4.3.4.Модифікація полиметиленкарбамида.

Всі відомі методи модифікації ПМК можна звести до двох технологічних прийомів:

1. осадження модифікатора на готовий ПМК, коли модифікатор розподіляється на поверхні ПМК;

2. осадження ПМК на поверхні модифікатора. В цьому випадку утворюється продукт, ядром якого служить модифікатор, поверхня якого захищена ПМК і продукту властиві всі властивості ПМК.

Спільним для всіх випадків модифікації ПМК є використання твердих речовин як модифікатори. Враховуючи, що ПМК є мелкодисперсный порошком з високим ступенем білизни (90-95 за магнієвою шкалою) для модифікації необхідно було підібрати такі продукти, які разом з поліпшенням пігментних властивостей не погіршували колір модифікованої ПМК. Цим вимогам відповідають промислові білі пігменти. З білих пігментів широке застосування знаходять титанові білила, окисел цинку і сульфід цинку. Титанові білила характеризуються пігментними властивостями: покривність – 30-45 г/м2, маслоемкость – 17 – 25 г масла на 100 г пігменту, насипну вагу 0,6 – 0,8 г/см3, коефіцієнт заломлення 2,49 – 2,55. Достатньо високі пігментні показники і біля цинкових білил - покривність – 100 г/м2, маслоемкость – 12 – 24 г масла на 100 г пігменту, коефіцієнт заломлення 1,95 – 2,05. Сульфід цинку як такий як пігмент не застосовується, але в суміші з сульфатами барію або кальцію забезпечує покривність промислових продуктів литопона і сульфопона до 100 г /м2 [39]. Всі ці продукти є твердими дрібно-дисперсними речовинами і хорошими потенційними модифікаторами ПМК.

Вище вже наголошувалося, що ПМК володіє високою пористістю і великою питомою внутрішньою поверхнею – до 5,12 см3/г (таблиця 4,9). Важко передбачити, що при використанні твердих модифікаторів можливе значне зменшення питомої внутрішньої поверхні, тому, вибираючи як модифікатори оксид і сульфід цинку отримання останніх проводили в процесі модифікації ПМК. Відомо, що оксид цинку можна отримувати двома способами – окисленням металевого цинку при високій температурі (сухі методи), або з сульфатів цинку (мокрий метод) [39]. Хімізм отримання оксиду цинку по мокрому методу може бути представлений наступними реакціями:

ZnSO4 + NAOH > Zn (OH) 2 +Na2SO4

Zn (OH) 2 > ZNO + H2O

Взаємодія сульфату цинку з лугом протікає швидко при кімнатній температурі. Гідроокис цинку, що утворюється, при температурі 125оС розкладається з виділенням води і утворенням оксиду цинку [131]. Якщо як лужний агент використовувати сульфіди, то в результаті реакції утворюється сульфід цинку:

ZnSO4 + Na2S> ZNS + Na2SO4

Залежність укрывистости ПМК від кількості мілі модифікатора на міль U приведені на малюнку 5.2.1.

Малюнок 5.2.1. Залежність укрывистости ПМК від кількості модифікатора:

Крива 1 - молярне співвідношення F : U = 1:1, модифікатор ZNO.

Крива 2 - молярне співвідношення F : U = 1:1,25, модифікатор ZNO.

Крива 3 - молярне співвідношення F : U = 1:1, модифікатор ZNS.

Крива 4 - молярне співвідношення F : U = 1:1,25, модифікатор ZNS.

Введення в ПМК навіть незначної кількості модифікатора помітно покращує покривність. Остання міняється від 242 г/м2 до 145-162 г/м2 для ПМК, отриманого при молярному співвідношенні F: U = 1:1 (крива 2, 4) і від 276 г/м2 до 142-154 г/м2 для ПМК, отриманою при молярному співвідношенні F : U = 1:1,25 (крива 1, 3). Характер модифікації для оксиду і сульфіду цинку аналогічний. Слід зазначити, що при збільшенні кількості обох модифікаторів більше 0,045 міль на міль карбаміду значення укрывистости практично не міняється.

В процесі модифікації поліпшується і маслоемкость ПМК. Експериментальні дані по зміні маслоемкости при модифікації оксидом цинку представлені на малюнку 5.2.2.

Малюнок 5. 2. 2. Залежність маслоемкости ПМК (г масла/ 100г ПМК) від кількості модифікатора (міль/міль U):

Крива 1 - молярне співвідношення F: U = 1:1, модифікатор ZNO.

Крива 2 - молярне співвідношення F: U = 1:1,25, модифікатор ZNO.

Крива 3 - молярне співвідношення F: U = 1:1, модифікатор ZNS.

Крива 4 - молярне співвідношення F: U = 1:1,25, модифікатор ZNS.

В процесі модифікації ПМК відбувається істотне поліпшення маслоемкости. Так при модифікації оксидом цинку маслоемкость зменшується від 144-156 до 66-80,7 г масла на 100 г ПМК. При використанні сульфіду цинку маслоемкость зменшується до 58-74,3. Характер зміни маслоемкости аналогічний зміні укрывистости і також збільшення модифікатора більше 0,045 мілі модифікатора на міль U істотного значення на маслоемкость не надає.

При модифікації ПМК відбувається зміна вільного внутрішнього об'єму. (малюнок 5. 2. 3.)

Малюнок 5. 2. 3. Залежність внутрішнього об'єму ПМК (см3/г) від кількості м міль модифікатора (молей/ U).

Крива 1 - молярне співвідношення F : U = 1:1, модифікатор ZNO.

Крива 2 - молярне співвідношення F : U = 1:1,25, модифікатор ZNO.

Крива 3 - молярне співвідношення F : U = 1:1, модифікатор ZNS.

Крива 4 - молярне співвідношення F : U = 1:1,25, модифікатор ZNS.

Внутрішній об'єм ПМК, отриманого при молярному співвідношенні F: U = 1: 1 зменшується при модифікації оксидом цинку в 3,07 разу, а при модифікації сульфідом цинку в 3,58 разу. Аналогічно відбувається зменшення внутрішнього об'єму і при модифікації ПМК, отриманого при молярному співвідношенні F : U = 1: 1,25. Внутрішній об'єм зменшується в 2,84 і 3,35 разів відповідно. Основне зменшення внутрішнього об'єму наголошується при введенні 0,045 мілі модифікатора на міль U, подальше збільшення кількості модифікатора супроводиться незначним зменшенням внутрішнього об'єму ПМК, аналогічно тому, що було відмічене при розгляді впливу кількості модифікатора на покривність і маслоемкость ПМК

В процесі модифікації ПМК міняється і насипний об'єм. Залежність цього показника від кількості модифікатора приведена на малюнку 5. 2. 4.

Малюнок 5. 2. 4. Залежність насипного об'єму (см3/г) від кількості

модифікатора ( мілі на міль U):

Крива 1 - молярне співвідношення F : U = 1:1, модифікатор ZNO.

Крива 2 - молярне співвідношення F : U = 1:1,25, модифікатор ZNO.

Крива 3 - молярне співвідношення F : U = 1:1, модифікатор ZNS.

Крива 4 - молярне співвідношення F : U = 1:1,25, модифікатор ZNS

Експериментальні дані показують, що в процесі модифікації ПМК відбувається зменшення насипного об'єму. Модифікація оксидом цинку супроводиться зменшенням насипного об'єму ПМК на 11,0– 12,8, сульфідом цинку на 16,0 – 17,09%. Як і в попередніх випадках, основне зменшення насипного об'єму відбувається при введенні в ПМК 0,45 мілі модифікатора, подальше збільшення кількості модифікатора не супроводиться помітною зміною цього показника.