Calculation of kinetic parameters of amino-formaldehyde polymers formation in the presence of calcium ions

Abstract

Calcium carbonate is on of widely used fillers of com posite materials. The area of its application depend on disperse structure, particle shape and other. The modification of calcium carbonate by high-mo lecular polymers allows changing its charac- teristics and surface properties in a wide range. The modification of calcium carbonate often carri ed out with use of amino-for maldehyde polymers (AFP). Aim : The aim of this work is to determin e the kinetic characteristics of amino-formaldehyde polymers polycondensation process in the presence of calcium ions. Materials and Methods: The mechanism of AFP polycondensation is complex and depends on various factors. Polycondensation of A FP took place under following conditions: the temp erature is 20, 30, 60 °C; the molar rat io of carbamide to formaldehyde is 1:1.25; the polyconde nsation duration is 2 hours; the mass ratio of CaCO 3 :AFP = 1:1. The polycondensation process was carried out in calcium chloride solution with рН =2...5.5. The concentration of formal dehyde and metilol groups determined during the experiment using chemical titrimetric method. Results: It is shown that polycondensation process of AFP in the presence of С a 2+ ions at their concentration from 0 to 2. 25 mol/l (0...90 g/l) leads to acceleration of process more than by 1.8 times at temperat ure of 20 °C. Further increase of С a 2+ concentration leads to reduction of process speed. At te mperature of 30 °C the speed of process almost does not change in the range of С a 2+ concentration from 0 to 2.25 mol/l and furt her decreases slightly. For all range of С a 2+ concentration at tempera- ture of 60 °C the reduction of process speed is observed. Influence of С a 2+ on process of polycondensation confirms assumption made earlier of formation of weak bonds between AFP and cal cium ions which at low temperatures inte rfere with hydrolysis of methyleneurea an d collapse at increasing of process temperature.

Карбонат кальцію ⎯ один із широко використовуваних наповнювачів композиційних матеріалів . Сфери його застосування залежать від дисперсного складу , форми частинок та ін . Модифікація карбонату кальцію високомолекулярними полімерами дозволяє в широкому діапазоні змінювати його характеристики і властивості поверхні . Модифі - кація карбонату кальцію часто проходить з використанням карбамідоформальдегідних полімерів ( КФП ). Мета : Метою досліджен - ня є визначення кінетичних характеристик процесу поліконденсації карбамідоформальдегідних полімерів в присутності йонів кальцію . Матеріали і методи : Механізм поліконденсації КФП складний і залежить від багатьох чинників . Поліконденсація КФП проходила за таких умов : температура ⎯ 20, 30, 60 ° С ; мольне співвідношення карбаміду до формальдегіду ⎯ 1:1,25; тривалість поліконденсації ⎯ 2 години ; масове співвідношення СаСО 3 : КФП = 1:1. Процес поліконденсації проводився в розчині хлориду кальцію з рН = 2...5,5. У процесі експерименту визначали концентрацію формальдегіду і метилольних груп хімічним титриметрич - ним методом . Результати : Показано , що проведення процесу поліконденсації КФП в присутності йонів Са 2+ при їх концентрації від 0 до 2,25 моль / л (0...90 г / л ) приводить до прискорення процесу при температурі 20 ° С більш , ніж в 1,8 разу . Подальше збіль - шення концентрації Са 2+ призводить до зниження швидкості процесу . При температурі 30 ° С швидкість практично не змінюється у діапазоні концентрацій Са 2+ від 0 до 2,25 моль / л і далі несуттєво знижується . При температурі 60 ° С для всього діапазону концент - рацій Са 2+ спостерігається зменшення швидкості процесу . Вплив Са 2+ на процес поліконденсації підтверджує раніше висунуте припущення про утворення слабких зв ’ язків між КФП і йонами кальцію , які при низьких температурах перешкоджають гідролізу метиленсечовини і руйнуються при підвищенні температури процесу .