ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ДЕФЛОКУЛЯНТОВ НА РЕОЛОГИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ СУСПЕНЗИЙ α-ОКСИДА АЛЮМИНИЯ

УДК 544.77:546.62-31

  • Трубицын Михаил Александрович − кандидат технических наук, профессор кафедры общей химии Института фармации, химии и биологии. Белгородский государственный национальный исследовательский университет (308015, г. Белгород, ул. Победы, 85, Российская Федерация). Е-mail: troubitsin@bsu.edu.ru

  • Фурда Любовь Владимировна − кандидат химических наук, доцент кафедры общей химии Института фармации, химии и биологии. Белгородский государственный национальный исследовательский университет (308015, г. Белгород, ул. Победы, 85, Российская Федерация). Е-mail: furda@bsu.edu.ru

  • Воловичева Наталья Александровна − кандидат технических наук, доцент кафедры общей химии Института фармации, химии и биологии. Белгородский государственный национальный исследовательский университет (308015, г. Белгород, ул. Победы, 85, Российская Федерация). Е-mail: volovicheva@bsu.edu.ru

  • Лисняк Виктория Владимировна − аспирант, техник кафедры общей химии Института фармации, химии и биологии. Белгородский государственный национальный исследовательский университет (308015, г. Белгород, ул. Победы, 85, Российская Федерация). E-mail: lisnyak@bsu.edu.ru

DOI: https://doi.org/10.52065/2520-2669-2022-259-2-165-174

Ключевые слова: α-оксид алюминия, суспензии, текучесть, реология, дефлокулянты.

Для цитирования: Трубицын М. А., Фурда Л. В., Воловичева Н. А., Лисняк В. В. Исследование влияния дефлокулянтов на реологическое поведение суспензий α-оксида алюминия // Труды БГТУ. Сер. 2, Химические технологии, биотехнологии, геоэкология. 2022. № 2 (259). С. 165–174. DOI: https://doi.org/10.52065/2520-2669-2022-259-2-165-174.

Аннотация

Проведены сравнительные исследования эффективности различных коммерчески доступных полифосфатов и поликарбоксилатных эфиров, использованных в качестве дефлокулянтов водных суспензий реактивного глинозема. Тонкодисперсный α-оксид алюминия приготовлен сухим помолом кальцинированного глинозема. Полученный порошок имеет медианный диаметр частиц D50 = = 2,4 мкм, Sуд (БЭТ) = 1,4 м2 /г. Дозировка поликарбоксилатных эфиров в суспензиях составляла 0,17 и 0,34 мас. %, а полифосфатов – 0,10 и 0,25 мас. % от массы порошка реактивного глинозема. Все дефлокулированные суспензии в диапазоне скоростей сдвига менее 20 с–1 могут быть охарактеризованы как неньютоновские структурированные жидкости, имеющие определенный предел текучести τ0. При увеличении скорости сдвига выше 20 с–1 значения кажущейся вязкости всех исследованных суспензий существенно уменьшаются, а зависимости τ = f(γ) становятся прямолинейными. Измеренные кривые течения τ = f(γ) удовлетворительно аппроксимировались моделью Кэссона. Рассчитанные значения предела текучести τ0 позволили дать сравнительную оценку степени флокуляции суспензий с добавками различных дисперсантов.

Количество затворяемой воды в значительной мере оказывает воздействие на текучесть суспензий реактивного глинозема. Для образца, дефлокулированного добавкой на основе поликарбоксилатного эфира Синтефлоу ДM50 0,17 мас. %, уменьшение содержания твердой фазы от 84 до 78% повышает текучесть суспензии примерно в 4 раза.

Скачать

Список литературы

  1. Penn S., Alford N. Ceramic dielectrics for microwave applications // Handbook of low and high dielectric constant materials and their applications. San Diego: Academic Press. 1999. Vol. 2. P. 493‒532. DOI: 10.1016/B978-012513905-2/50024-8.
  2. Абызов А. М. Оксид алюминия и алюмооксидная керамика (Обзор). Часть 1. Свойства Al2O3 и промышленное производство дисперсного Al2O3 // Новые огнеупоры. 2019. № 1. С. 16‒23. DOI: 10.17073/1683-4518-2019-1-16-23.
  3. Технология получения корундовой бронекерамики, модифицированной сложными добавками / П. М. Плетнев [и др.] // Известия Томского политехнического университета. 2015. Т. 326, № 3. C. 40–49.
  4. Влияние содержания добавки в системе Аl2О3‒MgO‒MnO и температуры обжига на спекание композиционной керамики на основе электроплавленого корунда / А. Ч. Мое [и др.] // Новые огнеупоры. 2018. № 7. С. 20–23. DOI: 10.17073/1683-4518-2018-7-20-23.
  5. Еffect of reactive alumina on the physico-mechanical properties of refractory castable / S. Ghose [et al.] // Transactions of the Indian Ceramic Society. 2013. Vol. 72, no. 2. P. 113‒118. DOI: 10.1080/0371750X.2013.794024.
  6. Hsu Y. F., Wang S. F., Cheng T. W. Effects of additives on the densification and microstructural evolution of fine θ-Al2O3 powder // Materials Science and Engineering. 2003. Vol. 362. P. 300‒308. DOI: 10.1016/S0921-5093(03)00614-2.
  7. Влияние вида глинозема на свойства шликеров и образцов особо плотной корундовой керамики / В. В. Мартыненко [и др.] // Збірник наукових праць ПАТ «УкрНДІ вогнетривів ім А. С. Бережного». 2015. № 115. С. 46–55.
  8. Кайнарский И. С., Дегтярева Э. В., Орлова И. Г. Корундовые огнеупоры и керамика. М.: Металлургия, 1981. 267 с.
  9. Ultrafine wet grinding of corundum in the presence of triethanolamine / P. Bulejko [et al.] // Powder Technology. 2022. Vol. 395. P. 556–561. DOI: 10.1016/j.powtec.2021.09.079.
  10. Балкевич В. Л. Техническая керамика. М.: Стройиздат, 1984. 256 с.
  11. Ramesh S., Siah L. F., Nor Azmah A. K. Sintering behaviour of slip-cast Al2O3-Y-TZP composites // Journal of Materials Science. 2000. Vol. 35. P. 5509–5515. DOI: 10.1023/A:1004837516291.
  12. Die rheologischen Eigenschaften von wassrigen aluminiumoxid-suspensionen. Rheological properties of aqueous alumina suspensions / M. Majic Renjo // Materialwissenschaft und Werkstofftechnik. 2012. Vol. 43, no. 11. P. 979–983. DOI: 10.1002/mawe.201200844.
  13. Tallon C., Limacher M., Franks G. V. Effect of particle size on the shaping of ceramics by slip casting // Journal of the European Ceramic Society. 2010. Vol. 30. P. 2819–2826. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2010.03.019.
  14. Binner J. G. P., McDermott A. M. Rheological characterisation of ammonium polyacrylate dispersed, concentrated alumina suspensions // Ceramics International. 2006. Vol. 32. P. 803–810. DOI: 10.1016/j.ceramint.2005.06.004.
  15. Karimian H., Babaluo A. A. Effect of polymeric binder and dispersant on the stability of colloidal alumina suspensions // Iranian Polymer Journal. 2006. Vol. 15. P. 879–889.
  16. Rheophysical study of dispersed alumina suspensions / F. Boutenel [et al.] // Powder Technology. 2021. Vol. 393. P. 630–638. DOI: 10.1016/j.powtec.2021.08.016.
  17. Stabilization of highly concentrated alumina suspensions by different dispersants / I. Sever [et al.] // Transactions of Famena. 2018. Vol. 42, no. 3. P. 61–70. DOI: 10.21278/TOF.42304.
  18. Effects of sintering additives on dispersion properties of Al2O3 slurry containing polyacrylic acid dispersant / H. Ohtsuka [et al.] // Journal of the European Ceramic Society. 2011. Vol. 31. P. 517–522. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2010.11.001.
  19. Исследование реологических свойств глиноземистых шликеров, содержащих новые диспергирующую и упрочняющую добавки / В. В. Мартыненко [и др.] // Збірник наукових праць ПАТ «УкрНДІ вогнетривів імя А. С. Бережного». 2016. № 116. С. 98–109.
  20. Spataru M., Muntean M., Dumitrescu O. Stabilization of aqueous suspensions prepared from alumina and zircon powders. Volume: global roadmap for ceramics, ICC2 Proceedings. 2nd International congres on ceramics. Verona, Italy, 2008.
  21. The role of organic dispersants in aqueous alumina suspensions / P. Tomasika [et al.] // Journal of the European Ceramic Society. 2003. Vol. 23. P. 913–919. DOI: 10.1016/S0955-2219(02)00204-2.
  22. Chou K., Lee L. Effect of dispersants on the rheological properties and slip casting of concentrated alumina slurry // Journal of the American Ceramic Society. 1989. Vol. 72, no. 9. P. 1622–1627. DOI: 10.1111/j.1151-2916.1989.tb06293.x.
  23. Seyerl J. V. Use of polycarboxylate ethers to improve workability of castables // Materials Science. 2007. Vol. 9. P. 46–49.
  24. Study on dispersion, adsorption and flow retaining behaviors of cement mortars with Tpeg-type polyether kind polycarboxylate superplasticizers / Y. Li [et al.] // Construction and Building Materials. 2014. Vol. 64. P. 324–332. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2014.04.050.
  25. Исследование влияния технологических параметров на гранулометрические характеристики субмикронного оксида алюминия в α-форме / М. А. Трубицын [и др.] // Вестник БГТУ имени В. Г. Шухова. 2021. Т. 6, № 12. С. 84–97. DOI: 10.34031/2071-7318-2021-6-12-84-97.
  26. Piani I., Papo A. Sodium tripolyphosphate and polyphosphate as dispersing agents for alumina suspensions: rheological characterization // Journal of Engineering. 2013. Vol. 2013. P. 1–4. DOI: 10.1155/2013/930832.
Поступила 14.06.2022