Регулирование агрегативной устойчивости бинарных полимерминеральных дисперсий

Автор: Полуэктова Валентина Анатольевна, Шаповалов Николай Афанасьевич, Черкашина Наталья Игоревна, Кожанова Елизавета Петровна, Старченко Сергей Александрович

Журнал: Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал @nanobuild

Рубрика: Применение наноматериалов и нанотехнологий в строительстве

Статья в выпуске: 3 т.15, 2023 года.

Бесплатный доступ

Введение. В бинарных дисперсных системах различной природы (минеральных и полимерных) с различающимися на порядок по размеру частицами наблюдается гетерокоагуляция. Регулирование агрегативной устойчивости является ключевым моментом управления свойствами функциональных дисперсных материалов на основе подобных смешанных дисперсий. Данное исследование направлено на изучение водных монои бинарных дисперсий поливинилацетата, портландцемента, мела методом статического рассеивания лазерного излучения и оптической микроскопии. Материалы и методы исследования. Для изучения механизма действия модификатора FF на основе флороглюцинфурфурольных олигомеров в качестве дисперсных фаз использовали мел (CaCO3) дисперсный технический МТД-2 (ООО «Технострой», Копанищенское месторождение), портландцемент ЦЕМ I 42,5Н (ЗАО «Белгородский цемент») и поливинилацетат (ООО «Кубань-Полимер»). Было изучено распределение частиц и агрегативная устойчивость дисперсий на приборе Analysette 22 NanoTecplus; размеры частиц методом оптической микроскопии с использованием микроскопа «Axio.Scope.A.1» и адсорбция олигомеров на частицах дисперсий с использованием УФ-спектрометра (SPECORD UV). Результаты и обсуждение. Установлено, что флороглюцинфурфурольный модификатор способствует стабилизации бинарных полимерминеральных дисперсий. Получены интегральные и дифференциальные кривые распределения полимерных частиц в широком диапазоне 0,01-2100 мкм. Показана закономерность уменьшения модального диаметра адсорбционно модифицированных частиц с переходом от узкого к более широкому распределению с отсутствием крупных коагулюмов. Заключение. Предложена гипотеза, что в агрегативную устойчивость бинарных полимерминеральных дисперсий вносит значимый вклад адсорбционно-сольватный фактор агрегативной устойчивости. Роль этого фактора различна для мономинеральных и бинарных полимерминеральных дисперсий, зависит от гидрофильности поверхности и возрастает при переходе от минеральной поверхности к полимерной по мере увеличения константы Гамакера.

Еще

Бинарные дисперсии, агрегативная устойчивость, адсорбция, олигомеры, наномодифицирование, дифференциальное распределение, модальный радиус частиц

Короткий адрес: https://sciup.org/142238062

IDR: 142238062 | DOI: 10.15828/2075-8545-2023-15-3-258-266

Список литературы Регулирование агрегативной устойчивости бинарных полимерминеральных дисперсий

Shenoy S.S., Sadowsky R., Mangum J.L., Hanus L.H., Wagner N.J. Heteroflocculation of binary latex dispersions of similar chemistry but varying size. Journal of Colloid and Interface Science. 2003; 2(268): 380–393. – https://doi.org/10.1016/j.jcis.2003.08.039
Tinkler J.D., Scacchi A., Kothari H.R., Tulliver H., Argaiz M., Archer A.J., Martín-Fabiani I. Evaporationdriven self-assembly of binary and ternary colloidal polymer nanocomposites for abrasion resistant applications. Journal of Colloid and Interface Science. 2021; (581): 729–740. – https://doi.org/10.1016/j.jcis.2020.08.001
Blinov A.V., Maglakelidze D.G., Rekhman Z.A., Yasnaya M.A., Gvozdenko A.A., Golik A.B., Blinova A.A., Kolodkin M.A., Alharbi N.S., Kadaikunnan S., Thiruvengadam M., Shariati M.A., Nagdalian A.A. Investigation of the Effect of Dispersion Medium Parameters on the Aggregative Stability of Selenium Nanoparticles Stabilized with Catamine AB. Micromachines. 2023, 14: 433. – https://doi.org/10.3390/mi14020433
Horszczaruk E., Łukowski P., Seul C. Influence of Dispersing Method on the Quality of Nano-Admixtures Homogenization in Cement Matrix. Materials. 2020; 13: 4865. – https://doi.org/10.3390/ma13214865
Sosa M.E., Villagrán-Zaccardi Y.A., Peralta J.P. and Zega C.J., Efficiency of cement-admixture systems in `mortars with binary and ternary Portland cements. DYNA. 2018; 85 (204):134–142.
Li H., Qiu Y. Dispersion, sedimentation and aggregation of multi-walled carbon nanotubes as affected by single and binary mixed surfactants. Royal Society Open Science. 2019; 6: 190241. – https://doi.org/10.1098/rsos.190241
Lange A., Plank J. Contribution of non-adsorbing polymers to cement dispersion. Cement and Concrete Research. 2016; 79: 131–136. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2015.09.003
Gonzatti G.K., Netz P.A., Fiel L.A., Pohlmann A.R. Colloidal Dispersion Stability: Kinetic Modeling of Agglomeration and Aggregation. Journal of the Brazilian Chemical Society. 2015; 26(2): 373–380. – https://doi.org/10.5935/0103-5053.20140290
Домниченко Р.Г., Вострикова Г.Ю., Никулин С.С. Получение совмещенной эпоксидианово-акриловой дисперсии // Вестник ВГУИТ. 2021. 83(1). 278–283. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2021-1-278-283
Brinke A.J.W., Bailey L., Lekkerkerker H.N.W., Maitland G.C. Rheology modification in mixed shape colloidal dispersions. Part I: pure components. Soft Matter. 2007: 1145–1162. – https://doi.org/10.1039/B704742H
Опанасенко О.Н., Крутько Э.Т., Лукша О.В., Яковец Н.В. Структурообразование в смешанных дисперсиях на основе битумных и эпоксидных эмульсий // Труды БГТУ. 2011 4. 123–125.
Jędrzejczak P., Ławniczak Ł., Ślosarczyk A., Klapiszewski Ł. Physicomechanical and Antimicrobial Characteristics of Cement Composites with Selected Nano-Sized Oxides and Binary Oxide Systems. Materials. 2022; 15, 661. https://doi.org/10.3390/ma15020661
Щербань М.Г., Сосна М.Х., Гоголишвили О.Ш., Аникушин Б.М., Корнилицина Е. В. Динамическая агрегативная устойчивость высококонцентрированной дисперсии // Вестник ПГУ. Химия. 2018. 8(3). 360-368. – https://doi.org/10.17072/2223-1838-2018-3-360368
Marchon D., Kawashima S., Bessaies-Bey H., Mantellato S., Ng S. Hydration and rheology control of concrete for digital fabrication: Potential admixtures and cement chemistry. Cement and Concrete Research. 2018; 112: 96–110. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2018.05.014
Klein B., Pawlik M. Rheology modifiers for mineral suspensions. Mining, Metallurgy & Exploration. 2005; 22: 83–88. – https://doi.org/doi.org/10.1007/BF03403119
Kosukhin M. M., Kosukhin A. M. The Role of Surface Phenomena in Modified Cement Dispersions at Studying Poly-Functional Modifiers’ Mechanism of Action. Solid State Phenomena. 2020; 299:1038–1043. – https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/ssp.299.1038
Полуэктова В.А., Шаповалов Н.А., Ястребинский Р.Н. Влияние адсорбционного модифицирования на агрегативную устойчивость дисперсного поливинилацетата // Вестник технологического университета. 2020. 11(23). 63–68.
Полуэктова В.А., Шаповалов Н.А., Кожанова Е.П. Изучение конкурентной адсорбции модификаторов на частицах полимерцементной системы для аддитивных технологий // Сорбционные и хроматографические процессы. 2019. 3(19). 315–324. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2019.19/748
Poluektova V.A. Electrokinetic Properties and Aggregative Stability of Polymer–Mineral Dispersions for 3D Printing in Building. Russian Journal of Physical Chemistry A. 2019; 9(93): 1783–1788. https://doi.org/10.1134/S0036024419090164
Полуэктова В.А., Кожанова Е.П., Кудина А.Е. Адсорбция флороглюцинфурфурольных олигомеров на поверхности полимерминеральных дисперсий // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2017. 10. 116–122. https://doi.org/10.12737/article_59cd0c61195958.39964053
Shapovalov N.A., Poluektova V.A. Some aspects of nanomodification of mineral dispersions by oligomers based on trifunctional oxyphenyl // Nanotechnologies in Construction: A Scientific Internet-Journal. 2016; 6(8): 43–57. https://doi.org/10.15828/2075-8545-2016-8-6-43-57
Электронные процессы в растворах органических соединений: учебное пособие / Под ред. Б.Б. Дамаскина. М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1985. 312 c.
Попов К.Н. Полимерные и полимерцементные бетоны, растворы и мастики. М.: Высш. школа, 1987. 239 c.

Еще

Статья научная