ЭФФЕКТИВНОСТЬ ФИЗИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ ДЛЯ ДИСПЕРГИРОВАНИЯ НАНОРАЗМЕРНЫХ МОДИФИКАТОРОВ

1. Научно-образовательный центр по направлению «Нанотехнологии» ФГБОУ ВПО «МГСУ» ЭФФЕКТИВНОСТЬ ФИЗИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ ДЛЯ ДИСПЕРГИРОВАНИЯ НАНОРАЗМЕРНЫХ МОДИФИКАТОРОВ Авторы: Е.В. Королев д.т.н., профессор, директор НОЦ НТ МГСУ; А.С. Иноземцев аспирант, инженер-испытатель НОЦ НТ МГСУ 2012 г.

2. Способы диспергирования • Ультразвуковая обработка • Интенсивное перемешивание (Re>2300) • Нагрев среды-носителя • Совместное воздействие ультразвука и поверхностно-активного вещества • Совместное воздействие теплового движения и поверхностно-активного вещества

3. Диспергирование ультразвуком Разрушение агрегата под воздействием внешних cил − волновое число; Е − средняя по времени плотность энергии акустического поля;ρ − плотность среды; ρf− плотность вещества модификатора; Сила Бьеркнеса − колебательная скорость; φ − сдвиг фаз пульсации частиц; h − расстояние между частицами Сила Бернулли ν − скорость движения частицы

4. Критерий Щукина – Ребиндера Модель поверхностного натяжения Закона Юнга при θ → 180о при θ → 0о При образовании нового вещества Не выполняется

5. ПАВ Астралены Зависимость поверхностного натяжения от концентрации сульфанола и астраленов Схема адсорбции ПАВ на поверхности астраленов обозначение: «А» – астралены Изменение температуры дисперсной среды от продолжительности УЗО

6. Используемое оборудование Zetatrac NPA152-31A Vibra-Cell VCX 750 IKA C-MAG HS 7 Частоты вращения: от 100 до 1500 об/мин Температура: +20...+500°С Диапазон измерения: от 0,8 нм до 6,5 мкм Мощность ультразвука – 500 Вт

7. 30 15 0 3 Дисперсный состав астраленов после УЗО t,мин состав: астралены – 0,005%, сульфанол – 0,01%

8. 80 60 45 30 Дисперсный состав астраленов после нагревания T, oC состав: астралены – 0,005%, сульфанол – 0,01%

9. Гипсометрическое распределение Лапласа

10. Теория Смолуховского Уравнение Гиббса μ – вязкость среды-носителя; nо – общее количество частиц При T<X При T>X

11. Выводы: • Ультразвуковая обработка не обеспечивает гомогенизации наноразмерных модификаторов: наибольший эффект наблюдается на начальном этапе обработки (не более 3 минут), при этом средний диаметр агрегатов уменьшается до 0,4…0,6 мкм (кинетические зависимости имеют близкий к периодическому характер, что вполне согласуется с природой ультразвука), а общее содержание частиц (агрегатов астраленов) с размерами <100 нм не превышает 15%. • При тепловой обработке наблюдается протекание конкурирующих процессов: диффузионного переноса частиц, стремящегося повысить однородность дисперсной системы, и процесса коагуляции, приводящего к укрупнению агрегатов частиц, а, следовательно, интенсифицирующего их седиментацию. Причем при повышенных температурах коагуляция дополнительно усиливается уменьшением адсорбции ПАВ. При последующем снижении температуры коагуляция продолжается с меньшей интенсивностью вследствие влияния адсорбирующегося ПАВ и временного фактора. Адсорбция ПАВ незначительно позволяет увеличить количество агрегатов с размером <100 нм (количество указанной фракции не превышает 5%). • Ультразвуковая обработка и тепловая гомогенизация наноразмерных модификаторов эффективны только при использовании среды-носителя лиофильной по отношению к модификатору.

12. Спасибо за внимание! НОЦ «Нанотехнологии»: г. Москва, Ярославское шоссе, д.26, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» тел.: 8-499-188-04-00, www.nocnt.ru