Продукты переработки масел – важные добавки для защиты зданий

01/2007 HS Folie
Введение
Водопоглощение строительных материалов
Фундаментальные принципы водоотталкивающей обработки строительных материалов
Водоотталкивающая обработка в массе с помощью продуктов переработки масел
Применение
Типичные рецептуры
1. Введение
Содержание:

01/2007 HS Folie
Почему так важно производство высококачественных строительных материалов?
сохранение ценности
увеличение добавочной ценности
защита окружающей среды
защита здоровья
1. Введение
1. Введение

01/2007 HS Folie
Введение
Водопоглощение строительных материалов
Фундаментальные принципы водоотталкивающей обработки строительных материалов
Водоотталкивающая обработка в массе с помощью продуктов переработки масел
Применение
Типичные рецептуры
Водопоглощение строительных материалов

01/2007 HS Folie
2.1. Адсорбция воды благодаря силам ван-дер-Ваальса
Первый этап капиллярной адсорбции воды
причиной является дипольный момент воды и полярность материалов (= гидрофильность)
материалы, не обладающие данным свойством, - неполярные (= воск, бензин, др.) и отталкивают полярные материалы (= гидрофобность)
таким образом, вода может легко накапливаться на полярной поверхности
Если образуется непрерывная
пленка жидкости, не обязательно
макроскопическая, мы говорим о смачивании
2. Водопоглощение строительных материалов

01/2007 HS Folie
2.2 Капиллярное водопоглощение
Строительные материалы могут абсорбировать воду только своей капиллярной системой
Таким образом, общее количество поглощенной воды зависит от капиллярной системы или, другими словами, от пористости строительных материалов
2. Водопоглощение строительных материалов

01/2007 HS Folie
Коэффициент водопоглощения определяется как угол наклона первого участка суммарной кривой поступления воды как функции квадратного корня времени
W = w * √t
W = водопоглощение [кг/м2]
w = коэффициент абсорбции воды [кг/м2ч0,5]
t = время [ч]
Первый участок кривой описывает капиллярную абсорбцию
На втором участке влияние оказывает воздух, содержащийся в воде
2. Водопоглощение строительных материалов

01/2007 HS Folie
2.3 Гигроскопичность строительных материалов
Например, CaCl2, MgCl2
адсорбция воды и влаги до достижения насыщения
за счет термодинамических сил
относится к ремонтным штукатуркам
2.4 Абсорбция воды через образование кристаллической воды
аналог 2.1.
вода встраивается в кристаллическую структуру ? MgSo4 * H2O
повреждение строительных материалов из-за увеличения объема
2. Водопоглощение строительных материалов

01/2007 HS Folie
2.5 Адсорбция воды из-за гелеобразования
многие материалы, такие как крахмал, щелочное мыло и др. способны присоединять воду
образуется структура геля ? различное образование гидратов
данный процесс важен для использования стеарата натрия
2. Водопоглощение строительных материалов

01/2007 HS Folie
Введение
Водопоглощение строительных материалов
Фундаментальные принципы водоотталкивающей обработки строительных материалов
Водоотталкивающая обработка в массе с помощью продуктов переработки масел
Применение
Типичные рецептуры
Фундаментальные принципы
водоотталкивающей обработки строительных
материалов
Введение
Водопоглощение строительных материалов
Фундаментальные принципы водоотталкивающей обработки строительных материалов
Водоотталкивающая обработка в массе с помощью продуктов переработки масел
Применение
Типичные рецептуры

01/2007 HS Folie
Блокирование
поверхности
Блокирование поверхности путем распыления материалов, предотвращающих адсорбцию влаги
Заполнение
пор
С помощью герметика
Пропитка
Пропитка адсорбирующих, пористых материалов раствором или дисперсией водоотталкиваю-щего агента
Опосредованная водоотталкивающая
обработка
Водо- отталкивающая обработка с помощью пленки, предотвращающей адгезию
Авто-
водооттал-кивающая обработка
Водо- отталкивающая обработка с помощью адсорбентов влажности
Первичная водоотталкивающая обработка
Вторичная водоотталкивающая обработка
Структурная водоотталкивающая обработка
intramediary
extramediary
3. Фундаментальные принципы водоотталкивающей обработки строительных материалов
3. Фундаментальные принципы водоотталкивающей обработки строительных материалов

01/2007 HS Folie
3.1. Водоотталкивающая обработка путем заполнения пор и капилляров (вторичная водоотталкивающая обработка)
В отличие от первичной водоотталкивающей обработки, вторичная водоотталкивающая обработка начинается только после того, как поверхность материала уже смочена водой
Водоотталкивающим добавкам даже в начале требуется вода для выполнения своей функции. Затем образуются гелеподобные структуры при коллоидном разбухании водоотталкивающих добавок ? это приводит к заполнению пор и благодаря этому дальнейшая адсорбция воды в капилляры прекращается.
- вода
стеарат натрия гель
+ вода
Недостатком данного метода является процесс старения водоотталкивающих агентов. Со временем способность веществ разбухать и, соответственно, длительный эффект водоотталкивающей обработки уменьшаются.
Щелочное мыло также оказывает другие воздействия на строительный материал. Оно действует как диспергатор и поэтому также влияет на образование воздушных пузырьков. Помимо этого возможна реакция с щелочноземельными ионами, что приводит к образованию водоотталкивающего металлического мыла.
Стеарат натрия может, например, образовывать твердый гель в 1 % конц. с водой.
3. Фундаментальные принципы водоотталкивающей обработки строительных материалов

01/2007 HS Folie
3.2 Водоотталкивающая обработка путем блокирования поверхности (первичная водоотталкивающая обработка)
Типичный пример – водоотталкивающая обработка сухих строительных смесей
Активные центры строительных материалов покрываются гидрофобными материалами. Это влияет на все характеристики строительного материала. ? Водоотталкивающая обработка в массе
Контактный угол смачивания увеличивается :
k Δδ (O-F) = n R T O = удельная поверхность F = требуемая поверхность абсорбированного вещества Δδ = разница в поверхностном натяжении
Из этого следует:
Средство для водоотталкивающей обработки должно быть как можно более гидрофобным
Важной количественной характеристикой является
? Удельная поверхность
3. Фундаментальные принципы водоотталкивающей обработки строительных материалов

01/2007 HS Folie
Высокая удельная поверхность
Хорошо развитые гидрофобные свойства
Совместимость с другими строительными материалами
Химическая инертность
Привлекательная цена
В результате к средству для водоотталкивающей обработки предъявляются следующие требования :
металлические мыла могут соответствовать всем этим требованиям :
3. Фундаментальные принципы водоотталкивающей обработки строительных материалов

01/2007 HS Folie
Введение
Водопоглощение строительных материалов
Фундаментальные принципы водоотталкивающей обработки строительных материалов
Водоотталкивающая обработка в массе с помощью продуктов переработки масел
Применение
Типичные рецептуры
Водоотталкивающая обработка в массе с
помощью продуктов переработки масел
Введение
Водопоглощение строительных материалов
Фундаментальные принципы водоотталкивающей обработки строительных материалов
Водоотталкивающая обработка в массе с помощью продуктов переработки масел
Применение
Типичные рецептуры

01/2007 HS Folie
Металлические мыла/(щелочные мыла)
Стеарат
C12-C14 C16-C18 C20
Щелочные
мыла
моновалентные
водо-растворимые
стеарат натрия
стеарат калия поливалентные
сильная гидрофобность
скользкость
разделение
стеарат магния
стеарат кальция
стеарат бария
стеарат цинка
стеарат алюминия
Олеат
водо- растворимые
интервал плавления ниже
олеат натрия
олеат калия
C12-C14 C16*-C18* C18** C20
Мыла щелочно-
земельных и
переходных металлов
Щелочные
мыла
поливалентные
сильная гидрофобность
скользкость
разделение
олеат кальция
олеат цинка
Другие…
лаураты, талоаты, гидроксистеараты,
бегенаты
Щелочные
мыла
4. Водоотталкивающая обработка в массе с помощью продуктов переработки масел
? Классификация
Мыла щелочно-
земельных и
переходных металлов
Мыла щелочно-
земельных и переходных
металлов
4. Водоотталкивающая обработка в массе с помощью продуктов переработки масел

01/2007 HS Folie
? Свойства продуктов переработки масел
Зависимость от температур плавления,
прочности геля и растворимости в воде
Газовая хроматография
технической стеариновой кислоты
4. Водоотталкивающая обработка в массе с помощью продуктов переработки масел

01/2007 HS Folie
4.1. Металлические мыла ? производство
Методы производства металлического мыла:
осаждение
прямой процесс
Очень малый размер частиц
высокая удельная поверхность
низкая насыпная плотность
нейтральное pH
высокое содержание соли
Более крупные частицы
щелочное pH
более высокая насыпная плотность
хорошая сыпучесть
низкое содержание соли
Осаждение
Прямой процесс
4. Водоотталкивающая обработка в массе с помощью продуктов переработки масел

01/2007 HS Folie
1. NaOH + CH3(CH2)16COOH → CH3(CH2)16COONa + H 2O
2. MeCl2 + 2 CH3(CH2)16COONa → (CH3(CH2)16COO)2Me + 2NaCl
Осаждение – схема процесса
4. Водоотталкивающая обработка в массе с помощью продуктов переработки масел

01/2007 HS Folie
объемная плотность двух
цинковых мыл
Стеарат цинка (косв.)
Стеарат цинка (прямой)
удельная поверхность
[м2/г]
продукт
12
9
объемная
плотность
[г/л]
160
280
адсорбция воды
w24 [кг/(м2ч0,5)]
0,12
0,88
остаток на сите
>45µ [%]
2,8
0,8
4.1.1. Металлические мыла ? осаждение
свойства продукта
Кривые распределения размеров частиц
двух различных стеаратов цинка
4. Водоотталкивающая обработка в массе с помощью продуктов переработки масел

01/2007 HS Folie
Стеарат цинка 99,58 96,9 86 81
Водоотталкивающий агент NBL 99,85 97,2 87 79
Дистеарат железа 99,2 95,8 86 82
Стеарат меди 99,18 95,0 88 77
Стеарат никеля -- -- 87 75
Стеарат кобальта -- -- 87 75
Силиконовый водоотталк.агент 98,8 2,0 0,0 0,0
Стеарат свинца -- -- 84 76
Стеарат кадмия -- -- 81 66
Стеарат кальция 99,0 93,2 80 72
Тристеарат алюминия 97,4 93 81 69
Стеарат олова -- -- 78 67
Стеарат магния -- 80 79 65
Стеарат бария 96,8 73 67 62
Дистеарат алюминия 96,1 78 70 58
Моностеарат алюминия 95,7 71 65 57
Водоотталкивающие
агенты
Степень гидрофобного действия [%]
штукатурка
Цемент.
Кальцинированная
сода
Щелочной фосфат
4.1.2. Металлические мыла ? влияние катиона
4. Водоотталкивающая обработка в массе с помощью продуктов переработки масел

01/2007 HS Folie
4.1.3. Металлические масла ? влияние аниона жирной кислоты
на водоотталкивание
4. Водоотталкивающая обработка в массе с помощью продуктов переработки масел

01/2007 HS Folie
4.2. Щелочные мыла ? непрямая водоотталкивающая обработка
идея ? перенести второй этап производства на штукатурку
Преимущества:
улучшение смачивания строительного материала
улучшение распределения щелочного мыла в строительной смеси
экономично при использовании
высокая эффективность
Недостатки:
отсроченное водоотталкивание
взаимодействие с другими компонентами рецептуры
4. Водоотталкиващая обработка в массе с помощью продуктов переработки масел

01/2007 HS Folie
Требования к качеству олеата натрия
хорошая растворимость
слабая склонность к гелеобразованию
высокое сродство к образованию кальциевых мыл
не содержит добавок, таких как NaCl
высокая равномерность распределения углеродных цепочек
низкое содержание полиненасыщенных жирных кислот
низкое пылеобразование
предпочтительно: олеат натрия
предпочтительная основа: олеиновая кислота
рапсовое масло или mixed oil fatty acid менее пригодны
4. Водоотталкивающая обработка в массе с помощью продуктов переработки масел

01/2007 HS Folie
CaO
CaO
CaO
CaO
CaO
CaO
CaO
CaCO3
CaO
CaCO3
CaCO3
CaCO3
H2O
H2O
Прямое гидрофобное действие
Косвенное гидрофобное действие
4.2. Щелочные мыла ? Схематичное представление
гидрофобного действия
4. Водоотталкивающая обработка в массе с помощью продуктов переработки масел

01/2007 HS Folie
4.3. Сочетания продуктов и их свойства
принцип: сочетаются преимущества обоих продуктов
Преимущества:
мыло действует как диспергатор
? приводит к улучшению дисперсии металлического мыла.
гидрофобное действие начинается быстрее
взаимодействие с другими добавками меньше
Недостатки:
во время производства необходима дополнительная процедура смешивания
затруднен контроль качества
? Часть стеарата должна быть precipitated quality
4. Водоотталкивающая обработка в массе с помощью продуктов переработки масел

01/2007 HS Folie
Введение
Водопоглощение строительных материалов
Фундаментальные принципы водоотталкивающей обработки строительных материалов
Водоотталкивающая обработка в массе с помощью продуктов переработки масел
Применение
Типичные рецептуры
Применение

01/2007 HS Folie
5.1. Штукатурка ? применение водоотталкивающего агента правила использования
металлические мыла используются, в основном, в финишных покрытиях, концентрация 0,3-0,8 %
металлические мыла слабо взаимодействуют с другими компонентами состава
металлические мыла не оказывают значительного воздействия на гидратацию цемента
олеат натрия предпочтителен в нижних слоях штукатурки, концентрация 0,1-0,5 %
олеат натрия обладает отсроченным водоотталкивающим действием
олеат натрия взаимодействует с воздухововлекающими добавками и целлюлозой
содержание пузырьков воздуха уменьшается
олеат натрия действует как пластификатор
время сухого смешивания менее критично
нет расслоения эмульсии “creaming”
сочетаемые продукты – универсальные гидрофобные агенты
влияние на содержание пузырьков воздуха – среднее между олеатом натрия и металлическими мылами
5. Применение

01/2007 HS Folie
5.1.2 Штукатурка ? концентрация водоотталкивающих агентов
5. Применение

01/2007 HS Folie
5.1.2 Штукатурка ? концентрация водоотталкивающих агентов
5. Применение

01/2007 HS Folie
5.1.2 Штукатурка ? концентрация водоотталкивающих агентов
5. Применение

01/2007 HS Folie
5.1.2 Штукатурка? влияние интенсивности перемешивания
5. Применение

01/2007 HS Folie
Адсорбция воды торговой водоотталкивающей штукатуркой через пять-восемь лет атмосферного воздействия
5.1.2 Штукатурка ? долговременные результаты
5. Применение

01/2007 HS Folie
5.2. Бетон ? продукт и действие
водные или диспергируемые системы предпочтительнее
диспергируемые в воде стеараты
дисперсии стеаратов
щелочные мыла в водном растворе
два механизма действия:
прерывание капиллярной системы
прямая водоотталкивающая обработка поверхностей
5. Применение

01/2007 HS Folie
5.2. Бетон ? действие
водоотталкивающая обработка бетона зависит от используемой концентрации
была испытана дисперсия кальция (50%)
высол на бетонных блоках оценивался через несколько месяцев атмосферного воздействия
5. Применение

01/2007 HS Folie
5.2. Бетон ? действие
5. Применение

01/2007 HS Folie
5.3. Герметики для плитки
Преимущества водоотталкивающей обработки:
предотвращается изменение цвета
улучшение морозостойкости
уменьшение риска роста микроорганизмов
Используемые продукты:
олеаты, стеараты и сочетания продуктов
рекомендуются сочетания продуктов
предпочтительно сочетание с редиспергируемыми порошками
Требования:
отсутствие ухудшения механических свойств
отсутствие ухудшения адгезии рабочих поверхностей плитки
отсутствие ухудшения ранней когезии
отсутствие усадки в массе
5. Применение

01/2007 HS Folie
Введение
Водопоглощение строительных материалов
Фундаментальные принципы водоотталкивающей обработки строительных материалов
Водоотталкивающая обработка в массе с помощью продуктов переработки масел
Применение
Типичные рецептуры
Типичные рецептуры
Введение
Водопоглощение строительных материалов
Фундаментальные принципы водоотталкивающей обработки строительных материалов
Водоотталкивающая обработка в массе с помощью продуктов переработки масел
Применение
Типичные рецептуры

01/2007 HS Folie
6. Типичные рецептуры
6. Типичные рецептуры

01/2007 HS Folie
6. Типичные рецептуры

01/2007 HS Folie
6. Типичные рецептуры

01/2007 HS Folie
6. Типичные рецептуры