Гидрофобные агенты Liga от Peter Greven
advertisement
Building protection Продукты переработки масел – важные добавки для защиты зданий 01/2007 HS Building protection Содержание: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 01/2007 HS Введение Водопоглощение строительных материалов Фундаментальные принципы водоотталкивающей обработки строительных материалов Водоотталкивающая обработка в массе с помощью продуктов переработки масел Применение Типичные рецептуры Folie 2 Building protection 1. Введение 1. Введение Почему так важно производство высококачественных строительных материалов? • сохранение ценности • увеличение добавочной ценности • защита окружающей среды • защита здоровья 01/2007 HS Folie 3 Building protection 1. 2. 3. 4. 5. 6. 01/2007 HS Введение Водопоглощение строительных материалов Фундаментальные принципы водоотталкивающей обработки строительных материалов Водоотталкивающая обработка в массе с помощью продуктов переработки масел Применение Типичные рецептуры Folie 4 Building protection 2. Водопоглощение строительных материалов 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 контактный угол < 50 ° = хорошее смачивание контактный угол > 90 ° = нет смачивания Если образуется непрерывная вода пленка жидкости, ртуть не обязательно макроскопическая, стекло мы говорим о смачивании 01/2007 HS Folie 5 Building protection 2. Водопоглощение строительных материалов 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 01/2007 HS Folie 6 Building protection 2. Водопоглощение строительных материалов • Коэффициент водопоглощения определяется как угол наклона первого участка суммарной кривой поступления воды как функции квадратного корня времени W = w * t water uptake W = водопоглощение [кг/м2] t = время [ч] 70 wcap 60 50 kg/m2 w = коэффициент абсорбции воды [кг/м2ч0,5] 80 2. part 1. part 40 30 w kg/m2h0,5 20 10 0 0 1 2 3 - • • 4 5 h0,5 Первый участок кривой описывает капиллярную абсорбцию На втором участке влияние оказывает воздух, содержащийся в воде 01/2007 HS Folie 7 Building protection 2. Водопоглощение строительных материалов 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 01/2007 HS Folie 8 Building protection 2. Водопоглощение строительных материалов 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 01/2007 HS Folie 9 Building protection 1. 2. 3. 4. 5. 6. 01/2007 HS Введение Водопоглощение строительных материалов Фундаментальные принципы водоотталкивающей обработки строительных материалов Водоотталкивающая обработка в массе с помощью продуктов переработки масел Применение Типичные рецептуры Folie 10 Building protection 3. Фундаментальные принципы водоотталкивающей обработки строительных материалов 3. Фундаментальные принципы водоотталкивающей обработки строительных материалов extramediary intramediary Блокирование поверхности Заполнение пор Блокирование поверхности путем распыления материалов, предотвращающих адсорбцию влаги С помощью герметика Пропитка Пропитка адсорбирующих, пористых материалов раствором или дисперсией водоотталкивающего агента Опосредованная водоотталкивающая обработка Водоотталкиваю щая обработка с помощью пленки, предотвращ ающей адгезию Автоводоотталкивающая обработка Структурная водоотталкивающая обработка Вторичная водоотталкивающая обработка Первичная водоотталкивающая обработка 01/2007 HS Folie 11 Водоотталкиваю щая обработка с помощью адсорбентов влажности Building protection 3. Фундаментальные принципы водоотталкивающей обработки строительных материалов 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. Стеарат натрия может, например, - вода образовывать твердый гель в 1 % конц. с стеарат натрия гель водой. + 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. 01/2007 HS Folie 12 Building protection 3. Фундаментальные принципы водоотталкивающей обработки строительных материалов 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 Dd (O-F) = n R T • O = удельная поверхность F = требуемая поверхность абсорбированного вещества Dd = разница в поверхностном натяжении Из этого следует: – – 01/2007 HS Средство для водоотталкивающей обработки должно быть как можно более гидрофобным Важной количественной характеристикой является Folie 13 Удельная поверхность Building protection 3. Фундаментальные принципы водоотталкивающей обработки строительных материалов В результате к средству для водоотталкивающей обработки предъявляются следующие требования : 1. 2. 3. 4. 5. Высокая удельная поверхность Хорошо развитые гидрофобные свойства Совместимость с другими строительными материалами Химическая инертность Привлекательная цена металлические мыла могут соответствовать всем этим требованиям : 01/2007 HS Folie 14 Building protection 1. 2. 3. 4. 5. 6. 01/2007 HS Введение Водопоглощение строительных материалов Фундаментальные принципы водоотталкивающей обработки строительных материалов Водоотталкивающая обработка в массе с помощью продуктов переработки масел Применение Типичные рецептуры Folie 15 Building protection 4. Водоотталкивающая обработка в массе с помощью продуктов переработки масел 4. Водоотталкивающая обработка в массе с помощью продуктов переработки масел Классификация Металлические мыла/(щелочные мыла) Стеарат C12-C14 Щелочные мыла C16-C18 C20 01/2007 HS C12-C14 C16*-C18* C18** Мыла щелочноЩелочные земельных и мыла переходных металлов • моновалентные • поливалентные • сильная гидрофобность • водо• скользкость растворимые • разделение стеарат натрия стеарат калия Олеат стеарат магния стеарат кальция стеарат бария стеарат цинка стеарат алюминия Другие… C20 лаураты, талоаты, гидроксистеараты, бегенаты Мыла щелочноземельных и переходных металлов • водо•поливалентные растворимые •сильная гидрофобность • интервал плавления ниже •скользкость •разделение олеат натрия олеат калия Folie 16 олеат кальция олеат цинка Щелочные мыла Мыла щелочноземельных и переходных металлов Building protection 4. Водоотталкивающая обработка в массе с помощью продуктов переработки масел Свойства продуктов переработки масел щелочное мыло Зависимость от температур плавления, прочности геля и растворимости в воде растворимость в воде прочность геля точка плавления Стеариновая Tallow fatty acid Олеиновая Газовая хроматография технической стеариновой кислоты 01/2007 HS Folie 17 Building protection 4. Водоотталкивающая обработка в массе с помощью продуктов переработки масел 4.1. Металлические мыла производство – Методы производства металлического мыла: • осаждение • прямой процесс Осаждение Прямой процесс Очень малый размер частиц высокая удельная поверхность низкая насыпная плотность нейтральное pH высокое содержание соли 01/2007 HS Folie 18 Более крупные частицы щелочное pH более высокая насыпная плотность хорошая сыпучесть низкое содержание соли Building protection 4. Водоотталкивающая обработка в массе с помощью продуктов переработки масел Осаждение – схема процесса жирная кислота гидроксид натрия;соль металла техническая вода мельница пароосушитель реактор силос фильтр-пресс сточные воды горячий воздух буфер фасовка 1. NaOH + CH3(CH2)16COOH 2. MeCl2 + 2 CH3(CH2)16COONa 01/2007 HS CH3(CH2)16COONa + (CH3(CH2)16COO)2Me + Folie 19 H 2O 2NaCl Building protection 4. Водоотталкивающая обработка в массе с помощью продуктов переработки масел 4.1.1. Металлические мыла осаждение свойства продукта 60 получено осаждением 50 прямой гидролиз 40 объемная плотность двух цинковых мыл 30 20 10 50 10 0 10 20 5 2 1 0 Кривые распределения размеров частиц двух различных стеаратов цинка продукт объемная плотность [г/л] Стеарат цинка (косв.) остаток на сите >45µ [%] удельная поверхность [м2/г] адсорбция воды w24 [кг/(м2ч0,5)] 160 2,8 12 0,12 Стеарат цинка (прямой) 280 0,8 9 0,88 01/2007 HS Folie 20 Building protection 4. Водоотталкивающая обработка в массе с помощью продуктов переработки масел 4.1.2. Металлические мыла влияние катиона Водоотталкивающие агенты Степень гидрофобного действия [%] Кальцинированная Цемент. штукатурк сода Щелочной фосфат а Стеарат цинка 99,58 Водоотталкивающий агент NBL99,85 Дистеарат железа 99,2 Стеарат меди 99,18 Стеарат никеля -Стеарат кобальта -Силиконовый водоотталк.агент 98,8 Стеарат свинца -Стеарат кадмия -Стеарат кальция 99,0 Тристеарат алюминия 97,4 Стеарат олова -Стеарат магния -Стеарат бария 96,8 Дистеарат алюминия 96,1 Моностеарат алюминия 95,7 01/2007 HS Folie 21 96,9 97,2 95,8 95,0 --2,0 --93,2 93 -80 73 78 71 86 87 86 88 87 87 0,0 84 81 80 81 78 79 67 70 65 81 79 82 77 75 75 0,0 76 66 72 69 67 65 62 58 57 Building protection 4. Водоотталкивающая обработка в массе с помощью продуктов переработки масел Степень гидрофобного действия [%] 4.1.3. Металлические масла влияние аниона жирной кислоты на водоотталкивание 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 C 10 C 12 C 14 C 16 C 18 C-цепочка 01/2007 HS Folie 22 C 20 C 22 C 24 Building protection 4. Водоотталкиващая обработка в массе с помощью продуктов переработки масел 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 01/2007 HS Folie 23 Building protection 4. Водоотталкивающая обработка в массе с помощью продуктов переработки масел 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 01/2007 HS Folie 24 Building protection 4. Водоотталкивающая обработка в массе с помощью продуктов переработки масел 4.2. Щелочные мыла Схематичное представление гидрофобного действия CaO CaCO3 CaO Прямое гидрофобное действие CaO CaO CaCO3 H2O CaO CaCO3 CaO CaO CaO Косвенное гидрофобное действие H2O 01/2007 HS Folie 25 CaCO3 Building protection 4. Водоотталкивающая обработка в массе с помощью продуктов переработки масел 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 01/2007 HS Folie 26 Building protection 1. 2. 3. 4. 5. 6. 01/2007 HS Введение Водопоглощение строительных материалов Фундаментальные принципы водоотталкивающей обработки строительных материалов Водоотталкивающая обработка в массе с помощью продуктов переработки масел Применение Типичные рецептуры Folie 27 Building protection 5. Применение 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 01/2007 HS Folie 28 Building protection 5. Применение 5.1.2 Штукатурка концентрация водоотталкивающих агентов LIGA ZINKSTEARAT 101 Рецептура Nullmischung Связующее: 2 20 Цемент: CEM I 42,5 R Белая гашеная известь: CL 80 15,0 3,0 Добавки: 1,5 LP 15 1 10 12,0 Известняковый песок 0 – 0,5 40,0 Известняковый песок 0,5 – 1,25 30,0 W24 0 0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 LIGA NATRIUMOLEAT 90 1): Tylose MH 15004 P4 0,10 25 Tylovis SE 7 0,01 20 Hostapur OSB 0,02 15 2 1,5 LP 1 1) Гидрофобный агент : LIGA-ZINKSTEARAT 101 10 - addition of water W24 0,5 5 0 0 0 01/2007 HS addition of water 0,5 5 Limestonemeal другие добавки 25 0,5 Folie 29 1 1,5 Building protection 5. Применение W24 5.1.2 Штукатурка концентрация водоотталкивающих агентов 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 сравнение водоотталкивающих агентов ZN 101 NaOl 90 NF 50 CN50 ZN 501 0 0,2 0,4 0,6 концентрация [%] 01/2007 HS Folie 30 0,8 1 1,2 Building protection 5. Применение 5.1.2 Штукатурка концентрация водоотталкивающих агентов 1 сравнение водоотталкивающих агентов 0,9 0,8 0,7 W24 0,6 ZN 101 CSG CN50/2 MSG 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0 01/2007 HS 0,2 0,4 0,6 0,8 концентрация [%] Folie 31 1 1,2 Building protection 5. Применение 5.1.2 Штукатурка влияние интенсивности перемешивания ZN 501 25 2 20 1,5 15 LP [Vol %] 10 0,5 W24[kg/(m2h0,5)] 5 Степень водоотталкивающей обработки [%] 1 Water [%] 0 120 0 0 100 0,2 0,4 0,6 0,8 concentration [%] 80 Стеарат цинка с добавками 60 Petent штукатурка с 0,5 % водоотталкивающего агента (стеарат цинка) 40 20 0 0 200 400 600 800 Время смешивания [с] 01/2007 HS Folie 32 1 1,2 Building protection 5. Применение 5.1.2 Штукатурка долговременные результаты • Адсорбция воды торговой водоотталкивающей штукатуркой через пять-восемь лет атмосферного воздействия образец ориентация стен 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 1 01/2007 HS 2 3 west wall 5 years west wall 8 years east wall 5 years Folie 33 w среднее 1 2 3 западная стена через 5 лет 0,08 0,08 0,08 0,08 1 2 3 западная стена через 8 лет 0,13 0,10 0,09 0,11 1 2 3 восточная стена через 5 лет 0,14 0,15 0,15 0,15 Building protection 5. Применение 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 01/2007 HS Folie 34 Building protection 5. Применение относительная гидрофобность [%] 5.2. Бетон действие 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 концентрация использования [%] • водоотталкивающая обработка бетона зависит от используемой концентрации • была испытана дисперсия кальция (50%) • высол на бетонных блоках оценивался через несколько месяцев атмосферного воздействия 01/2007 HS Folie 35 Building protection 5. Применение 5.2. Бетон действие Гидрофобная поверхность растворенная соль металлическое мыло 01/2007 HS Folie 36 Гидрофильная поверхность Building protection 5. Применение 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 01/2007 HS Folie 37 Building protection 1. 2. 3. 4. 5. 6. 01/2007 HS Введение Водопоглощение строительных материалов Фундаментальные принципы водоотталкивающей обработки строительных материалов Водоотталкивающая обработка в массе с помощью продуктов переработки масел Применение Типичные рецептуры Folie 38 Building protection 6. Типичные рецептуры 6. Типичные рецептуры Сырье Белый цемент Гидратированная известь Известняковый песок Кварцевый песок Эфир целлюлозы LIGA ZINKSTEARAT 101 Воздухововлекающий агент Диспергируемый порошок 01/2007 HS Частей по всеу Scratching plaster Rubbing plaster 7,00 10,00 14,00 12,00 46,47 61,96 32,00 15,00 0,02 0,02 0,50 0,40 0,01 0,02 0,00 0,50 100,00 100,00 Folie 39 Building protection 6. Типичные рецептуры Сырье Цемент CEM I Гидратированная известь Известняковый песок Частей по весу изоляционная штукатурка 60,00 18,99 10,00 Эфир целлюлозы LIGA ZINKSTEARAT 101 0,20 0,80 Воздухововлекающий агент EPS Сырье Цемент CEM I Известняковый песок Кварцевый песок Эфир целлюлозы LIGAPHOB NF 50 Воздухововлекающий агент Диспергируемый порошок 01/2007 HS 0,01 10,00 100,00 Частей по весу Армирующая штукатурка для изоляционных систем 35,00 20,00 41,26 0,20 0,50 0,04 3,00 100,00 Folie 40 Building protection 6. Типичные рецептуры Сырье Цемент CEM I Зола-унос Кварцевый песок LIGA NATRIUMOLEAT 90 % Воздухововлекающий агент Сырье Цемент Гидратированная известь Известняковый песок 0,1 – 1,3 Кварцевый песок Эфир целлюлозы LIGA ZINKSTEARAT 101 LIGA NATRIUMOLEAT 90 % Воздухововлекающий агент Частей по весу Облицовочный кладочный раствор 15,00 5,00 79,75 0,10 0,15 100,00 Частей по весу ИзвестковоЦементная цементная штукатурка штукатурка 10,00 20,00 5,00 2,00 70,00 70,00 14,38 7,67 0,10 0,10 0,50 0,10 0,00 0,10 0,02 0,03 100,00 01/2007 HS Folie 41 100,00 Building protection 6. Типичные рецептуры Сырье Частей по весу Ремонтная штукатурка Цемент Гидратированная известь Известняковый песок 0,1 – 1,3 кварцевый песок Эфир целлюлозы LIGAPHOB CN 75 Воздухововлекающий агент 01/2007 HS 12,00 4,00 65,00 18,34 0,10 0,50 0,06 100,00 Folie 42 Building protection • вопросы? 01/2007 HS Folie 43
