Влияние лигносульфоната на основные физико-механические свойства пигментированного гипса

1. Состояние вопроса

лигносульфонат гипс водопоглощение Применение технических лигнинов-одно из направлений комплексного использования растительного сырья и химической переработки древесины в народном хозяйстве РФ. В РФ имеются большое количество ЦБК, где образуются и производятся лигносульфонаты различного состава. В Архангельской области — Соломбальский, Архангельский, Котласский ЦБК. В Иркутской области — АО «Усть-илимский концерн», АО «Братскомплексхолдинг», Байкальский ЦБК, Ждановский ЦБК, Азамайский ЦБК, Карапчанский ЛПХ. В Ленинградской области — Выборский ЦБК, Сяський комбинат. В Карелии — ОАО «Кодопога», ОАО «Сегежабумпром». Пермская область — Пермский ЦБК, Камский ЦБК, ОАО «Соликамсбумпром», АО «Вишерабумпром». Это лишь небольшой перечень ЦБК РФ где имеются лигносульфонаты. Лигносулфонаты характеризуются наличием и многообразием ценных свойств, доступностью и относительно низкой стоимостью. Область применения и назначение лигносульфонатов приведены в табл.1.

Таблица1. Область и назначение лигносульфонатов.

Лигносульфонаты широко применяются за рубежом.

Основные производители и мощности производимого материала представлены на рис. 1.

Рис. 1 Основные производители лигносульфонатов за рубежом.

Лигносульфонаты технические представляют собой натриевые соли лигносульфоновых кислот с примесью редуцирующих и минеральных веществ, а также обладают высокой поверхностной активностью[10−14]. Элементарный состав лигносульфонатов следующий (%): С-33,9; О-46,8; S-9,5; Na-5,7; K-0,18; Mg -0,80; прочие- 3,12.

Основная цель проводимой работы — исследование возможности повышения водостойкости пигментированных гипсов путем модификации их структуры с помощью лигносульфонатов.

Материалы, оборудование и методика испытаний

В качестве вяжущего применяли гипс среднего помола марки Г-5 ГОСТ 125–79. В качестве пигментов применялись пигменты IRON OXIDE PRINTONIK (RED 110 -красный, GREEN5605-зеленый, YELLOW313 -желтый). Основные характеристики пигментов представлены в работе[19−20].

Характеристики пластификаторов-лигносульфоната, суперпластификаторов С-3 и Мурапласта ФК-48 представлены в табл.2−4.

Таблица 2 Физико-технические показатели лигносульфоната.

Таблица 3 Физико-технические свойства суперпластификатора С-3.

Таблица 4 Физико-технические свойства Мурапласт ФК 48.

При проведении испытаний пластификаторы смешивали с водой, а затем в этот раствор вводили гипсовое вяжущее. Перед тем как испытывать и проводить исследования по методике ГОСТ 23 789–79 и методам, изложенным в следующих работах[19−20], была принята следующая последовательность предварительных испытаний:

— определялась нормальная густота гипсового теста, и изучалось влияние пластификаторов на изменение нормальной густоты и снижение количество воды затворения при их применении;

— изучалось изменение сроков схватывания при применении пластификаторов.

В дальнейшем оценивалось влияние пластификатора ЛСТ на прочностные свойства пигментированного гипсового материала, и изучались такие важные свойства как водопоглощение, коэффициент размягчения и изменение цвета. Испытания проводились в сравнении с другими известными пластификаторами.

Основные результаты испытаний представлены в табл. 5−6.

Таблица 5 Физико-механические свойства гипсового камня при различном содержании добавки ЛСТ

Таблица 6 Влияние пластификаторов на основные свойства пигментированного гипса *.

· -Примечание в табл. 6 представлены лишь некоторые из результатов влияния пластификаторов на свойства пигментированных гипсов.

Проведенные исследования показывают, что при различных вариантов соотношения содержания добавок от 0,25 до 1% и расходов пигментов IRON OXIDE PRINTONIK, в том числе RED 110 -красный, GREEN5605-зеленый, YELLOW313 -желтый при расходах 0,25 до 2% имеется следующий порядок эффективности применения пластификаторов.

Добавки С-3, Мурапласт ФК-48 эффективно использовать для повышения прочностных свойств пигментированных гипсов, эксплуатирующийся только в сухих условиях, т. без воздействия на материал воды. Добавку ЛСТ возможно применять при воздействии на материал воды в течение 21 суток и при этом цветность материала не изменяется.

Следует особенно подчеркнуть, что лигносульфонаты отличаются следующими особенностями[15−18,21]:

— по химической природе — анионные водорастворимые полимеры с большим диапазоном значений молекулярной массы — 1500 — 200 000 единиц. [15];

— при их введение происходит снижение водогипсового отношения за счет водоредуцирующего действия;

• — лигносульфонаты имеют тенденцию образовывать с соединениями железа в результате модификации полимерной матрицы комплексные соединения в зависимости от степени окисления. [21]. В результате такой ассоциации происходит связывание Са²⁺ и Fe²⁺ с увеличением молекулярной массы лигносульфонатов;
• — при введение в гипсовое тесто такого рода ПАВ происходит адсорбция на гидрофильных поверхностях при сопровождении гидрофобизации последних.

Выводы и предложения

• 1. Проведенными исследованиями установлено, что получение эффективных гипсовых композитов с повышенными эксплуатационными качествами возможно за счет применения лигносульфонатов.
• 2. Дальнейшие исследования необходимо продолжить в части дальнейшей модификации самих лигносульфонатов, что позволит при сохранении цвета пигментированного гипса значительно повысить его водостойкость.

• 1. Ферронская А. В. Долговечность гипсовых материалов, изделий и конструкций М.: Стройиздат, 1984.156 с.
• 2. Ферронская А. В. Гипсовые материалы и изделия (производство и применение): Справочник. М.: Изд-во АСВ, 2004. 488 с.
• 3. Федорова В. В., Сычева Л. И. Влияние пластифицирующих добавок на свойства гипсовых вяжущих// Успехи в химии и химической технологии. Т.ХХIХ.2015.№ 7. С.78- 80.
• 4. Патент RU 2 384 538. С04В22/14, С04 В 24/24 Коваленко С. В., Щербина С. П. и др. комплексная добавка в бетонные смеси и строительные растворы. Заявл.04.04.2008. Опубл.20.03.2010.
• 5. Патент RU 2 377 208. С04В24/16. Добавка для бетонных смесей. Заявл.09.07.2008.Опубл.27.12.2009. Бюл. № 36.
• 6. Русаков Д. С. Модификация фенолформальдегидной смолы продуктами сульфитно-целлюлозного производства//Системы. Методы. Технологии. 2016.№ 1(29) С. 113−119.
• 7. Аширбекова Р. О. Исследование и разработка рецептур гелеообразующих составов на основе лигносульфанатов//Вестник КазНТУ.2015.№ 4. С. 169−177.
• 8. Дубинина А. В., Марцуль В. Н. Использование лигносульфонатов для очистки сточных вод, содержащих компоненты карбомидноформальдегидных смол//Вестник Витебского ГТУ. 2014. № 27. С.141−145.
• 9. Колесников А. В., Семенов К. В. Электролиз цинка из сульфатных кислых и нейтральных растворов в присутствии лигносульфоната. //Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2016. № 1. № 4−1.2016. С.57−60.
• 10. Евстифеев Е. Н., Нестеров А. А. Разработка модифицированных лигносульфонатов//Изв. Вузов. Сев. — Кавк.регион. Естеств. науки. 2006. № 4. С. 48−53.
• 11. И. П. Дейнеко Утилизация лигнинов: достижения, проблемы и перспективы// Химия растительного производства. 2012. № 1. С.5−20
• 12. Непенин В. Н. современное состояние и перспективы использования технических лигносульфонатов в народном хозяйстве//Химия и использование лигнина: Тезисы докладов 7-й Всесоюзной конференции-Рига.1987.С. 169−170.
• 13. Lewis N. G., Yean W. Q. High performance size-exclusion chromatography of lignosulfonates//J.Chromotogr.-1985.Vol.331,№ 4. pp. 409−424.
• 14. Lewis N.G., Coring D.A., Wong A. Fractioantion of lignosulfonates released during the early stages of delignifications//Canad. J. Chem. pp. 344−414.
• 15. Болатбаев К. Н., Луговицкая Т. Н., Колосов А. В. Идентификация и физико-механические свойства лигносульфонатов в растворах// Ползунковский вестник 2009. № 3 С.308−312.
• 16. Бровко О. С., Паламарчук И. А., Макаревич Н. А., Бойцова Т. А. Полимолекулярные характеристики лигносульфонатов натрия, хитозана и полиэтиленполиамина//Химия растительного сырья. 2009. № 1. С.29−36.
• 17. Петров Н. А., Давыдов И. Н. Акодис М.М., Комкова Л. П., Мамаева О. Г. Исследование зарубежных лигносульфатных реагентов — разжижителей буровых растворов// Нефтегазовое дело. 2006. С 1−12.