ПОЛУЧЕНИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ПЕНОВЕРМИКУЛИТОВ РАЗЛИЧНОГО СОСТАВА
Аннотация
Установлены оптимальные условия химико-термической обработки природных вермикулитов различных месторождений с целью получения пеновермикулитов с минимальной насыпной плотностью. Оптимальная температура обработки природных вермикулитов составила 700 °С. По данным сканирующей электронной микроскопии предварительная химическая обработка природных вермикулитов позволяет получить пеновермикулит с более развитой поверхностью. Проведен элементный анализ природных вермикулитов различных месторождений и пеновермикулитов, полученных на их основе. Показано, что на поверхности концентрата вермикулита Татарского месторождения образуются обширные железосодержащие области, в отличие от концентратов вермикулита других месторождений. По данным мессбауэровской спектроскопии, определено, что при химической и термической обработке вермикулита изменяется мольное отношение Fe(II)/Fe(III). Проведен термогравиметрический анализ природных вермикулитов различных месторождений и анализ выделяющихся газов in situ. Фазовый состав природных вермикулитов изменяется при нагревании до 350 °С. Установлено, что природный вермикулит и термически расширенный вермикулит после адсорбции влаги из воздуха имеют одинаковые положения рентгеновских максимумов. Впервые исследованы механические свойства вермикулитовых фольг, полученных прессованием пеновермикулита без связующего, в широком интервале плотностей вдоль и поперек оси прокатки. Описана анизотропия прочности на разрыв для образцов вермикулитовой фольги одинаковой плотности, взятых вдоль и поперек оси прокатки. Проведено исследование влияния латеральных размеров частиц концентрата вермикулита на насыпную плотность пеновермикулита и на механические свойства вермикулитовой фольги. Установлено, что вермикулитовая фольга обладает достаточно низким коэффициентом теплопроводности, что совместно с ее негорючестью позволяет использовать этот материал в теплоизоляционных и огнезащитных изделиях.
Для цитирования:
Калашник А.В., Ионов С.Г. Получение и физико-химические свойства материалов на основе пеновермикулитов различного состава. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2018. Т. 61. Вып. 6. С. 76-82
Литература
Sutcu M. Influence of expanded vermiculite on physical properties and thermal conductivity of clay bricks. Ceramics Internat. 2015. V. 41. P. 2819–2827. DOI: 10.1016/j.ceramint.2014.10.102.
Macheca A.D., Focke W.W., Muiambo H.F., Kaci M. Stiffening mechanisms in vermiculite–amorphous polyamide bio-nanocomposites. Eur. Polymer J. 2016. V. 74. P. 51–63. DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2015.11.013.
Rashad A.M. Vermiculite as a construction material – A short guide for Civil Engineer. Construct. Building Materials. 2016. V. 125. P. 53–62. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2016.08.019.
Dantas E., Joacy H., Gurgel M. Binary adsorption of zinc and copper on expanded vermiculite using a fixed bed column. Appl. Clay Sci. 2017. V. 146. P. 503–509. DOI: 10.1016/j.clay.2017.07.004.
Marcos C., Menendez R., Rodríguez I. Thermoexfoliated and hydrophobized vermiculites for oleic acid removal. Appl. Clay Sci. 2017. V. 150. P. 147–152. DOI: 10.1016/j.clay.2017.09.026.
da Silva D.C., Skeff Neto K., Coaquira J.A.H., Araujo P.P., Cintra D.O.S., Lima E.C.D., Guilherme L.R., Mosiniewicz-Szablewska E., Morais P.C. Magnetic characterization of vermiculite-based magnetic nanocomposites. J. Non-Crystalline Solids. 2010. V. 356. P. 2574–2577.
DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2010.03.035.
Malandrino M., Abollino O., Giacomino A., Aceto M., Mentasti E. Adsorption of heavy metals on vermiculite: Influence of pH and organic ligands. J. Colloid Interface Sci. 2006. V. 299. P. 537–546. DOI: 10.1016/j.jcis.2006.03.011.
Karaipekli A., Sarı A. Capric–myristic acid/vermiculite composite as form-stable phase change material for thermal energy stor-age. Solar Energy. 2009. V. 83. P. 323–332. DOI: 10.1016/j.solener.2008.08.012.
Guan W., Li J., Qian T., Wang X., Deng Y. Preparation of paraffin/expanded vermiculite with enhanced thermal conductivity by implanting network carbon in vermiculite layers. Chem. Eng. J. 2015. V. 277. P. 56–63. DOI: 10.1016/j.cej.2015.04.077.
Geim A.K., Grigorieva I.V. Van der Waals heterostructures. Nature. 2013. V. 499. P. 419-425. DOI: 10.1038/nature12385.
Savchenko D.V., Serdan A.A., Morozov V.A., Van Tendeloo G., Ionov S.G. Improvement of the oxidation stability and the mechanical properties of flexible graphite foil by boron oxide impregnation. New Carbon Materials. 2012. V. 27. N 1. P. 12-18. DOI: 10.1016/S1872-5805(12)60001-8.
Huo X., Wu L., Liao L., Xia Z., Wang L. The effect of interlayer cations on the expansion of vermiculite. Powder Technology. 2012. V. 224. P. 241–246. DOI: 10.1016/j.powtec.2012.02.059.
Mouzdahir Y., Elmchaouri A., Mahboub R., Gil A., Korili S.A. Synthesis of nano-layered vermiculite of low density by ther-mal treatment. Powder Technology. 2009. V. 189. P. 2–5. DOI: 10.1016/j.powtec.2008.06.013.
Mamina A.Kh., Kotelnikova E.H., Punin Yu.O. The mechanism of chemical dispersion of mica. Zapiski VMO. 1997. N 4. P. 54-65. (in Russian).
Obut A., Girgin II. Hydrogen peroxide exfoliation of vermiculite and phlogopite. Minerals Engineering. 2002. V. 15. P. 683–687.
Hiller S., Marwa E.M., Rice C.M. On the mechanism of exfoliation of ‘Vermiculite’. Clay Minerals. 2013. V. 48. P. 563–582. DOI: 10.1180/claymin.2013.048.4.01.
Marcos C., Arango Y.C., Rodriguez I. X-ray diffraction studies of the thermal behaviour of commercial vermiculites. Appl. Clay Sci. 2009. V. 42. P. 368–378. DOI: 10.1016/j.clay.2008.03.004.
Kalashnik A.V., Serdan A.A., Koshina N.A., Ionov S.G. Preparation and physicochemical properties of composite materials based on nanolayered inorganic matrices. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2013. V. 56. N 7. P. 12-16 (in Russian).
Balima F., Pischedda V., Le Floch S., Brulet A., Lindner P., Duclaux L. An in situ small angle neutron scattering study of expanded graphite under uniaxial stress. Carbon. 2013. V. 57. P. 460–469. DOI: 10.1016/j.carbon.2013.02.019.
Balima F., Le Floch S., San-Miguel A., Lindner P., Brulet A., Duclaux L., Pischedda V. Shear effects on expanded graphite under uniaxial pressure: An in situ small angle neutron scattering study. Carbon. 2014. V. 74. P. 54-62. DOI: 10.1016/j.carbon.2014.03.002.
