Гидрофобные агенты Liga от Peter Greven

реклама
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
Скачать