Исследования гидрофобных материалов на основе гидрофобного песка и фильтровальной бумаги

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исследования гидрофобных материалов на основе гидрофобного песка и фильтровальной бумаги

Тауасаров Е.К.

Нажипкызы М.

Лесбаев Б.Т.

Султахан Ш.Т.

Приходько Н.Г.

Мансуров З.А.

В статье представлены результаты исследований по синтезу супергидрофобной сажи и разработке на ее основе технологии производства сыпучего материала (песка), обладающего гидрофобными свойствами. Гидрофобные свойства песку придавали путем закрепления силиконовой сажи обладающей супергидрофобными свойствами наноразмерным слоями частицы на поверхности песчинок. Полученный обработанный гидрофобный песок и фильтровальная бумага исследовались на гидрофобность методом лежачей капли. Дополнительно гидрофобные бумаги повергались к испытанию первичным и повторным смачиванием в одноразовых чашках с контрольным образцом без добавления зольных растворов, а также опытный образец с добавлением зольных растворов на основе полиуретана УР-600 водостойкого и этилацетата. Полученные композиционные материалы характеризуются хорошими водоотталкивающими свойствами и стойкостью к внешнему воздействию агрессивных сред, что позволяет его применять в области гражданского и дорожного строительства, водонепроницаемого слоя при мелиорации в жарких и засушливых регионах, а также в различных областях, где есть потребность в сыпучих материалах с гидрофобными свойствами.

Силиконовые герметики - вязкотекучие составы на основе низкомолекулярных силиконовых каучуков, отверждающиеся при комнатной температуре. Используются для заполнения щелей и полостей с целью герметизации и защиты от разных факторов среды, клей-герметик применяется для склеивания различных поверхностей между собой. Если углубленный объект содержит опасные вещества, протечка из них может иметь тяжелые последствия для окружающей среды. Гидроизоляция также необходима водохранилищам, особенно это проблема актуальна в засушливых районах, где желательно сохранение содержимого водохранилища в течение как можно более длительного времени. Почти вся вода тратится в пустынных районах нашей планеты на полив сельскохозяйственных культур, что создает нехватку воды для питьевых и гигиенических нужд. При горении углеводородных топлив сажевые частицы являются побочным продуктом горения. Но если сжигать при определенных условиях, вытяжки то можно производить сажу с заданными свойствами [1,2].

Цель работы заключается гидрофобности гидрофобных материалов по углу смачивания воды над поверхностью исследуемого материала, если же материал впитывает капли воды над поверхности материала то оно гидрофильное или не гидрофобное в качестве гидрофобного материала использовали обычный песок. Гидрофобные исследование проводили методом внесения капли воды через промежуточный интервала времени и суток для определения устойчивости гидрофобности гидрофобного материала на изменчивость их формы оболочка капли воды по истечению времени.

Технология разработки гидрофобного песка было состояло из несколько этапов: Песок и сажу по очередности и отдельности прокаливали в 70-80 ⁰С на электрической плите в течение 40мин, а также сажу прокаливали до изменение серого цвета в белой методом частичным перемешиванием.

Прокаливания сажи на плите 70-90 °С в течение 10-15 мин.

В последующем охлаждая песок и сажу на 10-15мин.

Затем смешивали сажу с песком вместе и готовили смесь для гидрофобного песка. Для этого подготавливают смеси сухой белой сажи навески из расчета 0,5гр и прокаленный песок 10гр в чашку Петри. В последующем на прокаленный песок и сажу вносили медицинским шприцом клея полиуретана УР-600 0,2мл в растворенный на 100мл этилацетат. Затем перемешивали до однородной консистенции песка, бело-серой сажи и полиуретаном УР 600 со скоростью 80 об/мин ставили на чашку Петри в течение до полной высушки гидрофобного материала проводили при открытых комнатных температурах 25 ⁰С в течение 3-4 часов до сухой массы.

После проведения опытного исследования получили исходный результат над проведенном опытного гидрофобного песка по изменению формы оболочка капли воды либо наблюдали впитывания их в гидрофобный песок. После этого определяли гидрофобность песка в чашки Петри по углу смачивания: гидрофобный и?150-250⁰, гидрофильный и?75-125⁰. Все проведенные опыты снимали на фотоаппарате последовательно.

Таким образом, отработана методика синтеза сажи обладающей супергидрофобными свойствами при сжигании на вытяжном шкафу котором был создан гидрофобный песок. Полученный гидофобный песок предлагается использовать в качестве наполнителя в строительных материалах для наружней отделки и в сельском хозяйстве для предотвращении просачивания поливной воды в нижние пласты грунта или ее испарения. Также гидрофобный песок может быть использован для изоляции грунта вокруг растений от соленой почвы и соленых подземных вод, приводящих к разрушению корневой системы растений. Дополнительно гидрофобный песок может в будущем использоваться в качестве защиты от внешней среды окисления, попадания воды, а также виде в качестве анти обледенение и морозостойкости в зимние периоды.

Полученная смесь в результате гидрофобного песка на основе сажи и зольного раствора

Определение на гидрофобность методом лежачей капли воды после 2-3 минут

Результат исследования гидрофобности гидрофобного песка в течение 1 суток

В результате исследования опытного образца наблюдали гидрофобность гидрофобного песка. Гидрофобности определяли по углу смачивания и устойчивости к адсорбции воды в течение 2-3 часов, а также после 1 суток. Позже мы определили, что гидрофобные свойства песка сохраняли даже в течение 1 суток. Связанно это от приготовления гидрофобности сажи и их смеси зольных растворов. Самый оптимальный концентрат для зольных растворов полиуретана 2-3мл и этилацетат 50-100мл, сажи от 1-5%, если увеличивая их концентрацию сажи, то может неизбежно спасть в осадок в течение 1 суток.

Аналогичный метод был проведен параллельно для сравнительных анализов в цилиндрический стакан наливаем дистиллированную воду 100 мл затем сверху вносим гидрофобный песок скрепленный на силиконовой сажи и полиуретана УР -- 600 опытного образца навеской 10 гр. Последующим гидрофобность наблюдаем визуально по осаждению обработанного гидрофобного песка после отстоя в покойном состояния гидрофобного песка над поверхностью воды стакана. Оставляем стакан с жидкой смесью на 1 суток в комнатной температуре 25 °С определяя гидрофобность гидрофобного песка над поверхностью воды, если частицы гидрофобного песка скрепленный на полиуретана УР-600 оседает на дна стакана то оно гидрофильное, а если не оседает примесей частицы песка и не смачивается водой то оно гидрофобное.

Все экспериментальные работы проводились на открытом пространстве и наглядно определили на сколько может песок быть гидрофобным над поверхностью воды, соотношения гидрофобности к гидрофильности можно определить тем, чем больше могли образоваться частицы песка на дне стакана тем оно было гидрофильным, а если наоборот то оно хорошо держится над поверхности воды удерживаясь за счет гидрофобной сажи на основе силиконового клея и водостойкого клея полиуретана УР-600.

В результате частицы песка не оседали на дне стакана это означает, что песок был более гидрофобный, но не супергидрофобный потому как на дне стакана образовались мелкие частицы песка после 1 сутки. В итоги мы можем анализировать что аналогичный метод на стакане по осаждению частиц песка что, этот метод более точен и визуально наглядный чем в сравнение в чашки Петри методом лежачей капли воды над поверхностью гидрофобного песка.

Испытания на гидрофобность по поверхности исследуемого материала

Нарезали фильтровальную бумагу с размером в длину 50см и ширину 10 см и вносили на исследуемую поверхность бумаги сухую сажу навески 1гр из силиконового клея без добавления зольных смесей полиуретана УР-600 водостойкого и этилацетата. Сажу растирали на поверхности равномерно по площади исследуемой бумаги до полного поглощения бумагой сажу. Последующим определяли на гидрофобность по углу смачивания визуально методом лежачей капли воды на поверхности фильтровальной бумаги.

Гидрофобная сажа внесенная методом растирания в гидрофобную бумагу, а слева необработанная часть бумаги

В результате на поверхности гидрофобной бумаги угол смачивания было и?75-125⁰, но вода не впитывалось и не поглощалось в течение 1 и 5 минут, только после 40 мин на половину поглощалось, но не впитывало воду в течение 1 часа после внесение капель воды угол смачивания было меньше и ?75-125⁰. Также в течение 40мин и более часа гидрофобный материал оставался влажным но не поглощал и не впитывал воду, потому как был обработан с обеих сторон методом растиранием на поверхности бумаги.

Гидрофобность бумаги, обработанной методом растирания после 15-20 минут

гидрофобность бумаги после 40 мин.

В результате всех процедуры проведенные исследования над гидрофобным материалом в качестве материала использовали фильтровальную бумагу в размере в длину 50 см, ширину 10 см, а также угол смачиванья было изменчивой в зависимости от проведенных работ над материалом и?95-120⁰ до 5 мин, а также после длительной времени до 15-30 мин и?90⁰, фильтровальная бумага была обработана приготовленной белой гидрофобной сажи со смесью зольных растворов на основе полиуретана УР - 600 в растворенном этилацетате в смешанной агрегатной однородной консистенции. А также уровень гидрофобности материалов бумаг исследовали методом лежачей капли воды их изменчивости формы над поверхностью гидрофобного материала по длительности времени. В итоге, если капли воды дольше сохраняются на поверхности гидрофобной бумаги, то они на половину смачиваются, но не полностью, влага впитывается на поверхности бумаги из-за обработки с обеих сторон гидрофобной сажи и со смесью зольных растворов.

супергидрофобный сажа силиконовый каучук

Размещено на Allbest.ru