Исследование возможности применения водорастворимых высокомолекулярных соединений в качестве реагента для химической активации бентонитового связующего

6.   Специальная часть

на тему: Исследование возможности применения водорастворимых высокомолекулярных соединений в качестве реагента для химической активации бентонитового связующего .

Современные технологические процессы получения  высококачественного конкурентоспособного литья на автоматических формовочных линиях , предъявляют высокие требования к технологическим свойствам используемых формовочных и стержневых смесей .По мере развития производства уровень этих требований непрерывно возрастает , придавая постоянную  актуальность проблеме улучшения эксплуатационных свойств упомянутых смесей .

Одним из важных направлений в решении задач , связанных с повышением технологических свойств формовочных песчано - глинистых смесей для автоматических формовочных линий являются работы в направлении улучшения свойств связующих материалов , качество которых оказывает непосредственное влияние на формирование эксплуатационных свойств смесей. Разработка этого направления на наш взгляд безусловно перспективна и имеет особую значимость и актуальность для отечественного литейного производства . В последние годы в силу сложившейся экономической ситуации литейное производство Республики Беларусь    ощущает дефицит в без перебойном полнообъемном обеспечении высококачественными бентонитовыми связующими , импортируемыми из стран ближнего зарубежья , а собственные залежи бентонитовых глин не используются ввиду низкой сортности сырья и отсутствия производства по переработки карьерной глины .

Разработка технологии активации отечественного низкосортного бентонитового  сырья с целью повышения связующей способности глины и придания ей комплексных свойств позволила бы использовать собственную сырьевую базу для обеспечения литейного производства высококачественными комплексными бентонитовыми связующими материалами .

6.1Общие сведения .

Природа прочности смесей определяется физическими, физико - химическими, химическими силами взаимодействия между связующими материалами и зерновой основой .

Физическими силами являются силы межмолекулярного взаимодействия , химическими - валентные связи между атомами , к физико - химическим относят силы , возникающие на основе водородных связей .

Сущность химической связи состоит в образовании электронных пар, связывающих атомы . Если электронная пара после соединения принадлежит одному химическому элементу , то связь будет ионной ( характерна для глинистых минералов ) , если в одинаковой мере обоим элементам - ковалентной .

Физическая связь или межмолекулярное взаимодействие возникает между электрически нейтральными молекулами (или атомами ) . Этот вид взаимодействия имеет электростатическую природу . Здесь могут возникать так называемые ориентационное , индукционное и дисперсное взаимодействия ( в зависимости от природы молекул или атомов ).Если последние являются неполярными , то взаимодействие будет только дисперсионным , у полярных молекул и атомов наблюдаются все три вида взаимодействия .

Чем больше дипольный момент молекулы , тем все большую роль играет ориентационное взаимодействие .

Водородная связь ( Н- связь ) по своей силе занимает промежуточное положение между химическим и физическим  взаимодействием . Этот вид связи возникает между атомами со свободными электронными парами и атомом водорода , уже связанным с другими атомами ковалентной связью .

Основными компонентами формовочной песчано-глинистой смеси являются песок , глина и вода .

Формовочные пески , состоящие из зерен кварца с содержанием глинистой составляющей не более 50 % , называют кремнеземистыми. Зерновой основой этих песков является кремнезем ( диоксид кремния ) . Кремнезем - это сложная частица Si_nO_2n . В соответствии с современным обозначением , полимер Si_nO_2n представлено на рис.6.1.

·

·

·

( ·  ·  · — O — Si — O — ·  ·  · )

·

·

·      рис.6.1

Однако для сокращения его показывают упрощенной формулой SiO₂.

          Из структуры кремнезема видно , что атомы кремния соединяются между собой посредством атомов кислорода . Связь                                

Si — O —  Si

называют силоксановой или силоксанной , соединения чередующихся атомов кремния и кислорода - силоксановыми .  В структуре (SiO₂)_n обычно выделяют основную структурную единицу - кремнекислородный тетраэдр , состоящий из одного атома кремния и четырех атомов кислорода , которые имеют по одной ненасыщенной связи . Каждый атом кислорода одновременно является составной частью двух соседних тетраэдров , повторяющихся многократно связанного с атомами кремния р -электронами . Валентность кремния равна четырем . Это объясняется тем , что внешняя орбита атома кремния содержит четыре электрона . При взаимодействии атома кремния с меньшим , чем четыре , числом других одновалентных атомов , оставшиеся электроны являются ненасыщенными . Такие электроны составляют свободные связи .

Все это характерно для молекулы полимера идеального строения