PL226615B1 - Masa ceramiczna o właściwościach dylatancyjnych - Google Patents
Masa ceramiczna o właściwościach dylatancyjnychInfo
- Publication number
- PL226615B1 PL226615B1 PL404327A PL40432713A PL226615B1 PL 226615 B1 PL226615 B1 PL 226615B1 PL 404327 A PL404327 A PL 404327A PL 40432713 A PL40432713 A PL 40432713A PL 226615 B1 PL226615 B1 PL 226615B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- halloysite
- mass according
- nanosilica
- mass
- glycol
- Prior art date
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 18
- HPTYUNKZVDYXLP-UHFFFAOYSA-N aluminum;trihydroxy(trihydroxysilyloxy)silane;hydrate Chemical compound O.[Al].[Al].O[Si](O)(O)O[Si](O)(O)O HPTYUNKZVDYXLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 48
- 229910052621 halloysite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 48
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 10
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 26
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 claims description 24
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 20
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 18
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 8
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229920000151 polyglycol Polymers 0.000 claims description 6
- 239000010695 polyglycol Substances 0.000 claims description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 claims description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 14
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N ferrosoferric oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 6
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 5
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 229910052595 hematite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011019 hematite Substances 0.000 description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000014413 iron hydroxide Nutrition 0.000 description 3
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L iron(ii) hydroxide Chemical class [OH-].[OH-].[Fe+2] NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- YDZQQRWRVYGNER-UHFFFAOYSA-N iron;titanium;trihydrate Chemical compound O.O.O.[Ti].[Fe] YDZQQRWRVYGNER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 3
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 3
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 description 3
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 3
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910021485 fumed silica Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002334 glycols Chemical class 0.000 description 2
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 2
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 2
- 238000000518 rheometry Methods 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 2
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 1
- 229920000271 Kevlar® Polymers 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 1
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004815 dispersion polymer Substances 0.000 description 1
- 230000009982 effect on human Effects 0.000 description 1
- 229910052622 kaolinite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004761 kevlar Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000002520 smart material Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Emulsifying, Dispersing, Foam-Producing Or Wetting Agents (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Masa ceramiczna o właściwościach dylatancyjnych zawiera mieszaninę nanokrzemionki i proszku haloizytu zdyspergowaną w ciekłym związku organicznym, przy czym udział haloizytu wynosi od 1 do 20% obj. w stosunku do objętości fazy stałej, a całkowite stężenie fazy stałej w masie wynosi od 10 do 30% obj.
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest ceramiczna masa lejna o właściwościach dylatancyjnych (zagęszczana ścinaniem).
Ciecze zagęszczane ścinaniem stanowią grupę płynów nienewtonowskich, charakteryzujących się wzrostem lepkości wraz ze wzrostem szybkości ścinania bądź przyłożonego naprężenia ścinającego. Materiały takie, o właściwościach określanych jako dylatancyjne, należą do grupy materiałów inteligentnych, tj. zmieniających swoje właściwości, w tym przypadku reologiczne, pod wpływem czynników zewnętrznych, w sposób przewidywalny i odwracalny. Pod wpływem uderzenia materiał dylatancyjny przechodzi od właściwości typowych dla cieczy do charakterystycznych dla ciała stałego. Unikalna właściwość tych cieczy do absorpcji i rozpraszania energii spowodowała, że obecnie prowadzone są badania nad wykorzystaniem tego rodzaju płynów m.in. do impregnacji tkanin, z których może być wytwarzana odzież ochronna stosowana np. w wojsku [Wetzel E.D., Lee Y.S., Egres R.G., Kirkwood K.M., Kirkwood J.E., Wagner N.J., The Effect of Rheological Parameters on the Ballistic Properties of Shear Thickening Fluid (STF) - Kevlar Composites. NUMIFORM, 2004; Lee Y., Wetzel E., Egres Jr R., Wagner N., Advanced Body Armor Utilizing Shear Thickening Fluids Army Research Laboratory Aberdeen Proving Ground, 2009], czy też ochraniacze w ubiorach dla sportowców. Płyny o takich właściwościach mogą również znaleźć zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnym przy produkcji tłumików [Zhang X., Li W., Gong X., The rheology of shear thickening fluid (STF) and the dynamic performance of an STF-filled damper, Smart Materials and Structures, 2008, 17, 035027 -035034] oraz w ochronie budynków przed wstrząsami sejsmicznymi. Wstępne badania pokazały, że materiały oparte na cieczach zagęszczanych ścinaniem nie tylko bardzo dobrze tłumią uderzania i wstrząsy, ale również są elastyczne i lżejsze od standardowych materiałów p-aramidowych stosowanych do ochrony ciała człowieka.
W preparatyce układów zagęszczanych ścinaniem stosuje się proszki ceramiczne i organiczne ciecze dyspergujące (najczęściej glikole polipropylenowe i polietylenowe) lub wodę [Decker M. J.,
Halbach C. J., Nama C. H, Wagner N. J., Wetzel E. D., Stab resistance of shear thickening fluid (STF)-treated fabrics, Composites Science and Technology, 2007, 67, 565-578; Hoffman R. L., Discontinuous and Dilatant Viscosity Behavior in Concentrated Suspensions, Observation of a Flow Instability, Transactions of the Society of Rheology, 1972, 16, 155-173; Kamibayashi M., Ogura H., Otsubo Y., Shear-thickening flow of nanoparticle suspensions flocculated by polymer bridging. Journal of Colloid and Interface Science, 2008, 321, 294-30]. W układach wodnych proszek szybko sedymentuje i łatwo tworzy twarde osady. W przypadku użycia glikoli uzyskuje się zawiesiny dość stabilne w czasie. Wśród proszków ceramicznych w literaturze naukowej i patentowej przede wszystkim wyróżnia się krzemionkę nano- i mikrometryczną [Wagner N.J., Dynamie properties of shear thickening colloidal suspensions, Rheological Acta 2003, 42, 199-208; Newstein M.C., Wang H., Baisara N.P., Lefebvre A.A., Shnidman Y., Microstructural changes in a colloidal liquid in the shear thinning and shear thickening regimes, Journal of Chemical Physics 1999,111, 4827-4839], rzadziej poli(metakrylan metylu) (PMMA), węglan wapnia, dwutlenek tytanu, kompozycje AI2O3 i SiC czy kaolinit [Kalman D.P., Schein J.B., Houghton J.M., Laufer C.H.N., Wetzel E.D., Wagner N.J., Polymer dispersion based shear thickening fluid-fabrics for protective applications, Proceedings of SAMPE 2007, Baltimore, MD, 2007; Decker M. J., Halbach C. J., Nama C. H., Wagner N. J., Wetzel E. D., Stab resistance of shear thickening fluid (STF)-treated fabrics, Composites Science and Technology, 2007, 67, 565-578; M.D. Chadwick, J.W. Goodwin, B. Vincent, E.J. Lawson, P.D.A. Mills, Rheological behaviour of titanium dioxide (uncoated anatase) in ethylene glycol, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 2002, 196, 235-245; Bergstrom L., Shear thinning and shear thickening of concentrated ceramic suspensions, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 1998, 133, 151-155; Rosen B. A., Nam Laufer C. H., Kalman D. P., Wetzel E. D., Wagner N. J., Multi-threat performance of kaolin-based shear thickening fluid (stf)-treated fabrics, Proceedings of SAMPE 2007, Baltimore, MD, 2007].
Wśród proszków SiO2 najwięcej uwagi poświęca się nanoproszkowi otrzymywanemu metodą rozpyłową, o komercyjnej nazwie silica fumed [Wu Q., Ruan J., Huang B., Zhou Z., Zou J., Rheological behavior of fumed silica suspension in polyethylene glycol, Journal of Central South University of Technology 2006, 13, 9784-1005; Yang H., Ruan J., Zou J., Rheological responses of fumed silica suspensions under steady and oscillatory shear, Science in China Series E: Technological Sciences 2009, 12, 845-860]. Głównymi zaletami stosowania nanoproszku silica fumed jest jego dostępność,
PL 226 615 B1 lekkość oraz twardość. Problemem jest natomiast niewielki efekt dylatacyjny oraz znaczna niestabilność parametrów reologicznych w czasie, wynikająca przede wszystkim z jednolitego rozmiaru i kształtu ziarna proszku.
Problem ten został rozwiązany dzięki zastosowaniu w masie lejnej haloizytu - minerału należącego do grupy glinokrzemianów o wzorze Al4[Si4O10](OH)8-10H2O oraz o unikalnej morfologii.
Masę ceramiczną o właściwościach dylatancyjnych według wynalazku stanowi zdyspergowana w ciekłym związku organicznym mieszanina nanokrzemionki i proszku haloizytu, w której udział haloizytu wynosi od 1 do 20% obj. w stosunku do objętości fazy stałej, a całkowite stężenie fazy stałej w masie wynosi od 1O do 3O% obj.
Korzystnie masa zawiera proszek haloizytu o średnim wymiarze ziarna od 3 do 400 nm.
Korzystnie masa zawiera haloizyt uprzednio poddany procesowi separacji magnetycznej, w celu oddzielenia frakcji magnetycznych, takich jak Fe2O3, Fe3O4, TiO2, bezpostaciowe wodorotlenki żelaza, magnetyt, hematyt i ilmenit.
Korzystnie masa zawiera haloizyt wstępnie przygotowany przez wymieszanie proszku z mieszaniną alkoholu C1-C3 z glikolem i/albo poliglikolem, korzystnie w stosunku wagowym 2:1, a następnie wirowanie w czasie od 10 do 40 minut, z szybkością 10000-13OOO obr./min, suszenie i rozdrabnianie.
Korzystnie masa zawiera nanokrzemionkę otrzymaną metodą rozpyłową (silica fumed), o nominalnym średnim rozmiarze ziarna od 3 do 400 nm.
Korzystnie masa zawiera nanokrzemionkę, która uprzednio została zawieszona w rozpuszcza lniku organicznym, a następnie poddana procesowi wirowania i suszenia.
Jako ciekły związek organiczny korzystnie stosuje się glikol i/lub poliglikol, najkorzystniej poli(glikol propylenowy). Korzystnie stosuje się glikole polipropylenowe o masach cząsteczkowych od 4OO do 8OO g/mol.
Haloizyt jest szeroko rozpowszechnionym, pospolitym minerałem. Cześć ziaren haloizytu występuje w postaci nanorurek o średnicy 30-5O nm i o długości dochodzącej do kilkuset nm, co czyni tego typu kształt ziaren szczególnie interesującym w zastosowaniu do cieczy zagęszczanych ścinaniem. Ten rodzaj minerału nie był dotychczas stosowany w celu otrzymania cieczy zagęszczanych ścinaniem. Okazało się, że dodatek haloizytu do mas ceramicznych opartych na nanokrzemionce korzystnie wpływa na właściwości masy. Zmniejsza również koszty jej wytwarzania. Masa ceramiczna według wynalazku odznacza się stabilnością oraz znacznym, stromym skokiem lepkości. Zastosowanie haloizytu w odpowiedniej ilości, jako dodatku do mas ceramicznych opartych na nanokrzemionce, skutkuje zwiększeniem skoku dylatancyjnego. Im mniejsze stężenie nanokrzemionki tym skok lepkości jest wyższy. Poprzez dodatek haloizytu do zawiesin zagęszczanych ścinaniem możliwe jest również wpływanie na szybkość wystąpienia skoku. Wraz ze wzrostem stężenia haloizytu w mieszaninie, obserwowany jest wzrost wartości szybkości ścinania, przy której skok dylatancyjny występuje, dzięki czemu poprzez dodatek haloizytu do mas dylatancyjnych opartych na nanokrzemionce możliwe jest sterowanie charakterystyką reologiczną takich mas lejnych.
Korzystne jest wstępne przygotowanie nanokrzemionki poprzez wirowanie proszku z etanolem i cieczą dyspergującą. Proces wirowania pozwala na modyfikację jego powierzchni poprzez usunięcie wody zaadsorbowanej na powierzchni nanoproszku ceramicznego, co ułatwia następnie zwilżalność tego proszku organiczną cieczą dyspergującą. Po wirowaniu proszek suszony jest na powietrzu lub w podwyższonej temperaturze. Pozwala to na zwiększenie efektu dylatancyjnego, czyli skoku lepkości przy określonej szybkości ścinania, a także daje możliwość wprowadzenia większej ilości fazy stałej.
Jedną z przewag haloizytu nad nanokrzemionką obok niższej ceny jest również jego naturalne pochodzenie, co znacząco zwiększa dostępność tego proszku.
Według wynalazku korzystne jest stosowanie glikoli i/lub poliglikoli, ze względu na ich obojętny (nietoksyczny) wpływ na człowieka i środowisko oraz możliwość mieszania się z wodą w każdym stosunku.
Przedmiot wynalazku został bliżej przedstawiony w przykładach wykonania.
P r z y k ł a d 1.
W celu otrzymania materiału zagęszczanego ścinaniem wykorzystano jako fazę stałą, syntetyczną krzemionkę Silica Fumed (SF) oraz haloizyt o średnich wielkościach ziarna odpowiednio 14 nm i 300 nm. Dyspergent stanowił poli(glikol propylenowy) o masie cząsteczkowej 725 g/mol (PPG 725).
Faza stała stanowiła 12% obj. całej masy. Stosunek objętościowy nanokrzemionki do haloizytu w fazie stałej wynosił odpowiednio 97:3 oraz 99:1. Masy mieszano w naczyniu umieszczonym w termosta4
PL 226 615 B1 cie w temperaturze 54°C za pomocą mieszadła mechanicznego przez 3 godziny. Mieszadło obracało się z prędkością około 100 obrotów na minutę.
Po procesie homogenizacji ceramiczne masy lejne poddawane były pomiarom reometrycznym na reometrze typu płytka-płytka w temperaturze 25°C. Odległość między płytkami równa była 0,7 mm. -1
Zadana prędkość obrotowa górnej płytki rosła od 1 do 500 s-1.
Uzyskane masy charakteryzowały się efektem skoku lepkości równym 354 Pa-s (97:3) oraz 316
-1 -1
Pa-s (99:1) przy szybkości ścinania równych odpowiednio 7,8 s-1 9,8 s-1.
P r z y k ł a d 2.
W celu otrzymania materiału zagęszczanego ścinaniem wykorzystano jako fazę stałą, syntetyczną krzemionkę Silica Fumed (SF) oraz haloizyt o średnich wielkościach ziarna odpowiednio 7 nm i 300 nm. Dyspergent stanowił poli(glikol propylenowy) o masie cząsteczkowej 400 g/mol (PPG 400).
Faza stała stanowiła 20% obj. całej masy. Stosunek objętościowy nanokrzemionki do haloizytu w fazie stałej wynosił odpowiednio 95:5 oraz 99:1. Masy mieszano w naczyniu umieszczonym w termostacie w temperaturze 54°C za pomocą mieszadła mechanicznego przez 3 godziny. Mieszadło obracało się z prędkością około 100 obrotów na minutę.
Po procesie homogenizacji ceramiczne masy lejne poddawane były pomiarom reometrycznym na reometrze typu płytka-płytka w temperaturze 25°C. Odległość między płytkami równa była 0,7 mm.
Zadana prędkość obrotowa górnej płytki rosła od 1 do 500 s-1.
Uzyskane masy charakteryzowały się efektem skoku lepkości równym 491 Pa-s (95:5) oraz 336
-1 -1
Pa-s (99:1) przy szybkości ścinania równych odpowiednio 30,8 s-1 48,7 s-1.
P r z y k ł a d 3.
W celu otrzymania materiału zagęszczanego ścinaniem wykorzystano jako fazę stałą, syntetyczną krzemionkę Silica Fumed (SF) oraz haloizyt o średnich wielkościach ziarna odpowiednio 14 nm i 300 nm. Dyspergent stanowił poli(glikol propylenowy) o masie cząsteczkowej 425 g/mol (PPG 425).
Faza stała stanowiła 12% obj. całej masy. Stosunek objętościowy nanokrzemionki do haloizytu w fazie stałej wynosił odpowiednio 97:3 oraz 99:1. Haloizyt przed połączeniem z resztą reagentów został poddany procesowi wirowania. Przygotowanie haloizytu poprzez wirowanie polegało na wstępnym wymieszaniu tego proszku z mieszaniną etanolu z PPG 425 w stosunku wagowym 2:1 w młynie kulowym. Dyspergent stanowił 1/3% wagowych, a EtOH 1/3% wagowych fazy ciekłej. Proces mieszania prowadzano przez 30 minut z prędkością 300 obrotów na minutę. Następnie zawiesinę przenoszono do zamykanych probówek wykonanych z polietylenu i poddawano procesowi wirowania w wirówce laboratoryjnej przez 30 min z szybkością 13.000 obr./min Celem tego procesu było usunięcie zaadsorbowanej wody na powierzchni ziaren proszku. Po procesie wirowania ciecz zlewano z nad osadu, a haloizyt przenoszono do krystalizatora i pozostawiano w suszarce do całkowitego wysuszenia. Następnie proszek rozdrabniano w moździerzu, przesiewano na sicie o wielkości otworów 0,063 mm i przesypywano do szczelnego opakowania.
Masy na bazie uprzednio przygotowanego haloizytu, nanokrzemionki i PPG 425 w odpowiednich stosunkach objętościowych mieszano w naczyniu umieszczonym w termostacie w temperaturze 54°C za pomocą mieszadła mechanicznego przez 3 godziny. Mieszadło obracało się z prędkością około 100 obrotów na minutę.
Po procesie homogenizacji ceramiczne masy lejne poddawane były pomiarom reometrycznym na reometrze typu płytka-płytka w temperaturze 25°C. Odległość między płytkami równa była 0,7 mm.
Zadana prędkość obrotowa górnej płytki rosła od 1 do 500 s-1.
Uzyskane masy charakteryzowały się efektem skoku lepkości równym 293 Pa-s (97:3) oraz 440
-1 -1
Pa-s (99:1) przy szybkości ścinania równych odpowiednio 15,4 s-1 9,7 s-1.
P r z y k ł a d 4.
W celu otrzymania materiału zagęszczanego ścinaniem wykorzystano jako fazę stałą, syntetyczną krzemionkę Silica Fumed (SF) oraz haloizyt o średnich wielkościach ziarna odpowiednio 14 nm i 300 nm. Dyspergent stanowił poli(glikol propylenowy) o masie cząsteczkowej 725 g/mol (PPG 725).
Faza stała stanowiła 12% obj. całej masy. Stosunek objętościowy nanokrzemionki do haloizytu w fazie stałej wynosił odpowiednio 90:10; 95:5; 97:3 oraz 99:1. Haloizyt przed połączeniem z resztą reagentów został poddany procesowi wirowania. Przygotowanie haloizytu poprzez wirowanie polegało na wstępnym wymieszaniu tego proszku z mieszaniną etanolu z PPG 725 w stosunku wagowym 2:1 w młynie kulowym. Dyspergent stanowił 1/3% wagowych, a EtOH 2/3% wagowych fazy ciekłej. Proces mieszania prowadzano przez 30 minut z prędkością 300 obrotów na minutę. Następnie zawiesinę przenoszono do zamykanych probówek wykonanych z polietylenu i poddawano procesowi wirowania
PL 226 615 B1 w wirówce laboratoryjnej przez 30 min z szybkością 13000 obr./min Celem tego procesu było usunięcie zaadsorbowanej wody na powierzchni ziaren proszku. Po procesie wirowania ciecz zlewano znad osadu, a haloizyt przenoszono do krystalizatora i pozostawiano w suszarce do całkowitego wysuszenia. Następnie proszek rozdrabniano w moździerzu, przesiewano na sicie o wielkości otworów 0.063 mm i przesypywano do szczelnego opakowania.
Masy na bazie uprzednio przygotowanego haloizytu, nanokrzemionki i PPG 725 w odpowiednich stosunkach objętościowych mieszano w naczyniu umieszczonym w termostacie w temperaturze 54°C za pomocą mieszadła mechanicznego przez 3 godziny. Mieszadło obracało się z prędkością około 100 obrotów na minutę.
Po procesie homogenizacji ceramiczne masy lejne poddawane były pomiarom reometrycznym na reometrze typu płytka-płytka w temperaturze 25°C. Odległość między płytkami równa była 0,7 mm. -1
Zadana prędkość obrotowa górnej płytki rosła od 1 do 500 s-1.
Uzyskane masy charakteryzowały się efektem skoku lepkości równym 341 Pa-s (90:10), 354 Pa-s (95:5), 436 Pa-s (97:3) oraz 553 Pa-s (99:1) przy szybkościach ścinania równych odpowiednio
7,8 s-1; 7,8 s-1; 6,2 s-1 oraz 7,8 s-1.
P r z y k ł a d 5.
W celu otrzymania materiału zagęszczanego ścinaniem wykorzystano jako fazę stałą, syntetyczną krzemionkę Silica Fumed (SF) oraz haloizyt o średnich wielkościach ziarna odpowiednio 7 nm i 300 nm. Dyspergent stanowił poli(glikol propylenowy) o masie cząsteczkowej 725 g/mol (PPG 725).
Faza stała stanowiła 12% obj. całej masy. Stosunek objętościowy nanokrzemionki do haloizytu w fazie stałej wynosił 97:3. Haloizyt przed połączeniem z resztą składników został poddany procesowi separacji magnetycznej. Przy pomocy magnesu oddzielono frakcje magnetyczne takie jak cząstki Fe2O3, Fe3O4, TiO2, bezpostaciowe wodorotlenki żelaza, magnetyt, hematyt i ilmenit.
Masę na bazie uprzednio przygotowanego haloizytu, nanokrzemionki i PPG 725 mieszano w naczyniu umieszczonym w termostacie w temperaturze 54°C za pomocą mieszadła mechanicznego przez 3 godziny. Mieszadło obracało się z prędkością około 100 obrotów na minutę.
Po procesie homogenizacji ceramiczna masa lejna poddawana były pomiarom reometrycznym na reometrze typu płytka-płytka w temperaturze 25°C. Odległość między płytkami równa była 0,7 mm.
Zadana prędkość obrotowa górnej płytki rosła od 1 do 500 s-1.
Uzyskana masa charakteryzowała się efektem skoku lepkości równym 296 Pa-s przy szybkości ścinania równej 12,3 s-1.
P r z y k ł a d 6.
W celu otrzymania materiału zagęszczanego ścinaniem wykorzystano jako fazę stałą, syntetyczną krzemionkę Silica Fumed (SF) oraz haloizyt o średnich wielkościach ziarna odpowiednio 80 nm i 300 nm. Dyspergent stanowił poli(glikol propylenowy) o masie cząsteczkowej 725 g/mol (PPG 725).
Faza stała stanowiła 12% obj. całej masy. Stosunek objętościowy nanokrzemionki do haloizytu w fazie stałej wynosił 97:3. Haloizyt przed połączeniem z resztą reagentów został poddany procesowi separacji magnetycznej oraz wirowania. Przy pomocy magnesu oddzielono frakcje magnetyczne takie jak cząstki Fe2O3, Fe3O4, TiO2, bezpostaciowe wodorotlenki żelaza, magnetyt, hematyt i ilmenit. Przygotowanie haloizytu poprzez wirowanie polegało na wstępnym wymieszaniu tego proszku z mieszani1 ną etanolu z PPG 725 w stosunku wagowym 2:1 w młynie kulowym. Dyspergent stanowił 1/3% wago2 wych, a EtOH 2/3% wagowych fazy ciekłej. Proces mieszania prowadzano przez 30 minut z prędkością 300 obrotów na minutę. Następnie zawiesinę przenoszono do zamykanych probówek wykonanych z polietylenu i poddawano procesowi wirowania w wirówce laboratoryjnej przez 30 min z szybkością 13000 obr./min. Celem tego procesu było usunięcie zaadsorbowanej wody na powierzchni ziaren proszku. Po procesie wirowania ciecz zlewano z nad osadu, a haloizyt przenoszono do krystalizatora i pozostawiano w suszarce do całkowitego wysuszenia. Następnie proszek rozdrobniono w moździerzu, przesiewano na sicie o wielkości otworów 0,063 mm i przesypywano do szczelnego opakowania.
Masę na bazie uprzednio przygotowanego haloizytu, nanokrzemionki i PPG 725 mieszano w naczyniu umieszczonym w termostacie w temperaturze 54°C za pomocą mieszadła mechanicznego przez 3 godziny. Mieszadło obracało się z prędkością około 100 obrotów na minutę.
Po procesie homogenizacji ceramiczna masa lejna poddawana były pomiarom reometrycznym na reometrze typu płytka-płytka w temperaturze 25°C. Odległość między płytkami równa była 0,7 mm.
Zadana prędkość obrotowa górnej płytki rosła od 1 do 500 s-1. Uzyskana masa charakteryzowała się efektem skoku lepkości równym 364 Pa-s przy szybkości ścinania równej 7,8 s-1.
Claims (10)
1. Masa ceramiczna o właściwościach dylatancyjnych, zawierająca krzemionkę zdyspergowaną w ciekłym związku organicznym, znamienna tym, że zawiera mieszaninę nanokrzemionki i proszku haloizytu, przy czym udział haloizytu wynosi od 1 do 20% obj. w stosunku do objętości fazy stałej, a całkowite stężenie fazy stałej w masie wynosi od 10 do 30% obj.
2. Masa według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera proszek haloizytu o średnim wymiarze ziarna od 3 do 400 nm.
3. Masa według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera haloizyt uprzednio poddany procesowi separacji magnetycznej.
4. Masa według zastrz. 1 albo 3, znamienna tym, że zawiera haloizyt wstępnie przygotowany przez wymieszanie proszku z mieszaniną alkoholu C1-C3 z glikolem i/albo poliglikolem, a następnie wirowanie, suszenie i rozdrabnianie.
5. Masa według zastrz. 4, znamienna tym, że w procesie wstępnego przygotowania haloizytu stosuje się mieszaninę alkoholu C1-C3 z glikolem i/albo poliglikolem, w stosunku wagowym 2:1, wirowanie prowadzi się w czasie od 10 do 40 minut, z szybkością 10000-13000 obr./min
6. Masa według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera nanokrzemionkę otrzymaną metodą rozpyłową, o nominalnym średnim rozmiarze ziarna od 3 do 400 nm.
7. Masa według zastrz. 1 albo 6, znamienna tym, że zawiera nanokrzemionkę uprzednio zawieszoną w rozpuszczalniku organicznym, a następnie poddaną procesowi wirowania i suszenia.
8. Masa według zastrz. 1, znamienna tym, że jako ciekły związek organiczny zawiera glikol i/lub poliglikol.
9. Masa według zastrz. 8, znamienna tym, że glikolem jest poli(glikol propylenowy).
10. Masa według zastrz. 9, znamienna tym, że poli(glikol propylenowy) charakteryzuje się masą cząsteczkową od 400 do 800 g/mol.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL404327A PL226615B1 (pl) | 2013-06-14 | 2013-06-14 | Masa ceramiczna o właściwościach dylatancyjnych |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL404327A PL226615B1 (pl) | 2013-06-14 | 2013-06-14 | Masa ceramiczna o właściwościach dylatancyjnych |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL404327A1 PL404327A1 (pl) | 2014-12-22 |
| PL226615B1 true PL226615B1 (pl) | 2017-08-31 |
Family
ID=52106856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL404327A PL226615B1 (pl) | 2013-06-14 | 2013-06-14 | Masa ceramiczna o właściwościach dylatancyjnych |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL226615B1 (pl) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL424425A1 (pl) * | 2018-01-30 | 2019-08-12 | Politechnika Warszawska | Modyfikowana dylatancyjna zawiesina ceramiczna |
-
2013
- 2013-06-14 PL PL404327A patent/PL226615B1/pl unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL424425A1 (pl) * | 2018-01-30 | 2019-08-12 | Politechnika Warszawska | Modyfikowana dylatancyjna zawiesina ceramiczna |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL404327A1 (pl) | 2014-12-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Xu et al. | Disaggregation of palygorskite crystal bundles via high-pressure homogenization | |
| Lu et al. | Electrorheological properties of a polyaniline–montmorillonite clay nanocomposite suspension | |
| EP3154917A1 (en) | Geopolymer aggregates | |
| Amorós et al. | Electrokinetic and rheological properties of highly concentrated kaolin dispersions: Influence of particle volume fraction and dispersant concentration | |
| CA2810345C (en) | Slurry comprising manganomanganic oxide particles and dispersant and method for the production of such slurries | |
| MX2007004129A (es) | Procedimiento para fabricar granulos de pigmento y su uso. | |
| AU646328B2 (en) | Mineral fillers | |
| KR20200005556A (ko) | 세라믹에서 볼 클레이를 완전히 또는 부분적으로 대체하기 위한 조성물, 그의 제조 방법, 및 그의 용도 (composition to completely or partially replace ball clay in ceramics, method of making, and use thereof) | |
| JP7474194B2 (ja) | 鉱物処理プロセス | |
| PL226615B1 (pl) | Masa ceramiczna o właściwościach dylatancyjnych | |
| Antosik et al. | Effect of SiO2 particle size and length of polypropylene glycol) chain on rheological properties of shear thickening fluids | |
| JP6936812B2 (ja) | 無機材料組成物およびそのユーティリティ | |
| Garcia et al. | On fragmentation and agglomeration phenomena in an ultrafine wet grinding process: the role of polyelectrolyte additives | |
| JP2024028692A (ja) | 太陽光反射性顆粒及びそれを製造するためのプロセス | |
| Han et al. | Magnetorheology of core–shell structured mesoporous Fe 3 O 4@ mSiO 2 nanoparticles in carbonyl iron dispersion | |
| JP2015535877A (ja) | 粒状無機材料を粉砕する方法 | |
| Begen et al. | A comparative study of coal fly and bottom ashes as sustainable electroactive vibration damping materials | |
| Zhang et al. | Preparation and properties of novel natural rubber/organo‐vermiculite nanocomposites | |
| KR20180085836A (ko) | 기능성 세라믹-고분자 복합 필름용 다공성 세라믹 소재의 제조 방법 | |
| CN109247020A (zh) | 用于纸和涂料的具有至少92的ge亮度的经热处理的高岭土颜料 | |
| Idźkowska et al. | The Effect of nano-SiO 2 particle size distribution on rheological behaviour of shear thickening fluids | |
| WO2014007782A2 (en) | A non-newtonian material with shock absorption property | |
| CN105038321A (zh) | 一种耐热性良好的改性碳酸钙及其制备方法 | |
| Choudhury et al. | Thermal stability of PMMA-clay hybrids | |
| KR20110095598A (ko) | 칼라 세라믹 블록 및 그 제조방법 |