21.10.2019
Производство изделий из листового металла в Донецке, как и в других городах, пользуется большой популярностью. Это обусловлено...


21.10.2019
В онлайн-игры ежедневно играют сотни тысяч посетителей. Это развлечение уже очень давно для многих превратилось и в место отдыха...


19.10.2019
Строительный лак в ремонтных работах довольно часто применяется при внешних или внутренних отделочных работах. Это обусловлено...


17.10.2019
Перед любым начинающим бизнесменом появляется проблема поиска надежного поставщика, который не подведет. Ошибка в этом деле может...


17.10.2019
Древесина больше других материалов нуждается в профессиональной огнезащитной обработке, поскольку легко воспламеняется и быстро...


17.10.2019
Сегодня практически на всех строительных площадках уже невозможно увидеть старые строительные бытовки. Такие сооружения помимо...


Понизители вязкости и понизители водоотдачи

15.07.2019

Водорастворимые полимеры, применяемые для регулирования свойств промывочных жидкостей, делятся на понизители вязкости и понизители водоотдачи. Их основное отличие заключается в следующем. Понизители вязкости эффективно снижают вязкость и в меньшей мере водоотдачу. Понизители водоотдачи улучшают фильтрационные свойства промывочных жидкостей, но увеличивают вязкость. Рассмотрим особенности типичного понизителя вязкости сунила и понизителя водоотдачи неминерализованных глинистых растворов — КМЦ.

Если рассматривать сунил и КМЦ с позиции химии высокомолекулярных соединений, то можно обнаружить между ними существенную разницу (табл. 5).

Сопоставление свойств химических реагентов, перечисленных в табл. 5, с классификацией химических веществ по Штаудингеру позволяет сунил, УЩР и другие понизители вязкости отнести к числу высокомолекулярных соединений с глобулярной формой молекул, а КМЦ, крахмальный реагент и другие понизители водоотдачи — к линейным высокомолекулярным соединениям. Понизители водоотдачи в промывочных жидкостях образуют пространственную сетчатую структуру, состоящую из центров стяжения и нитеобразных связей между ними. Иx молекулы могут закрепляться на отдельных участках поверхности частиц твердой фазы, не образуя структурированной оболочки вокруг последних, что согласуется с исследованиями П.А. Ребиндера и его сотрудников.

Таким образом, специфическими особенностями понизителей вязкости является их растворение без набухания, низкая вязкость и ньютоновский характер их 1%-ных водных растворов. При введении в глинистый раствор понизители вязкости адсорбируются на поверхности глинистых частиц, в результате чего снижается количество связанной воды и повышается электрокинетический потенциал. Снижение количества связанной воды приводит к уменьшению вязкости, а повышение е-потенциала — к уменьшению водоотдачи.

Специфическими особенностями понизителей водоотдачи является растворение с предварительным набуханием, высокая вязкость и неньютоновский характер их водных растворов. При введении в глинистый раствор понизители водоотдачи связывают часть обменных катионов, вызывая увеличение е-потенциала глинистых частиц, связывают свободную воду или ее часть, вызывая увеличение общего количества воды в системе. Увеличение общего количества воды, связанной глинистыми частицами и молекулами понизителя водоотдачи, приводит к росту вязкости промывочной жидкости, а повышение е-потенциала — к уменьшению водоотдачи. Кроме того, снижение водоотдачи достигается за счет уплотнения фильтрационной поверхности крупными молекулами реагента. Длинные цепи молекул понизителя водоотдачи под давлением заполняют промежутки между глинистыми частицами, в результате чего создается фильтрационная корка, непроницаемая для глинистых частиц и молекул понизителя водоотдачи и лишь слабо проницаемая для молекул воды и низкомолекулярных веществ, растворенных в промывочной жидкости. Уменьшению проницаемости фильтрационной корки также способствует ее уплотнение, происходящее под действием перепада давлений на фильтре. Поэтому фильтрация через такую плотную корку, состоящую из частиц глины, молекул полимера и связанной воды, представляет собой диализ под давлением или так называемую ультрафильтрацию.

Таким образом, способность снижать вязкость или водоотдачу глинистых растворов зависит от формы химических реагентов. Основываясь па определяющем значении формы макромолекул, можно заранее предугадать возможности использования различных химических веществ в качестве понизителей вязкости и понизителей водоотдачи. Из табл. 5 также следует, что физико-химические процессы в глинистых растворах могут вызвать только вещества, растворимые в дисперсионной среде промывочных жидкостей. Нерастворимые вещества не могут служить понизителями вязкости, но будучи топко диспергированы могут улучшать фильтрационную характеристику промывочных жидкостей.

Рассмотрев наиболее важный вопрос о влиянии формы макромолекул на способность химических реагентов вызывать изменение вязкости и водоотдачи промывочных жидкостей, перейдем к анализу фактов, влияющих на эффективность химических реагентов, их солестойкость и термостойкость.

Рассмотрим значение молекулярного веса и степени полимеризации полимеров. Авторы установили, что с повышением степени полимеризации карбоксиметилцеллюлозы улучшается способность этого реагента снижать водоотдачу. Сравнение эффективности КМЦ-500 с КМЦ-350 показало, что расход КМЦ-350 в период 36 суток составил 0,015 кг/т-ч, а расход КМЦ-500 в период 124 суток — 0,009 кг/т-ч.

К.С. Сканлсй исследовал девять различных образцов гидролизованного полиакриламида (ГПАА), имеющих молекулярные веса 180 000, 250 000, 390 000, каждый из которых имел три различных соотношения карбоксильных и амидных групп (58:42, 68—32, 72:28). Исследования показали, что увеличение молекулярного веса полимера способствует снижению водоотдачи, повышению вязкости и СНС. Если в промывочной жидкости содержится NaCl, то большее содержание — COONa способствует лучшему снижению водоотдачи без значительного увеличения вязкости и СНС. В известковых растворах большое содержание карбоксильных групп приводит к росту вязкости. Существует оптимальное соотношение карбоксильных и амидных групп для каждого из многочисленных акриловых полимеров и сополимеров. Так, для одного из таких соединений эта величина оказалась равной 23:77.

А.К. Мискарли, Т.А. Салимова и А.М. Байрамов установили, что по способности снижать водоотдачу глинистых суспензий натриевые соли жирных кислот можно расположить в следующий ряд: Na-олеат > Nа-лаурат > Nа-капринат > Na-каприлат > Na-капронат > Na-ацетат, т. е. способность натриевых солей одноосновных органических кислот алифатического ряда снижать водоотдачу улучшается с увеличением длины цепи.

Из приведенных выше результатов исследований видна вполне определенная зависимость эффективности понизителей водоотдачи от их молекулярного веса: чем выше молекулярный вес, тем эффективнее данный понизитель водоотдачи.

Чтобы оценить влияние особенностей химического строения реагентов на их свойства, рассмотрим данные о характере связи в главной цепи полимера и наличии функциональных групп, а также термостойкость и солестойкость некоторых известных понизителей водоотдачи, представленных в табл. 6.

Из анализа табл. 6 можно сделать следующие выводы.

1. Термостойкость химических реагентов, главная цепь которых образована углерод — углеродными связями (гипан), выше, чем термостойкость реагентов со смешанной связью (гуматы). Полимеры с эфирной связью в главной цепи (крахмал) имеют меньшую термостойкость.

2. Химические реагенты, содержащие функциональные группы —SO3Na (сунил), —NН2 (ГПАА), —CN (гипан), более солеустойчивы, чем —COONa (альгинат) и особенно —ONa (УЩР).

3. Солестойкость и термостойкость повышаются с увеличением степени полимеризации. Например, крахмальный реагент более солеустойчив, чем КМЦ-350, а КМЦ-500 более термо- и солеустойчива, чем КМЦ-350.

4. Устойчивость химических реагентов к действию катионов поливалентных металлов зависит от содержания гидроксильных и карбоксильных групп. С увеличением процентного содержания таких групп увеличивается переход химических реагентов в нерастворимое состояние при взаимодействии с катионами кальция и магния.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна