Modyfikatory lepkości mieszanki betonowej (stabilizatory). Główne typy modyfikatorów lepkości Polimery kontrolujące lepkość

Dzięki specjalnie opracowanej recepturze, modyfikatory lepkości mieszanki betonowej pozwalają betonowi osiągnąć optymalną lepkość, zapewniając odpowiednią równowagę między płynięciem a oporem na rozwarstwianie - przeciwne właściwości po dodaniu wody.
Pod koniec 2007 roku firma BASF Construction Chemicals wprowadziła nowe rozwiązanie, technologię mieszanki betonowej Smart Dynamic Construction TM, zaprojektowaną w celu podniesienia klasy betonu o klasie płynięcia P4 i P5 na wyższy poziom. Beton wyprodukowany zgodnie z tą technologią posiada wszystkie właściwości betonu samozagęszczalnego, a proces jego wytwarzania nie jest bardziej skomplikowany niż proces wytwarzania zwykłego betonu.
Nowa koncepcja wychodzi naprzeciw stale rosnącym współczesnym potrzebom stosowania bardziej mobilnych mieszanek betonowych i ma wiele zalet:

Gospodarczy: dzięki unikalnemu procesowi zachodzącemu w betonie, oszczędności spoiwa i wypełniaczy wraz z frakcją< 0.125 мм. Стабильная и высокоподвижная бетонная смесь является практически самовыравнивающейся и при укладке не требует уплотнения. Процесс укладки достаточно прост, чтобы производиться при помощи одного оператора, что экономит до 40% рабочего времени. Кроме того, процесс производства почти так же прост, как и изготовление обычного бетона, поскольку смесь малочувствительна к изменениям водосодержания, которые происходят по причине колебания уровня влажности заполнителей.

Środowiskowy: Niska zawartość cementu (poniżej 380 kg), którego produkcji towarzyszy emisja CO 2, zwiększa bezpieczeństwo ekologiczne betonu. Dodatkowo beton ze względu na dużą ruchliwość całkowicie szczelnie otacza zbrojenie, zapobiegając w ten sposób jego korozji zewnętrznej. Ta cecha zwiększa trwałość betonu, a w efekcie żywotność produktu żelbetowego.

Ergonomia: Ze względu na swoje właściwości samozagęszczające ten rodzaj betonu nie wymaga stosowania zagęszczania wibracyjnego, co pozwala uniknąć hałasu i szkodliwych drgań. Dodatkowo skład mieszanki betonowej zapewnia betonowi niską sztywność, zwiększając jego urabialność.

Po dodaniu do mieszanki betonowej dodatku stabilizującego na powierzchni cząstek cementu tworzy się stabilny mikrożel, który zapewnia powstanie „szkieletu nośnego” w zaczynie cementowym i zapobiega rozwarstwianiu się mieszanki betonowej. W tym przypadku powstały „szkielet nośny” umożliwia swobodne przemieszczanie się kruszywa (piasku i tłucznia), a tym samym nie zmienia się urabialność mieszanki betonowej. Ta technologia betonu samozagęszczalnego umożliwia betonowanie dowolnych konstrukcji o gęstym zbrojeniu i skomplikowanych kształtach geometrycznych bez użycia wibratorów. Mieszanina samozagęszcza się podczas instalacji i wypiera nagromadzone powietrze.

Mówi się, że oleje o niskiej lepkości zapewniają ochronę nawet w przypadku silników wysokoprężnych o dużej mocy. Jakie są cechy tego stwierdzenia? Spróbujmy to rozgryźć.

Aby oleje o niskiej lepkości zapewniały wystarczającą ochronę wysokoobciążonych silników Diesla i pojazdów użytkowych, ważne jest szczegółowe zbadanie stabilności ścinania. Isabella Goldmints, główny pracownik badawczy ds. modyfikatorów tarcia w Infineum, przedstawia niektóre kroki podjęte w celu zbadania zdolności różnych wielosezonowych olejów silnikowych do utrzymania lepkości.

Obawy o kwestie środowiskowe i ekonomiczne spowodowały istotne zmiany w konstrukcji silników wysokoprężnych o dużej mocy, zwłaszcza w zakresie kontroli emisji, hałasu i dostaw energii. Nowe wymagania zwiększają obciążenie smaru i coraz częściej oczekuje się, że nowoczesne smary zapewnią doskonałą ochronę silnika przez długie okresy między wymianami. Aby sprostać wyzwaniu, producenci silników (OEM) wymagają smarów zapewniających oszczędność paliwa poprzez zmniejszenie strat spowodowanych tarciem. Oznacza to, że lepkość olejów do ciężkiego sprzętu i pojazdów użytkowych będzie nadal spadać.

Oleje wielosezonowe i modyfikatory lepkości

Test na stanowisku Kurta Orbana dla 90 cykli został z powodzeniem wykorzystany do określenia odporności olejów na ścinanie.

Do olejów silnikowych dodaje się polepszacze lepkości (VII) w celu zwiększenia wskaźnika lepkości i uzyskania olejów wielosezonowych. Oleje zawierające modyfikatory lepkości stają się płynami nienewtonowskimi. Oznacza to, że ich lepkość zależy od szybkości ścinania. Ze stosowaniem takich olejków wiążą się dwa zjawiska:

• Tymczasowa utrata lepkości przy dużej szybkości ścinania - Polimery układają się w kierunku przepływu, co powoduje odwracalne rozcieńczenie oleju.
• Nieodwracalne straty na ścinanie, w których polimery rozpadają się - stabilność na taki rozkład jest miarą stabilności na ścinanie.

Od momentu wprowadzenia oleje wielosezonowe były stale testowane w celu określenia odporności na ścinanie zarówno nowych, jak i istniejących olejów.

Na przykład, aby zasymulować stałą utratę lepkości w silnikach wysokoprężnych o dużej mocy, przeprowadza się test wtryskiwaczy metodą Kurta Orbana przez 90 cykli. Test ten został z powodzeniem zastosowany do określenia odporności olejów na ścinanie i został mocno skorelowany z wynikami z 2003 roku i późniejszych silników.

Jednak ulepszone silniki wysokoprężne zmieniają się, pogarszając warunki, które zmieniają lepkość smaru. Jeśli chcemy, aby oleje nadal zapewniały niezawodną ochronę przed zużyciem przez cały okres między wymianami, konieczne jest pełne zrozumienie procesów zachodzących w najnowocześniejszych silnikach.

Konstrukcja silnika wymaga dalszych testów

Aby spełnić przepisy dotyczące emisji NOx, producenci silników najpierw wdrożyli układy recyrkulacji spalin (EGR). System recyrkulacji (ponownego zasilania) spalin przyczynia się do gromadzenia się sadzy w misce olejowej, a w większości silników wyprodukowanych przed 2010 r. zanieczyszczenie sadzą spuszczanych olejów wynosiło 4-6%. Doprowadziło to do opracowania olejów API CJ-4, które były odporne na silne zanieczyszczenie sadzą i nie wykazywały nadmiernego wzrostu lepkości.

Jednak producenci wyposażają obecnie nowoczesne silniki w bardziej wyrafinowane układy oczyszczania spalin, w tym układy selektywnej redukcji katalitycznej (SCR), aby spełnić wymagania dotyczące emisji niemal całkowicie wolnych od NOx. Ta innowacyjna technologia umożliwia wydajniejszą pracę silnika i znacznie zmniejsza wytwarzanie sadzy w porównaniu z silnikami sprzed 2010 roku, co oznacza, że ​​zanieczyszczenie sadzą ma teraz znikomy wpływ na lepkość oleju.

Te zmiany, wraz z innymi znaczącymi postępami w technologii silników, oznaczają, że obecnie ważne jest zbadanie możliwości komercyjnych pakietów dodatków modyfikujących lepkość, które są dodawane do nowoczesnych olejów API CJ-4 stosowanych w silnikach spełniających nowe przepisy dotyczące emisji spalin.

Jednocześnie ważne jest, aby zrozumieć, czy testy laboratoryjne, które stosujemy do oceny wydajności środków smarnych, są nadal skuteczne i czy dobrze korelują z rzeczywistymi wynikami stosowania tych materiałów w nowoczesnych silnikach.

Jedną z najważniejszych właściwości oleju jest zachowanie lepkości przez cały okres między wymianami, a bardziej niż kiedykolwiek ważne jest zrozumienie funkcji modyfikatora lepkości w olejach wielosezonowych. Mając to na uwadze, firma Infenium przeprowadziła szereg testów laboratoryjnych i terenowych modyfikatora lepkości (dalej określanego jako MV) w celu szczegółowego zbadania wpływu nowoczesnych środków smarnych.

Test przeciwzużyciowy

Pierwszym etapem prac badawczych było ustalenie charakterystyk użytkowych smaru stosowanego w warunkach polowych. W tym celu firma Infineum przetestowała w terenie różne typy MV dla olejów o różnej lepkości. Zastosowano silniki o wysokiej ścinaniu i niskiej emisji sadzy, typowe modele spotykane w nowoczesnych samochodach ciężarowych lub ciężkim sprzęcie.

Dwa najpopularniejsze typy MB to uwodornione kopolimery butadienowo-styrenowe (SSB) i kopolimery olefinowe (SPO). Stosowane w testach oleje o klasach lepkości SAE 15W-40 i 10W-30 zawierały właśnie te polimery i zostały wyprodukowane na bazie olejów bazowych grupy II z odpowiednim pakietem dodatków API CJ-4. Podczas testu oleje wymieniano w odstępach około 56 km, w tym czasie pobierano próbki, które badano pod kątem szeregu parametrów. W pierwszym stwierdzono, że wszystkie stosowane oleje zachowywały zarówno lepkość kinematyczną w 100°C, jak i lepkość wysokotemperaturową przy dużej szybkości ścinania w 150°C (HTHS), niezależnie od zawartej w nich wartości MV.

Szczególną uwagę zwrócono również na metalowe produkty zużywające się, ponieważ oleje o niskiej lepkości są stosowane w celu zapewnienia odpowiedniej oszczędności paliwa, a niektórzy producenci zgłaszali obawy dotyczące zdolności tych olejów o niskiej lepkości do zapewnienia odpowiedniej ochrony przed zużyciem. Jednak podczas testu nie pojawiły się żadne pytania o zużycie przy użyciu jakiejkolwiek próbki oleju, sądząc po zawartości metalowych produktów zużycia w zużytym oleju - nie ma rzeczywistej różnicy między olejami o różnych typach MV lub różnych lepkościach.

Wszystkie oleje użyte w teście terenowym były dość skuteczne w ochronie przed zużyciem podczas całego testu. Ponadto podczas całego okresu wymiany oleju nastąpił minimalny spadek lepkości.

Przyszłe oleje PC-11

Jednak lepkość smarów nadal spada i ważne jest, aby przygotować się na następną generację olejów silnikowych. W Ameryce Północnej przyjęto kategorię PC-11, w ramach której wprowadzana jest nowa podkategoria „oszczędna paliwowo” PC-11 B. Odpowiednie oleje o lepkości będą należeć do klasy SAE xW-30 o lepkości dynamicznej w wysokiej temperaturze (150°C) i wysokiej prędkości ścinania (HTHS) 2,9-3,2 mPa·s.

Aby ocenić warunki przyszłego pojawienia się olejów PC-11, kilka próbek testowych zmieszano tak, aby ich lepkość wysokotemperaturowa przy dużej szybkości ścinania wynosiła 3,0-3,1 mPa·s. Przeszli 90 cykli testu Kurta Orbana, a następnie zmierzono ich lepkość kinematyczną (KB 100) i lepkość wysokotemperaturową przy wysokim ścinaniu (lepkość HTHS w 150°C). Zależność HTHS-KB dla tych olejów jest podobna do obserwowanej dla olejów o lepkości wysokotemperaturowej przy dużej szybkości ścinania. Jednakże, ponieważ próbki te mają dolną granicę lepkości SAE, po ścinaniu ich KB100 z większym prawdopodobieństwem spadnie poniżej granicy klasy lepkości niż lepkość HTHS. Oznacza to, że przy opracowywaniu olejów PC-11 B ważniejszy będzie wymóg utrzymania KB100 w klasie lepkości dla lepkości kinematycznej przy 100°C niż utrzymanie lepkości HTHS przy 150°C.

Wynik tych testów wskazuje, że na utratę lepkości może mieć wpływ lepkość i rodzaj oleju bazowego, lepkość środka smarnego oraz stężenie polimerów. Ponadto jasne jest, że oleje o niższej lepkości mają lepszą odporność na ścinanie polimeru nawet przy 90 cyklach w teście Kurta Orbana.

Porównanie wyników testów terenowych i stanowiskowych

Aby potwierdzić wyniki laboratoryjne, Infenium przeanalizowało próbki pośrednie i próbki pobrane po 56 km odstępie między wymianami w ramach prób terenowych. Porównanie danych laboratoryjnych i terenowych pokazuje, że metoda ASTM może dokładnie przewidywać ścinanie polimeru w terenie, nawet w nowoczesnych wysokowydajnych silnikach wysokoprężnych.

Badanie to pokazuje, że istnieje pewność, że 90-cyklowy test laboratoryjny Kurta Orbana jest dobrym wskaźnikiem utraty lepkości i właściwości zachowania klasy lepkości, których można oczekiwać przy stosowaniu olejów w nowoczesnych silnikach wysokoprężnych.

Naszym zdaniem, ponieważ środki smarne mają na celu nie tylko ochronę przed zużyciem, ale także zmniejszenie zużycia paliwa, ważne jest nie tylko dobranie modyfikatora lepkości, którego skład i struktura zapewni wysoką odporność na ścinanie, ale także zwrócenie szczególnej uwagi na lepkość kinematyczna...

Jak działa modyfikator lepkości?

Być może natknąłeś się na „czerwoną puszkę po oleju” - horror o kierowcy, jednym z najbardziej prawdopodobnych powodów jego pojawienia się jest nieodwracalne zniszczenie modyfikatora lepkości. Płynny spadek ciśnienia w silniku w okresie eksploatacji oleju wskazuje również na nieplanowane zniszczenie polimeru (MV).

Niestety nie zdarza się to tak rzadko, ze względu na fakt, że wszystkie składniki do tworzenia oleju silnikowego (i nie tylko silnikowego) są dostępne na wolnym rynku, oprócz oleju bazowego i pakietu dodatków zawierającego gotową zgodność zgodnie z wymaganiami producentów modyfikatory lepkości można również znaleźć w sprzedaży.

Jest tylko jeden problem – baza surowcowa, z której powstanie gotowy produkt, różni się znacznie pod względem jakości, a badania stabilności produktu mogą zająć wiele miesięcy (próby morskie) i ponieść znaczne środki finansowe.

Żadna analiza organoleptyczna, ani smak, ani kolor, ani zapach nie pomogą konsumentowi odróżnić produktu wysokiej jakości od produktu niskiej jakości. Konsument może ufać tylko producentowi, dlatego powinien starannie wybrać producenta oleju bazowego i dodatków. Właściwa technologia to nie tylko dodawanie dodatków, ale praca na wszystkich surowcach.

Chevron Corporation zajmuje się nie tylko tworzeniem ekskluzywnych olejów bazowych. Specjaliści korporacji opracowują również unikalne systemy dodatków, które zapewniają smarom Texaco doskonałe właściwości użytkowe. Holding Chevron posiada własny dział rozwoju i produkcji addytywnej, Chevron Oronite. Działalność badawczo-rozwojowa firmy koncentruje się w Gandawie (Belgia), gdzie w 1993 roku otwarto zupełnie nowe centrum technologiczne, wyposażone w najnowocześniejszy sprzęt, laboratoria centrum przeprowadzają setki tysięcy analiz oleju rocznie, aby zapewnić gwarancję jakości dla konsumenta.

Jako modyfikatory lepkości stosuje się nadtlenki organiczne i inne, które zwiększają lub zmniejszają lepkość polimeru. Modyfikatory zwiększające lepkość obejmują środki sieciujące.

Izocyjaniany znajdują się w wielu materiałach przemysłowych znanych jako poliuretany. Tworzą grupę obojętnych pochodnych amin pierwszorzędowych o wzorze ogólnym R-N = C = O.

Obecnie najczęściej stosowanymi izocyjanianami są 2,4-diizocyjanian toluenu, 2,6-diizocyjanian toluenu i 4,4-diizocyjanian difenylometanu. Rzadziej diizocyjanian heksametylenu i diizocyjanian 1,5-naftylenu.

Izocyjaniany reagują spontanicznie ze związkami zawierającymi aktywne atomy wodoru, które migrują do azotu. Związki zawierające grupy hydroksylowe spontanicznie tworzą podstawione estry dwutlenku węgla lub uretany.

Głównym zastosowaniem izocyjanianów jest synteza poliuretanów w produktach przemysłowych.

Ze względu na swoją trwałość i wytrzymałość, metylen 2(4-fenyloizocyjaniany) i 2,4-toluenodiizocyjanian znajdują zastosowanie w powłokach samolotów, cystern samochodowych i przyczep kempingowych.

Bis-2 (4-fenyloizocyjanian) metylenu służy do łączenia gumy i wiskozy lub nylonu, a także do produkcji lakierów poliuretanowych, które mogą być stosowane w niektórych częściach samochodowych oraz do produkcji skór lakierowanych.

Diizocyjanian 2,4-toluenu jest stosowany w powłokach poliuretanowych, szpachlówkach i materiałach wykończeniowych do podłóg i wyrobów drewnianych, kruszywach do farb i betonu. Wykorzystywany jest również do produkcji pianek poliuretanowych i elastomerów poliuretanowych w ceramicznych uszczelnieniach rur i materiałach powlekanych.

Cykloheksan jest substancją strukturotwórczą wykorzystywaną w produkcji materiałów dentystycznych, soczewek kontaktowych i adsorbentów medycznych. Występuje również w lakierze samochodowym.

Modyfikatory lepkości mieszanki betonowej (stabilizatory)

Dzięki specjalnie opracowanej recepturze, modyfikatory lepkości mieszanki betonowej pozwalają betonowi osiągnąć optymalną lepkość, zapewniając odpowiednią równowagę między płynięciem a oporem na rozwarstwianie - przeciwne właściwości po dodaniu wody.

Pod koniec 2007 roku firma BASF Construction Chemicals wprowadziła nowe rozwiązanie, technologię mieszanki betonowej Smart Dynamic ConstructionTM, zaprojektowaną w celu podniesienia klasy betonu klasy płynięcia P4 i P5 na wyższy poziom. Beton wyprodukowany zgodnie z tą technologią posiada wszystkie właściwości betonu samozagęszczalnego, a proces jego wytwarzania nie jest bardziej skomplikowany niż proces wytwarzania zwykłego betonu.

Nowa koncepcja wychodzi naprzeciw stale rosnącym współczesnym potrzebom stosowania bardziej mobilnych mieszanek betonowych i ma wiele zalet:

Ekonomiczny: dzięki unikalnemu procesowi zachodzącemu w betonie oszczędza się spoiwo i wypełniacze z frakcją<0.125mm. Стабильная и высокоподвижная бетонная смесь является практически самовыравнивающейся и при укладке не требует уплотнения. Процесс укладки достаточно прост, чтобы производиться при помощи одного оператора, что экономит до 40% рабочего времени. Кроме того, процесс производства почти так же прост, как и изготовление обычного бетона, поскольку смесь малочувствительна к изменениям водосодержания, которые происходят по причине колебания уровня влажности заполнителей.

Środowisko: Niska zawartość cementu (poniżej 380 kg), którego produkcji towarzyszy emisja CO2, zwiększa przyjazność betonu dla środowiska. Dodatkowo beton ze względu na dużą ruchliwość całkowicie szczelnie otacza zbrojenie, zapobiegając w ten sposób jego korozji zewnętrznej. Ta cecha zwiększa trwałość betonu, a w efekcie żywotność produktu żelbetowego.

Ergonomia: Ze względu na właściwości samozagęszczające ten rodzaj betonu nie wymaga stosowania zagęszczania wibracyjnego, co pomaga pracownikom uniknąć hałasu i wibracji szkodliwych dla zdrowia. Dodatkowo skład mieszanki betonowej zapewnia betonowi niską sztywność, zwiększając jego urabialność.

Po dodaniu do mieszanki betonowej dodatku stabilizującego na powierzchni cząstek cementu tworzy się stabilny mikrożel, który zapewnia powstanie „szkieletu nośnego” w zaczynie cementowym i zapobiega rozwarstwianiu się mieszanki betonowej. W tym przypadku powstały „szkielet nośny” umożliwia swobodne przemieszczanie się kruszywa (piasku i tłucznia), a tym samym nie zmienia się urabialność mieszanki betonowej. Ta technologia betonu samozagęszczalnego umożliwia betonowanie dowolnych konstrukcji o gęstym zbrojeniu i skomplikowanych kształtach geometrycznych bez użycia wibratorów. Mieszanina samozagęszcza się podczas instalacji i wypiera nagromadzone powietrze.

Materiały:

ReoMATRIX 100
Wysokowydajny modyfikator lepkości (VMA) do betonu lanego
Karta katalogowa RheoMATRIX 100

MEYCO TCC780
Modyfikator lepkości cieczy poprawiający pompowalność betonu (system Total Consistency Control).
Karta katalogowa MEYCO TCC780

W jaki sposób producent uzyskuje wymagany wskaźnik lepkości SAE? Za pomocą specjalnych substancji - modyfikatorów lepkości, które są dodawane do oleju. Czym są modyfikatory, czym się różnią i jakimi produktami są używane - przeczytaj w tym materiale.

Głównym zadaniem MV (modyfikatorów lepkości) jest zmniejszenie zależności lepkości olejów samochodowych od temperatury otoczenia ze względu na właściwości cząsteczek MV. Te ostatnie to struktury polimerowe, które reagują na zmiany temperatury. Mówiąc prościej, cząsteczki MB „rozpuszczają się” w coraz większym stopniu, zwiększając lepkość całego „koktajlu olejowego”. A kiedy schodzą, „pasują”.

Dlatego struktura chemiczna i wielkość cząsteczek są najważniejszymi elementami architektury molekularnej modyfikatorów. Istnieje wiele rodzajów takich dodatków, wybór zależy od konkretnych okoliczności. Wszystkie produkowane obecnie modyfikatory lepkości składają się z alifatycznych łańcuchów węglowych. Główne różnice strukturalne dotyczą grup bocznych, które różnią się zarówno pod względem chemicznym, jak i wielkością. Te zmiany w strukturze chemicznej CF zapewniają różne właściwości olejów, takie jak zdolność do gęstnienia, zależność lepkości od temperatury, stabilność oksydacyjna i charakterystyka zużycia paliwa.

Poliizobutylen (PIB lub polibuten) był głównym modyfikatorem lepkości pod koniec lat 50. XX wieku, od tego czasu modyfikatory PIB zostały zastąpione innymi rodzajami modyfikatorów, ponieważ generalnie nie zapewniają zadowalających osiągów w niskich temperaturach i osiągów silników Diesla. Jednak PIB o niskiej masie cząsteczkowej są nadal szeroko stosowane w samochodowych olejach przekładniowych.
Poliakrylan metylu (PMA) — modyfikatory lepkości PMA zawierają alkilowe łańcuchy boczne, które zapobiegają tworzeniu się kryształków wosku w oleju, zapewniając w ten sposób doskonałe właściwości w niskich temperaturach.

Kopolimery olefin (OCP) - modyfikatory lepkości OCP są szeroko stosowane w olejach silnikowych ze względu na ich niski koszt i zadowalające działanie. Dostępne są różne OCP, różniące się głównie masą cząsteczkową i stosunkiem etylenu do propylenu. Estry kopolimeru styrenu i bezwodnika maleinowego (estry styrenu) - estry styrenu - wielofunkcyjne wysokosprawne modyfikatory lepkości. Połączenie różnych grup alkilowych daje olejom zawierającym te dodatki doskonałe właściwości w niskich temperaturach. Modyfikatory lepkości styrenu były stosowane w energooszczędnych olejach silnikowych i nadal są stosowane w olejach przekładniowych do automatycznych skrzyń biegów. Kopolimery nasycone styren-dien - modyfikatory oparte na uwodornionych kopolimerach styrenu z izoprenem lub butadienem przyczyniają się do oszczędności paliwa, dobrej lepkości w niskich temperaturach oraz właściwości w wysokich temperaturach. Saturated Radial Polystyrene (STAR) – modyfikatory oparte na uwodornionych radialnych modyfikatorach lepkości polistyrenu wykazują dobrą odporność na ścinanie przy stosunkowo niskich kosztach przetwarzania w porównaniu z innymi rodzajami modyfikatorów lepkości. Ich właściwości niskotemperaturowe są zbliżone do właściwości modyfikatorów OCP.