Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Тутурина, В. В. Изучение сапропелитов с целью получения антикоррозийных покрытий

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

19.10.2023

Размер:

4.26 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 67 / 117 8 9 10 11 > Следующая >>>

центров, которыми, вероятнее	всего, являются		системы	с о
пряженных двойных связей главным образом			алифатической
структуры.
Хроматографпчеакое \|И спектральное		исследование		пет-
роленно-эфнрных экстрактов	позволило	установить группо

вой состав их и основные структурные группировки в моле кулах веществ, входящих в экстракты; показало, что пегро- лейно-эфирные экстракты в к л ю ч а ю т соединения с молеку лярной массой 160—360, то есть соединения со средним мо лекулярным весом. Это характеризует составляющие экстракт вещества как первичные продукты термической деструкции, не претерпевшие термической поликонденсации.

Исследование хроматографпческпх фракций с помощью метода инфракрасной спектроскопии показало, что все фрак ции, кроме первой, о б н а р у ж и в а ю т бензольное кольцо, Kaiv основную структурную группировку. Поэтому п р е д с т а в л я е ! интерес объяснение природы ароматических структур.


Как известно, при			термической			деструкции		органических
соединений образование				ароматических углеводородов					тер
модинамически		наиболее		вероятно		в интервале		температур
750—800°С. Процесс			ж е	термопластификации			осуществляет
ся при сравнительно			.низких		температурах			(300—400°С).
Возможно, что		часть	ароматических			углеводородов, которые
хроматографией выделены в чистом виде как отдельные									фрак
ции могли	образоваться			в условиях		процесса	термопластифи
кации из	алифатических			или	алициклических . углеводородов .

Но этого	нельзя сказать	обо	всех ароматических	структурах,
имеющихся в основной		массе	термопластификата .
Если	предположить,	что ароматические я д р а		обяз-аны сво

им происхождением гумусовым включением, то в пробе са пропелита, с которой проводились исследования, содержится всего 3% гумусовых включений. Р е з у л ь т а т ы ж е н а ш и х иссле дований у т в е р ж д а ю т присутствие ароматических ядер во всех соединениях петролейно-эфирного экстракта, кроме п а р а ф и - ноциклоларафнновых, то есть в основной массе экстракта .

Нетрудно представить, что бензольные кольца д о л ж н ы являться структурными группировками всей остальной части

термопластификата . Это	у ж е указывает	на то,	что	аромати
ческие кольца д о л ж н ы	относиться к	одной	из	основных

структурных группировок макромолекулы исходного сапро пелита. Теперь остается уяснить вопрос о том, есть ли кон денсированные структуры ароматических ядер в макромоле -

5 З а к а з 2091	05

к у л ах угольного вещества будаговского сапропелита. Про веденные исследования д а л и возможность выделить бициклоароматнческие углеводороды в чистом виде. С п о м о щ ь ю ультрафиолетовой спектроскопии было выяснено, что бициклоароматнческне углеводороды в большинстве случаев не

содержат	нафталиновых структур.	И	лишь д л я петролейно-
эфирных	экстрактов, полученных	из	термоплаетнфикатов с

температурой пластификации 390—400°С, можно говорить о присутствии в них незначительных количеств н а ф т а л и н о в ы х структур. Возможно, это оказалось потому, что при темпера турах 390—400°С термическая деструкция прошла глубже, в результате этого в низкомолекулярную часть термопластифи ката вошли вещества, с о д е р ж а щ и е нафталиновые структуры,

которые	являются фрагментами м а к р о м о л е к у л органического
вещества	сапропелита.

Все вышесказанное позволяет сделать допущение о нали чии в структуре будаговского сапропелита наряду с алифа

тическими	одноядерных	ароматических	структур и д а ж е
возможно присутствие нафталиновых структур.
Если природу нафталиновых структур 'Можно овязать с
гумусовым	материалом, то	происхождение	моноциклических

ароматических структур возможно, кроме того, за счет синте тических процессов сапропелеобразований из продуктов бак териального распада отмершего планктона .

Г Л А В А IV. ПОЛУЧЕНИЕ АНТИКОРРОЗИЙНЫХ ПОКРЫТИЙ ИЗ САПРОПЕЛИТОВ

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛЕНОК ИЗ САПРОПЕЛИТОВОГО ТЕРМОПРОДУКТА

Долговечность ж и л ы х и п р о м ы ш л е н н ы х				зданий при .круп
нопанельном	строительстве в	значительной		степени	зависит
от способов	антикоррозийной	з а щ и т ы	металлической		арма
туры .и з а к л а д н ы х деталей .
С а м ы м распространенным		методом	з а щ и т ы а р м а т у р ы и

з а к л а д н ы х деталей являются защитные покрытия, изолирую


щие металл от действия агрессивных факторов .								Существует
много защитных		покрытий н а органической и					неорганической
основе, но почти		все они дороги, не термостойки						и по	ряду
физико-механических и химических свойств							не удовлетворя
ют требованиям		строительной		промышленности.
В настоящей		главе приведены д а н н ы е по получению и ис
следованию	л а к а	на основе бензинового				экстракта		термоплас -
тнфицнрованного		сапропелита,		который		может		применяться
как антикоррозийное			покрытие. В		дальнейшем			л а к термо-
пластифнцированиого			сапропелита м ы будем				обозначать ТС .
В качестве объекта			исследования		б р а л с я		термопластифи -
цированный	сапропелит, в качестве				растворителя применял
ся бензин Б-72		Г О С Т	1012-54	прейскурант			0,4—0,2.		К р о м е

того, применялись: алюминиевая пудра ПАК-300, портланд цемент 400, асбест, мел.

Д л я выделения пленкообразующего вещества термоплас - гифицированный сапропелит и з м е л ь ч а л с я и з а л и в а л с я бен зином (1 : 3 ) . Смесь в течение часа н а г р е в а л а с ь на водяной

бане	при температуре 80°С. Экстракция проводилась		до пол-
ного	извлечения	растворимой части (то есть до пооветлення
р а с т в о р а ) . После		отгонки растворителя получался	темно-

коричневый экстракт (лак) любой требуемой вязкости в за

висимости от технологии	последующего	нанесения на детали .
Д л я установления	оптимальных	условий отверждения

пленки сушка проходила при температурах 20, 100, 150, 160,

170, 200, 300 и 400°С,	продолжительность			выдержки — о т
15 мин. до 200 часов.	Вязкость	л а к а	изменялась от		10 до
100 сек. по ВЗ-4, толщина пленки		от 0,01	до	1 мм. Д л я	полу

ченных пленок определялась продолжительность полного и

практического высыхания, твердость на маятниковом						при
боре	(ГОСТ 5233-50), прочность	пленки	на	удар	на приборе
V-1	(ГОСТ 4765-59), эластичность		на	приборе		ШГ-1
(ГОСТ 6806-53).
Исследование формирования		сапропелитового			покрытия.

В результате опытов были получены пленки толщиной от 0,1 до 1 .мм (табл. 22).

По мере формирования пленки определялись удельный вес, йодное число, количество трехмерного продукта, количество присоединенного кислорода, прочность пленки на изгиб и удар и твердость. Определение производилось по стандарт ным Г О С Т а м .


В	результате		выяснено, что	удельный вес	полученного
продукта		растет	с увеличением	температуры	и	продолжи
тельности		пленкообразования,		йодное число	уменьшается
при	тех ж е параметрах . Причем			при температуре		300° этот

процесс происходит наиболее интенсивно. По мере форми

рования	пленка теряет	растворимость.
						Т а б л и ц а 22
	Пленкообразование		из бензинового экстракта
			В р е м я о т в е р ж д е н и я п р и т е м п е р а т у р е , ° С
М а т е р и а л
		20	.40	120		200	. т о
Пленка	из бензинового Не	полу Не полу		часов	1	2 часа	1
			1		1		1
			20				0,30 часа
экстракта	чено		чено
(>8

По нашим предположениям, в пленке в процессе форми рования образуется трехмерный полимер, за счет этого раст воримость падает.

Очень в а ж н ы м показателем качества покрытия являются степень превращения его в трехмерный полимер, чем г л у б ж е проходит этот процесс, тем больше покрытие будет сопротив ляться действию любого агрессивного фактора .

Количество трехмерного полимера определялось по из вестной методике путем экстракции бензолом .полученных продуктов. Результаты опытов приведены на рис, 4.

Температура, "С

Рис. 4. Зависимость продолжительности высыхания и образования трех мерного полимера от температуры.

] — в р е м я в ы с ы х а н и я , 2 — о б р а з о в а н и е т р е х м е р н о г о п о л и м е р а .

К а к видно из рис. 4, трехмерный продукт пленки л а к а ТС начинает получаться при 80°С. С повышением темпер а : туры содержание трехмерного продукта в пленке увеличива

ется. При 400° 95%	исходного	пленкообразователя		перехо
дит в нерастворимое	неплавкое	состояние.	Скорость	сушки
с повышением температуры увеличивается.			Так, при 80° на
сушку требуется 100	ч а с , при 300°-—30 мин.

П ри определении физико-механических и химических свойств пленок, полученных при 300° (см. рис . 5), было заме чено, что с увеличением времени сушки до 30 мин. количество

трехмерного полимера растет до 95%, твердость	увеличива
ется до 0,78 относительной единицы, прочность	на удар до

стигает 50 кгс/см2 , на изгиб — 1 мм. П о внешнему виду это сплошное черное блестящее покрытие. При дальнейшем уве личении времени формирования до 60 мин. при той ж е тем

пературе пленка сначала мутнеет, затем		на пей появляются
мпкротрещины, прочность на изгиб	падает до 20 мм, кисло
род пленкой почти не поглощается	(рис.	5).

Время, мин.

Рис. 5. Зивисимость прочности покрытия от продолжительности пленкообразования:

1 —	п р о ч н о с т ь н а	у д а р ,	2 — т в е р д о с т ь ,	3 — к о л и ч е с т в о	т р е х м е р н о г о	п о л и м е р а , 4 —
к о л и ч е с т в о к и с л о р о д а , 5 — п р о ч н о с т ь н а и з г и б .

Анализируя результаты экспериментальных исследова ний, можно сказать, что процесс пленкообразования при тем пературе 300° и времени выдержки 30 мин. практически за канчивается.

П л е н к и, полученные в процессе

формирования,

и с с л е д с

вались на водостойкость,

кислотостойкость,

щелочестойкость.

Д л я

определения

стойкости

сапропелитовые

пленки

поме

щались

в воду,

соляную

серную

5% кислоту,

насыщенный

.раствор щелочей, в трансформаторное масло и

растворители

(бензин,

бензол) .

В табл . 23 приведены результаты

стойкости

пленок.

И з

данных

табл .

видно,

что

пленки,

полученные

при

300 и 400°С, более стойкие.

Н а

рис. 6 приведены

д а н н ы е

по

стойкости

пленок

л а к а

ТС, полученных

за р а з л и ч н о е время

сушки

при

300°С.

увеличением

времени

формирования

пленок

до

мин.

Т а б л и ц а

Стойкость пленок

(в

сутках)

С р е д а

Р е ж и м

п о л у

с е р н а я

с о л я н а я

N a O H

кон

ч е н и я п л е н о к

м а с л о к и с л о т а к и с л о т а

( н а с ы щ е н

б е н з о л

б е н з и н

в о д а

н ы й р а с т

в о р )

t=100°.

0,05

0,9

часов

0,3

—

t=200°.

час

-310°.

400

минут

1=400°.

500

500-

минут

500

при температуре 300° влагостойкость, маслостойкость,

щ е

лочестойкость

стойкость

органическим

растворителям,

повышается . С дальнейшим увеличением времени формиро

вания до 60	мин. при		той ж е температуре	образцы	р а з р у
шаются .
Термостойкость		и	морозостойкость. Д л я	з а щ и т ы	з а к л а д
ных деталей	при	крупнопанельном строительстве очень в а ж
но иметь покрытие, о б л а д а ю щ е е повышенной				термостойкостью

и морозостойкостью. Поэтому необходимо было изучить тер мостойкость и морозостойкость покрытий л а к а ТС.

Испытание на термостойкость покрытий л а к а ТС, полу-

71.

	10	20	30		40		50-	60
					Время лленкоо6"разова»ия,.мин-
Рис. 6. Зависимость		химической стойкости		покрытий		от	продолжитель
	ности пленкообразовашш			и	среды:
'I — м а с л о ,	2 — в о д а , 3 — б е н з и н , 4 — К О Н ,		5 — N a O H ,		6 — 5% с е р н а я , к и с л о т а , 7 —
20% с е р н а я	к и с л о т а , 8 — с е р н а я к и с л о т а		к о н ц е н т р и р о в а н н а я ,			9 —	с о л я н а я	к и с л о т а ,
1 0 — а з о т н а я	к и с л о т а .

ченных при 300° в течение 30 мин., производилось при темпе

ратуре	+ 100, 200,	300,	400°С,	а морозостойкость — при —20°,
—60°С.
П р и температуре 100° покрытие толщиной 0,5 мм, высу
шенное	при 300° в	течение 30		мин., простояло без		изменения
500 ч а с , при 200°—150			ч а с ,	при 300° — 40	ч а с , при — 2 0 ° в
течение	300 ч а с ,	при	—60° в течение 300		час .	К а к видно,,

покрытие л а к а ТС обладает неплохой термостойкостью и

хорошей	морозостойкостью.	-
• Ч т о б ы получить тер1Момеханнческие кривые,				о т р а ж а ю щ и е
процесс	пленкообразоваиия,	необходимо	было	приготовить,
о б р а з ц ы ,	взятые из отдельных проб оло		ходу	формирования


пленки. Определение производилось на			консистометре по-
типовой методике. Опыты показали, что			вид	термомехани
ческих	кривых	зависит от внутреннего состояния продукта.
Н а	первой	стадии формирования пленки при		200°С о б р а -

зуются в основном линейные низкомолекуляриые олигомеры, которые из стеклообразного состояния переходят сразу в вязкотекучее. П о мере увеличения молекулярного веса темпе

ратура стеклообразования увеличивается.		Д о температуры
химического превращения Тп —120°	продукт	мало отличается
от обычных линейных полимеров .	В ы ш е	температуры пре

вращения в результате накопления числа узлов пространст

венной	сетки д е ф о р м а ц и я резко падает, происходит отверж
дение изещества.
Д л я	вещества, полученного при 300° в течение 30—40 мин.,

нет высокоэластичного и вязко-текучего состояния, а един


ственно	возможное		в	конденсированном		виде — стеклооб
разное	состояние.		Температура		стеклообразования Т с			и
т е м п е р а т у р а		текучести		Т т лежит',	видимо,	выше температуры
р а з л о ж е н и я ,		поэтому	невозможно		определить		сегментальную
подвижность		цепей,	возникшую		при переходе		полимера	из

стеклообразного состояния в высокоэластичное. Это жестко -

цепные сшитые полимеры, они имеют большой	потенциальный
барьер и большую силу межмолекулярного	взаимодействия .
В результате исследований выяснено, что	л а к ТС, нане

сенный тонкими слоями, высыхает при температуре 300°С а

течение	30 минут,	при	4 0 0	° С — в течение	15	мин., превра
щ а я с ь в	твердую,	прочную,		сплошную пленку		с хорошими
з ащнтн ы м и св ойст в а ми.
	И С С Л Е Д О В А Н И Е З А Щ И Т Н О Г О
	Д Е Й С Т В И Я С А П Р О П Е Л И Т О В О Г О П О К Р Ы Т И Я
З а щ и т н ы е свойства			любого, покрытия		обусловливаются

в а ж н е й ш и м и ф а к т о р а м и : механическими и химическими свой

ствами самой пленки, сцеплением — связью		м е ж д у самой
пленкой	и покрываемой поверхностью.
Пленка хорошо защищает, когда она препятствует проник
новению	агрессивной среды к з а щ и щ а е м о й	поверхности, то

есть она сплошная, беспористая, достаточно механически и

химически прочная, не разрушается при у д а р а х или				под	воз
действием агрессивной		среды.
	Д л я установления	защитного действия покрытия			л а к а
Т С	.исследовали: адгезию, внутренние н а п р я ж е н и я		и	„методы
и х	устранения, долговечность покрытия, стойкость		к	резким

колебаниям температур, химическую стойкость, зависимость •физико-механических 'свойств от термообработки .

Адгезионные свойства. Ц е л ь проведенной работы состоя ла в изучении влияния на адгезию толщины покрытия, при


роды покрываемого металла, способа под-готовки							поверхнос
ти, температуры			предварительного			нагрева	п о д л о ж к и ,
способа	о х л а ж д е н и я		покрытия,	его	термоо;бработкн,			зависи
мости величины адгезии от рода					и количества		введенных
наполнителей. Определение адгезии производилось								методом
равномерного отрыва по ГОСТ 209-62 на. круглых							стальных.
образцах . Покрытие			наносилось	кистью, вязкость				л а к а ТС
20—100	сек. по В З — 4, в ы д е р ж к а				в	течение 30	мин. при
температуре		300°С.
Выяснена		зависимость адгезии			от	толщины	покрытия .

С увеличением толщины покрытия от 0,01 до 1,7 мм адгезия

уменьшается

от 200 до

100юг/м2 , дальнейшее

увеличение

т о л

щины не изменяет

адгезию.

Исследовалась

зависимость

адгезии

от

способа

подго

товки

поверхности

природы

покрываемого

м е т а л л а

(табл.

24).

Т а б л и ц а 24

Рис.

Зависимость

адгезии покрытия

от температуры иагрева и

охлаждения его:

М е т о д • п о д г о т о в к и

М е т а л л о б р а з ц а

А г д с з и я

п о в е р х н о с т и

к г / с м 3

Опескострунвание

Ст. 3

160

Фосфатирующий

грунт

Ст. 3

юо •

Обработка

шкуркой

Ст. 3

Обработка

стальными

Ст. 3

щетками

Не

обработанная

Ст.

Опескострунвание

Алюминии

Опескострунвание

IX18H9T

Не

обработанная

Алюминий

6 '

Не

обработанная

IXI8H9T

8 •

К а к

видно из табл . 24, адгезия покрытия

зависит

от

спо

соба подготовки поверхности и от металла

подложки .

Н а и

лучшим

методом

подготовлен

поверхности

д л я

покрытия

ТС

можно считать опескострунвание, а наиболее

приемлемый

металл — сталь 3, чем мы и пользовались

при

эксперименте..

И з

литературы

известно,

что

температура

предваритель

ного нагрева

подложки

влияет на

величину

адгезии.

Н е о б -

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 67 / 117 8 9 10 11 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ