Органические вяжущие вещества

Выполнила: ст.гр. ХТНВ-32: Плахотнюк О.А.

 

Органические вяжущие вещества

                       Определение 

 

 

      Органические вяжущие вещества представляют собой природные или искусственные твердые, вязкопластичные или жидкие (при комнатной температуре) продукты, способные изменять свои физико-механические свойства в зависимости от температуры.

  

По составу органические в.в. -сложные смеси органических соединений (углеводородов) и их неметаллических производных (серы, азота, кислорода, водорода, кремния).

 

 

1

                         Свойства 

 

Органические в.в. характеризуются следующими свойствами:

       Положительные свойства:

1. гидрофобны -придают водоотталкивающие свойства материалам;
2. хорошо растворяются в органических растворителях — бензоле, бензине, керосине, толуоле, сероуглероде, хлороформе и т.д.;
3. хорошо прилипают к поверхности камня, металлов, дерева;
4. обладают достаточной пластичностью и эластичностью;
5. кислотостойкость, щелочестойкость, стойкость в среде агрессивных жидкостей и газов.

       Отрицательные свойства:

1. могут изменять свои первоначальные свойства под воздействием кислорода воздуха, ультрафиолетовых лучей, повышения температуры, солнечной радиации и некоторых др. факторов;
2. почти все способны гореть;
3. некоторые виды токсичны.

 

 

2

        Классификация  органических в.в.

 

                                   Органические вяжущие вещества

 

Битумы

 

  Дегти

 

    Полимеры

 

Природные

 

Нефтяные

 

Сланцевые

 

Торфяные

 

Каменноугольные

 

Древесные

 

Полимеризационные

 

Поликонденсационные

 

Остаточные

 

Окисленные

 

Крекинговые

 

3

Битум

 

Деготь

 

Полимерные трубы

 

4

                        Битумы 

 

    Природные битумы (вязкие и жидкие) могут встречаться как в чистом виде, так и в «битуминозных» породах.

Битуминозными или асфальтовыми породами называют горные породы (известняки, песчаники или доломиты), пропитанные природными битумами.

     Природные битумы по ряду показателей их свойств (высокой адгезии, погодоустойчивости) превосходят нефтяные. Применение природных битумов в строительстве ограничивается высокой стоимостью и относительно малым объемом их производства.

     Используются в химической и лакокрасочной промышленности, для изготовления асфальтовых бетонов и растворов.

    К недостаткам как природных, так и нефтяных битумов следует отнести их повышенную хрупкость при отрицательных температурах.

     Получение. Из битумных пород битум извлекается водной вываркой в котлах или растворением в органических растворителях. Битумные породы в шаровых мельницах размалываются в асфальтовый порошок, который применяется для получения асфальтовой мастики.

 

5

                          Битумы 

 

       Нефтяные битумы -твердые, вязкопластичные или жидкие продукты переработки нефти. По химическому составу битумы — сложные смеси высокомолекулярных углеводородов и их неметаллических производных азота, кислорода и серы, полностью растворимые в сероуглероде.

      Нефтяные твердые и вязкие  битумы различаются по маркам; в основу деления битума на марки принята глубина проникания (пенетрация) в битум иглы прибора — пенетрометра под давлением груза в 100 г за 5 секунд при температуре 25°. Всего принято шесть марок от 0 до 5.

     Жидкие битумы при комнатной температуре имеют незначительную вязкость, т. е. жидкую консистенцию, и применяются в строительстве в холодном или слегка подогретом (до 50.. .60°С) состоянии. В зависимости от скорости загустевания жидкие нефтяные битумы выпускают двух классов—густеющие со средней скоростью (класс СГ) и      медленногустеющие (класс МГ).

 

6

      Получение  нефтяных битумов 

 

     Нефтяные битумы получают на нефтеперерабатывающих заводах из различных нефтей отличающихся друг от друга химическим составом и свойствами.

     Остаточные битумы- черные твердые вещества, получаются в атмосферно-вакуумных трубчатых печах непрерывного действия из нефти после отгона из нее бензина, керосина и части масел. Остаточные битумы представляют собой продукты малой вязкости и обычно подвергаются окислению.

     Окисленные битумы получают путем продувки воздухом нефтяных остатков (гудрона) на специальных окислительных установках до заданной вязкости. В результате взаимодействия кислорода воздуха с гудроном в процессе продувки идет реакция образования высокомолекулярных компонентов окисленного битума и повышение его вязкости.

      Крекинговые битумы представляют остатки, полученные при крекинге нефти и нефтяных масел.

     Жидкие битумы класса СГ изготовляют путем разжижения обычных, вязких битумов легкими разжижителями типа керосина. Битумы класса МГ-разжижители каменноугольного или нефтяного происхождения (нефть, мазут и т. п.).

 

 

7

       Получение  нефтяных битумов 

 

Принципиальная схема установки получения окисленных битумов

 

 

1 –  окислительная колонна; 2 – отпарная колонна (промежуточный сепаратор); 3 – сборник соляра (сепаратор); 4 – скруббер; 5 – печь; 6 – теплообменник; 7 – насосы;

потоки: I - гудрон, II – лёгкие продукты окисления с отработанным воздухом, III – битум на отпарку, IV – готовый битум, V – пары стабилизации битума, VI – отработанный воздух, VII – очищенный отработанный воздух, VIII – свежий воздух, IX - соляр, X - вода, XI – загрязнённая нефтепродуктом вода, XII – водяной пар, XIII – рециркулят.

    Основным аппаратом является окислительная колонна диаметром 3400 мм и высотой 21 500 мм. Мощность установок производства битума – от 120 до 500 тыс. т / год

 

8

           Применение битумов 

 

       Нефтяные битумы, как твердые или вязкопластичные, так и жидкие, находят широкое применение в строительстве. Их используют для устройства дорожных покрытий, покрытий аэродромов, устройства плоских кровель, ирригационных каналов, производства гидроизоляционных и кровельных материалов в лакокрасочной и химической промышленности.

   Транспортируется битум в специальных цистернах, обогреваемых паром, а твердый битум — в вагонах навалом или в бумажной таре.

 

9

                         Дегти 

 

       Дегти - продукт сухой (без доступа воздуха) перегонки твердых топлив — каменного угля, древесины, торфа, горючих сланцев и других органических веществ, представляющих собой вязкую темно-бурую жидкость с характерным запахом.В зависимости от исходного сырья может быть получен каменноугольный, древесный, торфяной или сланцевый деготь.

     Дегти, как и битумы,— сложная дисперсная система, состоящая из большого числа (несколько тысяч) различных углеводородов (жидких и твердых) и их неметаллических производных. Но в отличие от битума, где преобладают парафиновые углеводороды, в дегте много аромати­ческих углеводородов и их производных (бензола, толуола, нафталина, фенола и др.). Именно они придают дегтю антисептические свойства.

   Дегти менее атмосферостойки и теплостойки, чем битумы,однако адгезия (прилипание) дегтей выше, чем у битумов,

 

 

10

               Производство дегтя 

 

     Сырой каменноугольный деготь получают  в процессе коксования и газификации угля. Сырой деготь практически не применяется. Его разгоняют, получая растворители, различные масла (антраценовое, креозотовое и др.) и твердообразное вещество — пек. Пек (от голл. рек — смола) — аморфный хрупкий при обычных температурах остаток от перегонки сырого дегтя при температуре более 360° С. Он состоит из смолистых веществ, «свободного углерода», антрацена, масел и других слаболетучих соединений.

    Сланцевые дегти получают при нагревании горючих сланцев без доступа воздуха. По химическому составу и свойствам сланцевые дегти приближаются к битумным материалам .

     Дегти отогнанные  получают  отбором  из сырых дегтей летучих веществ.

    Составленные- изготовливают смешением горячего пека с антраценовым маслом или другими жидкими дегтевыми материалами.

 

11

                Применение дегтя 

 

       Дорожные каменноугольные дегти и другие дегтевые материалы (пек, антраценовое масло) применяются для изготовления дегтебетонов, а также для производства дегтевых кровельных и гидроизоляционных материалов (толь и толь-кожа) и дегтевых мастик.

      Составные дегти используют для гидроизоляции и антисептирующих покрытий древесины,

      Дегти и продукты на их основе — канцерогены, поэтому их исполь­зование в местах, где возможен их длительный контакт с человеком, запрещено.

     При работе с дегтями и пеком следует помнить, что они и их пары могут вызвать воспаление или аллергические реакции при контакте с кожей и в особенности — слизистыми оболочками.

                         Полимеры 

 

        Полимерами называют высокомолекулярные вещества, молекулы которых состоят из огромного количества структурных звеньев, взаимодействующих друг с другом посредством ковалентных связей с образованием макромолекул.

    По составу основной цепи макромолекул полимеры разделяют на три группы:

1.   Карбоцепные полимеры- полимеры, основная цепь макромолекул которых построена только из атомов углерода.

2.   Гетероцепные полимеры- полимеры, макромолекулы которых содержат в основной цепи разнородные атомы (например атомы углерода, азота, кремния, фосфора).

3.   Элементоорганические полимеры- содержат в звене макромолекулы наряду с углеводородными группами неорганические фрагменты.

            Получение полимеров

 

         Синтетические полимеры получают  благодаря реакциям: полимеризации и поликонденсации.

      Реакции полимеризации происходят за счет кратных связей (С = С, С = О и др.), и проходят, как процесс соединения друг с другом большого числа молекул мономера. Так же реакция происходит за счет раскрытия циклов гетероатомов,- всех атомов, кроме атома углерода.

       Поликонденсация - метод синтеза полимеров, при котором взаимодействие молекул мономеров обычно сопровождается выделением побочных низкомолекулярных соединений - воды, спирта и т.д. Это взаимосвязь мономеров, содержащих две и более функциональные группы (ОН, СО, СОС, NHS и др.).

     Основные источники сырья для производства полимеров: природные газы (пропан, этан, бутан и т.д.), попутные газы, ароматические углеводороды (бензол, толуол, ксилол)- сланцевое сырье, нефть.

 

    Применение :

Высокомолекулярные соединения - основа пластических масс, волокон химических, резины, лакокрасочных материалов, клеев (см. Клеи природные, Клеи синтетические), герметиков, ионообменных смол.