Wpływ modyfikacji szkła wodnego na jego lepkość i zwilżalność osnowy kwarcowej

• Autorzy: Kmita A. , Hutera B.

Warianty tytułu

EN

Influence of modification a water glass on its viscosity and wettability of the sand matrix

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedmiotem pracy jest opracowanie modyfikatora szkła wodnego. Do badań zaadaptowano termiczną metodę wytwarzania nanocząstek tlenku metalu. Wykorzystano nanocząstki ZnO pochodzące z rozpadu termicznego. Opracowany został sposób wprowadzenia modyfikatora oraz wpływ jego ilości, rodzaju organicznego rozpuszczalnika na właściwości fizykochemiczne spoiwa tj. lepkości i zwilżalność kwarcu. Lepkość spoiw określono wyznaczając krzywe płynięcia za pomocą reometru rotacyjnego RHEOTEST 2 z oprogramowaniem. Zwilżalność kwarcu określano badając zmiany wartości kąta zwilżania w czasie dla układu: kwarc-spoiwo, aż do stabilizacji wartości kąta. Modyfikację spoiwa przeprowadzono na szkle wodnym sodowym: R „145”. Modyfikatorami szkła wodnego były: zawiesiny nanocząstek ZnO w propanolu i metanolu ostałym stężeniu c=0,3 M i wielkości nanocząstek w przedziale <61–981 nm>. Modyfikacja szkła wodnego zawiesinami nanocząstek ZnO w metanolu i propanolu wykazała wpływ modyfikatora na oddziaływanie lepkie i międzyfazowe kwarc – spoiwo. Wpływ ten zależy od rodzaju alkoholu. Zawiesina ZnO w alkoholu o dłuższym łańcuchu węglowodorowym (propanol) silniej oddziaływuje na lepkość i zwilżalność w porównaniu z zawiesiną w metanolu.

EN

The paper is to develop a water glass modifier. The study adapted the method of thermal producing of metal oxide nanoparticles. Were used ZnO nanoparticles from thermal decomposition of basic zinc carbonate. It was developed as the introduction of the modifier and the impact of the amount, type of organic solvent on physicochemical properties such as viscosity of the binder and wettability of quartz. Determining the viscosity binders flow curves identified using a rotational rheometer RHEOTEST 2 with software. Wetting of quartz was determined examining change the value of contact angle in time for the system quartz-binder, to stabilize the value of the angle. The modification of the binder was carried out sodium water glass: R "145". Water glass modifiers were suspensions of ZnO nanoparticles in propanol and methanol, concentration of suspension 0.3 M and the size of nanoparticles in the range of <61-981 nm>. Modification of water-glass suspensions of ZnO nanoparticles in methanol and propanol showed the impact modifier to the effects of viscous and interfacial quartz - a binder. This effect depends on the type of alcohol. ZnO suspension in alcohol with a longer hydrocarbon chain (propanol) strongly influences the viscosity and wettability compared with the suspension in methanol.

Słowa kluczowe

PL

szkło wodne; synteza termiczna; nanocząstka ZnO; lepkość spoiwa; zwilżalność spoiwa

EN

water glass; thermal synthesis; ZnO nanoparticle; sand matrix viscosity; sand matrix wettability

• Wydawca: Komisja Odlewnictwa Polskiej Akademii Nauk Oddział w Katowicach
• Czasopismo: Archives of Foundry Engineering
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 12, iss. 1s
• Strony: 103--106
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., wykr.

Twórcy

autor

Kmita A.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie, Wydział Odlewnictwa, Kraków, Polska

autor

Hutera B.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie, Wydział Odlewnictwa, Kraków, Polska

Bibliografia

• [1] Kmita, A, Hutera, B. & Drożyński D. (2010). Effect of sodium silicate modification on selected properties of loose self-setting sands. Archives of Foundry Engineering, vol.10 issue 4 pp. 93–96.
• [2] Hutera, B., Stypuła, B., Kmita, A. & Nowicki P. (2011). Modification of water glass with colloidal slurries of metal oxides. Archives of Foundry Engineering, vol.11 iss. 4 pp. 51–54.
• [3] Avella, M., Bondioli, F., Cannillo, V., Errico, M.E., Ferrari, A.M., Focher, B., Malinconico, Manfredini, M.T. & Montorsi, M. (2004). Preparation, characterisation and computational study of poly(ε-caprolactone) based nanocomposites. Materials Science and Technology vol.20 pp.1340–1344. DOI:10.1179 /0267 08304225022278.
• [4] Chaisan, W., Yimnirun, R. & Ananta, S. (2008). Preparation and characterization of ceramic nanocomposiets in the PZT-BT system. Ceramic internatoinal pp 1-4. DOI: 10.1016 /j.ceramint. 2008.10.032.
• [5] Wang, H., Bai, Y., Liu, S., Wu, J. & Wong. C.P. (2002). Combined effects of silica filler and its interface in epoxy resin. Acta Materialia 50 pp. 4396-4377. DOI: 10.1016/S1359-6454(02)00275-6.
• [6] Odegard, G.M., Clancy, T.C. & Gates. T.S. (2005). Modeling of the mechanical properties of nanoparticle/polimer composites. Polymer 46 pp.553-562. DOI:10.1016/S0266-3538(03)00115-5.
• [7] Wentzel, B., Haupetr, F. & QiuZhang. M. (2003). Epoxy nanocomposites with high mechanical tribological performance. Composites Science and Technology. 63 pp. 2055-2067.
• [8] Kacperski, M. (2004). Wstępne badania nad wpływem rodzaju modyfikatora na właściwości nanokompozytów epoksydowych. Kompozyty 4 vol. 9, str. 28-32.
• [9] Ji-na, W., Zi-tian, F., Hua-feng, W., Xuan-pu, D.H., Nai-yu. (2007). An improved sodium silicate binder modified by ultra-fine powder materials. China Foundry vol.4. No.1, pp.26-30. DOI: 1672-6421(2007)01-026-05.
• [10] Darezereshki, E., Alizadeh, M., Bakhtiari, F., Schaffie, M. & Ranjbar. M. (2011). A novel thermal decomposition method for the synthesis of ZnO nanoparticles from low concentration ZnSO4 solutions. Applied Clay Science 54 pp.107–111. DOI: 10.1016/j.clay.2011.07.023.
• [11] Fan, H., Song, B., Liu, J., Yang, Z. & Li, Q. (2005). Thermal formation mechanism and size control of spherical hematite nanoparticles. Materials Chemistry and Physics 89 pp. 321–325. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2004.09.021.
• [12] Jajarmi, P.. (2009). Fabrication of pure ZnO nanoparticles by polymerization metod. Materials Letters 63 pp. 2646–2648. DOI: 10.1016/j.matlet.2009.08.062.
• [13] Reverchona, E., Della Portaa, G. & Torinoa, E.(2010). Production of metal oxide nanoparticles by supercritical emulsion reaction. J. of Supercritical Fluids 53 pp. 95–101 DOI: 10.1016/j.supflu.2009.11.007.
• [14] Wu, R., Xie, Ch., Xia, H.J., Hu & Wang, A. (2000). The thermal physical formation of ZnO nanoparticles and their morphology. Journal of Crystal Growth 217 pp. 274–280.
• [15] Chun-xi, Z. (2007). Recent advances in waterglass sand technologies. China Foundry vol. 4. No.1, pp. 13-17 DOI: 1672-6421(2007)01-013-05.
• [16] Hutera. B. (2008). Znaczenie rocieńczalnika w spoiwie dla przebiegu zjawisk powierzchniowych w układzie osnowa piaskowa-materiał wiążący. Kraków: Wydawnictwo Naukowe AKAPIT.