Дисперсная эмульсия: моно- и полидисперсность

дисперсная эмульсия

Дисперсная эмульсия делиться на поли- и монодисперсные битумные системы. В большинстве случаев дорожные битумные эмульсии являются полидисперсными, но это не значит, что монодисперсные не имеют никакой перспективы применения.

Монодисперсная битумная эмульсия

Позволяет получать материалы с высокими оптическими свойствами и цветные вещества с минимальным количеством пигмента.

Дисперсность оказывает влияние на многие свойства битумных эмульсий, включая вязкость и скорость распада. Технически капля необходимого размера может быть получена за счет:

  1. специальных добавок;
  2. выбора типа эмульгатора;
  3. выбора типа и режима работы диспергатора.

При этом необходимо учитывать следующие закономерности. Скорость распада полидисперсной битумной эмульсии зависит от величины среднего диаметра капель. Чем он больше, тем выше скорость распада. В свою очередь, вязкость материала зависит от величины отклонения фактических размеров капель эмульсии от их среднего диаметра. Чем меньше данная величина, тем выше вязкость. В случае, когда отклонение будет равным нулю, получим максимальную вязкость вещества, что эквивалентно одному размеру всех капель монодисперсной эмульсии.

Требуемая скорость распада может быть обеспечена путем подбора такого режима работы или типа диспергатора, при котором можно получить капли заданного размера без изменения состава битумной эмульсии. Добиться такого эффекта можно, например, за счет изменения частоты вращения ротора коллоидной мельницы и (или) величины зазора между ротором и статором. Химический состав эмульсии, включая ее водную фазу, при этом остается неизменным. Это позволяет сэкономить время и уменьшить стоимость продукта.

Во время хранения происходит перераспределение капель монодисперсной эмульсии по объему, что приводит к расслоению и потере потребительских качеств, а в некоторых случаях даже к разрушению.

Получение

Монодисперсную эмульсию можно получить одним из трех способов:

  1. за счет контроля степени сдвига, задавая сдвигающую нагрузку и создавая ламинарное течение;
  2. путем продавливания вещества, которое диспергируют, через пористую мембрану с точно откалиброванными отверстиями;
  3. за счет помещения капилляра в трубку большого размера, в которой движется водная фаза с эмульгатором.

Таким образом, потребительские качества битумных эмульсий могут быть существенно улучшены за счет задания и контроля размера капель битума.

Среди перспективных направлений дальнейших исследований можно отметить разработку эмульсии, которая в темное время суток при освещении фарами будет давать цветную полосу. Это позволит обозначить центр дороги и обочину, повысив таким образом безопасность дорожного движения.

Полидисперсная битумная эмульсия

Множественные эмульсии  впервые стали использоваться в фармацевтической, пищевой и косметологической промышленности. Обратили на них свое внимание и дорожники.

Получение

Множественная эмульсия может быть получена в процессе приготовления обратных или высококонцентрированных эмульсий в случае нарушения запланированных технологических режимов или дозировок исходных компонентов. Также данное вещество производится при использовании «соленого» битума, полученного из нефти с применением высаливания с нарушением технологического режима.

Долгое время к множественным эмульсиям относились как к браку при производстве, но со временем пришло понимание того, что они могут стать решением многих практических задач.

Множественная эмульсия – это вещество, в котором дисперсная фаза сама является эмульсией, содержащей капельки другой фазы. Обычно множественные эмульсии являются более вязкими и подвижными по сравнению с традиционными битумными эмульсиями. Они очень экономичны и не стекают при нанесении.

В чем же конкретно состоит особенность множественных эмульсий? В первую очередь, они представляют собой и материал, и средство его доставки в необходимое, часто труднодоступное место.

При правильном подборе множественной битумной эмульсии можно один участок обработать сразу двумя эмульсиями – прямой и обратной. Вещество будет содержать в себе все необходимое для проведения такой технологической операции: активные компоненты, системы типа мембран и системы доставки их в нужное место. Понятно, что для извлечения максимального эффекта от применения битумных эмульсий необходимо решить самую сложную задачу – научиться проектировать состав вещества и разработать технологию его массового получения.

mnozestnannaya_emulsiya

Рис. 1. Множественная битумная эмульсия под микроскопом: а – прямая эмульсия; б – обратная эмульсия

Преимущества

Ученые считают, что разработка таких эмульсий целесообразна в виду как минимум двух причин. В первую очередь стоит говорить об отсутствии добавления в эмульсию дополнительной воды с целью ее последующего удаления. Добавление только необходимого количества воды позволяет увеличить концентрацию битума, за счет чего можно производить более высокую вязкость эмульсии. Также существует возможность гибкого приспособления к изменению качественных характеристик исходного сырья с получением стабильного продукта.

С точки зрения дорожного строительства множественные эмульсии имеют и другие преимущества: наличие увлажняющего эффекта, легкая подвижность и прилипание к поверхностям, которые имеют значительный уклон.

Процесс приготовления

Обычно для приготовления множественной битумной эмульсии дорожного назначения достаточно 5-6 компонентов, хотя те же косметологии используют 15 и более. Тем не менее, требования к процессу получения такого вещества остаются постоянными независимо от отрасли его будущего применения:

  • проектирование состава;
  • разработка и исследование распределения эмульсии по поверхности;
  • исследование формирования эмульсии;
  • изучение совместной работы слоев эмульсии и основания, на которое она наносится.

Применение

Применение множественных битумных эмульсий может дать возможность исключить операцию увлажнения обрабатываемой поверхности, так как им свойствен увлажняющий эффект.

Оборудование для производства битумной эмульсии от компании GlobeCore

Это как правило специальные установки типа УВБ-1.

Оборудование для производства битумной эмульсии от компании GlobeCore, УВБ-1М, 2м3/час

Установка для приготовления битумных эмульсий УВБ-1М, 2м3/час

Рекомендуем ознакомиться с оборудованием, предназначенным для производства битумных эмульсий: