок и привлечению новых источников сырья для их производства. Наиболее важными добавками, необходимыми для переработки ПВХ, являются пластификаторы. Рынок пластификаторов составляет один из крупнейших сегментов мирового рынка добавок. Являясь наиболее простым, дешевым и доступным способом модификации различных свойств полимерных композиций, пластификаторы для обработки полимерных материалов в последнее время стали играть более существенную роль. Наиболее практичными в применении считаются сложноэфирные пластификаторы, способные пластифицировать почти все полимеры, особенно поливинилхлорид. В настоящее время промышленность освоила выпуск более трехсот марок пластификаторов, большую часть которых составляют эфиры фталевой кислоты. Традиционные, фталатные пластификаторы наиболее широко используются во всем мире. Методы и материалы. В работе описаны реакции этерификации фталевого ангидрида оксиэтилированным (степень оксиэтилирования 1,2) и оксипропилированным (степень оксипропилирования 1,1) крезолами. Получены новые симметричные и несимметричные фталатные пластификаторы - дикрезоксикрезилфталат, бутоксиэтилкрезоксиэтилфталат, крезилкрезоксиэтилфталат и крезилкрезоксипропилфталат, подобраны оптимальные условия их получения, исследованы их физико-химические свойства. Полученные экспериментальные данные использованы для выявления перспективных новых пластификатов фталатного типа методом кластерного анализа. Кластерный анализ для решения данной задачи наиболее эффективен, т.к. предназначен для объединения некоторых образцов в классы (кластеры) таким образом, чтобы в один кластер попали максимально схожие по свойствам, но при этом образцы разных кластеров максимально отличались друг от друга. Кластеризация проведена в программе Statistica 10. Поскольку в настоящее время эталонным пластификатором является диоктилфталат (ДОФ), результаты испытаний образцов сравнены с показателями ПВХ-пластикатов, содержащих ДОФ. Результаты и обсуждение. По полученным данным установлено, что бутоксиэтилкрезоксиэтилфталат обладает наилучшими характеристиками по пластифицирующей способности. Изучено влияние выделенного пластификатора на технологические характеристики ПВХ-композиций. Эффективность синтезированного бутоксиэтилкрезоксиэтилфталата в ПВХ-композиции оценена по показателю (индексу) текучести расплава (ПТР) и по показателям «термостабильность» и «цветостабильность». Заключение. Использование разработанной добавки способствует получению ПВХ-компаундов с улучшенными реологическими характеристиками, повышенной термостойкостью и цветостойкостью.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Во введении приведен анализ технологии получения кремния из рисовой шелухи. Анализ показал, что получение поликристаллического и аморфного кремния на основе отходов риса в виде рисовой шелухи решает одновременно утилизации рисовых отходов. В ходе переработки рисовой шелухи получают ценные органические продукты, кроме того, остаточные твердые отходы, в основном, содержат кремний, углерод и другие микроэлементы металлов. Поэтому получение кремния и кремнийсодержащих материалов из рисовой шелухи актуально. Методы и материалы. Приведены различные методы получения кремния из рисовой шелухи. Среди них были выбраны методы хлорирования и возгонки, для проведения эксперимента собраны экспериментальные установки. В качестве объекта исследования взяты образцы, полученные из рисовой шелухи узгенского риса в Кыргызской Республики.
Бесплатно
Получение строительного силиката кальция
Статья научная
Введение. Силикат кальция - один из известных строительных материалов. Его структура обуславливает способность таких наноструктурированных добавок к образованию вторичной структуры - фрактальной (объемной) сетки, с которой взаимодействуют цементные зерна. Добавление наномодифицирующих добавок для улучшения технологии производства цементов позволит снизить размерность пространства, в котором происходит сорбция молекул на цементном зерне, и, соответственно, приведет к увеличению скорости и эффективности его блокировки. Методы и материалы. В работе предложен способ получения силиката кальция из отходов производства кальцинированной соды. Золь-гель метод синтеза индивидуального наномодификаторов в виде силиката позволит усовершенствовать технологию получения бетонов за счет формирования твердого фазового состояния модифицированной структуры цементного камня. В производстве кальцинированной соды под сбор отходов производства выделяются земельные участки (шламонакопители) для хранения дистиллерной жидкости. В связи с этим остро встает проблема ее утилизации, так как площадь, отводимая под шламонакопители, ограничена. Результаты и обсуждения. В ходе исследования было обнаружено, что добавление определенных компонентов позволяет не только снизить требуемую температуру обжига, но и повлиять на наноструктуру получаемого продукта. Диапазон значений содержания добавок на 5 грамм силиката кальция: С - 0,2+0,4; S - 0,3+0,5; ZnO -0,1+0,3; P2O5 - 0,3+0,5; NH2CONH2 - 0,3+0,3. По полученной матрице условий были приготовлены 16 образцов веществ. Наномодифицирование цементного камня приводит к его упрочнению в ранние сроки структурообразования. Заключение. Добавление гидроперита к силикату кальция значительно увеличивает твердость конечного продукта, при добавлении в качестве компонентов угля, серы, оксида цинка и пентаоксида фосфора изменяется твердость и структура соединения. Таким образом, использование наноструктурированной добавки к цементу на основе силиката кальция, полученного путем квалифицированной переработки основного отхода, входящего в состав дистиллерной жидкости - оксида кальция, позволит повысить качество бетона за счет улучшения технологии производства цемента.
Бесплатно
Потенциал нанотехнологий: вопросы теплоснабжения и отопления зданий
Статья научная
В статье исследуются возможности применения нанотехнологий для повышения эффективности систем централизованного и автономного теплоснабжения в условиях перехода к новому технологическому укладу. Дается логическая последовательность развития теплоснабжения и отопления, указывается на консервативность в части используемого оборудования и применяемых технологий при поставке потребителям тепловой энергии. В контексте актуальных задач теплоснабжения и отопления зданий рассматриваются концептуальные основы применения нанотехнологий, отвечающих целям максимальной интенсификации теплообмена. На основе анализа теплопроводности, концентрации, размера, массы и скорости наночастиц дается оценка возможности применения наножидкостей в качестве теплоносителя для совершенствования теплообменных аппаратов и снижения теплопотерь в системах теплоснабжения, обеспечения максимальной экономичности их работы. Показано, что применение наноструктур влияет на экономию расхода теплоносителя как основной задачи качественно-количественного регулирования системы теплоснабжения. Уделено внимание вопросам применения наноструктурированных материалов в низкотемпературных топливных элементах, применяемых системами децентрализованного теплоснабжения для отопления жилых домов.
Бесплатно
Потенциометрический метод оценки пуццолановой активности высокодисперсных материалов
Статья научная
Введение. Важным показателем высокодисперсных материалов, в частности, глинистых грунтов, определяющим эффективность их применения и характеризующим способность активных компонентов в их составе взаимодействовать с гидроксидом кальция, является пуццолановая активность, для оценки которой применяют различные методы. Эффективными являются потенциометрические методы, основанные на измерении электродного потенциала, функционально связанного с изменением концентрации (активности) ионов кальция в анализируемых растворах как основным информационным параметром пуццолановой реакции. Целью исследования являлась апробация потенциометрического метода для оценки пуццолановой активности высокодисперсных материалов, а также применение данного подхода для определения рационального количества активной минеральной известьсодержащей добавки как компонента вяжущего для получения грунтобетона. Материалы и методы исследования. В качестве объектов были выбраны модели глинистого грунта с разным числом пластичности и супесь Архангельской области. Методика потенциометрического анализа заключалась в последовательном добавлении в суспензию (0,5 г грунта на 80 мл дистиллированной воды) 0,015 моль/л раствора гидроксида кальция в количестве от 0,2 до 0,8 мл и измерении потенциала системы при постоянном перемешивании с фиксированной скоростью. Результаты и обсуждение. Все исследуемые объекты характеризуются пуццолановой активностью, которая увеличивается в ряду: супесь песчанистая суглинок легкий пылеватый глина легкая пылеватая = супесь пылеватая - и имеет порядок абсолютных значений, совпадающих с литературными данными. Рациональное количество активной минеральной известьсодержащей добавки составило для моделей глинистого грунта 1-2% в зависимости от числа пластичности, а для супеси Архангельского региона - более 2% (от массы грунта в пересчете на массу сухого вещества). Заключение. Показана применимость потенциометрического метода анализа с использованием кальцийселективного электрода для оценки пуццолановой активности высокодисперсных материалов на примере моделей глинистых грунтов с разным числом пластичности и супеси Архангельского региона.
Бесплатно
