Тақырып 4. Негізгі технологиялық өзгертулер мен үрдістер

Дәрісті өту жоспары:

1. Химиялық технология және оның негізгі мақсаты мен міндеттері.

2. Химиялық технологияның негізгі базистік элементтері.

3.Гидроизоляциялық материалдар өндірісіндегі негізгі өзгертулер мен процестер.

Химиялық технология - бұл шикізатты өнімдер мен бұйымдарға өңдеудің әдістері мен үрдістері жайлы ғылым. Химия технологиялық үрдіс бір – біріне байланысты үш базистік элементерден тұрады: шикізат, жабдықтар, энергия.

1. Шикізат технологияның базистік элементі ретінде дайын өнімдер мен материалдар алу үшін өңдеуге түседі. Су оқшаулағыш материалдар технологиясындағы негізгі шикізат ретінде, мұнай, тас көмір, ағаш өңдеу өндірісінің өнімдері болып есептелетін органикалық қосылыстар қолданылады. Кейде химиялық өңдеудің табиғи органикалық шикізаттар да қолданылады: мысалы: битум, конифоль

2. Қондырғылар мен жабдықтар технологияяның екінші базистік элементі ретінде өндірістегі технологиялық операцияларды жүзеге асыруға мүмкіндік береді. Өндірістің қазіргі заманғы қондырғылармен жабдықтар дәрежесі жоғары болған сайын өндірістің тиімділігін және өнімнің сапасы да жоғары болады.

3. Техникалық үшінші базистік элементі энергия қондырғыларды және де өндірістік үрдісті әрекетке келтіреді.

Суоқшаулағыш материалдардағы дайындау технологиясындағы негізгі үрдістер мен өзгерулерге мыналар жатады.

• Дайындық жұмыстар;

• Үлестенген шикізаттық материалдарды араластыру;

• Араласпаны қалыптау және тығыздау;

• Материалдар мен бұйымдарды арнайы өңдеу;

1. Дайындық жұмыстарының негізгі мақсаты шикізатқа технолгиялық операциялардың кезекті циклдерінен ыңғайлы өтуге мүмкіндік беретін технологиялық күй беру болып табылады.

Дайындық жұмыстары мыналарды қамтиды: майдалау. араластыру, фракциялау, бөлшектердің бетін тазалау, байыту т.б.

2. Үлестенген шикізаттық компоненттерді араластыру суоқшаулағыш материалдар технологиясындағы негізгі операция болып есептеледі. Шикізаттық компоненттерді араластыру үрдісі, шайылу, еру, ісіну, бір-бірімен қатынаста болатын бір немесе бірнеше фазалардан тұратын гетерогенді жүйелерден қалыптасу үрдістерінің заңдылықтары негізінде жүреді.

Фаза деп оның басқа бөліктерінен беттік ерекшеленетін, бірдей құрам және қасиеттерге ие болған жүйенің бөлігін айтады. Жүйе гомогенді немесе гетерогенді болуы мүмкін.

Суоқшаулағыш материалдар өндірісінде гомогенді жүйелер (нағыз ерітінділер) және эмульсия немесе суспензия түріндегі гетерогендік жүйелер де қолданылады.

3. Қалыптау және тығыздау үрдісі қажетті тығыздықтағы және пішіндегі бұйымдар алуға мүмкіндік береді. Тығыздау кезінде араласпа бөлшектерінің бір-біріне жақындауы нәтижесінде молекулалық күш өрісінің қайта топтасуы және теңеуі жүзеге асып, молекулалардың бір-бірімен және оқшауланатын конструкция бетімен ұсталады.

Суоқшаулағыш материалдар өндірісіндегі қалыптау және тығыздау каландрлеу, экструзия, престеу, көбіктендіру, бүрку, сіңіру және т.б. операциялар жатады.

Бақылау сұрақтары:

1. Химиялық технология дегеніміз не?

2. Шикізат дегеніміз не?

3. Технологияның базистік элементі дегеніміз не?

4. Энергия дегеніміз не?

5. Гидроизоляциялық материалдар өндірісіндегі негізгі өзгертулер қандай?

Әдебиеттер тізімі:

1. Рыбьев И. А: и др. Технология гидроизоляционных материалов. М. 1997

Қосымша

2. Бородин В: И. Производство рулонных битумных материалов М, 1987

3. Борисов Г.В. Производство гидроизоляционных материалов Справочное пособие П, 1987

4. Дворгиш П. И. И др. Материалы и изделия в мелиоративном строительстве, Справочник, Киев, 1982

5. Кисина А: М. Идр. Полимербитумное кровельное и гидроизоляционные материалы П,1983

6. Мастики в строительстве Резниченко П. Т. и др. Днепропетровск, 1975

7. Неринштейн З. Ш. и др. Производство битумных рулонных кровельных материалов. М. 1970

5-тақырып. Битумдар, қара майлар. Битумды-қара майлы тұтқыр материалдар.

Дәрісті өту жоспары:

1. Битум, оның түрлері, табиғи және жаснады битумдар.

2. Қара майлар, шикізат көздері, құрамы.

3. Қара майлардың элементтік және заттық құрамдары.

4. Битумдардың элементтік және заттық құрамы.

5. Битумдардың негізгі қасиеттері және оларды анықтау әдістемелері.

Битум дегеніміз жоғарғы молекулалы көмірсутектер мен олардың оттегімен, күкіртпен және азотпен қосындыларынан тұратын қоспа. Битумның бір қатар өзіндік қасиеттері бар, қыздырған кезде бастапқы тұтқырлығы азаяды, ал салқындатқанда қайтадан қалпына келеді. Күкіртті көміртегіден, төрт хлорлы көміртегіде және кейбір басқа да органикалық ерітінділерде ерігенде олар толығымен ерітіндіге ауысады. Құрылыста және шатырлық, су оқшаулайтын және басқа да материалдардың, заводтың технологиясында жоғарғы тұтқырлық пен гидрофобтық қасиеттер көрсетеді. Ұзақ уақытқа салыстырмалы тұрақты, мысалға пайдаланылған уақытта. Сонымен қатар жеке көмірсутектердің бөлініп ұшуын өте қиындататын, битумның ішінде күрделі жоғарғы молекулалы көмірсутектер мен олардың қосындылары бар. Сондықтан арнаулы тәсілдермен көмірсутегі деп аталатындарды бөледі. Әрбір топтан салыстырмалы қасиеттері ұқсас азғана қосындылар араласы бар. Бөлме температурасында олар қатты, тұтқыр немесе тұтқыр сұйық күйде болады, органикалық еріткіштерде жақсы ериді, қыздырған кезде қозғалмалы сұйыққа айналады, нағыз тығыздығы =1 г/см³ тең.

Битумның құрамында негізгі көмірсутекті топтар болып майлар, шайырлар, асфальтендер, асфальтогенді көмірқышқылдар және олардың ангидридтері бар.

Майлар дегеніміз флюорестенетін, тығыздығы І-ден төмен битумның тұтқыр компоненті. Олар негізінен нафтен менен полинафтендерден тұрады. Майлардың молекулалық массалары 300-600-ге тең, олардың битумның құрамындағы мөлшері 35-60 шегінде. Майлар битумға аққыштық және жылжымалылық қасиет береді.

Шайырлар қара қоңыр түсті, ацетонда ерімейтін, бейтарап сипаттамалы, оттектік гетероциклдік қосындылары бар. Шайырдың молекулярлық массасы 600-1000 шамасында. Битум өндірісінде-қара майдың тотығу процесінде шайырларда күрделі қоюланған молекулалары жиналып қалады да, полимерлеу кезінде жайлап қатты жоғарғы дисперсті бөлшек асфальтогендерге айналады. Битумдағы шайырдың мөлшері 20-40 (массасы бойынша) шегінде болады.

Асфальтендер мен олардың өзгерген түрлері – карбен мен карбоидтар – қатты морт және тығыздығы 1-ден көп балқымайтын зат. Олардың молекулалық массасы 1200-6000-ға тең және одан да жоғары. Табиғи битумнан бөлінген асфальтендер ұшын қосындыдан күкірт санының, көптігінде (10-ға дейін). Мұнай битумдарындағы күкірттің саны 8-ға дейін және одан да көп.

Асфальтогенді қышқылдар полинафтенді қышқылдар тобына жатады, олар жоғарғы тұтқырлы немесе қатты болуы мүмкін. Битумның беттік белсенді бөлігі ретінде, тасты және басқа да материалдармен жабысуда олардың маңызы зор. Мұндай битумдардың ішінде олардың саны 1 шегінде, ал табиғи битумдарда 5-ке дейін және одан да жоғары.

Ауа оттегісінің ұзақ әсерінің салдарынан, әсіресе температураның өскен жағдайында, асфальтендер карбен мен карбоидтарға ауысуы мүмкін. Шайырлар мен майлардың – полимерленуі мен тотығып түрін өзгертуі битумның тұтқырлығының өсіп, морттық қасиетінің пайда болуына әкеп соғады. Битумды өндіргенде, осы аталған процесстер, оларда кері жүрмейтін фазалық өзгерістер барлығының және олардың қартайғандығының куәлері.

Битумның сапасын сипаттайтын негізгі қасиеттері болып оның тұтқырлығы, пластикалығы, морттығы және жұмсау температурасы болып табылады. Сондықтан битумда түскен күштің шамасына байланыстығы жоқ, тұтқырлығы нақтылы немесе ньютонды идеалды сұйық денеге жатқызуға болмайды. Тек жоғары оң температурада, қашан битумның ішкі мициллярлық жүйесі, жылу қозғалысының кинетикалық энергиясы есебінен қирайды немесе оның ішкі жүйесінің толық механикалық бұзылуына сай келетін қозғалу кернеуі мен деформациялық жылдамдық градиенті кезінде ғана, битумдар шын тұтқырлықтағы сұйық бола алады.

Ішкі жүйелік тұтқырлықты өлшеу үшін әртүрлі аспаптарды қолданады. Кейбір аспаптар тұтқырлықты абсолютті өлшемде (пуаз), басқалары бұл сипаттаманы шартты өлшемде бағалауға мүмкіндік береді. ГОСТ бойынша битумдарды тұтқырлыққа дәлірек ағылуға сынау әдістерінде, яғни тұтқырлыққа кері шаманы, белгілі бір температурада белгілі бір салмақпен тұрған инені сыналатын битумға шөктіру арқылы, пенетрометрде анықтайды (ХУІІ.І-сурет). Неғұрлым иненің битумға шөгуі тереңірек болса, солғұрлым битумның тұтқырлығы аз болғаны.

Битумның пластикалығы өте маңызды қасиет. Битумның пластикалығы оның құрамында майдың көбеюіне, температураның өсуіне, салмақ әсері ұзақтығының молаюына байланысты. Пластикалықты, тұрақты салмақпен деформацияның дамуын және оның, салмақтың әсерін тоқтатқаннан кейінгі кемуін анықтауға мүмкіндік беретін аспаптарда анықтайды. Графиктерде (ХУІІ.2-сурет) тек пластикалық деформацияны ғана емес, сонымен қатар деформацияның серіппелі-майысқақтың бөлігінде байқауға болады.

Стандарт бойынша битумның пластикалығы шартты күйде дуктилометр деп аталатын аспапта созылуымен сипатталады (ХУІІ.3-сурет). Әдетте битумның құрамында шайырдың көбеюіне қарай, оның созылғыштығы да артады. Битумның төмен температурада біраз созылғыш болуы өте маңызды (пластикалық қасиетін сақтау), сондықтан стандарт бойынша оны екі температурада +25⁰С және 0⁰С анықтайды.

Стандартты шығыршықтағы битум қабатын жайлап қыздырғанда, битумның үстінде тұрған металл шариктің әсерінен оның шөгінді деформацияға ұшырап, төменгі сөреге тиетін жағдайға сай келетін көрсеткішті, шығыршық пен шар аспабында анықталатын жұмсау температурасы деп атайды. Битум тұтқырлығының өсуіне байланысты, оның жұмсау температурасы да өседі, ал созылғыштығы әдетте кемиді.

Арнаулы аспаптың жез пластинкасына жағылған майысқан жұқа битум қабатында бірінші сызат пайда болған температураға сай келетін көрсеткішті битумның морттық температурасы деп атайды.

Тұтану температурасы битумды қазанға қыздырғанда, оның оттан қауіпты дәрежесін сипаттайды. Бұл көрсеткішті, ашық тигельде, битумнан бөлінген будың жақындатқан оттың әсерінен тұтануына сай келетін температураны білу арқылы анықтайды.

Битумдардың көмірсутектік құрамы күрделі, оған С_nH_2n+2 – метал қатарындағы көмірсутектер С_nH_2n+1 нафтендік және С_nH_2n-6 -аромат көмірсутектер кіреді.

Битумдардың элементтік құрамы С= 70-82%; H = 8-12%; O = 0.2-12%; S = 0.5-7 %; N = 1 %. Мұнайдан алынатын битумдарда аз болады (2%), оттегі, азот, күкірт негізінен: ОН, N₂H, SH, COOH функционалдық топтарының құрамына енеді.

Битумның құрамына енетін заттарды олардың негізгі қасиетеріне қарай бірнеше топтарға жіктеледі.

1. Бірінші топқа майлар жатады, олардың битумнан эфирде және жеңіл бeнзинде еріту арқылы бөліп алуға болады. Олар негізінен қаныққан, нафтендік және аромат көмірсутектерден тұрады. Олардың нағыз тығыздығы - 1г/см³ төмен.

2. Шайырлар – тұйық жәнге гетеротұйық көмірсутектерден құралған, күңгірт – қоңыр түсті, нағыз тығыздығы - 1 г/см³ шамасында. Құрамында көп мөлшерде азотты, оттекті, күкіртті көмірсутек туындылары болғандықтан, олар негізінен беттік белсенді болып, битумның тас материалдарға адгезиялық қабілетін жоғарылатады. Бензинде, бензолда, хлороформда жақсы ериді. Шайырлар битумға серпімділік, суға төзімділік қасиет береді. Мөлшері -20-40%

3. Асфальтендер - тығыздығы 1 г/см³ жоғары болған қатты, балқымайтын заттар. Хлороформда, төртхлорлы көміртек пен ыстық бензолда ериді. Асфальтендер битумға қаттылық, тұтқырлық және температураға төзімділік қасиет береді.

4. Кaрбендер және карбоидтар негізінен крекинг- битумдарда 1-3% мөлшерінде кездеседі. Құрамы жағынан асфальтендерге ұқсас, бірақ тығыз және көміртегі мөлшері көп болады. Тек күкіртті көміртекте ериді. Битумға тұтқырлық, морттық қасиет береді.

5. Асфальтенді қышқылдар – негізінен полярлы, беттік белсенді заттар. Битумдарда 1-3% шамасында кездеседі. Олар битумның тaс материалдарға адгезиясын арттырады.

6. Парафиндер – қатты қаныққан көмірсутектер шамамен 6-8 % мөлшерде кездесіді. Битумның қасиеттерін нашарлатады.

Өзінің ішкі жүйесі бойынша битум дисперстік ортасы болып майдағы шайыр ерітіндісі, ал дисперсті фазасы асфальтендер, асфальтенді қышқылдар, карбендер, карбоидтар болып табылатын күрделі дисперсті жүйе.

Күннің радициясы, оттегі, температураның әсерінен битумның химиялық құрамы майлардың- шайырларға, шайырлардың – асфальтендерге өтуі нәтижесінде өзгереді.