Главное меню

Блок газосиликатный характеристики


Газосиликатные блоки: характеристики и особенности

В строительной сфере применяются изделия из газосиликата. Процесс производства блоков осуществляется при высоком давлении, а также в естественных условиях. Благодаря пористой структуре они хорошо удерживают тепло. Популярен газосиликатный блок D500, характеристики которого обеспечивают возможность использования данного материала при возведении домов. В результате применения блоков увеличенных размеров сокращается цикл постройки здания. Рассмотрим основные технические характеристики, которые нужно учитывать при выборе материала.

Что представляют собой блоки газосиликатные

Блочные изделия из газосиликата – современный строительный материал, изготовленный из следующего сырья:

При смешивании компонентов рабочая смесь увеличивается в объеме в результате активно протекающей химической реакции.

Газосиликатные блоки широко применяются в сфере строительства

Формовочные емкости, заполненные силикатной смесью, застывают в различных условиях:

Изменяются показатели плотности и прочности в зависимости от способа изготовления. Указанные характеристики материалов определяют область использования.

Блоки делятся на следующие типы:

Цифровой индекс в маркировке блоков соответствует массе одного кубического метра газосиликата, указанной в килограммах. С возрастанием плотности материала снижаются его теплоизоляционные свойства. Изделия марки D700 постепенно вытесняют традиционный кирпич, а продукция с плотностью D400 не уступает по теплоизоляционным свойствам современным утеплителям.

Газосиликатные блоки превосходят по механической прочности пенобетон

Блоки газосиликатные – плюсы и минусы материала

Изделия из газосиликата обладают комплексом серьезных достоинств. Главные плюсы газосиликатных блоков:

Область применения зависит от плотности материала

Несмотря на множество достоинств, газосиликатные блоки имеют слабые стороны. Главные недостатки материала:

Несмотря на имеющиеся недостатки, газосиликатные блоки активно используются для сооружения капитальных стен в области малоэтажного строительства, а также для возведения теплоизолированных стен многоэтажных строений и для теплоизоляции различных конструкций. Профессиональные строители и частные застройщики отдают предпочтение газосиликатным блокам благодаря весомым преимуществам материала.

Газосиликатный блок D500 – характеристики стройматериала

Конструкционно-теплоизоляционный блок марки D500 используется для различных целей:

Газосиликатные блоки обеспечивают хорошую теплоизоляцию помещения

Приняв решение приобрести блочный силикат с маркировкой D500, следует детально ознакомиться с эксплуатационными свойствами популярного строительного материала. Остановимся на главных характеристиках.

Прочностные свойства

Класс прочности материала на сжатие изменяется в зависимости от метода изготовления блоков:

Прочность блоков D500 достигает 4 МПа, что является недостаточно высоким показателем. Для предотвращения растрескивания газосиликатного материала выполняется усиление кладки сеткой или арматурой. Относительно невысокий запас прочности позволяет использовать блочный стройматериал в сфере малоэтажного строительства. При возведении многоэтажных зданий газосиликатные блоки применяются совместно с кирпичом для теплоизоляции возводимых стен.

Удельный вес

Плотность газосиликатных блоков – важный эксплуатационный показатель, характеризующий пористость блочного массива. Плотность обозначается маркировкой в виде латинской буквы D и цифрового индекса. Цифра в маркировке характеризует массу одного кубометра газосиликата. Так, один кубический метр газосиликата с маркировкой D500 весит 500 кг. Зная маркировку изделий по плотности, размеры блоков и их количество, несложно рассчитать нагрузку на фундаментную основу.

Газосиликатные блоки – экологичный материал

Теплопроводные характеристики

Теплопроводность газосиликатных блоков – это способность передавать тепловую энергию. Значение показателя характеризует коэффициент теплопроводности газосиликатных блоков.

Величина коэффициента изменяется в зависимости от концентрации влаги в материале:

В строениях, построенных из газосиликатных блоков, благодаря пониженной теплопроводности материала, круглогодично поддерживается благоприятный микроклимат.

Морозоустойчивость

Способность газосиликатных блоков воспринимать температурные перепады, связанные с глубоким замораживанием и оттаиванием, характеризует маркировка. Показатель морозоустойчивости для изделий D500 составляет F50. По сравнению с другими видами композитного бетона это достаточно неплохой показатель. На морозостойкость влияет концентрация влаги в блоках. С уменьшением влажности материала морозоустойчивость блоков возрастает.

Срок эксплуатации

Газосиликат отличается продолжительным периодом использования. Структура газосиликатного массива сохраняет целостность на протяжении более полувека. Изготовители блоков гарантируют срок службы изделий в течение 60-80 лет при условии защиты блоков от впитывания влаги. Оштукатуривание материала позволяет продлить срок службы.

Пожарная безопасность

Газосиликатные блоки – пожаробезопасный стройматериал с огнестойкостью до 400 ⁰С. Испытания подтверждают, что покрытая штукатуркой газосиликатная стена способна выдержать воздействие открытого огня на протяжении трех-четырех часов. Блоки подходят для сооружения пожароустойчивых стен, перегородок и дымоходов.

Заключение

Блочный газосиликат – проверенный материал для строительства малоэтажных зданий. Характеристики блоков позволяют обеспечивать устойчивость возводимых строений и поддерживать внутри зданий комфортный микроклимат.

виды, размеры и вес, недостатки и достоинства, область применения блоков

Главная / Статьи / Газосиликатные блоки

Блоки из газосиликата пользуются широким спросом в жилом и промышленном строительстве. Этот стройматериал по многим параметрам превосходит бетон, кирпич, натуральную древесину и др. Он изготавливается из экологически чистого сырья, отличается легкостью, огнеупорностью, простотой в эксплуатации и транспортировке. Применение этого легкого материала позволяет сократить расходы на обустройство тяжелого усиленного фундамента и тем самым удешевить строительство здания.

1. Что такое газосиликатные блоки
2. Как производятся газосиликатные блоки
3. Виды блоков
4. Типоразмеры и вес
5. Состав газосиликатных блоков
6. Характеристики материала
7. Преимущества и недостатки газосиликатных блоков
8. На сколько критичны недостатки
9. Где применяют газосиликатные блоки

Что такое газосиликатные блоки

Газосиликатный блок представляет собой легкий и прочный стеновой материал, который изготавливается из ячеистого бетона. Изделия имеют пористую внутреннюю структуру, что положительно сказывается на их тепло- и шумоизоляционных свойствах. Такой стройматериал может применяться в различных сферах строительной индустрии – для возведения дачных и загородных домов, автомобильных гаражей, хозяйственных сооружений, складских комплексов и др.

Как производятся газосиликатные блоки

Существуют две основные технологии производства газосиликатных строительных блоков.

Виды блоков

В зависимости от плотности, состава и функционального назначения блоки из газосиликата делятся на три основные категории.

Типоразмеры и вес

Стеновые блоки из газосиликата имеют стандартные размеры 600 х 200 х 300 мм. Габаритные характеристики полублоков составляют 600 х 100 х 300 мм. В зависимости от компании-производителя типоразмеры изделий могут несколько различаться: 500 х 200 х 300, 588 х 300 х 288 мм и др.

Масса одного блока зависит от его плотности:

Состав газосиликатных блоков

Газосиликат - это экологически безопасный стройматериал, который изготавливается из нетоксичного сырья натурального происхождения. В состав блоков входит цемент, песок, известь и вода. В качестве пенообразователя применяется алюминиевая крошка, которая способствует увеличению коэффициента пустотности блоков. Также при производстве материала применяется поверхностно-активное вещество – сульфонол С.

Характеристики материала

Строительные блоки из газосиликата обладают следующими характеристиками.

Преимущества и недостатки газосиликатных блоков

Основными достоинствами газосиликата являются следующие.

Насколько критичны недостатки

Как и любой другой стройматериал, газосиликат имеет некоторые недостатки.

Где применяют газосиликатные блоки

Газосиликатные блоки используются в жилом и промышленном строительстве. Этот материал применяется не только для постройки несущих элементов зданий, но и для повышения теплоизоляции, а также для защиты инженерных сетей (в частности, отопительных).

Область применения газосиликата определяется его характеристиками, в первую очередь плотностью.

Наиболее прочными являются газосиликатные блоки с плотностью 700 кг/м3. Их применяют для возведения высотных объектов жилого и промышленного значения. Но из-за увеличенной плотности уменьшается коэффициент пористости материала и, следовательно, его теплоизоляционные свойства. Поэтому стены, построенные из таких блоков, требуют дополнительного утепления.

Процесс строительства и испытания блоков

   

Газосиликатные блоки: Таблицы размеров и технических характеристик, плюсы и минусы газосиликата

Данный материал обладает существенными конкурентными преимуществами и пользуется заслуженной популярностью на строительном рынке нашей страны. Отличается минимальным весом, что упрощает возведение стен, а также обеспечивает надёжную теплоизоляцию внутренних помещений, благодаря пористой структуре. Помимо этого, газосиликатные блоки привлекают покупателей доступной ценой, чем выгодно отличаются от кирпича или дерева.

Вполне естественно, что данный строительный материал имеет свои особенности, а также специфику применения. Поэтому, не смотря на низкую стоимость, использование блоков из газоселекатного бетона не всегда целесообразно. Чтобы лучше разобраться в этих тонкостях, имеет смысл детально рассмотреть основные технические характеристики материала.

Cостав газосиликатных блоков

Материал изготавливается по уникальной технологии. В частности, блоки производятся путём вспенивания, что придаёт им ячеистую структуру. Для этого в формы с исходной смесью добавляют газообразователь, в роли которого обычно выступает алюминиевая пудра. В результате, сырьё значительно увеличивается в объёме, образуются пустоты.

Для приготовления исходной смеси, обычно применяют такой состав:

Стоит отметить, что включение в состав смеси цемента не является обязательным условием, а если используется, то в минимальных количествах.

Твердение блоков завершается в автоклавных печах, где создаются высокое давление и температурный режим.

Технические характеристики

Для газосиликатных блоков характерны такие технические параметры:

Необходимо уточнить, что здесь приведены не эталонные показания, а средние значения, которые могут изменяться в зависимости от технологии производства.

Параметры

Перегородочные

Стеновые

Прочность на сжатие

25 кгс

25-40 кгс

Влажность

20-25%

20-25%

Морозостойкость

25F

25-35F

Усадка при высыхании

0,23 мм/м

0,23 мм/м

Теплопроводность

0,139 Вт/м ОС

0,139 Вт/м Ос

Паропроницаемость

0,163 мг/м чПа

01,163 мг/м чПа

Размеры по нормам ГОСТ

Разумеется, что производители выпускают газосиликатные блоки разного типоразмера. Однако, большинство предприятий стараются следовать установленным нормам ГОСТ за номером 31360 в редакции 2007 года. Здесь прописаны такие размеры готовых изделий:

Важно понимать, что согласно ГОСТ допускаются отклонения величин длины и диагонали, которые относят готовые изделия к 1-ой или 2-ой категории.

Размеры стеновых блоков

ТД "Лиски-газосиликат"
 Наименование блока   Длина,мм  Ширина,мм  Высота,мм  Объем одного блока, м3
 Рядовые блоки  600 200 250 0,03
600 250 250 0,038
 Пазогребневые  блоки  600 200 250 0,03
600 300 250 0,045
600 400 250 0,06
600 500 250 0,075
Газосиликатные блоки "YTONG"
 Рядовые блоки  625 200 250 0,031
625 250 250 0,039
625 300 250 0,047
625 375 250 0,058
625 500 250 0,078
 Пазогребневые  блоки 625 175 250 0,027
625 200 250 0,031
625 250 250 0,039
625 300 250 0,047
625 375 250 0,058
 U-образные блоки  500 200 250 *
500 250 250 *
500 300 250 *
500 375 250 *

Количество блоков на 1м3 кладки

Зная стандартные размеры, можно рассчитать, сколько газосиликатных блоков уходит на 1м3 кладки. Такие расчёты являются обязательными и помогают определить точное количество необходимого для строительства материала.

Для этого, необходимо перевести стороны блока в искомую единицу измерения и определить, сколько кубических метров занимает один блок.

Наиболее часто встречающиеся на рынке изделия имеют такой типоразмер: 600*200*300. Переводим миллиметры в метры, и получаем 0.6*0.2*0.3. Чтобы выяснить объём одного блока, перемножаем числа и получаем 0.036 м3. Затем делим кубический метр на полученную цифру.

В результате получается число 27.7, что после округления даёт 28 газосиликатных блоков в кубическом метре кладки.

Размеры перегородочных блоков

ТД "Лиски-газосиликат"
  Наименование блока    Длина,мм  Ширина,мм  Высота,мм  Объем одного блока, м
 Рядовые блоки  600 100 250 0,015
600 150 250 0,0225
Газосиликатные блоки "YTONG"
Рядовые блоки  625 50 250 0,008
625 75 250 0,012
625 100 250 0,016
625 125 250 0,02
625 150 250 0,024

Вес материала

Конструкционная масса блока изменяется в зависимости от плотности готового изделия. Если судить по маркировке, можно выделить такой вес:

Помимо плотности, основополагающим фактором изменения веса считается габаритный размер готового блока.

Размер (мм)

Плотность

Вес (кг)

600 х 200 х 300

D700

20-40

D500-D600

17-30

D400

14-21

600 х 100 х 300

D700

10-16

D500-D600

9-13

D400

5-10

Плюсы и минусы газосиликатного бетона

Как и любой строительный материал, газосиликатные блоки имеют сильные и слабые стороны. К положительным характеристикам можно отнести такие моменты:

  1. Газосиликатный бетон относится к категории негорючих материалов и способен выдерживать воздействие открытого пламени до 5 часов, без изменения формы и свойств.

  2. Большие габаритные размеры обеспечивают быстрое возведение стеновых конструкций.

  3. Блоки обладают удельно низким весом, что существенно упрощает рабочий процесс.

  4. При производстве используются только природные материалы, поэтому газосиликатные блоки являются экологически безопасными.

  5. Пористая структура обеспечивает высокие значения теплоизоляции помещений.

  6. Материал легко поддаётся обработке, что помогает возводить стены со сложной геометрией.

К недостаткам можно отнести следующее:

  1. Хорошо впитывают влагу, что снижает эксплуатационный срок.

  2. Применение для сцепления специальных клеевых составов.

  3. Обязательная внешняя отделка.

Стоит отметить, что для газосиликатных блоков требуется прочный фундамент. В большинстве случаев обязателен армирующий пояс.

Газосиликат или газобетон?

Оба материала относятся к категории ячеистых бетонов, поэтому имеют практически идентичную структуру и свойства. Многие строители считают, что газосиликат и газобетон – это два названия одного материала. Однако это заблуждение. При внешнем сходстве, ячеистые бетоны имеют ряд отличительных признаков, что определяет их дальнейшее применение и технические характеристики.

В частности, при изготовлении газобетона допускается естественное твердение блока на открытом воздухе, для газосиликата – автоклавные печи являются обязательным условием. Кроме этого, для газобетонных блоков основным связующим компонентом является цемент, у силикатных аналогов – известь. Применение разных компонентов влияет цвет готовых блоков.

Если говорить о конкретных характеристиках, можно заметить такие отличия:

В плане долговечности материалы идентичны и могут прослужить более 50 лет.

Если отвечать на вопрос: «Что лучшее?», у газосиликатных блоков намного больше технических преимуществ. Однако технология изготовления вынуждает повышать стоимость готовых изделий, поэтому газобетонные блоки обходятся дешевле. Поэтому, те, кто желает возвести дом из качественного и современного материала выбирают газосиликат, желающие сэкономить на строительстве – отдают предпочтение газобетону.

При этом нужно учитывать регион применения: в областях с повышенной влажностью воздуха, эксплуатационный срок газосиликатных блоков заметно снижается.

Штукатурка стен из газосиликатных блоков

Оштукатуривание стен подразумевает соблюдение определённых норм и правил. В частности, внешняя отделка производится только после завершения внутренних работ. В противном случае, на границе газосиликата и слоя штукатурки будет образовываться слой конденсата, что вызовет появление трещин.

Кроме этого, не рекомендуется использование обычного цементно-песчаного раствора. Блок впитает влагу, оставив только сухой слой. Поэтому для оштукатуривания необходимо использовать только специальные смеси.

Если говорить о технологии проведения работ, можно выделить три основных этапа:

Для отделочных работ лучше использовать силикатные смеси и силиконовые штукатурки, которые обладают отличной эластичностью. Наносят штукатурку шпателем, уминая смесь поверх армирующей сетки. Минимальная толщина слоя 3 см, максимальная – 10. Во втором случае, штукатурка наносится несколькими слоями.

Клей для газосиликатных блоков

Структура материала подразумевает использования специальных клеевых составов при возведении стеновых конструкций. Стоит отметить, что специалисты рекомендуют приобретать клей и блоки в комплекте, чтобы исключить конфликт материалов и обеспечить максимальную сцепляемость. При выборе клея, нужно учитывать время застывания состава. Некоторые смеси схватываются за 15-20 минут, но это не является показателем качества клея. Оптимальное время застывания – 3-4 часа.

Если говорить о конкретных названиях, можно обратить внимание на такие марки клея:

Стоит отметить, что для летнего и зимнего строительства используются разные клеевые составы. Во втором случае, в смесь добавляют специальные добавки, на упаковке имеется соответствующая пометка.

Расход клея на 1м3

Эта информация обычно указывается производителем и варьируется в пределах 1.5-1.7 кг. Нужно уточнить, что приведенные значения актуальны только для горизонтальных поверхностей: для кубатуры расход клея будет заметно выше. Средние значения расхода клеевого состава на 1м3 кладки составят около 30 кг.

Отметим, что это расчёты производителей, которые могут отличаться от реальных значений. Например, профессиональные строители утверждают, что на 1м3 кладки из газосиликатных блоков уходит не менее 40 кг. Это вызвано тем, что пластичный состав заполняет все пустоты и изъяны готового блока.

Независимый рейтинг производителей

Перед началом строительства, важно выбрать производителя материалов, который поставляет на рынок качественную продукцию. В российском регионе доверие потребителя заслужили такие компании:

  1. ЗАО «Кселла-Аэроблок Центр». Это немецкая компания, часть производственных мощностей которой находится в России. Продукция предприятия известна во всём мире, присущим всему немецкому качеством. Любопытно, что компания XELLA ведёт свою деятельность в нескольких направлениях, три из которых нацелены на добычу и последующую переработку сырья.

  2. ЗАО «ЕвроАэроБетон». Предприятие специализируется на производстве газосиликатных блоков с 2008 года. Компания имеет собственные производственные линии, где используется автоматизированный процесс, используется оборудование ведущих мировых брендов. Завод расположен в Ленинградской области, город Сланцы.

  3. ООО «ЛСР. Строительство-Урал». Головной офис компании находится в Екатеринбурге, завод занимает лидирующие позиции на Урале. Предприятие имеет полувековую историю, использует автоматизированный производственный процесс, контролирует качество на всех этапах.

  4. ЗАО «Липецкий силикатный завод». История предприятия началась в 1938 году, это один из основных поставщиков центрального региона России. В 2012 году, компания получила сертификат международного образца по классу ISO 9001.2008, что говорит о высоком качестве продукции.

  5. ОАО «Костромской силикатный завод». Это одно из старейших предприятий страны, основанное в 1930 году. За годы существования, был выработан специальный устав, позволяющий вывести качество выпускаемой продукции на принципиально новый уровень. Компания дорожит своей репутацией и может похвастаться отсутствием негативных отзывов со стороны потребителей.

Отметим, что это далеко не полный перечень заслуживающих доверия производителей газосиликатных блоков российского региона. Однако продукция этих брендов является оптимальным соотношением стоимости и качества.

размеры, вес, преимущества и недостатки

Блоки газосиликат – это разновидность легкого ячеистого материала, который имеет достаточно обширную сферу применения в строительстве. Популярность пористые бетонные изделия такого типа заслужили благодаря высоким техническим качествам и многочисленным положительным характеристикам.  Какие достоинства и недостатки имеют газосиликатные блоки, и в чем состоят особенности их использования при возведении домов?

Общие характеристики газосиликатного блока

Газосиликат считается улучшенным аналогом газобетона. Производственная технология его изготовления включает такие составные части:

Из смеси таких компонентов получается высококачественный пористый материал с хорошими техническими характеристиками:

  1. Оптимальная теплопроводность. Такой показатель зависит от качества материала и его плотности. Марке газосиликатных блоков D700 отвечает теплопроводность 0,18 Вт/м°С. Этот показатель несколько выше многих значений других строительных материалов, включая железобетон.
  2. Морозостойкость. Газосиликатные блоки величиной плотности 600 кг/ м³ способны выдержать более 50 циклов замерзания и оттаивания. Некоторые новые марки имеют заявленный показатель морозостойкости до 100 циклов.
  3. Плотность материала. Такое значение колеблется в зависимости от типа газосиликата – от D400 до D700.
  4. Способность поглощать звуки.  Шумоизоляционные свойства ячеистых блоков равняются коэффициенту 0,2 при звуковой частоте 1000 Гц.
Газосиликатные блоки считаются улучшенным аналогом газобетона

Многие технические параметры газосиликата в несколько раз превышают характерные показатели кирпича. Чтобы обеспечить оптимальную теплопроводность выкладывают стены толщиной 50 сантиметров. Для создания таких условий из кирпича требуется размер кладки в 2 метра.

Качество и свойства газосиликата зависят от соотношения используемых для его приготовления компонентов. Повысить прочность изделий можно, увеличив дозу цементной смеси, но при этом снизится пористость материала, что повлияет на другие технические его характеристики.

Виды

Газосиликатные блоки разделяют в зависимости от степени прочности на три основных вида:

  1. Конструкционные. Используются такой материал для сооружения зданий, не превышающих три этажа. Плотность блоков составляет D700.
  2. Конструкционно-теплоизоляционные. Газосиликат такого типа применяется для укладки несущих стен в зданиях не выше двух этажей, а также для строительства межкомнатных перегородок. Плотность его колеблется от D500 до D700.
  3. Теплоизоляционные.  Успешно используется материал для снижения степени тепловой отдачи стен. Прочность его невысокая, а за счет высокой пористости плотность достигает всего D400.

Строительные блоки из газосиликата производят двумя способами:

Производство газосиликатных блоков

Газосиликат, изготовленный с помощью автоклавной обработки, обладает самыми высокими техническими характеристиками.  Такие блоки имеют хорошие показатели прочности и усадки.

Типоразмер и вес

Размер блока газосиликата зависит от вида материала и его производителя. Наиболее распространенными являются такие габариты, которые выражены в миллиметрах:

Газосиликат благодаря ячеистой структуре является достаточно легким материалом. Вес пористых изделий отличается согласно плотности материала и его типоразмера:

Небольшая масса блоков и возможность подбора необходимого их размера намного облегчает строительный процесс.

Сфера применения газосиликатных блоков

В строительстве газосиликат с успехом используют для таких целей:

Количество ячеек на один метр кубический в выпускаемых газосиликатных блоках разное. Поэтому область применения материала напрямую зависит от плотности материала:

  1. 700 кг/ м³. Такие блоки наиболее эффективно используются при сооружении высотных домов. Строительство многоэтажек из газосиликата обходится намного дешевле, чем из железобетона или кирпича.
  2. 500 кг/ м³. Материал применяют для строительства невысоких зданий – до трех этажей.
  3. 400 кг/ м³. Такой газосиликат подходит для кладки одноэтажных помещений. Чаще всего его расходуют для недорогих хозяйственных построек. Кроме этого материал успешно применяется для теплоизоляции стен.
  4. 300 кг/ м³. Ячеистые блоки с низким показателем плотности предназначены для утепления несущих конструкций. Материал не способен выдерживать высокие механические нагрузки, поэтому не подходит для возведения стен.

Чем ниже плотность ячеистых блоков, тем выше их теплоизоляционные качества. В связи с этим сооружения из газосиликата с плотной структурой часто требуют дополнительного утепления. В качестве изоляционного материала используют плиты из пенополистирола.

Преимущества и недостатки

Возведение домов из газосиликатных блоков достаточно оправдано невысокой стоимостью материала и многочисленными его достоинствами:

  1. Блоки, предназначенные для сооружения домов, обладают высокой прочностью. Для материала средней плотности 500 кг/ м³ показатель механического сжатия 40 кг/ см3.
  2. Небольшой вес газосиликатных изделий позволяет избежать дополнительных затрат при доставке и установке блоков. Ячеистый материал в пять раз легче от обычного бетона.
  3. За счет хорошей теплоотдаче снижается расход теплоэнергии. Такое свойство позволяет значительно сэкономить на отоплении здания.
  4. Высокий показатель звукоизоляции. За счет наличия пор ячеистый материал защищает от проникновения шума в здание в десять раз лучше, чем кирпич.
  5. Хорошие экологические свойства. Блоки не содержат токсических веществ и совершенно безопасны в применении. По многим экологическим показателям газосиликат приравнивается к дереву.
  6. Высокая паропроницаемость изделий позволяет создать хорошие условия микроклимата в помещении.
  7. Негорючий материал препятствует распространению огня в случае пожара.
  8. Точные пропорции размеров блоков дают возможность выполнения ровной кладки стен.
  9. Доступная цена материала. При хороших технических показателях цена на газосиликатные блоки сравнительно невысокая.
Дом из газосиликатных блоков позволяет значительно сэкономить на отоплении

Наряду с немалым количеством преимуществ пористый материал имеет некоторые недостатки:

  1. Механическая прочность блоков несколько ниже от железобетона и кирпича. Поэтому при вбивании гвоздей в стену или вкручивании дюбелей поверхность легко крошится. Тяжелые детали блоки удерживают достаточно плохо.
  2. Способность влагопоглощения. Газосиликат хорошо и быстро впитывает воду, которая проникая в поры, снижает прочность материала и приводит к его разрушению. При строительстве зданий из различных типов пористого бетона применяется защита поверхностей от воздействия влаги.  Штукатурку на стены рекомендуется наносить в два слоя.
  3. Морозостойкость блоков зависит от плотности изделий. Марки газосиликата ниже D 400 не способны выдерживать цикл в 50 лет.
  4. Материал склонен к усадке. Поэтому особенно у блоков марок ниже D700 первые трещины могут появляться через пару лет после сооружения здания.

При оформлении стен из газосиликата используется в основном гипсовая штукатурка. Она прекрасно скрывает все швы между блоками. Цементно-песчаные смеси не удерживаются на пористой поверхности, а при понижении температуры воздуха образуются небольшие трещины.

Популярность газосиликата с каждым годом возрастает. Ячеистые блоки обладают практически всеми качествам необходимыми для эффективного строительства малоэтажных зданий. Некоторые характеристики намного превышают достоинства других материалов. С помощью легких блоков из газосиликата можно построить надежное здание при небольших затратах за сравнительно короткий срок.

Газосиликатные блоки – основные свойства и характеристики

Еще одним популярным материалом, захватившим значительную долю на рынке стройматериалов - является газосиликат. Готовые отформованные блоки имеют много общего с искусственным камнем, и отличаются заметными достоинствами. По этой причине газосиликатные блоки и приобрели такую широкую популярность при строительстве домов.

Оглавление:

  1. Где применяют газосиликатные блоки
  2. Характеристики материала
  3. Преимущества и недостатки газосиликатных блоков
  4. Как производятся газосиликатные блоки

Где применяют газосиликатные блоки

Сфера применения газосиликата лежит в таких направлениях:

По своим качествам газосиликатные блоки имеют много общего с пенобетоном, но при этом превосходят их по механической прочности.

В зависимости от плотности материала. различают несколько областей применения:

Чем выше плотность - тем хуже показатели теплоизоляции, поэтому в таких зданиях потребуется дополнительная изоляция. Чаще наружную обеспечивают с помощью плит из пенопласта или пенополистирола. Этот материал отличается низкой ценой и при этом обеспечивают хорошую теплоизоляцию помещения в любое время года.

За последнее время позиция газосиликата, как одного из самых востребованных при строительстве материалов, значительно укрепилась.

Относительно малый вес готовых блоков позволит значительно ускорить постройку здания. К примеру, блоки газосиликатные, размеры которых имеют типовые значения, по некоторым оценкам снижают трудоемкость при монтаже до 10 раз по сравнению с кирпичом.

Стандартный блок с плотностью в 500 кг/м3 с весом в 20 кг способен заменить 30 кирпичей, суммарная масса которых составит 120 кг. Таким образом монтаж блоков на здания с малой этажностью не потребует специальной техники, снизит трудозатраты и затрачиваемое время на постройку здания. По некоторым оценкам, экономия времени достигает снижения в затрат по нему 4 раза.

Характеристики материала

Имеет смысл перечислить основные технические характеристики газосиликатных блоков:

Если сравнивать газосиликатные блоки с кирпичом, то выходят показатели не в пользу последнего. Так, требуемая толщина стен для обеспечения достаточной теплопроводности для блоков составляет до 500 мм, в то время как для кирпича потребуется аналогичная кладка толщиной в 2000 мм. Расход раствора для укладки материала составит для кирпича 0,12 м3 и 0,008 м3 для газосиликатных блоков на 1 м2 кладки.

Вес одного квадратного метра стены при этом составит до 250 кг для газосиликатного материала, и до двух тонн кирпича. При этом потребуется соответствующая толщина фундамента для несущих стен строящегося здания. Кирпичная кладка потребует толщину фундамента не менее 2 метров, в то время как для газосиликатных блоков достаточно толщины всего в 500 мм. Трудоемкость кладки блоков значительно ниже, что позволит снизить затраты на трудоемкость.

Помимо всего прочего, газосиликатные блоки отличаются значительно большей экологичностью. Коэффициент этого материала составляет два пункта, приближая его к натуральному дереву. В это же время показатель экологичности кирпича находится на уровне от 8 до 10 единиц.

Преимущества и недостатки газосиликатных блоков

Газосиликатные блоки, цена которых позволит значительно снизить затраты на постройку дома, обладают следующим рядом неоспоримых преимуществ:

Тем не менее, газосиликатные блоки на данный момент не способны нанести сокрушительный удар по всем конкурентам. Этому материалу свойственны и существенные недостатки:

Как производятся газосиликатные блоки

Купить газосиликатные блоки целесообразнее у тех дилеров, которые представляет продукцию известных производителей. Современное качественное оборудование на заводских линиях позволяет обеспечить должный контроль за качеством выпускаемых газосиликатных блоков, благодаря чему покупатель уверен в долговечности закупаемой продукции.

Сам процесс производства делят на несколько этапов, и что характерно, каждый из них полностью автоматизирован. Это исключает вмешательство человеческого фактора, от которого зачастую зависит качество выпускаемой продукции. Особенно по пятницам и понедельникам. Кто работал на производстве - тот поймет.

Производится дробление извести, песка и гипса, которое составляет основу для производства блоков. С помощью добавления воды песок перемалывают до состояния жидкой смеси. Ее отправляют в смеситель, в который добавляется цемент, гипс и известь. Далее компоненты замешиваются, и во время этого процесса в них добавляется алюминиевая суспензия.

После того, как все компоненты были тщательно смешаны между собой, смесь заливают в формы, которые перемещают в зону созревания. При воздействии температуры в 40°С на протяжении четырех часов происходит вспучивание материала. При этом активно выделяется водород. Благодаря этому конечная масса приобретает необходимую пористую структуру.

С помощью захвата для переворачивания и режущей машины производится нарезка блоков под нужные размеры. При этом автоматика контролирует точную и бездефектную нарезку изделий.

Вслед за этим блоки отправляют в автоклав для набора ими конечной прочности. Этот процесс протекает в камере при воздействии температуры в 180°С на протяжении 12 часов. При этом давление пара на газосиликат должно составлять не менее 12 атмосфер. Благодаря такому режиму готовые блоки набирают оптимальное значение конечной прочности.

Благодаря крану-делителю и оборудованию по финальному контролю за качеством производится укладка блоков для их последующего естественного остывания. После чего на автоматической линии с блоков удаляются возможные загрязнение и проводят упаковку и маркировку блоков.

Что примечательно, процесс производства является безотходным, поскольку в момент нарезки еще на стадии застывания отходы сырого массива отправляют на повторную переработку, добавляя материал в другие блоки.

Паллеты с упакованными газосиликатными блоками получают свой технический паспорт с подробно изложенными физическими свойствами и техническими характеристиками изделия, чтобы покупатель мог убедиться в соответствии.заявленным характеристикам.

Дальнейшая работа уже за дилерами и маркетологами, от которых и будет зависеть успешность продаваемости изделия.

состав, виды, характеристики, плюсы и минусы

Состав газосиликатного блока

Подготовленную смесь растворяют водой, всыпают газообразователь (алюминиевую пудру) и перемещают в формы. Все виды ячеистых бетонов в разы увеличиваются в объёме за счёт образующихся пустот. Пудра вступает в химическую реакцию с силикатной массой, в результате идёт бурное выделение газа (водорода), который испаряется в атмосферу, а в отвердевшем веществе (бетоне) остаётся воздух в виде множества сферических ячеек размером от 1 до 3 мм.

Извлечённые из формы, газосиликатные блоки пока ещё пребывают в достаточно мягком состоянии. Их твердение должно завершаться только в автоклавной печи при повышенных давлении (0,8–1,3 МПа) и температуре (175–200 °С).

Справка 1. Ячеистые бетоны получают посредством добавления газообразователя или/и пенообразователя, вследствие чего они становятся газобетоном, пенобетоном или газопенобетоном. Газосиликат, он же газосиликатный бетон, является разновидностью газобетона.

Справка 2. Известково-кремнеземистая смесь называется силикатной из-за входящего туда химического элемента кремний в составе натурально диоксида кремния SiO₂- песка. На латыни же его именуют Silicium (силициум). Применение газобетонных блоков

Классификация и виды

В зависимости от назначения изделия из газобетона могут быть конструкционными марок:

Газосиликатные блоки применяют обычно в строительстве малоэтажек и домов высотой до 9 этажей. Существует следующая градация в зависимости от плотности материала (кг/м³):

Размеры и форма

Блоком считается изделие с прямоугольным сечением и толщиной, незначительно меньшей его ширины. По форме газосиликатный блок может напоминать правильный параллелепипед с гладкими поверхностями либо с пазами и выступами по торцам (замковыми элементами) - так называемые пазогребневые блоки; могут иметь карманы для захвата. Допускается также изготовление блоков U-образной формы. Блоки выпускаются самых разных размеров, но не должно быть превышения установленных пределов:

По допустимым отклонениям от проектных размеров стеновые блоки относятся к I или II категории, в рамках которых определённая разность длин диагоналей или число реберных отбитостей не считаются браковочными дефектами (подробнее можно посмотреть в ГОСТ 31360-2007).

Характеристики газосиликатных блоков

Основные физико-механические и теплофизические характеристики стеновых изделий из ячеистого автоклавного бетона:

Отличительные особенности газосиликатных блоков

Наличие в структуре газосиликатных блоков пустот (от 50%) приводит к снижению объёмной массы и, как следствие, снижению давления готовой кладки на фундамент. Уменьшается вес конструкции в целом по сравнению с другими (не ячеистыми) бетонными блоками, кирпичами, деревянными элементами.

Так, блок плотностью 600 кг/м³ весит примерно 23 кг, тогда как кирпич этого же объёма весил бы почти 65 кг.

Кроме того, благодаря ячеистой структуре газобетонные блоки обладают хорошей звукоизоляцией и низкой теплопроводностью, то есть дома, построенные из газобетона, лучше удерживают тепло, снижая тем самым затраты домовладельца на теплоизоляционные материалы и отопление.

Если не брать в расчёт сумму первоначальных вложений в оборудование, включая дорогостоящий автоклав, сама технология изготовления газосиликата не требует существенных затрат, и потому гасосиликатные блоги относятся к экономичным строительным материалам.

Достоинства (плюсы)

Недостатки блоков из газосиликатного бетона

Транспортировка

Газосиликатные блоки укладываются на поддоны, вместе с которыми и упаковываются в термоусадочную плёнку. Для обеспечения надёжности и сохранности при перевозке готовые транспортные пакеты обвязываются стальной или полимерной лентой.

технических характеристик. Размеры, отзывы и цены

Газосиликатные блоки, технические характеристики которых будут представлены в статье, сегодня достаточно распространены. Это связано с тем, что этот ячеистый бетон имеет небольшой вес и отличное качество.

Состав газосиликата

При изготовлении этой продукции используется портландцемент высокого качества, среди ингредиентов которого должен присутствовать силикат кальция в объеме, равном ½ от общей массы.Помимо прочего, в смесь добавляется песок, в котором есть кварц (85% и более). При этом ила и глины в этом компоненте должно быть не более 2%. Добавляется в процессе производства и известь-кипелка, скорость закалки которой составляет около 5-15 минут, но оксида кальция и магния в ней должно быть около 70% и более. Продукция имеет состав и газификатор, который изготовлен из алюминиевой пудры. Также в блоках присутствует жидкость, а также сульфонол С.

Блоки из газосиликата, цена которых будет указана ниже, могут изготавливаться как с автоклавом, так и без него.Первый способ производства позволяет формировать блоки, прочность которых намного выше, их усадка также не настолько внушительна, чтобы ее оценили потребители.

Изделия, изготовленные с использованием автоклава, но не прошедшие этап сушки, имеют в 5 раз более впечатляющую усадку по сравнению с блоками, которые сушат в автоклаве, кроме того, у них менее впечатляющая прочность, но они меньше.

Автоклавный способ производства применяется, как правило, на крупных предприятиях, это связано с тем, что этот метод является технологичным и требует больших затрат энергии.Блоки в производственном процессе проходят стадию пропаривания при температуре 200 0 ° C, при этом давление достигает значения 1,2 МПа. Производители меняют соотношение ингредиентов, входящих в состав смеси, что позволяет изменять характеристики материала. Например, с увеличением объема цемента прочность блока будет увеличиваться, но уменьшится пористость, что в результате отразится на теплотехнических качествах, а теплопроводность значительно возрастет.

Технические условия

Газосиликатные блоки, технические характеристики которых предпочтительно учитывать перед приобретением, делятся на типы по плотности. В зависимости от этого показателя блоки могут быть конструкционными, теплоизоляционными и конструктивно-теплоизоляционными. Конструкционные изделия - это те, у которых плотность обозначена маркой D700, но не меньше. Эти изделия используются при возведении несущих стен в зданиях, высота которых не превышает 3 этажей. Конструкционные и теплоизоляционные изделия имеют плотность в пределах D500-D700.Этот материал отлично подходит для возведения межкомнатных перегородок и стен зданий, высота которых не превышает 2 этажей.

Теплоизоляционные газосиликатные блоки, технические характеристики которых важно знать перед применением их при возведении стен, имеют довольно внушительную пористость, это свидетельствует об их самой низкой прочности. Их плотность равна пределу D400, они используются в роли материала, способного повысить тепловые характеристики стен, построенных из менее энергоэффективных материалов.

Качества теплопроводности

По показателям теплопроводности газосиликат имеет весьма впечатляющие характеристики. Теплопроводность прямо пропорциональна плотности. Так, газовый продукт D400 или ниже имеет теплопроводность 0,08-0,10 Вт / м ° С. Что касается агрегатов D500-D700, этот показатель колеблется от 0,12 до 0,18 Вт / м ° C. Блоки марки D700 и выше имеют теплопроводность в пределах 0,18-0,20 Вт / м ° С.

Морозостойкость

Газосиликатные блоки, технические характеристики которых обязательно стоит узнать перед покупкой, также обладают определенными качествами морозостойкости, которые зависят от количества поры.Таким образом, различные блоки на основе газосиликата способны выдерживать примерно 15-35 циклов замораживания-оттаивания. Однако технический прогресс не стоит на месте, и некоторые предприятия научились производить блоки, способные выдерживать такие циклы до 50, 75 и даже 100 раз, что очень привлекательно, как и вес газосиликатного блока. Но если вы покупаете продукцию, которая была произведена по ГОСТ 25485-89, то при строительстве дома нужно ориентироваться на показатель морозостойкости марки Д500, равный 35 циклам.

Размеры и вес блоков

Перед тем, как приступить к возведению стен из газосиликатных блоков, необходимо выяснить, какие размеры могут иметь изделия. Как правило, в продаже представлены блоки размером 600x200x300, 600x100x300, 500x200x300, 250x400x600 и 250x250x600 мм, но это далеко не полный список.

Вес блока зависит от плотности. Таким образом, если блок имеет марку D700 и его размеры лежат в пределах 600х200х300 мм, вес блока будет от 20 до 40 кг.А вот штамповой блок D700 с размерами в пределах 600x100x300 мм имеет вес, эквивалентный 10-16 кг. Блоки плотностью от D500 до D600 и размерами 600x200x300 мм имеют вес от 17 до 30 кг. Для газосиликата плотность D500-D600 и его габариты 600x100x300 мм удельный вес равен 9-13 кг. При плотности в D400 и габаритах 600x200x300 мм масса составит 14-21 кг. Марка газосиликата Д400, заключенная в габариты 600х100х300 мм, будет весить порядка 5-10 кг.

Положительные стороны газосиликатного блока

Зная толщину газосиликатного блока, можно узнать о других его характеристиках, в том числе о положительных и отрицательных сторонах.Среди плюсов можно выделить небольшой вес, а также прочность, достаточную для малоэтажного строительства. К тому же эти изделия обладают прекрасными теплосберегающими свойствами. Сквозь такие стены шум плохо проходит, а стоимость изделий при этом остается доступной. Блоки не горят. Строить конструкции из газосиликатных блоков можно на основе специальных клеев, позволяющих получить шов минимальной толщины.

Отрицательные качества

Учитывая недостатки газосиликатных блоков, выделим необходимость во внешней отделке, повышающей эстетичность стен.Блоки не так привлекательны, когда потребитель узнает об их гигроскопичности. А до начала строительства требуется заложить прочный фундамент.

Цена блоков

Газосиликатные блоки, цена которых может варьироваться в зависимости от размеров, это разреш.

.

Анализ характеристик газопроницаемости нанокомпозитов поли (молочная кислота) / поли (бутиленсукцинат)

Газопроницаемость и морфологические свойства нанокомпозитов, полученных смешением поли (молочной кислоты) (PLA) и поли (бутилен сукцината) (PBS) , и глина. Хотя состав полимеров PLA и PBS был установлен на уровне 80% и 20% по весу, соответственно, для всех нанокомпозитов, содержание глины варьировалось от 1 до 10% по весу. На основании морфологических исследований с использованием как широкоугольной рентгеновской дифракции, так и просвечивающей электронной микроскопии, нанокомпозит, содержащий 1 мас.% Глины, считается имеющим смешанную морфологию интеркалированной и расслоенной структуры, в то время как некоторые кластеры или агломерированные частицы были обнаружены для нанокомпозитов, имеющих 3 и содержание глины более 3 мас.%.Однако средний размер частиц диспергированной фазы PBS был значительно уменьшен с 7 мкм мкм до 30-40 нм при добавлении глины в смесь. Свойство кислородного барьера было значительно улучшено по сравнению с водяным паром. Модель, основанная на свойствах газового барьера, была использована для подтверждения относительной проницаемости для кислорода нанокомпозитов PLA / PBS / глина. Нанокомпозиты PLA / PBS / глина подтвердили модель Бхарадваджа только до 3 мас.% Содержания глины, в то время как для нанокомпозитов с более высоким содержанием глины модель Бхарадваджа была недействительной из-за образовавшихся кластеров и агломератов.

1. Введение

Полимерные / органически модифицированные слоистые силикатные нанокомпозиты привлекли большое внимание в последние несколько десятилетий, поскольку они продемонстрировали значительное улучшение большого числа свойств, включая барьерные, термические, механические, реологические, стойкость к воспламенению и другие. физические свойства по сравнению с немодифицированной силикатной или чистой полимерной смолой. Эти улучшения в основном достигаются при более низких содержаниях силиката (≤5 мас.%), Что приводит к высокому коэффициенту формы и большой площади поверхности.Концентрация силикатной загрузки, необходимая для приготовления нанокомпозитов, является долей того, что обычно требуется для обычных композитов. Более того, улучшения в этих нанокомпозитах сопоставимы или выше, чем у традиционных композитов, в отношении содержания наполнителя. К настоящему времени были разработаны и разрабатываются различные нанокомпозиты с использованием минералов слоистой силикатной глины в качестве армирующей фазы из-за их легкой и широкой доступности, низкой стоимости и, что более важно, безвредности для окружающей среды [1].

Быстрый рост использования пластмасс в нашей повседневной жизни стал важной проблемой из-за глобальных экологических проблем. Обычно полиэтилен, полипропилен, полистирол, поливинилхлорид и т.д. производятся чаще всего, используются, а затем выбрасываются в окружающую среду. В частности, их упаковочные материалы превращаются в опасные неразлагаемые отходы. Из-за отсутствия подходящих полигонов для захоронения отходов, образования большого количества углекислого газа и токсичных газов во время сжигания, которые снова способствуют загрязнению окружающей среды, а также из-за более дорогостоящего и низкого качества переработанных пластмассовых изделий, было стремление сосредоточиться на биоразлагаемые полимерные материалы.Учитывая эти причины, разработка биоразлагаемых материалов с превосходными свойствами сегодня стала сложной и интересной темой для исследователей, ученых и инженеров во всем мире. Ожидается, что, как и другие полимерные нанокомпозиты, биоразлагаемые полимер-нанокомпозиты также продемонстрируют значительное улучшение физических свойств и свойств материала. Следовательно, эти биоразлагаемые нанокомпозиты могут стать возможным решением глобальной экологической проблемы, вызванной пластиковыми отходами.

Различные исследователи [2, 3] изучали биоразлагаемые полимеры, полученные из возобновляемых и нефтяных ресурсов; к ним относятся поли (L-лактид) (PLA), поли (бутилен сукцинат) (PBS), поли (бутиленадипаттерефталат), поли (этилентерефталат сукцинат) и поли ( ε -капролактон). PLA, который производится из кукурузы, а не из нефти, в последнее время используется для упаковочного материала. Упаковочный материал для пищевых продуктов должен обеспечивать достаточные барьеры от водяного пара для предотвращения разложения пищевых продуктов, от атмосферных газов для предотвращения окисления пищевого материала и от летучих органических соединений для сохранения ароматов и вкусовых качеств пищевых продуктов [4].В упаковке пищевых продуктов массоперенос как от пищевых продуктов к полимеру, так и наоборот, приводит к загрязнению пищевых продуктов, а также к разрушению упаковочного материала. Поскольку PLA производится из мономера лактида из молочной кислоты, которая является нетоксичным веществом, уже обнаруженным в организме человека, загрязнением пищевых продуктов можно пренебречь, когда PLA используется в качестве упаковочного материала. Следовательно, можно предположить, что определение проницаемости для кислорода, водяного пара и ароматов в PLA, используемом для материала упаковки пищевых продуктов, является важным параметром.

PLA - это линейный термопластичный полиэстер. Он обладает хорошими механическими свойствами, термопластичностью и хорошей биосовместимостью, и его легко производить. Однако стоимость, связанная с полимеризацией лактидного мономера с раскрытием кольца, и хрупкость PLA ограничивают коммерческое использование полимера PLA. Следовательно, может потребоваться смешивание PLA с другим биоразлагаемым полиэфирным полимером, чтобы полученная смесь преодолела ограничения, связанные с достижением PLA хороших качеств путем добавления другого полимера, а также снизила конечную стоимость.

В этом исследовании полимером, выбранным для смешивания с PLA, был PBS, который является одним из наиболее многообещающих полимеров в семействе синтетических биоразлагаемых полиэфиров. PBS, химически синтезированный поликонденсацией 1,4-бутандиола с янтарной кислотой [5], обладает высокой гибкостью, превосходной ударной вязкостью, термической и химической стойкостью [6]. Превосходная технологичность PBS может улучшить технологичность PLA. Среди различных физических характеристик свойства газопроницаемости нанокомпозитов в основном сфокусированы, а затем коррелируются с их морфологическими свойствами как по данным XRD, так и TEM.

2. Предпосылки моделирования газового барьера

Были разработаны теоретические модели для прогнозирования свойств композитных материалов на основе свойств чистых компонентов и морфологии композита. Общая цель таких теорий состояла в том, чтобы предсказать производительность композита для заданного набора компонентов [7]. Эти теории обеспечивают простой способ оценки индивидуального вклада свойств компонента, таких как тип матрицы, объемная доля, соотношение сторон наполнителя, ориентация наполнителя и распределение наполнителя.Различные исследования [8, 9] показали, что соотношение сторон и распределение частиц в полимерной матрице являются важными факторами для предсказания свойств полимерных нанокомпозитов; подходящие значения помогают в достижении значительного улучшения свойств нанокомпозитов.

У полимер-силикатных нанокомпозитов хорошо известны улучшения различных свойств; их основная зависимость заключается в распределении силикатных слоев в полимерных матрицах. Однако основные факторы улучшения газобарьерных свойств еще полностью не изучены.Поскольку глины являются кристаллическими материалами, считается, что они увеличивают барьерные свойства, создавая лабиринт или «извилистый путь», который ограничивает продвижение молекул газа через полимерные матрицы [10]. Обратите внимание, что идея «извилистости» уже была введена Майклзом и Паркером [11] с учетом сопротивления потоку, создаваемого нерегулярными межкристаллитными проходами полиэтилена.

Нильсен [10] разработал теорию диффузии через наполненные полимерные системы.Согласно этой теории, если наполнители непроницаемы для диффундирующего газа или молекулы жидкости, то диффундирующая молекула должна обойти частицы наполнителя. Он использовал коэффициент извилистости (), который определяется как отношение фактического расстояния (), которое пенетрант должен пройти, к самому короткому расстоянию (), которое он бы прошел в отсутствие слоистого силиката. Нильсон добавил, что тонкие пластинчатые наполнители с большим соотношением сторон () (где - длина частицы наполнителя и - ширина пластин наполнителя) могут значительно снизить проницаемость, только если частицы ориентированы таким образом. таким образом, чтобы их плоские поверхности были параллельны поверхностям пленки.Нильсен также подчеркнул, что неполное диспергирование наполнителя, пустоты и только частичная ориентация частиц должны привести к обратному влиянию на проницаемость. Коэффициент извилистости () выражается как где - объемная доля листов.

Влияние извилистости на проницаемость можно выразить как где и представляют собой проницаемости нанокомпозита и чистого полимера соответственно.

Бхарадвадж [12] использовал простую модель, разработанную ранее Nielsen, коррелирующую длину листа, концентрацию, относительную ориентацию и агрегатное состояние наполнителя в полимерной матрице.Эта модель дала дополнительные рекомендации по разработке лучших барьерных материалов для нанокомпозитов. Бхарадвадж [12] предсказал, исходя из (2), что относительная проницаемость является функцией длины силикатного листа. Относительная проницаемость H 2 O в нанокомпозите полиимид-монтмориллонит воспроизводит предложенную концентрационную зависимость в соответствии с (2) [13], показывая прогрессивное уменьшение относительной проницаемости как функцию увеличения концентрации и длины листа. Чрезвычайно большое отношение длины к толщине силикатных листов (длина от 30 до ~ 2000 нм, толщина 1 нм) показало значительное увеличение извилистости.Интересно отметить, что не было замечено значительного снижения относительной проницаемости вне зависимости от длины глиняного листа. Это также согласуется с экспериментальными наблюдениями [13–18].

Бхарадвадж изменил коэффициент извилистости, включив в него ориентационный порядок (), записав относительную проницаемость следующим образом:

Вышеприведенное выражение сводится к (2) при (плоское расположение, т.е. максимальная извилистость) и обеспечивает приблизительно проницаемость чистого полимера при (ортогональное расположение).Кроме того, Бхарадвадж пришел к выводу, что включение листов с нм со случайной ориентацией было более выгодным для барьерных свойств, чем в случае, когда листы были выровнены перпендикулярно пути рассеивания.

Отслоение является решающим фактором в определении максимальной эффективности полимерных нанокомпозитов для барьерных применений. Отчетливо наблюдалось значительное уменьшение проницаемости газа O 2 через почти расслоенный PLA-нанокомпозит по сравнению с чистым полимером (PLA) [8].Нильсен [10] пояснил, что при нм относительная проницаемость составляет ~ 0,05 для нм и 0,2 для нм. В то время как для нм относительная проницаемость изменилась от 0,1 до 0,3, соответственно, для 7 нм, что подчеркивает необходимость полного отслоения силикатных листов.

Мессерсмит и Джаннелис [19] наблюдали резкое снижение водопроницаемости через композитные пленки поли (эпсилон капролактон) / органически модифицированный силикат типа слюды, содержащие умеренные количества силиката. Это уменьшение произошло из-за диспергирования непроницаемых силикатных слоев с высоким аспектным отношением внутри полимерной матрицы.С другой стороны, Cava et al. [20] сравнили барьерные свойства биоразлагаемых пластиков и их нанокомпозитов с ПЭТ для упаковки пищевых продуктов. Биоразлагаемые материалы показали более высокую проницаемость для кислорода по сравнению с ПЭТ при 21 ° C и относительной влажности 40%; однако их нанокомпозиты продемонстрировали несколько более низкую проницаемость для исследуемого газа, чем чистый полимер.

Обе модели Нильсена [10] и Бхарадваджа [12] основаны на аргументах, связанных с фактором извилистости.Кроме того, были разработаны уравнения, относящиеся к проницаемости и извилистости, чтобы понять диффузию малых молекул в обычных композитах; тем не менее, они очень хорошо предсказывают и связывают экспериментальные результаты по относительной проницаемости в нанокомпозитах полимер / слоистый силикат. Основное предположение приведенных выше моделей состоит в том, что листы ориентированы так, что нормаль листа совпадает с направлением диффузии. Ясно, что такое расположение приводит к высочайшей извилистости.Любое отклонение от этого расположения приведет к ухудшению барьерных свойств. Кроме того, пластинчатая морфология особенно эффективна при максимальном увеличении длины пути проникновения из-за большого отношения длины к ширине по сравнению со сферами или кубами.

Целью данного исследования было лучше понять влияние концентрации глины на свойства газового барьера и морфологию биоразлагаемых нанокомпозитов из PLA / PBS / C30BX (экспериментальный сорт, связанный с Cloisite 30B), нанокомпозитов с фиксированным составом PLA и PBS. , при 80 мас.% и 2 мас.%, соответственно, при различных загрузках глины.Различные аспекты выбранных морфологических свойств, проницаемости для кислорода и водяного пара нанокомпозитов сравнивали с характеристиками полимерной смеси без глины. В частности, это исследование в основном направлено на получение всестороннего понимания газобарьерных свойств биоразлагаемых полимерных нанокомпозитов с использованием модели Бхарадваджа, основанной на подробном морфологическом анализе изображений ПЭМ. Было выполнено сравнение относительных проницаемостей для кислорода, полученных в результате экспериментальных исследований, с относительными проницаемостями, рассчитанными по модели Бхарадваджа.Предсказания модели Бхарадваджа также обсуждались с точки зрения морфологической структуры нанокомпозитов, повторно проанализированной по опубликованным изображениям ПЭМ [21].

3. Экспериментальная
3.1. Материалы

В данном исследовании использовались как биоразлагаемый поли (молочная кислота) (класс 4032D, Nature Works, Cargill Dow LLC), так и полибутиленсукцинат (PBS) (марка G4460, Ire Chem. Co., Республика Корея). для смешивания. Плотность PLA и PBS составляла 1,240 г / см 3 и 1,230 г / см 3 соответственно.PLA имел диапазон температур плавления кристаллов от 150 до 170 ° C, а PBS имел диапазон плавления от 95 до 114,7 ° C. Кроме того, использовалась экспериментальная сорт органоглины Cloisite 30B (SCPX 3016, Southern Clay Products (SCP) Inc., США), обозначенный как C30BX. Известно, что глина экспериментального качества обеспечивает лучшее диспергирование в биоразлагаемых полимерах, таких как матрицы PLA и PBS, по сравнению с коммерчески используемым C30B. Эта глина имеет в основном такую ​​же химическую обработку, что и C30B, но она была получена с помощью другого механизма.C30BX был получен реакцией катионного обмена, в результате которой природный MMT (Na + -MMT) был химически модифицирован катионами бис- (2-гидроксиэти) метил (гидрогенизированный талловый алкил) аммония (C 18 H 37 ) –N + (C 2 H 4 OH) 2 CH 3 ).

3.2. Приготовление нанокомпозитов PLA / PBS / глина

Перед обработкой через экструдер гранулы как PLA, так и PBS сначала сушили в вакуумной печи при температуре 50 ° C в течение 48 часов для удаления влаги.Сушка этих полимеров очень важна, поскольку влага в этих полимерах вызывает гидролитический разрыв цепи во время обработки при высокой температуре. Все нанокомпозиты PLA / PBS / глина получали смешиванием в расплаве с использованием двухшнекового экструдера Brabender при температуре 180 ° C и скорости вращения шнека 40 об / мин. Все нанокомпозиты дважды пропускали через экструдер для достижения лучшего и однородного смешивания всех композиций. Состав бинарных смесей PLA / PBS оставался фиксированным на уровне 80/20 (вес.% / Вес.%) Для всех нанокомпозитов.Нанокомпозиты с различной загрузкой глины, 1, 3, 5, 7 и 10 мас.%, Были приготовлены для исследований в этом исследовании.

Все компоненты были предварительно смешаны в пластиковом пакете путем перемешивания и были загружены одновременно в экструдер для поддержания общей консистенции. Экструдированные нанокомпозиты гранулировали и снова сушили при 50 ° C в вакуумной печи в течение ночи. Для определения скорости пропускания кислорода и водяного пара использовались образцы пленок толщиной примерно 0,3 мм, полученные прессованием при 200 ° C и давлении 40 кН в течение 5 минут, а затем образцы охлаждались под давлением (20 МПа). в течение 2-3 мин.Все эти образцы были использованы для оценки морфологических свойств и свойств газового барьера.

3.3. Анализ нанокомпозитов PLA / PBS / Clay

Для изучения морфологии нанокомпозитов была проведена широкоугольная дифракция рентгеновских лучей (WAXD) (рентгеновский дифрактометр Philips PW1847) с геометрией отражения и излучением CuK α ( длина волны нм) работали при 40 кВ и 30 мА в диапазоне углов рассеяния (2 θ ) от 1 до 10 °. Для исследования внутренней структуры и состояния дисперсности нанокомпозитов ультратонкие срезы (менее 100 нм) были микротомированы с помощью прибора Super NOVA с алмазным ножом.Следовательно, ультратонкие образцы были исследованы с помощью просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) (Philips CM200), работающей при ускоряющем напряжении 100 кВ [22].

Для исследования газопроницаемости сначала исследовали кислородную проницаемость с помощью прибора MOCON Ox-Tran 2/21 (Modern Controls Inc., США) в соответствии со стандартом ASTM D3985, как описано ранее [23]. Значения кислородной проницаемости были получены при 23 ° C и относительной влажности 0%, с открытой площадью и толщиной 50 см. 2 и 0.3 мм соответственно. В качестве газа-носителя использовали смесь 97% N 2 с 3% H 2 и 99,9% кислорода в качестве испытательного газа. Проницаемость майларовой (полиэфирной) пленки (производитель MOCON) была использована для калибровки прибора, в котором проницаемость этой майларовой пленки уже была известна. Образцы пленки помещали в две ячейки для испытаний на проницаемость. После установки образцов с обеих сторон барьерного материала поддерживался непрерывный поток газа. Во-первых, газообразный азот пропускали через обе поверхности для удаления кислорода из образца.Затем азот с одной стороны был заменен кислородом, а поток азота с другой стороны затем охватил поверхность, чтобы извлечь любой кислород, который диффундировал через материал. Уровень диффундирующего кислорода измерялся кулонометрическим сенсорным детектором, чувствительным только к кислороду. Для завершения одного теста после загрузки пленок в тестовые ячейки требуется от 12 до 16 часов. Перед каждым измерением образцы выдерживали при 50 ° C в вакуумной печи в течение ночи, по крайней мере, по четыре образца каждой пленки для их анализа.

Скорость пропускания водяного пара (СПВП) каждого образца нанокомпозита PLA / PBS / C30BX измеряли с использованием Permatran-W1 (США) Modern Controls Inc. (MOCON) в соответствии со стандартом ASTM F 1249 при 100% относительной влажности (RH). ) и температуре 37,8 ° C. Площадь экспонирования для измерений WVTR составляла 50 см 2 , а толщина образца пленки составляла 0,3 мм, как указано выше. Скорость прохождения водяного пара через пластиковую пленку измеряли с помощью модулированного инфракрасного датчика. Скорость пропускания водяного пара для пленок может быть оценена с использованием других растворов, то есть хлорида натрия, ацетата натрия и хлорида магния, дающих различную относительную влажность (RH).В этом исследовании использовалась очень чистая вода (относительная влажность 100%), поскольку образцы не впитывали много воды. Калибровка этого прибора была также выполнена с использованием майларовой (полиэфирной) пленки толщиной 5 мил, поставляемой MOCON, которая имеет СПВП 4,55 г / м 2 · день при 37,8 ° C и относительной влажности 100%. Тестовые пленки, установленные в диффузионной ячейке, первоначально подвергались воздействию непрерывного потока воздуха через верхнюю сторону, в то время как нижняя сторона подвергалась воздействию водяного пара из увлажненной подушки (вода обратного осмоса) во влажной полости.Это называется кондиционированием, которое длилось одну ночь. Требуется кондиционирование образца для установления равновесной скорости передачи. Скорость потока воздуха во время испытания была установлена ​​на 60 см 3 / мин. После кондиционирования было отмечено фактическое пропускание водяного пара (СПВП), обычно через 12–16 часов. В этой работе приводится среднее из пяти значений после нормализации единичных значений в соответствии с толщиной образца.

4. Результаты и обсуждение

Характерный пик исходного C30BX на картинах WAXD возник при угле дифракции 4.96 °. Используя закон Брэгга, расстояние d , также называемое базальным расстоянием, было вычислено как 1,78 нм для C30BX [23]. Это близко согласуется с коммерчески доступной органоглиной C30B (то есть 1,75 нм). Картины WAXD нанокомпозитов PLA / PBS / C30BX из нашей предыдущей работы (рис. 1 [23]) продемонстрировали, что нанокомпозит, содержащий 1 мас.% C30BX, не показал дифракционного пика в используемом диапазоне, вероятно, из-за его низкого содержания глины. содержание. Нанокомпозит с 3 мас.% C30BX показал широкое и чрезвычайно слабое отражение при угле дифракции примерно 2 °.Кроме того, он также показал слегка видимый пик при угле дифракции примерно 6 °. Однако его нельзя назвать пиком. Для 5, 7 и 10 мас.% Глинистых нанокомпозитов пик сдвигался в меньшие углы на 2.3 °, 2.2 ° и 2.2 ° соответственно. Это указывает на то, что полимерные цепи были внедрены в слои C30BX. Пик для образца с 5 мас.% Был относительно широким. По сравнению с характеристическим пиком чистого C30BX расстояние между слоями 1,78 нм, расстояние между слоями d увеличилось до 3.84 нм, 4,01 нм и 4,01 нм в нанокомпозитах, содержащих 5, 7 и 10 мас.% Концентрации C30BX, соответственно. Сдвиг пика происходил из-за внедрения полимерных цепей в глиняные галереи, тогда как уширение пика в 3 и 5 мас.% Нанокомпозита полимер / глина указывало на распределение промежутков между интеркалированными слоями. Krikorian и Pochan [24] показали, что уширение пика также может происходить из-за частичного нарушения параллельной укладки или регистрации слоев первозданной органоглины, что означает наличие некоторого отслоения пластинок глины.Таким образом, можно сделать вывод, что наблюдалась смесь расслоенной и интеркалированной структуры. С другой стороны, нанокомпозиты с 7 и 10 мас.% Глины четко демонстрируют преимущественно интеркалированную структуру, в которой интенсивность этих интеркалированных пиков глины постепенно увеличивается с добавлением глины из-за большего количества дифрагированных рентгеновских лучей от параллельной сборки дополнительная прослоенная глина [24]. Интересно, что было замечено, что для 3, 5, 7 и 10 мас.% Глины основные дифракционные пики сопровождались появлением другого пика при 2 θ примерно 6 °, в том же месте с той же базальной величиной. расстояние для каждого нанокомпозита.Отметим, что сообщалось о дополнительном небольшом пике при угле дифракции (2 θ ) ниже 10 ° для различных нанокомпозитов PLA / органоглина [25]. Основываясь на этом предположении, вторичный пик может быть коррелирован со спектрами XRD самих полимеров PLA и PBS в нанокомпозитах PLA / PBS / C30BX.

С другой стороны, профили WAXD нанокомпозитов PLA / 7, PBS / 7 и PLA / PBS / 7 показаны на рисунке 1. Нанокомпозит из 7 мас.% Глины C30BX в PLA имел увеличенное межслоевое расстояние в 3 раза. .08 нм (2 θ = 2,86 °), в то время как нанокомпозит PBS / C30BX (93/7 мас.%) Имел межслоевое расстояние между слоями глины 3,06 нм (2 θ = 2,88 °), что указывает на то, что полимер PBS также имел склонность к интеркалированию между слоями C30BX. Можно сделать вывод о лучшей ассоциации или взаимодействии между глиной C30BX и полимером PLA из-за большего межслоевого расстояния нанокомпозита PLA / C30BX, чем у нанокомпозита PBS / C30BX. Интересно отметить далее, что при смешивании полимеров PLA и PBS с C30BX (PLA / PBS / C30BX: 80/20/7 мас.%) Происходило интеркалирование.С другой стороны, Wang et al. [26] изучали влияние глины в смесях полипропилен (ПП) / полистирол (ПС), обнаружив, что когда органофильная глина монтмориллонит (ОММТ) смешивалась с ПП или ПС, расстояние между слоями ОММТ составляло примерно 3,2–3,3 нм. Но когда и PP, и PS были смешаны с OMMT, расстояние между слоями было увеличено до 3,79 нм. Таким образом, был сделан вывод, что оба несмешивающихся полимера внедрялись между слоями глины OMMT. Lim et al. [27] и Chen et al. [28] также подтвердили интеркаляцию матриц из несмешивающихся полимерных смесей в OMMT, что противоречит результатам, полученным в этом исследовании.Отмечается, что Chen et al. [28] также использовали смесь PLA и PBS, но нормального C30B, и они не изучали барьерные свойства.


Из рисунка 1 также видно, что добавление PBS к системе нанокомпозитов PLA / C30BX (C30BX-7 мас.%) Смещало базальный пик в сторону более низких углов дифракции (2 θ ) от 2,86 °. до 2,2 ° для PLA / PBS / C30BX (C30BX-7 мас.%). Интеркалированные пики для обоих нанокомпозитов (нанокомпозитов PLA / C30BX и PBS / C30BX) были получены при почти одинаковых углах дифракции, но интенсивности были совершенно разными.Характерная высота пика в нанокомпозите PLA / C30BX была меньше, чем в нанокомпозите PBS / C30BX. Низкую интенсивность пика можно объяснить тенденцией к расслоению C30BX в смеси PLA / C30BX [29]. Обладает ли C30BX лучшим сродством к полимерам PLA или PBS, можно определить с помощью рентгеновских данных тройной смеси. Рисунок 1 также показал, что нанокомпозиты PLA и PBS имеют пики при одинаковом угле дифракции; однако пик нанокомпозита PBS / C30BX очень резкий и имеет высокую интенсивность по сравнению с нанокомпозитом PLA / C30BX.Это свидетельствует о том, что цепи PLA имеют лучшее сродство к глине C30BX. Ли и др. [30] также сообщили о подобных результатах для смесей биоразлагаемых алифатических полиэфиров.

Между тем, наше ранее опубликованное SEM-изображение смеси PLA / PBS 80/20 мас.% Показало, что смесь не смешивалась [21]. Bhatia et al. [31] при исследовании совместимости полимеров PLA и PBS отметили четкую дисперсную фазу PBS во всех их композициях смесей PLA / PBS и пришли к выводу, что для более высокого содержания PBS, чем в смесях 80/20 (PLA / PBS), это составляет 20%, можно увидеть традиционную морфологию несмешивающихся смесей.Подобный тип тенденции к несмешиваемости в морфологии был описан для смесей PLA и полибутиленсукцинатадипата S. Lee и J. W. Lee [32]. С другой стороны, ПЭМ может дополнительно подтвердить наблюдения и выводы, сделанные на основе данных WAXD для нанокомпозитов PLA / PBS / C30BX, как сообщалось ранее [21]. Тем не менее для детального анализа свойств газового барьера с использованием модели Бхарадваджа нам необходимо повторно проанализировать изображения ПЭМ. На рис. 2 показаны ПЭМ-изображения нанокомпозитов PLA / PBS / C30BX с различной загрузкой глины, причем изображения выбраны так, чтобы показать богатые глиной области.Хотя картина WAXD нанокомпозита, содержащего 1 и 3 мас.% C30BX, показала безликую дифракцию, которая была интерпретирована как расслоенная морфология, на ПЭМ-изображении (рисунки 2 (а) и 2 (b)) расслоенная / интеркалированная и многослойная структура силикатных слоев можно было легко наблюдать как при загрузке глины 1, так и 3%. Точнее, 1 и 3 мас.% C30BX демонстрируют неупорядоченную интеркалированную структуру сложенных друг на друга силикатов. Следовательно, ожидается, что нанокомпозиты с 1 и 3 мас.% C30BX обеспечат большее улучшение барьерных свойств.

Большие, прозрачные и хлопьевидные тактоиды силикатных слоев можно увидеть в содержании глины 5 мас.% (Рис. 2 (c)) и более высоком содержании нанокомпозитов, как мы ранее наблюдали [21]. Видно, что с увеличением концентрации глины толщина тактоидов увеличивалась. Однако сами эти тактоиды приобретают некоторую степень неупорядоченности, что может быть связано с концентрацией глины, а также с усилиями сдвига во время процесса экструзии расплава при получении нанокомпозита.Изображения ПЭМ (не показаны) ясно продемонстрировали, что уложенные друг на друга и интеркалированные силикатные слои хорошо диспергированы в матрицах PLA и PBS, что также подтверждается анализом WAXD. В предыдущем разделе было доказано, что оба полимера внедрялись между слоями глины C30BX (см. Рисунок 1).

Пластинчатые пластинки (частицы глины), как полагают, повышают газонепроницаемость нанокомпозитов. Барьерные свойства улучшаются благодаря извилистому пути, создаваемому частицами глины, который замедляет диффузию молекул газа через область матрицы.Теория улучшения газобарьерных свойств полимерных слоистых нанокомпозитов была объяснена выше.

Все нанокомпозитные пленки показали лучшие свойства кислородного барьера, чем чистые пленки PLA, а также пленки из смеси PLA / PBS, как показано на рисунке 3, что наблюдалось ранее [23]. Среди всех нанокомпозитов нанокомпозит, содержащий 5 мас.% C30BX, показал самое высокое снижение проницаемости для кислорода, примерно 26%. Результаты XRD и TEM (рисунки 2 (a) и 2 (b)) показали, что смесь расслоенной и неупорядоченной интеркалированной морфологии имеет место для 1 и 3 мас.% Глинистых нанокомпозитов.Однако улучшение содержания нанокомпозита на 5 мас.% Было максимальным. По мере увеличения содержания глины образовывались агрегаты частиц глины, которые давали меньшее улучшение свойства кислородного барьера. Исследования показали, что степень извилистости также отражает геометрические влияния, такие как форма и состояние расслоения / интеркаляции пластинок и их ориентация в полимерной матрице [12, 33–37]. Например, Ray et al. [34] обнаружили значительное снижение кислородной проницаемости для образцов нанокомпозитов PLA, полученных методом прессования, при этом наблюдая некоторую разницу между экспериментальным значением и расчетным значением из-за сосуществования интеркалированных многослойных и неупорядоченных / расслоенных слоев глины.С другой стороны, обычно известно, что формованные прессованием образцы дают более низкие скорости передачи, чем экструдированные образцы, в то время как экструзионные пленки обычно показывают хорошее улучшение барьерных свойств [35], вероятно, из-за того, что двуосная ориентация силикатных пластинок в Полимерная матрица, полученная во время процесса экструзии с раздувом пленки, должна увеличить извилистость настолько, чтобы улучшить барьерные свойства [36]. Таким образом, общее улучшение барьерных свойств было не таким высоким, поскольку образцы, использованные в этом исследовании для получения кислородопроницаемости, были отформованы под давлением.Тем не менее, интересно отметить, что, несмотря на то, что проницаемость для кислорода больше не уменьшалась при более высоком содержании глины (7 и 10 мас.%) В нанокомпозитах PLA / PBS / C30BX, это снижение можно считать значительным по сравнению с PLA / Смесь PBS (80/20) из-за наличия непроницаемых частиц кристаллической глины, ограничивающих прохождение кислорода.


За относительно скромное улучшение барьерных свойств полученных прессованием нанокомпозитов Krook et al.[35] объяснили две причины пустотности, которая обеспечила средства для недиффузионного переноса через пленку, и неоднородность частиц глины. Улучшение барьерных свойств нанокомпозитов PLA / PBS / C30BX по сравнению с одной смесью PLA и PBS, полученной компрессионным формованием, вероятно, произошло из-за присутствия глины, которая служила барьером.

Нанокомпозиты PLA / PBS / C30BX также показали небольшое улучшение барьерных свойств для водяного пара по сравнению с пленками из смеси PLA / PBS.Скорость прохождения водяного пара (СПВП) для всех образцов показана на рисунке 4. Нильсен [10] и Герловски [37] предложили общий принцип транспортировки водяного пара. Они заявили, что вода проникает в галереи между слоями монтмориллонита, образуя кластеры воды в нанокомпозитах, и не позволяет воде проходить быстро, и, таким образом, коэффициент диффузии и общий перенос воды через пленки уменьшаются.


В нанокомпозитах PLA / PBS / C30BX скорость проникновения водяного пара не уменьшалась так сильно, как в случае скорости проникновения кислорода, из-за гидрофильной природы полимеров.Когда PBS добавляли к PLA в соотношении 80/20 мас.% (PLA / PBS), скорость прохождения водяного пара увеличивалась. Во время переноса воды через пленки PLA / PBS вода сначала абсорбировалась через одну сторону пленки, а после достижения уровня насыщения вода начинала диффундировать через пленку на другую сторону, и происходила транспортировка. Скорость прохождения водяного пара снизилась больше всего, до 18%, когда только 5 мас.% C30BX было добавлено в бинарную смесь. Это снижение скорости прохождения водяного пара следует рассматривать как довольно умеренное, что означает, что C30BX также действовал как непроницаемые слои, которые уменьшали степень извилистости.

Обратите внимание, что кристаллические области полимера в полимерах PLA и PBS считаются непроницаемыми для небольших молекул, таких как газы, что может привести к модификации конечных свойств. Было высказано предположение, что присутствие наполнителя (глины) может инициировать [38] кристаллизацию, что приводит к увеличению степени кристалличности. Это может иметь прямое влияние на транспортные свойства. Существенное падение проницаемости с увеличением кристалличности обычно объясняют двояко [39, 40].Во-первых, включение непроницаемых кристаллитов уменьшает количество аморфного материала, через которое проникающее вещество может диффундировать. Во-вторых, непроницаемые кристаллиты глины увеличивают извилистость пути переноса. Это улучшение свойств газового барьера можно отнести к достижению смешанной морфологии, предложенной по результатам XRD и TEM, и уменьшению плотности пустот. Свойства газового барьера были улучшены за счет распределения глины в полимерной матрице. С другой стороны, что касается влияния глины на кристаллизацию, в нашем предыдущем исследовании с использованием ДСК было замечено, что, хотя 1 и 3 мас.% Глины, присутствующей в нанокомпозитах PLA / PBS / глина, может быть недостаточно, чтобы заметить влияние на кристалличность, кристалличность была максимальной при содержании глины 5 мас.% [23].

Как обсуждалось ранее, согласно модели Нильсена [10], проницаемость нанокомпозита связана с проницаемостью чистого полимера и объемной долей листов, длиной () и шириной () листов (глина частиц), как указано в (3), когда равна 1. Толщина основной структурной единицы монтмориллонита хорошо определена и приблизительно выражается в нм; однако длина и ширина демонстрируют большое распределение, от 100 нм до нескольких микрон, в зависимости от концентрации наполнителя в полимере.Эффективная ширина листов нанокомпозитов может изменяться за счет агрегирования слоев глины. Как видно из (2), объемные доли листов, длина и ширина листа являются необходимыми параметрами для расчета относительной проницаемости нанокомпозитов.

Важно отметить, что две основные причины сделали оценку длины листа довольно сложной. Во-первых, на микрофотографиях нанокомпозитов были видны только проекции разреза частицы.Поэтому настоящие размеры оценить не удалось. Во-вторых, черты лица на микрофотографиях не были прямыми; поэтому потребовался компьютерный метод анализа [41]. К сожалению, полностью автоматизированный анализ изображения был исключен из-за плохой видимости частиц на изображении. Однако полуавтоматический анализ изображений был использован для оценки длины листа частиц глины, как показано на рисунке 5. Объемные доли листов в нанокомпозитах были рассчитаны на основе массовой доли с использованием плотности (1980 кг / м 3 ). из C30BX.


(а)
(б) .

Силикатные строительные блоки земной коры

Силикаты - самые распространенные минералы. Они состоят из кислорода и кремния - элементов номер один и номер два по распространенности в земной коре. Сами по себе они составляют более 90% веса земной коры. Большинство камней состоит в основном из этого класса минералов.

Кварцевое семейство минералов - наиболее узнаваемое из этого класса.Аметист, изображенный справа, принадлежит к этому семейству, как и розовый кварц, дымчатый кварц, цитрин и все агаты

.

Если посмотреть на их химический состав, можно выделить две формы силиката:

  • кислый - Скверна означает полевой шпат, а sic представляет собой кремнезем. Они образуются в гранитах и легче по весу и цвету, чем другие силикаты, потому что в них меньше железо и магний. Примечательны кварц, слюды и калиевый полевой шпат. члены этой группы.
  • mafic- Ma означает магний и фик для железа (трехвалентного).Эта группа силикатов обычно формируются в магмах, движущихся вверх, чтобы заполнить пробел, оставшийся, когда тектонические плиты удаляясь друг от друга по морскому дну. Базальт и габбро бывают этот тип. В эту группу также входят оливин и пироксен. Они есть относительно плотные и темные. Их называют ультрамафическими. Плагиоклаз полевые шпаты - это основные силикаты, содержащие кальций и натрий в составе их химический состав.
Более современный подход к классификации силикатов основан на их структуре. В этом классе минералов используются молекулы SiO 4 , соединенные в виде тетраэдров.Тетраэдр - это пирамида с треугольным основанием. Атомы кислорода занимают углы тетраэдра с атомом кремния в центре. Расположение этой основной формы является основанием для классификации. Есть шесть подклассов. Они есть:
  • Несиликаты (одиночные тетраэдры)
    • оливковое
    • топаз
    • гранаты
    • говелит
    • каянит
  • Соросиликаты (двойные тетраэдры)
  • Иносиликаты (одинарные и двойные цепи)
    • Одиночная цепь
    • Двойная цепь
  • Циклосиликаты (кольца)
  • Филлосиликаты (листы)
    • слюда
    • биотит
    • тальк
    • хризоколла
  • Тектосиликаты (каркасы)
    • кварц
    • полевые шпаты - лабрадорит, микроклин, амазонит

Сколько из них вы можете выбрать из приведенной ниже таблицы?

Силикатные минералы

Силикатные минералы кислого состава

Слюда
Слюда - метаморфический минерал.Множество вариаций проистекают из разных способов его формирования. Слюдяные образования связаны с вулканами и гидротермальными жерлами.

Кварц
Кварц - один из самых распространенных минералов, составляющих континентальную кору. Он встречается в магматических, метаморфических и осадочных породах.

Амазонит
Амазонит - красивая зеленая разновидность микроклинового полевого шпата. Его химическая формула - KAlSi3O8, силикат алюминия и калия.

Основные силикатные минералы

Оливин
Оливин представляет собой силикат магния и железа, относящийся к классу несиликатов.Кристаллы ювелирного качества называются перидотами.

Лабрадорит
Лабрадорит - минерал полевого шпата, а также тектосиликат. Ценится за красоту.

Биотит
Биотит входит в слюдяную ветвь группы силикатных минералов. Распространен как породообразующий минерал.

Вернуться в галерею минералов


Коллекции горных пород и минералов на продажу .

The s Block Elements - Учебный материал для IIT JEE

 


Элементы группы 1: щелочные металлы

Элементы

группы 1 известны как щелочных металлов .Он включает литий (Li), натрий (Na), калий (K), рубидий (Rb), цезий (Cs) и франций (Fr). Эта группа находится в блоке s периодической таблицы.

Рис. 1. Таблица Менделеева

  • Это блестящие металлы с высокой реакционной способностью.

  • Они хранятся в определенных растворах, например в масле, для предотвращения реакции с воздухом.

  • Они мягкие, их можно разрезать ножом.

  • Натрий в изобилии, а франций - редко.

Физические свойства щелочных металлов:

  • Они имеют металлическую связь, благодаря чему по своей природе являются проводящими.

  • Они производят разные цвета при испытании пламенем.

  • Электроотрицательность и энтальпия ионизации уменьшаются от лития к францию ​​с увеличением размера.

  • Заряд ядра также уменьшается при переходе от лития к францию ​​из-за увеличения размера атома.

  • После потери одного валентного электрона они могут принять конфигурацию благородного газа.


Химические свойства щелочных металлов:

4 Li + O 2 2Li 2 O (оксид)

2Li + 2H 2 O → 2LiOH + H 2

2 Li + H 2 → 2 LiH

2Na (с) + Cl 2 (г) → 2NaCl (с)

M + (x + y) NH 3 → M + (NH 3 ) x + e - (NH 3 ) y


Использование щелочных металлов:

  • Из них делают сплавы.

  • Натрий важен при передаче нервных импульсов.

  • Радий используется для лечения раковых клеток.

  • Калий помогает открывать и закрывать устьица.

  • Гидроксид калия действует как осадитель.

Общая характеристика соединений щелочных металлов

  • Все монооксиды щелочных металлов имеют основную природу .

  • Они реагируют с нитратами и выделяют нитриты.

  • Гидроксиды щелочных металлов ведут себя как сильное основание.


Аномальные свойства лития

Литий показывает диагональную связь с магнием . У этой связи много причин, а именно:

  • Литий и магний имеют сопоставимые точки кипения.

  • Оба они одинаково электроположительны.

  • Оба они образуют окиси при воздействии воздуха.

2Mg + O 2 → 2MgO

4 Li + O 2 2Li 2 O

6 Li + N 2 → 2 Li 3 N

Разница между литием и другими щелочными металлами:

  • Литий тверже других щелочных металлов.

  • Литий наименее химически активен из всех щелочных металлов.

  • Это сильный восстановитель по сравнению с другими щелочными металлами.

  • Это единственный щелочной металл, образующий монооксид Li 2 O.

4Li (с) + O 2 (г) Li 2 O (с)

6 Li + N 2 → 2 Li 3 N

4 LiNO 3 → 2 Li 2 O + 4NO 2 + O 2


Некоторые важные соединения натрия

Важными соединениями натрия являются:

  • Карбонат натрия

  • Хлорид натрия

  • Гидроксид натрия


Карбонат натрия (Na 2 CO 3. 10H 2 O)

  • Обычно известна как Сода для стирки.

Рис. 2. Структура карбоната натрия

  • Синтезирован по процессу Сольве . Во время этого процесса карбонат натрия синтезируется с использованием хлорида натрия и карбоната кальция в качестве прекурсора.

2 NaCl + CaCO 3 → Na 2 CO 3 + CaCl 2

Этапы образования Na 2 CO 3 следующие:

  • На первом этапе хлорид натрия реагирует с аммиаком, диоксидом углерода и водой с образованием бикарбоната натрия.

NaCI + CO 2 + NH 3 + H 2 O → NaHCO 3 + NH 4 Cl

CaCO 3 → CO 2 + CaO

2 NH 4 Cl + CaO → 2 NH 3 + CaCl 2 + H 2 O

2 NaHCO 3 → Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2

Использование карбоната натрия:

  • Используется для умягчения, очистки и стирки воды.

  • Используется при производстве стекла.

  • В синтезе буры, мыла и каустической соды также используется карбонат натрия в качестве одного из ингредиентов.

  • Карбонат натрия также используется в лакокрасочной и текстильной промышленности.


Хлорид натрия (NaCl)

Рис. 3. Структура кристалла хлорида натрия

Использование хлорида натрия:

  • Используется как поваренная соль в быту.

  • Используется для получения Na 2 O 2 , NaOH и Na 2 CO 3 .

Гидроксид натрия (NaOH)

Рис. 4. Ячейка Кастнера-Келлнера

NaOH + CO 2 → Na 2 CO 3

Использование гидроксида натрия:

  • Используется в нефтепереработке.

  • Используется в текстильной промышленности, например, в хлопчатобумажной промышленности.

  • Используется в лабораториях в качестве осадителя.

  • Гидроксид натрия используется при приготовлении жиров и масел.


Карбонат водорода (NaHCO 3 ):

2 NaHCO 3 (с) → CO 2 (г) + H 2 O (г) + Na 2 CO 3 (с)

  • Используется как антисептик.

  • Используется как огнетушитель.

  • Используется в пекарнях для приготовления выпечки, тортов и т. Д.


Элементы группы 2: щелочноземельные металлы

Элементы

группы 2 известны как щелочноземельных металлов . Включает бериллий, магний, кальций, стронций, барий и радий . Степень окисления щелочноземельных металлов +2. Их внешняя электронная конфигурация - ns 2 .


Физические свойства щелочноземельных металлов:

  • Щелочноземельные металлы серебристого, белого цвета.

  • У них температура плавления и кипения выше, чем у щелочных металлов.

  • Они имеют электроположительный характер.

  • Они имеют металлическое соединение, которое делает их проводящими.

  • Они дают различный цвет при испытании пламенем. Кальций дает кирпично-красный цвет, стронций - малиновый, а барий - яблочно-зеленый.


Химические свойства щелочноземельных металлов:

  • Бериллий и магний не реагируют с кислородом.

2Ca (с) + O 2 (г) 2CaO (с)

  • Щелочноземельные металлы реагируют с галогеном с образованием галогенидов.

Be (s) + Cl 2 (г) → BeCl 2 (s)

  • Подобно щелочным металлам, щелочноземельные металлы реагируют с водородом с образованием галогенидов. Но бериллий с водородом не реагирует.

  • Сильные восстановители.

  • Они образуют сине-черный цвет в аммиаке из-за образования аммонизированных ионов.


Использование щелочноземельных металлов:

  • Кальций важен для костей, зубов и сокращения мышц.

  • Магниевые сплавы используются в авиастроении.

  • Молоко магнезии применяется как антацид.

  • Карбонат магния входит в состав зубной пасты.

  • Стронций используется в изделиях из стекла.


Аномальное поведение бериллия

Бериллий показывает диагональное соотношение с алюминием.


Разница между бериллием и другими щелочноземельными металлами:

  • Бериллий - самый легкий из всех элементов группы 2.

  • Он имеет более высокие температуры плавления и кипения по сравнению с другими элементами группы 2.

  • BeO является амфотерным , тогда как оксиды других щелочноземельных металлов являются сильными щелочами.

  • Бериллий не меняет цвет при испытании пламенем.

  • Бериллий имеет небольшой размер с высокой энтальпией ионизации.

  • Бериллий не выделяет водород из кислот


Сходства между бериллием и магнием / Диагональная связь бериллия с алюминием:

Be 3 N 2 + 6 NaOH → 3 Na 2 BeO 2 + 2 NH 3

2 Al + 2 NaOH + 2 H 2 O → 2 NaAlO 2 + 3 H 2

  • И бериллий, и алюминий соединяются с галогенами с образованием полимерных галогенидов .

Be (s) + Cl 2 (г) → BeCl 2 (s)

2Al (s) + 3Br 2 (л) → Al 2 Br 6

Рис. 5. Полимерная структура хлорида бериллия

Рис. 6. Полимерная структура бромида алюминия

Be 3 N 2 + 6 H 2 O → 3 Be (OH) 2 + 2 NH 3

AlN + 3H 2 O → Al (OH) 3 + NH 3

Al 4 C 3 + 12 H 2 O → 4 Al (OH) 3 + 3 CH 4

Биологическое значение натрия и калия

  • Натрий поддерживает баланс электролитов в организме.

  • Натрия хлорид используется в качестве консерванта при травлении.

  • Падение уровня натрия в плазме крови ниже контрольного значения известно как гипонатриемия. Гипонатриемия приводит к головной боли, тошноте, судорогам и т. Д.

  • Ионы калия в основном находятся внутри клетки.
  • Ионы калия поддерживают осмолярность.

  • Они также регулируют открытие и закрытие устьиц.

  • Ионы калия действуют как кофактор для ферментов гликолиза.

  • Калий важен для скелета и для сокращения мышц.

  • Диета с низким содержанием калия приводит к гипертонии.


Биологическое значение магния и кальция

  • Магний необходим для активности ферментов.

  • Это центральный атом хлорофилла.

  • Это важно для синтеза АТФ

  • Отвечает за стабильность ДНК.

  • Поддерживает баланс электролитов в организме.

  • Дефицит магния связан с бессонницей .

  • Дефицит также приводит к аномальным сердечным сокращениям .

Использование магния:

  • Магниевые сплавы используются для изготовления факелов, плавких предохранителей для термитов.

  • Подготовка ковкого чугуна.

  • Используется для удаления серы.

  • В качестве восстановителя для отделения урана.

  • Необходим для контроля уровня глюкозы в крови .


Биологическое значение кальция:

  • Компонент клеточной стенки .

  • Требуется для свертывания крови .

  • Помогает в сокращении мышц.

  • Кальций действует как вторичный посредник во время передачи сигналов в клетке.

  • Помогает в правильном функционировании сердца и нервов.

  • Кальций необходим для роста костей и зубов.

Идеальное соотношение кальция и магния - 1: 1. Оба работают антагонистично друг другу. Например, , если кальций сокращает мышцы, магний расслабляет мышцы.

Некоторые важные соединения кальция

Оксид кальция (CaO):

  • Также известен как Quick Lime .

  • Карбонат кальция при нагревании образует оксид кальция и диоксид углерода.

Рис. 5. Образование гидроксида кальция из оксида кальция

  • Оксид кальция при гидролизе образует гидроксид кальция.

  • Оксид кальция при реакции с диоксидом углерода образует карбонат кальция.

  • Важный ингредиент при приготовлении цемента .

  • Оксид кальция используется в производстве карбоната натрия .


Гидроксид кальция (Ca (OH 2 ):

  • Также известна как Гашеная известь.

  • Оксид кальция при гидролизе образует гидроксид кальция.

  • Известковая вода представляет собой разбавленный раствор гидроксида кальция.

  • Гипохлорит является одним из компонентов отбеливающего порошка . При прохождении хлора через гидроксид кальция образуется гипохлорит

  • Используется для приготовления строительного раствора.

  • Гидроксид кальция обладает дезинфицирующими свойствами.


Карбонат кальция (CaCO 3 ):

  • Известняк, мрамор, мел обычно называются карбонатом кальция.

  • Карбонат кальция не растворяется в воде.

  • При разложении карбоната кальция образуется негашеная известь, то есть оксид кальция и диоксид углерода.

  • Мрамор , состоящий из карбоната кальция , используется в качестве строительного материала.

  • Карбонат кальция используется как антацид.

  • Входит в состав зубной пасты, жевательной резинки и т. Д.


Сульфат кальция (CaSO 4 ):

  • Обычно называют гипсом Парижа.

  • Нагревание гипса, то есть CaSO 4 .2H 2 O образует сульфат кальция.

2 CaSO 4 .2H 2 O → 2 CaSO 4 .H 2 O + 3H 2 O

  • Безводный сульфат кальция известен как «Сгоревший гипс».

  • Используется в строительстве для изготовления СОЗ.

  • Также используется для фиксации костных частей после перелома.

  • Используется при изготовлении статуй.


Цемент:

  • Обычно известен как портландцемент .

  • Обычно используется как строительный материал.

  • Основными составляющими цемента являются диоксид кремния, оксид кальция, алюминий, железо и магний.

  • Цемент

    представляет собой дикальцийсиликат , трехкальцийсиликат и трехкальциевый алюминат.

  • Это самый распространенный материал, используемый при штукатурных работах.

  • Применяется при строительстве дамб, мостов и зданий.


Посмотрите это видео, чтобы получить дополнительную информацию

Другие показания

Элементы s-Block


Особенности курса

  • 731 Видео-лекции
  • Примечания к редакции
  • Документы за предыдущий год
  • Интеллектуальная карта
  • Планировщик исследования
  • Решения NCERT
  • Обсуждение Форум
  • Тестовая бумага с видео-решением

.

Подводные технологии и оборудование - нефтегазовый портал

В системе управления подводной системой, как правило, шлангокабели гидравлического и электрического управления соединяются между подводными компонентами с использованием относительно коротких отрезков шлангокабеля.

Для этого используются гидравлические и электрические шлангокабели.

Они могут быть расположены на подводных распределительных модулях, расположенных на морском дне, рядом с подводными компонентами, например, Елка или коллектор.

Затем ROV соединит шлангокабели.

Традиционные разработки имеют инструменты для контроля давления и температуры добываемых жидкостей, расположенные на дереве.

Целостность эксплуатационной колонны оценивается путем мониторинга давления между эксплуатационной колонной и эксплуатационной колонной с помощью датчиков, расположенных в XT.

На производственном пути инструменты обычно располагаются после главного клапана добычи.

Состояние электропитания через шлангокабель контролируется с верхнего блока электропитания.

Сегодня подводные стволы и манифольды получают все больше инструментов, а также часто оснащены многофазным измерителем, который становится все более популярным, поскольку они стали более точными и надежными в эксплуатации.

Многофазные счетчики были установлены для лучшей оптимизации производства и, в некоторой степени, для распределения производства, когда разные операторы производят через одну и ту же инфраструктуру на блок обработки.

С введением подводного технологического оборудования также возрастет потребность в электроэнергии для работы электродвигателей и систем сепараторов и их систем управления.

Также становится все более популярным прямой электрический обогрев трубопроводов (DEH), который требует большого количества энергии.

Для передачи сигналов промышленность переходит от связи с использованием медных проводов к оптоволоконным кабелям из-за значительного увеличения пропускной способности и скорости передачи.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА И СУДОВ

Для разработки систем подводной добычи требуется специализированное подводное оборудование.

Для развертывания такого оборудования требуются специализированные и дорогостоящие суда, которые должны быть оснащены водолазным оборудованием для относительно мелководных работ с оборудованием и роботизированным оборудованием для более глубоких глубин.

Подводная установка относится к установке подводного оборудования и конструкций в морской среде для системы подводной добычи.

Установка в морской среде - опасное занятие, поэтому следует по возможности избегать подъема тяжелых грузов.

Это полностью достигается за счет подводного оборудования и конструкций, которые доставляются на место установки установочными судами.

Подводную установку можно разделить на две части:

  1. установка подводного оборудования
  2. Монтаж подводных трубопроводов и подводных стояков

Установка подводного оборудования, такого как деревья и шаблоны, может выполняться с помощью обычной плавающей буровой установки, тогда как подводные трубопроводы и подводные райзеры устанавливаются с помощью установочной баржи с использованием S-образной укладки, укладки J0 или укладки барабана.

Специальные суда могут запускать деревья и установку без буровой вышки, а устанавливаемое подводное оборудование подразделяется на категории по весу, форме (объем в зависимости от типа линии), размерам и глубине воды (глубокая или мелкая).

.

Смотрите также