Водопоглощение каолинит-полимерными композитами
С использованием метода свободнорадикальной полимеризации акриламида в водных суспензиях каолинитов получены каолинит-полимерные композиты. Показано, что водопоглощение композитов практически не зависит от дисперсности и степени совершенства кристаллитов каолинитов и в значительной мере определено и...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Мінералогічний журнал |
|---|---|
| Дата: | 2010 |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України
2010
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62277 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Водопоглощение каолинит-полимерными композитами / Ю.Г. Федоренко, А.Н. Розко, О.Ч. Туренок, Е.В. Дяченко // Мінералогічний журнал. — 2010. — Т. 32, № 1. — С. 45-49. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859852716409356288 |
|---|---|
| author | Федоренко, Ю.Г. Розко, А.Н. Туренок, О.Ч. Дяченко, Е.В. |
| author_facet | Федоренко, Ю.Г. Розко, А.Н. Туренок, О.Ч. Дяченко, Е.В. |
| citation_txt | Водопоглощение каолинит-полимерными композитами / Ю.Г. Федоренко, А.Н. Розко, О.Ч. Туренок, Е.В. Дяченко // Мінералогічний журнал. — 2010. — Т. 32, № 1. — С. 45-49. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Мінералогічний журнал |
| description | С использованием метода свободнорадикальной полимеризации акриламида в водных суспензиях каолинитов получены каолинит-полимерные композиты. Показано, что водопоглощение композитов практически не зависит от дисперсности и степени совершенства кристаллитов каолинитов и в значительной мере определено их структурно-механическими характеристиками и условиями проведения водопоглощения.
З застосуванням методу вільнорадикальної полімеризації акриламіду у водних суспензіях каолінітів одержано каолініт-полімерні композити. Показано, що водопоглинання композитів практично не залежить від дисперсності та ступеня досконалості кристалітів каолінітів і значною мірою визначено їхніми структурно-механічними характеристиками й умовами проведення водопоглинання.
Characteristics of polyacrylamide-clay composites (PCC) are determined by various factors, such as the type of the polymer, physico-chemical properties of clays and clay minerals, synthesis conditions. The characteristics of the organic component of PCC (polymer) are determined by the producer. The mineral component (clay minerals) has various physicochemical characteristics which influence the synthesis and PCC properties. Use of kaolins permitted to assess the impact of aggregate composition, dispersion and degree of structure perfection on PCC synthesis and properties. The authors studied water absorption by kaolin-polymer composites (KPC). Monomineral clays from Glukhovetske, Prosianivske and Glukhivske deposits, which have different cation-exchange capacity, dispersion and degree of crystalline structure perfection, were used for the synthesis. The organic component was presented by acrylamide monomers (AM) and the cross-linking agent for receiving the volume-linked polyacrylamide (PAA) — N,N — by methylenebisacrylamide (MBAA). The conditions remained constant through all the series of experiments. The ratio polyacrylamide : methylenebisacrylamid was 24 : 1. The amount of kaolin in the samples varied from 27 to 48 %. Water absorption was assessed by maximum degree of swelling of KPC samples in water. The initial mass of samples was 25 and 100 mg. Several methods of preparation of suspensions for polymerization were tested — mechanical activation of kaolin suspension, PAA solution or their mixture. It was found that water absorption does not depend on the method of preparation of the suspensions. From 8.6 to 14.5 % of AA are sorbed from 9.3 % AA solution by kaolins. Maximal sorption is observed on highly dispersed Glukhivske kaolin with low degree of structure perfection. The degree of swelling of air-dry KPC samples was shown to depend weakly on the nature of the kaolins, the degree of structure perfection and dispersion which depends on the size of crystallites. In the experiments with kaolins, which have low capacity of caution exchange their aggregate composition determined by structural-mechanical characteristics is the most important. Water absorption and the rate of swelling of the samples increase with an increase in temperature of synthesis. The degree of swelling of PAA in PCC samples was assessed. It was also practically independent of the nature of the kaolin and approached the values received by AA polymerization without contact with the mineral component.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:42:11Z |
| format | Article |
| fulltext |
45ISSN 0204-3548. Мінерал. журн. 2010. 32, № 1
Введение. Получение глино-полимерных ком-
позитов (ГПК) представляет значительный
интерес для промышленности и с научной точ-
ки зрения [10]. Одно из направлений разра-
боток состоит в создании водоудерживающих
гидрогелей на основе сшитых акрилатных (со)
полимеров и глинистых минералов [8, 9]. На-
иболее часто при создании таких материалов
благодаря своей коммерческой доступности и
технологичности в качестве мономера исполь-
зуется акриламид (АА), а сшивающего аген-
та — N,N’ — метиленбисакриламид (МБАА).
Кроме того, данная система идеальна для по-
лучения полимеризации в суспензиях гли-
нистых частиц с жесткой структурой в силу ее
нейтрального характера (рН раствора АА со-
ставляет 5—6).
Типичный глинистый минерал с жесткой
структурой — каолинит. Он состоит из крис-
таллитов плоской формы и является одним из
наиболее распространенных глинистых мине-
ралов, имеющих наименьшие изоморфные за-
мещения в структуре и неупорядоченность,
связанную в основном с особенностью сме-
щения смежных слоев в кристаллитах [2]. От
особенности строения кристаллической струк-
туры каолинитов, формы и размера частиц,
наличия макро- и микропримесей зависят их
характеристики — удельная поверхность, ем-
кость катионного обмена и количество свя-
занной воды [3, 4].
Синтез КПК произведен нами в коагуляци-
онной системе: каолинит — АА — вода, в кото-
рой АА полимеризуется в присутствии као-
линитовых частиц. Известно, что каолиниты
из разных месторождений, имея близкий хи-
мический состав, различны по физико-хими-
ческим, реологическим и другим свойствам.
Цель работы — изучение факторов, наибо-
лее влияющих на процесс синтеза КПК и фор-
мирование их способности к водопоглоще-
нию. Именно это свойство представляет прак-
тический интерес и в ряде случаев служит
определяющим при выборе глинистых мине-
ралов в качестве сырья для получения ГПК.
Объекты и методы исследования. Для опытов
были отобраны каолиниты из таких месторож-
дений Украины: Глуховецкого, Просяновско-
го, Глуховского, которые характеризуются раз-
ной степенью упорядоченности структуры и
размером кристаллитов [4, 6] (табл. 1).
Для получения КПК в водный раствор АА
вводили навески каолинитов и тщательно пе-
ремешивали до получения однородной суспен-
зии, затем в смесь добавляли раствор МБАА.
Окислительно-восстановительные условия син-
те за полиакриламида (ПАА) создавали с помо-
щью персульфата аммония и аскорбиновой ки-
слоты. Во всех опытах по полимеризации усло-
вия их проведения оставались неиз мен ными.
При синтезе композитов соотношение массы
АА к МБАА составляло 24 : 1. Количество као-
линита в композите варьировало от 7,9 до 48,3 %.
При контакте каолинитовых частиц с ра-
створом АА происходит сорбция молекул АА
УДК 624.131.414.3:(549.623.91+678.745.842)
Ю.Г. Федоренко, А.Н. Розко, О.Ч. Туренок, Е.В. Дяченко
ВОДОПОГЛОЩЕНИЕ КАОЛИНИТ-ПОЛИМЕРНЫМИ КОМПОЗИТАМИ
С использованием метода свободнорадикальной полимеризации акриламида в водных суспензиях каолинитов
получены каолинит-полимерные композиты. Показано, что водопоглощение композитов практически не зави-
сит от дисперсности и степени совершенства кристаллитов каолинитов и в значительной мере определено их
структурно-механическими характеристиками и условиями проведения водопоглощения.
МІНЕРАЛОГІЧНИЙ ЖУРНАЛ
MINERALOGICAL JOURNAL
(UKRAINE)
© Ю.Г. Федоренко, А.Н. Розко,
О.Ч. Туренок, Е.В. Дяченко, 2010
46 ISSN 0204-3548. Mineral. Journ. (Ukraine). 2010. 32, No 1
Ю.Г. ФЕДОРЕНКО, А.Н. РОЗКО, О.Ч. ТУРЕНОК, Е.В. ДЯЧЕНКО
Таблица 2. Набухание образцов композитов, полученных
при разных режимах подготовки
Table 2. Swelling of composites obtained under various
conditions of sample preparation
Таблица 3. Сорбция АА из водного раствора каолинитами
Table 3. AA sorption by kaolins from water solution
Способ
подготовки
Максимальная сте пень
набухания образцов
композита, г/г
Степень набу ха ния
ПАА в ком позите,
г/г
І 14,47 ± 0,29 21,3
ІІ 14,52 ± 0,37 21,4
ІІІ 14,20 ± 0,98 20,9
Каолинит
Концен тра ция
ис хо дно го
рас твора
Кон цен тра ция
рас тво ра пос ле
сор бции
Доля АА, сор-
биро ван ного
као ли нитом
%
Глуховецкий 9,3 8,5 8,6
Просяновский 9,3 8,4 9,7
Глуховский 9,3 7,95 14,5
на них. Для ее оценки 5 г каолинита смешива-
ли с 100 мл 9,3 %-го раствора АА и выдерживали
в растворе в течение пяти суток, периодически
перемешивая. Определение концентрации АА
в растворе после отделения раствора от сор-
бента производили путем измерения двой ных
связей бромид-броматным методом [5].
Для изучения водопоглощения (набухания с
увеличением массы) образцы помещали в дис-
тиллированную воду. Через определенные про-
межутки времени их извлекали, промакивали
фильтровальной бумагой, взвешивали и для
продолжения опыта снова опускали в воду.
Степень набухания образцов вычислена по
формуле:
где m
н.о
— масса набухшего образца, m
и.о
—
масса исходного образца.
Максимальной считали такую степень набу-
хания, при которой масса набухающего образ-
ца за двое суток увеличивалась не более чем на
0,5 %. С учетом того, что набухание КПК про-
исходит только за счет ПАА, может быть полу-
чена следующая формула:
где χ
обр
— степень набухания образца компо-
зита, χ
ПАА
— степень набухания ПАА в образ-
це, m
к
— масса каолинита в образце, m
в
— мас-
са воды в образце.
Изучение водопоглощения КПК проводили
также при повышенной температуре. С этой
целью образцы КПК массой 100 ± 3 мг поме-
щали в кипящую дистиллированную воду. Од-
новременно такие же образцы помещали в
воду с температурой 25 ºC. Спустя некоторое
время образцы взвешивали и снова опускали в
воду для продолжения набухания.
Обсуждение результатов. Подготовку к син-
тезу КПК проводили несколькими способами.
I. Образец глуховецкого каолинита массой
10 г перемешивали в 100 мл воды мешалкой с
770 об./мин в течение 4 мин, затем в суспен-
зию вливали 100 мл 20 %-го раствора АА.
II. Каолинитовую суспензию соединяли с
раствором АА, предварительно перемешан-
ным мешалкой с такими оборотами, как и в
способе І.
III. Суспензию глуховецкого каолинита и
раствор АА соединяли вместе и перемешивали
вручную.
Во всех трех режимах полимеризацию АА в
окислительно-восстановительной среде про-
водили при одном и том же соотношении меж-
ду компонентами.
После высыхания композитов, полученных
тремя способами, отбирали по шесть образцов
массой 25 мг и изучали их свободное набуха-
ние в дистиллированной воде (табл. 2).
Приведенные результаты статистически не-
различимы. Следовательно, на набухание об-
разцов КПК способ подготовки композита к
синтезу практически не влияет.
Таблица 1. Физико-химические характеристики каолинитов
Table 1. Physical and chemical characteristics of kaolins
П р и м е ч а н и е. * — степень совершенства структуры
определена по методу Хинкли [4].
Каолинит
Г
л
у
х
о
в
е
ц
к
и
й
П
р
о
с
я
н
о
в
с
к
и
й
Г
л
у
х
о
в
с
к
и
й
Удельная повер хность, м2/г 10 20 70
Толщина кристал литов, нм 65 40 8
Емкость кати он ного обмена,
мг-экв/100 г
2,8 5,2 1,4
Степень совер шен ства струк туры* 1,45 1,14 0,65
χ
обр
=
mн.о
– mи.о
, (1)m
и.о
χ
ПАА
=
χ
обр
, (2)
1 –
m
к χ
обрm
в
47ISSN 0204-3548. Мінерал. журн. 2010. 32, № 1
ВОДОПОГЛОЩЕНИЕ КАОЛИНИТ-ПОЛИМЕРНЫМИ КОМПОЗИТАМИ
Таблица 6. Набухание образцов композита массой 35 мг,
содержащих 36 % каолинита
Table 6. Swelling of 35 mg composite samples containing
36 % of kaolin
Степень набухания КПК, г/г
Глуховецкий Просяновский Глуховский
χ
обр
χ
ПАА
χ
обр
χ
ПАА
χ
обр
χ
ПАА
12,7 15,9 12,0 15,0 12,8 16,0
12,8 16,0 11,7 14,6 13,5 16,9
11,7 14,6 13,7 17,1 13,0 16,3
11,9 14,9 13,2 16,5 13,4 16,8
12,0 15,0 12,5 15,6 11,2 14,0
12,1 15,1 13,4 16,8 12,6 15,8
15,3 ± 0,6 15,9 ± 1,1 16,0 ± 1,1
Таблица 5. Набухание образцов композита, содержащих
разное количество каолинита
Table 5. Swelling of composites with various kaolin contents
Масса
образца,
мг
Масса
као ли-
нита в
образце,
мг
Максимальная степень набухания
каолинита, г/г
Глуховецкий Просяновский Глуховский
χ
обр
χ
ПАА
χ
обр
χ
ПАА
χ
обр
χ
ПАА
25 2,1 15,2 16,6 18,6 20,3 20,9 22,8
25 5,5 13,0 16,7 16,0 20,5 16,7 21,4
25 9,0 11,4 17,8 12,9 20,2 16,0 25,0
25 12,1 9,9 19,2 7,9 15,3 9,9 19,2
Максимальная степень набухания образцов каолинита, г/г
Глуховецкий Просяновский Глуховский
χ
комп
χ
ПАА
χ
комп
χ
ПАА
χ
комп
χ
ПАА
12,7 18,7 12,0 17,6 12,8 18,8
12,8 18,8 11,7 17,2 13,5 19,9
11,7 17,2 13,7 20,1 13,0 19,1
11,9 17,5 13,2 19,4 13,4 19,7
12,0 17,6 12,5 18,4 11,2 16,5
12,1 17,8 13,4 19,7 12,6 18,5
17,9 ± 0,7 18,7 ± 1,2 18,8 ± 1,3
Таблица 4. Сравнительное изучение набухания образцов
композитов при содержании каолинита в частицах 32 %
Table 4. Comparative study of swelling of composites
containing 32 % of kaolin in the particles
Доля АА, сорбированного разными као-
линитами, различается почти в полтора раза
(табл. 3), в то время как удельная поверхность
глуховского каолинита более чем в шесть раз
превышает аналогичный показатель глуховец-
кого каолинита. В этом случае справедливо до-
пустить, что молекулы АА сорбируются бо ко-
выми поверхностями кристаллитов, т. е. по-
верхностями со значительными наружными
связями, имеющими наибольшую фракталь-
ную размерность [7].
Результаты проведения опытов с одинако-
вым содержанием каолинита в частицах ком-
позитов представлены в табл. 4.
Степень набухания АА, полимеризованного
в суспензиях разных каолинитов, также ста-
тистически неразличима, т. е. не зависит от
природы каолинита, от степени совершенства
его структуры и дисперсности кристаллитов.
Результаты, полученные при изучении на-
бухания образцов КПК, содержащих разное
количество каолинита — от 7,9 (2,1 мг) до
48 % (12,1 мг), приведены в табл. 5, из кото-
рой следует, что в образцах композита массой
25 мг увеличение количества каолинита до
36 % (9 мг) практически не меняет степень на-
бу хания ПАА.
С увеличением количества каолинита до
48 % степень набухания образца композита
Таблица 7. Набухание образцов КПК при разной температуре
Table 7. Swelling of KPC samples at different temperatures
Показатели набухания
образцов КПК
Каолинит
Глуховецкий Просяновский Глуховский
25 ºC 100 ºC 25 ºC 100 ºC 25 ºC 100 ºC
Максимальная степень набухания, г/г 9,7 14,4 9,0 14,8 7,6 11,4
Коэффициент корреляции, R (1) 0,97 0,99 0,97 0,99 0,94 0,99
Константа скорости набухания, ×105 1/с (2) 6,0 7,4 5,7 7,2 6,4 8,2
Коэффициент корреляции, R (3) 0,99 0,99 0,99 0,99 0,97 0,97
П р и м е ч а н и е. 1 — коэффициент корреляции между экспериментальными и расчетными значениями степени
набухания частиц КПК; 2 — константа скорости набухания, определенная по уравнению формальной кинетики
для необратимых процессов [1]; 3 — коэффициент корреляции между экспериментальными и расчетными зна-
чениями логарифмов относительного прироста степени набухания.
48 ISSN 0204-3548. Mineral. Journ. (Ukraine). 2010. 32, No 1
Ю.Г. ФЕДОРЕНКО, А.Н. РОЗКО, О.Ч. ТУРЕНОК, Е.В. ДЯЧЕНКО
уменьшается, при этом набухание ПАА в об-
разце с просяновским и глуховским каоли-
нитами уменьшается, а с глуховецким увели-
чи вается.
Изучение набухания образцов композита
массой по 25 мг, содержащих в своем составе
36 % разных каолинитов, показало, что сред-
ние значения степени набухания ПАА в части-
цах при доверительной вероятности Р = 0,95
статистически неразличимы (табл. 6).
Влияние структурных различий каолини-
тов и дисперсности их частиц, поверхность
кото рых имеет низкую емкость катионного
обмена, на полимеризацию АА незначи тель-
но. Степень набухания образцов ПАА, запо-
лиме ризо ван ных в тех же условиях, но без
добав ки каолинита, составила χ
ПАА
= 19,60 ±
± 2,24 г/г и может варьировать от опы та к
опыту в зависимости от условий его прове-
дения, но во всех случаях остается близкой к
значениям, рассчи танным по набуханию об-
разцов КПК (табл. 3—5).
Полимеризация АА в водной суспензии као-
линита начинается в многочисленных центрах
и постепенно распространяется по объему сус-
пензии. При этом в объемную сетку ПАА мо-
гут встраиваться только мельчайшие частицы
каолинита. При достаточно густой полимер-
ной сетке более крупные частицы каолинитов
(агрегаты) в сетку практически не встраивают-
ся и некоторое время перемещаются навстре-
чу друг другу фронтами полимеризации до об-
разования сгустков (флокул). В этом процессе
суммируется влияние многих случайных фак-
торов: количество и скорость образования
центров полимеризации, неоднородность сус-
пензии при перемешивании и т. д., в результате
сочетания которых изменяются условия поли-
меризации и степень набухания композитов.
Именно агрегаты каолинитов определяют осо-
бенности полимеризации АА и последующее
водопоглощение частицами КПК.
Если изменить условия проведения набуха-
ния КПК, например, повысить температуру до
100 ºC, то степень набухания также увеличится
(табл. 7).
Во всех случаях независимо от природы као-
линита с повышением температуры отмечает-
ся существенное увеличение максимальной
степени и константы скорости набухания.
Близкие значения этих характеристик для об-
разцов ГПК с разными каолинитами подчер-
кивают слабое влияние дисперсности и степе-
ни совершенства структуры кристаллитов као-
линитов на набухание при повышенной
температуре. С возрастанием температуры
повышается кинетическая энергия молекул
воды, частично ослабляются и разрываются
водородные связи, больше появляется моно-
мерных молекул, усиливаются тепловые ко-
лебания объемно сшитой полимерной ре-
шетки. По-видимому, часть звеньев получает
возможность изменить конфигурацию и пере-
группироваться так, чтобы уменьшить напря-
жения, возникающие в системе при объемной
полимеризации образца. Все это облегчает
про никновение молекул воды в полимерную
сетку, что приводит к увеличению скорости и
степени набухания КПК.
В проведенных опытах все каолиниты ис-
пользованы в виде порошков, размер частиц
которых был меньше 200 мкм. Учитывая от-
носительно слабую зависимость полученных
результатов от степени совершенства струк ту-
ры и дисперсности каолинитов, следует пола-
гать, что при синтезе КПК в указанных выше
режимах определяющей характеристикой слу-
жит агрегатный состав каолинитов, который в
наших опытах был практически одинаковым.
В каолинитовых суспензиях при синтезе
КПК разделение каолинитовых частиц на от-
дельные кристаллиты не происходило, они
существовали в виде скоплений (агрегатов), в
которых могли быть соединены друг с другом
по схемам: ребро — ребро, ребро — грань и
грань — грань.
Выводы. В работе изучено влияние дисперс-
ности и степени совершенства структуры крис-
таллитов природных каолинитов на синтез и
свободное набухание в воде образцов КПК.
Показано слабое влияние этих физико-хи-
мических характеристик каолинитов на набу-
хание образцов КПК. В условиях проведения
синтеза КПК каолинитовые кристаллиты су-
ществуют в виде агрегатов, которые влияют
на набухание образцов КПК, т. е. опреде-
ляющими характеристиками служат струк тур-
но-механические свойства каолинитов.
Степень набухания ПАА в образцах компо-
зитов, содержащих минерал с жесткой струк-
турой, может быть оценена, если известна сте-
пень набухания этого композита.
49ISSN 0204-3548. Мінерал. журн. 2010. 32, № 1
ВОДОПОГЛОЩЕНИЕ КАОЛИНИТ-ПОЛИМЕРНЫМИ КОМПОЗИТАМИ
1. Даниэльс Ф., Альберти Р. Физическая химия. — М. : Высш. шк., 1967. — 784 с.
2. Куковский Е.Г. Особенности строения и физико-химические свойства глинистых минералов. — Киев : Наук.
думка, 1966. — 125 с.
3. Овчаренко Ф.Д., Круглицкий Н.Н., Русько Ю.А. и др. Каолины Украины. — Киев : Наук. думка, 1982. — 368 с.
4. Русько Ю.А. Каолинизация и каолины Украинского щита. — Киев : Наук. думка, 1976. — 160 с.
5. Торопцева А.М., Белогородская К.В., Бондаренко В.М. Лабораторный практикум по химии и технологии вы со ко-
молекулярных соединений. — Л. : Химия, 1972. — 416 с.
6. Федоренко Ю.Г., Куковский Е.Г., Кадошников В.М. и др. Рентгеновское изучение особенностей тонкой структуры
кристаллов природных и модифицированных каолинитов // Кристаллохимия и структурные особенности
минералов. — Л. : Наука, 1976. — С. 71—75.
7. Федоренко Ю.Г., Розко А.М., Качинський А.Б. та ін. Адсорбція радіонуклідів і фрактальні розмірності мінераль-
них фаз забруднених ґрунтів // Зб. наук. пр. Ін-ту геохімії навколиш. середовища. — К., 2004. — Вип. 9. —
С. 69—75.
8. Li A., Wang A. Synthesis and properties of clay-based superabsorbent composite // Eur. Polym. J. — 2005. — 41,
No 7. — P. 1630—1637.
9. Santiago F., Mucientes A.E., Osorio M., Rivera C. Preparation of composites and nanocomposites based on bentonite and
poly (sodium acrylate). Effect of amount of bentonite on the swelling behaviour // Ibid. — 2007. — 43, No 1. —
P. 1—9.
10. Ray S.S., Okamoto M. Polimer/layerd silicate nanocomposites: a review from preparation to processing // Prog. Polim.
Sci. — 2003. — 28, No 11. — P. 1539—1641.
Ин-т геохимии окруж. среды НАН и МЧС Украины, Киев Поступила 11.11.2009
Ин-т физ. химии им. Л.В. Писаржевского, Киев
Медиц. ин-т Укр. ассоц. нар. медицины, Киев
РЕЗЮМЕ. З застосуванням методу вільнорадикальної полімеризації акриламіду у водних суспензіях каолінітів
одержано каолініт-полімерні композити. Показано, що водопоглинання композитів практично не залежить від
дисперсності та ступеня досконалості кристалітів каолінітів і значною мірою визначено їхніми структурно-
механічними характеристиками й умовами проведення водопоглинання.
SUMMARY. Characteristics of polyacrylamide-clay composites (PCC) are determined by various factors, such as the type of
the polymer, physico-chemical properties of clays and clay minerals, synthesis conditions. The characteristics of the organic
component of PCC (polymer) are determined by the producer. The mineral component (clay minerals) has various physico-
chemical characteristics which influence the synthesis and PCC properties. Use of kaolins permitted to assess the impact of
aggregate composition, dispersion and degree of structure perfection on PCC synthesis and properties. The authors studied
water absorption by kaolin-polymer composites (KPC). Monomineral clays from Glukhovetske, Prosianivske and Glukhivske
deposits, which have different cation-exchange capacity, dispersion and degree of crystalline structure perfection, were used
for the synthesis. The organic component was presented by acrylamide monomers (AM) and the cross-linking agent for
receiving the volume-linked polyacrylamide (PAA) — N,N — by methylenebisacrylamide (MBAA). The conditions
remained constant through all the series of experiments. The ratio polyacrylamide : methylenebisacrylamid was 24 : 1. The
amount of kaolin in the samples varied from 27 to 48 %. Water absorption was assessed by maximum degree of swelling of
KPC samples in water. The initial mass of samples was 25 and 100 mg. Several methods of preparation of suspensions for
polymerization were tested — mechanical activation of kaolin suspension, PAA solution or their mixture. It was found that
water absorption does not depend on the method of preparation of the suspensions. From 8.6 to 14.5 % of AA are sorbed
from 9.3 % AA solution by kaolins. Maximal sorption is observed on highly dispersed Glukhivske kaolin with low degree of
structure perfection. The degree of swelling of air-dry KPC samples was shown to depend weakly on the nature of the
kaolins, the degree of structure perfection and dispersion which depends on the size of crystallites. In the experiments with
kaolins, which have low capacity of caution exchange their aggregate composition determined by structural-mechanical
characteristics is the most important. Water absorption and the rate of swelling of the samples increase with an increase in
temperature of synthesis. The degree of swelling of PAA in PCC samples was assessed. It was also practically independent of
the nature of the kaolin and approached the values received by AA polymerization without contact with the mineral
component.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-62277 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0204-3548 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:42:11Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Федоренко, Ю.Г. Розко, А.Н. Туренок, О.Ч. Дяченко, Е.В. 2014-05-19T15:26:50Z 2014-05-19T15:26:50Z 2010 Водопоглощение каолинит-полимерными композитами / Ю.Г. Федоренко, А.Н. Розко, О.Ч. Туренок, Е.В. Дяченко // Мінералогічний журнал. — 2010. — Т. 32, № 1. — С. 45-49. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 0204-3548 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62277 624.131.414.3:(549.623.91+678.745.842) С использованием метода свободнорадикальной полимеризации акриламида в водных суспензиях каолинитов получены каолинит-полимерные композиты. Показано, что водопоглощение композитов практически не зависит от дисперсности и степени совершенства кристаллитов каолинитов и в значительной мере определено их структурно-механическими характеристиками и условиями проведения водопоглощения. З застосуванням методу вільнорадикальної полімеризації акриламіду у водних суспензіях каолінітів одержано каолініт-полімерні композити. Показано, що водопоглинання композитів практично не залежить від дисперсності та ступеня досконалості кристалітів каолінітів і значною мірою визначено їхніми структурно-механічними характеристиками й умовами проведення водопоглинання. Characteristics of polyacrylamide-clay composites (PCC) are determined by various factors, such as the type of the polymer, physico-chemical properties of clays and clay minerals, synthesis conditions. The characteristics of the organic component of PCC (polymer) are determined by the producer. The mineral component (clay minerals) has various physicochemical characteristics which influence the synthesis and PCC properties. Use of kaolins permitted to assess the impact of aggregate composition, dispersion and degree of structure perfection on PCC synthesis and properties. The authors studied water absorption by kaolin-polymer composites (KPC). Monomineral clays from Glukhovetske, Prosianivske and Glukhivske deposits, which have different cation-exchange capacity, dispersion and degree of crystalline structure perfection, were used for the synthesis. The organic component was presented by acrylamide monomers (AM) and the cross-linking agent for receiving the volume-linked polyacrylamide (PAA) — N,N — by methylenebisacrylamide (MBAA). The conditions remained constant through all the series of experiments. The ratio polyacrylamide : methylenebisacrylamid was 24 : 1. The amount of kaolin in the samples varied from 27 to 48 %. Water absorption was assessed by maximum degree of swelling of KPC samples in water. The initial mass of samples was 25 and 100 mg. Several methods of preparation of suspensions for polymerization were tested — mechanical activation of kaolin suspension, PAA solution or their mixture. It was found that water absorption does not depend on the method of preparation of the suspensions. From 8.6 to 14.5 % of AA are sorbed from 9.3 % AA solution by kaolins. Maximal sorption is observed on highly dispersed Glukhivske kaolin with low degree of structure perfection. The degree of swelling of air-dry KPC samples was shown to depend weakly on the nature of the kaolins, the degree of structure perfection and dispersion which depends on the size of crystallites. In the experiments with kaolins, which have low capacity of caution exchange their aggregate composition determined by structural-mechanical characteristics is the most important. Water absorption and the rate of swelling of the samples increase with an increase in temperature of synthesis. The degree of swelling of PAA in PCC samples was assessed. It was also practically independent of the nature of the kaolin and approached the values received by AA polymerization without contact with the mineral component. ru Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України Мінералогічний журнал Мінералогія Водопоглощение каолинит-полимерными композитами Water Absorption by Kaolin-Polymer Composites Article published earlier |
| spellingShingle | Водопоглощение каолинит-полимерными композитами Федоренко, Ю.Г. Розко, А.Н. Туренок, О.Ч. Дяченко, Е.В. Мінералогія |
| title | Водопоглощение каолинит-полимерными композитами |
| title_alt | Water Absorption by Kaolin-Polymer Composites |
| title_full | Водопоглощение каолинит-полимерными композитами |
| title_fullStr | Водопоглощение каолинит-полимерными композитами |
| title_full_unstemmed | Водопоглощение каолинит-полимерными композитами |
| title_short | Водопоглощение каолинит-полимерными композитами |
| title_sort | водопоглощение каолинит-полимерными композитами |
| topic | Мінералогія |
| topic_facet | Мінералогія |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62277 |
| work_keys_str_mv | AT fedorenkoûg vodopogloŝeniekaolinitpolimernymikompozitami AT rozkoan vodopogloŝeniekaolinitpolimernymikompozitami AT turenokoč vodopogloŝeniekaolinitpolimernymikompozitami AT dâčenkoev vodopogloŝeniekaolinitpolimernymikompozitami AT fedorenkoûg waterabsorptionbykaolinpolymercomposites AT rozkoan waterabsorptionbykaolinpolymercomposites AT turenokoč waterabsorptionbykaolinpolymercomposites AT dâčenkoev waterabsorptionbykaolinpolymercomposites |