Главная Коллекция "Revolution" Производство и технологии Использование минеральных промышленных отходов в качестве наполнителя полимерных матриц для композитов строительного назначения

Использование минеральных промышленных отходов в качестве наполнителя полимерных матриц для композитов строительного назначения

Образование крупнотоннажных промышленных отходов в процессе производства минеральных удобрений из адаптивного концентрата в зависимости от режима переработки природного сырья. Анализ зависимости физико-механических характеристик композиционного материала.

Рубрика Производство и технологии
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 02.03.2019
Размер файла 484,2 K
рефераты на заказ со скидкой

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 678,6

Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ В КАЧЕСТВЕ НАПОЛНИТЕЛЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТРИЦ ДЛЯ КОМПОЗИТОВ СТРОИТЕЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Королева О.М., Арзамасцев С.В., Щербаков А.С

Рассмотрены вопросы использования крупнотоннажного промышленного отхода производства фосфорных удобрений - фосфогипса в качестве наполнителя при получении композиционных материалов. Установлены зависимости физико-механических характеристик композита от вида и количества наполнителя, определен характер взаимодействия между наполнителем и полимерной матрицей.

Ключевые слова: фосфогипс, полиэфирная смола, композиционный материал, полимерная матрица

The article deals with the use of large-scale industrial waste of production of phosphorus fertilizers - phosphogypsum as a filler in the preparation of composite materials. The dependences of the physico-mechanical characteristics of the composite on the type and amount of filler are determined, the nature of the interaction between the filler and the polymer matrix is ??determined.

Keywords: phosphogypsum, polyester resin, composite material, polymeric matrix

В процессе производства минеральных удобрений из апатитового концентрата в зависимости от режима переработки природного сырья образуются крупнотоннажные промышленные отходы - фосфогипс-дигидрат (ФГД) и фосфополугидрат (ФПГ). Масса отходов превышает 180 % массы перерабатываемого сырья. Фосфогипс содержит до 95 % дигидрата сульфата кальция и является аналогом природного гипса. Фазовый состав ФПГ аналогичен составу гипсового вяжущего, применяемого в строительстве и производстве различных строительных материалов. За рубежом разработаны и реализованы разные технологии промышленной переработки ФГ и ФПГ, в частности производство вяжущих веществ и строительных материалов. В России ФГД и ФПГ не используются и направляются в отвалы. Получили распространение два способа транспортировки ФГ и ФПГ в отвалы - т.н. “мокрый”, с подачей гидротранспортом по пульпопроводу после стадии нейтрализации кислот в жидкой фазе известью и последующей репульпации и т.н. “сухой” - с перемещением влажного отхода при помощи автотранспорта. При “сухом” способе нейтрализация кислотой не производится. [1]. промышленный отход удобрение композиционный

Одной из проблем, связанных с применением фосфогипса, является присутствие в нем остатков фосфорной кислоты, удаление которой, несмотря на кажущуюся простоту, ведет к существенному удорожанию получаемого вяжущего и вторичному загрязнению окружающей среды сточными водами. С экономической точки зрения, наиболее выгодно использование фосфогипса, взятого непосредственно из отвала или с технологической линии производства фосфорных удобрений.

Проведенный анализ зависимости физико-механических характеристик композиционного материала, полученного введением разного количества ФГД или ФПГ в полиэфирную смолу марки КАМФЭСТ-0102 показал (рис. 1-4), что при использовании ФГД (как обычного, так и кондиционированного) время отверждения композиции возрастает.

Рис. 1. Зависимость разрушающего напряжения при разрыве от вида и количества наполнителя

Кроме того, при использовании ФГД в качестве наполнителя сложно установить определенную закономерность влияния количества его на ряд характеристик, например, разрушающее напряжение при разрыве, поскольку колебания pH дигидрата оказывают влияние на физико-механические характеристики.

Рис. 2. Зависимость разрушающего напряжения при изгибе от вида и количества наполнителя

Рис. 3. Зависимость модуля упругости при изгибе от вида и количества наполнителя

Рис. 4. Зависимость относительного удлинения при растяжении от вида и количества наполнителя

Изучение взаимодействия в системе полимерная матрица - наполнитель позволяет понять особенности структурообразование в КМ [2, стр. 12-90; 3, стр. 644-652]. Исследование методом ИК-спектроскопии проводили на модельных образцах “ФГД - полиэфирная смола”. Анализ ИК-спектров исходных компонентов - фосфогипса, полиэфирной смолы и сравнение со спектром КМ на их основе свидетельствует, что характерные для сульфатов кальция сильно выраженная полоса поглощения при 1154,8 см-1 и значительно менее сильные дуплексы при 673,5 и 600,5 см-1 хорошо проявлены и в спектре КМ.

Частота одного из пиков дуплекса смещена с 673,5 до 661,0 см-1. Кроме того, в спектре полученного КМ полоса поглощения при 3536,6 см-1, присутствующая в спектре ФГД и характерная для гидроксильных групп, смещена в область 3551,1 см-1. Это может говорить об участии сульфатных групп ФГД и протонизированных атомов водорода полиэфирного связующего, а также и протонизированного водорода гидроксильных групп ФГД и электроотрицательного кислорода полиэфирной матрицы в образовании водородных связей, что доказывается и некоторым смещением частоты валентных колебаний связи С-O с 1256,2 см-1 в исходной смоле до 1286,4 см-1 в композиционном материале (рис. 5).

В ИК-спектре КМ появилась средней интенсивности узкая полоса поглощения при 964,4 см-1, обусловленная, скорее всего, валентными колебаниями углеводородного скелета в сшитом полиэфирном композите.

Рис. 5. Результаты ИК-спектроскопии: 1 - полиэфирная смола; 2 - ФГД; 3 - композиционный материал на их основе

Таким образом, использование промышленного отхода фосфогипса, как дигидрата, так и полугидрата в качестве наполнителя полиэфирной матрицы является весьма эффективным.

Список литературы

1. Мещеряков Ю.Г., Федоров С.В. Проблемы промышленной переработки фосфогипса в рф, состояние и перспективы // Фундаментальные исследования. 2015. № 6-2. С. 273-276; URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=38554 (дата обращения: 25.04.2017).

2. Научно-технологические принципы создания полимерматричных композитов на основе приоритетных наполнителей с заданным комплексом свойств: монография /Устинова Т.П., Панова Л.Г., Кардаш М.М., Кадыкова Ю.А., Левкина Н.Л., Плакунова Е.В., Бурмистров И.Н. - Энгельс: Изд-во ЭТИ (филиал) СГТУ имени Гагарина Ю.А., 2014. 111 с. (6,94 печ. л.).

3. Устинова, Т.П. Направленное регулирование структуры и свойств полимерматричных композиционных материалов /Устинова Т.П., Кадыкова Ю.А. // Вестник Тамбовского государственного технического университета. 2015. Т. 21. № 4. С. 644-652.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены