книги из ГПНТБ / Аксенов А.Ф. Применение авиационных технических жидкостей

зависит эффективность всего процесса очистки. Если частицы бу­ дут осаждаться из раствора, то, попадая на поверхность детали, они вновь вызовут ее загрязнение. Скорость осаждения частиц за­ висит как от их размеров, так и от вязкости раствора и степени мо­ лекулярного взаимодействия частиц и моющего раствора. Чем это взаимодействие больше, чем прочнее связь частиц с моющим рас­ твором и тем стабильнее суспензия.

В основе стабилизирующего действия моющих растворов лежит образование адсорбционных слоев ПАВ на поверхности частиц. Об­ разование таких слоев приводит не только к повышению устойчи­ вости частиц в растворе, но и к измельчению их. Диспергирующее действие моющих составов по отношению к непрочным твердым веществам носит название пептнзацпи. Адсорбция ПАВ при пептизации схематично показана на рис. 67. Пептизирующая способность жидкости зависит от ее вязкости, концентрации ПАВ. Максимум пептизирующего действия наблюдается при определенных опти­ мальных концентрациях ПАВ.

Тем же явлением адсорбции обусловлены стабилизирующая и пенообразующая способности, т. е. способности удерживать твер­ дые частицы загрязнений во взвешенном состоянии и образовывать пену, способствующую выносу прилипших к пузырькам воздуха частиц загрязнения на поверхность моющего раствора. Таким об­ разом, в основе моющего действия лежит поверхностная активность применяемого состава и связанная с этим его адсорбция на поверх­ ности раздела фаз. Однако для проявления моющего действия в практически необходимых размерах одного лишь образования ад­ сорбционных слоев оказывается недостаточно. Необходимо, чтобы эти слои имели определенные прочность и период существования. Данное положение наглядно иллюстрируется сопоставлением свойств таких ПАВ, как водные растворы спиртов и мыл. Поверх­ ностное натяжение этих веществ весьма невелико и при определен­ ной концентрации их может быть даже одинаковым.

Как мыла, так и спирты адсорбируются в поверхностных слоях, но растворы мыл обладают хорошим моющим действием, а у спир­ тов оно проявляется в значительно меньшей степени. Происходит это вследствие того, что адсорбционные слои спиртов в отличие от таких же слоев, образованных мылами, не обладают достаточной прочностью и быстро разрушаются. Внешне это проявляется в том, что спирты и мыла при взбалтывании образуют пену, но устойчи­ вость этой пены крайне различна. Пена мыльного раствора может существовать в течение десятков часов, в то время как пена на по­ верхности спиртового раствора разрушается за несколько секунд.

Прочные слои могут создаваться в растворах лишь таких ве­ ществ, которые, помимо высокой поверхностной активности, имеют определенное внутреннее строение, т. е. таких веществ, которые на­ ходятся в растворе не только в молекулярно-дисперсном состоянии, но и образуют крупные комплексы молекул, называемые мицелла­ ми. Однако и вещества мицеллярного строения, не проявляющие поверхностной активности, также обладают моющим действием.

НО

Следовательно, в моющем веществе необходимо сочетание актив­ ности с определенным внутренним строением, при котором часть молекул находится в виде мицелл.

Перечисленные свойства моющих веществ позволяют разде­ лить процесс удаления загрязнений на три последовательные ста­ дии: отделение загрязнений от твердой поверхности, перевод их в объем моющего раствора и предотвращение обратного осаждения загрязнений на твердую поверхность.

Как следует из сказанного, моющее действие объясняется тем, что поверхностно-активные молекулы, адсорбируясь на поверхно­ сти загрязнений, превращают их в смачиваемые водой вещества, создают условия для проникновения моющего раствора под слой загрязнения и тем способствуют его отделению от очищаемой по­ верхности. При этом жидкие загрязнения переходят в раствор мою­ щего препарата, образуя эмульсии, а твердые частицы загрязне­ ний — суспензию.

Кроме указанного механизма действия моющего вещества, ycj тановлено, что органические загрязнения и мыла не являются инертными относительно друг друга, а вступают во взаимодействие. Это взаимодействие сопровождается определенным тепловым эф­ фектом, характеризуемым величиной так называемой теплоты сма­ чивания. Эта величина в то же время определяет и энергию связи молекул загрязнения с молекулами моющего вещества. Оказалось, что органические загрязнения взаимодействуют не только с мыла­ ми, но и с загрязненной поверхностью и в этом случае также обна­ руживается тепловой эффект. Наличие энергии указанных выше связей свидетельствует о том, что удаление загрязнений с поверх­ ности может происходить, если энергия связи загрязнения с мою­ щим составом больше энергии связи загрязнения с поверхностью, на которой оно находится.

Изложенные выше взгляды на механизм моющего действия от­ носятся в основном к таким случаям применения моющих веществ, когда необходимо удалять загрязнения, не претерпевшие на твер­ дой поверхности каких-либо химических превращений. Молекуляр­ ные силы, удерживающие такие загрязнения на поверхности, срав­ нительно легко преодолеваются в процессе вытеснительной адсорб­ ции силами взаимодействия моющего раствора и поверхности. Подобные случаи в технологии очистки деталей встречаются при за­ грязнении различными маслами или смазками, когда выполняется операция обезжиривания (без применения растворителей).

Совершенно иная картина наблюдается, когда по условиям ра­ боты детали на ее поверхности откладывается загрязнение, подвер­ гающееся определенным химическим превращениям. В таких слу-^ чаях силы адгезии между твердой поверхностью и загрязнением становятся настолько большими, что для удаления загрязнений обычных поверхностно-активных свойств моющих составов оказы­

вается недостаточно.

Химические превращения загрязнений происходят при образо­ вании углеродистых отложений на деталях двигателей и других ма­

141

шин. Основной структурной составляющей большинства таких от­ ложений является углеродистая частица, заключенная в оболочку смолистых и других ПАВ, образующихся при окислении масел. По­ падая на поверхность детали, окружающая частицу оболочка под­ вергается химическим превращениям (полимеризации), глубина которых определяется температурой детали и каталическим дей­ ствием ее поверхности. Чтобы удалить такое загрязнение, необхо­ димо, прежде всего, ослабить ее связь с металлической поверхно­ стью. Такое ослабление связей углеродистых частиц с металлом достигается путем растворения оболочки из смолистых веществ в эффективно действующем органическом растворителе. Лишаясь связывающей среды, частица по существу превращается в 'обыкио-> венную твердую частицу, подобную тем твердым частицам, которые находятся в различного рода загрязнениях, не подвергающихся ни­ каким химическим превращениям. Такую частицу легко удалить растворами поверхностно-активных моющих составов.

Практически углеродистые отложения удаляются в большинст­ ве случаев моющими составами, представляющими собой систему растворитель-эмульсатор. Растворителями обычно служат органи­ ческие вещества, хорошо растворяющие асфальтосмолистые про­ дукты, а эмульсаторамп — различные мыла. Такие системы, соче­ тая в себе растворяющие и эмульсирующие действия, оказываются наиболее эффективными.

Из изложенных выше кратких сведений по теории моющего действия следует, что собственно моющее действие зависит от ряда физико-химических и технологических факторов. К последним от­ носятся температура, свойства металлической поверхности, на ко­ торой находится загрязнение, характер самих загрязнений, способ применения моющего состава и другие. В силу действия этих фак­ торов один и тот лее моющий состав может быть весьма эффективным при одном способе его применения и малоэффективным при другом, один и тот же моющий состав способен удалять какой-либо один из видов загрязнений и в то же время этот состав может практически не обладать моющей способностью по отношению к другим видам загрязнений. Таким образом, не существует универсальных мою­ щих составов, которые одинаково хорошо действовали бы во всех практически встречающихся условиях, т. е. моющая способность обладает ярко выраженной избирательностью.

Наибольшее влияние на моющую способность из перечисленных факторов оказывает температура — при повышении ее моющее дей­ ствие усиливается, а при понижении, наоборот, ослабевает. Для каждого моющего состава существует критическая температура, ниже которой моющее действие уже не проявляется. Значение кри­ тической температуры зависит от химического состава смеси, одна­ ко наиболее резко эта зависимость выражена для жидкостей, содер­ жащих в своем составе мыла, и менее резко — для растворителей. При изменении температуры (в определенных пределах) внутрен­ нее строение углеводородных растворителей практически не изме­ няется, в то время как мылосодержащие составы существенно изме­

142

няют.свою дисперсность. Типичная зави­ симость моющего действия от темпера­ туры приведена на рис. 68 для каменно­ угольного креолина. При увеличении температуры с 25 до 105° С моющая спо­ собность бесфенольиого креолина увели­ чивается в 2, а фенольного в 1,6 раза.

Помимо внутреннего строения моюще­ го состава, на температурную зависи­ мость моющего действия оказывает большое влияние и состояние загрязне­ ния. Применительно к углеродистым осадкам в агрегатах маслоснстем двига­ телей это влияние объясняется измене­ нием вязкости осадка при 'изменении температуры. Так как в состав осадков входят высокомолекулярные асфальтосмолистые вещества, то при понижении температуры увеличивается их вязкость, а это затрудняет их удаление.

Кроме температуры, на моющую спо­ собность оказывает влияние продолжи­ тельность обработки детали жидкостью.

Как правило, с увеличением продолжительности обработки степень удаления загрязнения увеличивается.

Моющая способность составов проявляется, как правило, в тем большей степени, чем интенсивнее механическое воздействие на загрязнение. Механическое воздействие на загрязнение оказывает­ ся различными путями: перемещением моющей жидкости, перемеще­ нием промываемых деталей, созданием искусственных вибраций, ультразвуковыми колебаниями и т. д. Механическое воздействие создает условия более тесного контакта жидкости и загрязнения, способствует отрыву частиц загрязнений под действием тангенци­ альных сил, возникающих при относительном перемещении дета­ лей и жидкости. Это приводит к тому, что очищать можно составом с пониженной концентрацией активного компонента при более низ­ ких температурах; а самое главное в течение более короткого вре­ мени.

На моющую способность составов оказывает влияние материал подложки. Лучше всего отложения удаляется с поверхности алюми­ ния и его сплавов, труднее всего со стали, цинка и никеля. Осталь­ ные металлы н сплавы занимают промежуточное положение. Это различие объясняется неодинаковой способностью металлов к ад­ гезии на их поверхностях смазочных масел.

Учет влияния различных факторов на моющую способность сос­ тавов значительно повышает технико-экономические показатели процесса очистки деталей. В связи с тем что моющая способность жидкостей зависит от одновременного действия многих факторов, в настоящее время нет общепризнанного метода оценки этого свой­

143

ства. В соответствии с известными методами моющую способность жидкостей можно определить ли­ бо косвенно путем изучения их физико-химических свойств: ве­ личины поверхностного натяже­ ния, эмульсирующей, диспергиру­ ющей способностей или пенообразоваиия, либо непосредственно путем определения суммарного моющего эффекта, т. е. количест­ ва загрязнений, удаляемых дан­ ным составом. Для практических целей второй путь предпочти­ тельнее.

Для оценки • «суммарного» моющего эффекта в последнее время все больше пользуются специальными моющими машина­ ми, на которых в лабораторных условиях воспроизводится тот тех­

нологический процесс очистки деталей, для которого предназначено испытуемое моющее средство. На лабораторных моечных машинах образцы из различных металлов искусственно загрязняются, а за­ тем промываются в испытуемой жидкости. Принципиальная схема

Количество удаляемых загрязнений определяется весовым спосо­ бом. Результаты, получаемые по данной методике, изображаются в виде зависимости показателя моющей способности от температуры. Это позволяет проследить изменение моющей способности в прак­ тически необходимом диапазоне температур.

Кроме испытаний жидкости на машинах, моющую способность можно оценить и другими методами — флуоресцентным, калориме­ трическим, химическим и методом смачивания.

Физическая и химическая стабильность моющих составов явля­ ется необходимым условием их эффективного применения. Какой бы высокой ни была моющая способность состава в момент его при­ готовления, он может быть неэффективным вследствие быстрой по­ тери своих качеств. Качество может изменяться при нарушении фи­ зической или химическбй стабильности. Под физической стабильно­ стью обычно понимают способность состава длительно сохраняться без признаков изменения степени дисперсности его компонентов, под химической — стойкость состава к реакциям окисления, поли­ меризации и другим взаимодействиям между отдельными компо­ нентами.

144

бой раствор органических раство­ рителей, эмульсированный мылами нафтеновых кислот. Как видно

из рисунка, при добавлении в жидкость более 20% трикрезилфосфата вся смесь начинает расслаиваться. Чтобы исключить расслаи­ вание, в жидкость добавляют резорцин-двухатомный фенол, обла­ дающий гндротропным действием. Такая добавка дает возможность получить однородную стабильную жидкость. С увеличением коли­ чества добавляемого трикрезилфосфата соответственно увеличи­ вается и содержание стабилизатора, необходимого для получения однородных жидкостей. Методы лабораторной оценки физической и химической стабильности, а также методы оценки других экс­

2. ТОВАРНЫЕ МАРКИ МОЮЩИХ СОСТАВОВ

Применяемые в настоящее время моющие составы по назначе­ нию делятся на составы для очистки деталей двигателей при ре­ монте, для удаления нагара с деталей газотурбинных двигателей, при ремонте, для удаления смолистых отложений, наружной мойки двигателей, очистки наружных поверхностей, очистки оборудования кабин, санузлов летательных аппаратов.

Составы для очистки деталей двигателей при ремонте. Углеро­ дистые отложения на деталях двигателей внутреннего сгорания и других машин, работающих при высоких температурах, состоят из нерастворимых углеродистых частиц и растворимых асфальтосмо-i листых веществ. Удалить такие отложения можно жидкостями, сочетающими в себе свойства растворителя и моющего средства. Для этих целей применяют креолин, жидкости ЭКМ и креозольную.

Креолин как моющую жидкость предложил С. П. Беренсон. По­ лучают креолин при варке откристаллизованных масел легкосред- 'ней или нафталиновой фракции каменноугольной смолы, или фрак­

145

ции смолы полукоксования торфа с мылами пли их компонентами. Промышленность вырабатывает две основные марки креоли­

фенольный каменноугольный креолин (МПТУ 2728—50). Составные компоненты креолина в весовых частях: масло обес-

необходимых для омыления компонентов мыла, и остальное вода.

Креолин применяется для промывки воздушно-масляных радиа­ торов от образующихся в них в процессе эксплуатации отложения,

146

ные свойства характеризуются данными рис. 72.

Крезольная жидкость представляет собой тройную гомогенную

один из этих компонентов, взятый в отдельности, не обеспечивает необходимого удаления углеродистых отложений и только вместе они дают необходимый эффект.

Моющая способность крезолы-юй жидкости колеблется в широ­ ких пределах в зависимости от содержания трикрезола в его смеси с мылонафтом (рис. 73). При повышении температуры в интервале 20—80° С моющая способность увеличивается от 0 до 90% (рис. 74), далее увеличивать температуру нецелесообразно, так как это приводит к быстрому испарению жидкости.

147

Крезольная жидкость не вызывает коррозии деталей. Важным ее преимуществом является то, что в ней одновременно можно очи­ щать от нагара и лакообразных отложений детали из различных металлов н сплавов, например стальные, алюмннивые, медные и др.

Наряду с удалением углеродистых отложений эта жидкость удаляет и старые лакокрасочные покрытия. Креозольная жидкость состоит из 60% трикрезола и 40% мылонафта.

Физико-химические свойства крезольной жидкости

дующей последовательности: предварительное обезжиривание, об­ работка крезольной жидкостью, промывка горячей водой, чисто­ вое обезжиривание, осушка сжатым воздухом, противокоррозион­ ная обработка и дезодорация.

Предварительное обезжиривание имеет целью удалить с поверх­ ности деталей смазочное масло или консервационные составы во избежание загрязнения основной моющей жидкости.

Горячей водой,детали промывают после обработки их крезоль­ ной жидкостью для удаления с их поверхности жидкости и остат­ ков загрязнений. Чистовое обезжиривание необходимо для более полного удаления остатков крезольной жидкости и загрязнений.

Для защиты от коррозии и устранения запаха очищенные дета­ ли погружают на 10 мин в ванну с уайт-спиритом.

Данная технология обеспечивает эффективную очистку деталей двигателей в течение весьма короткого времени. Кроме того, она позволяет значительно повысить производительность труда при вы­ полнении указанных операций на поточной линии, оборудованной необходимыми средствами автоматизации.

Жидкость ЭКМ состоит из 15% по объему этилацетата; 35 —

лем в данной жидкости служит смесь этилацетата и керосина. Жидкость обладает хорошими моющими свойствами и практически безвредна для здоровья человека, жидкость ВНИИСК № 3 служит как антивспениватель.

Состав для удаления нагара с деталей газотурбинных двигате­ лей при ремонте включает 0,7 кг соды кальцинированной, 0,3 кг жидкого стекла, 0,2 ц.г хромпика и 100 л воды.

В этом растворе промываются кожух камер сгорания, реактив­ ное сопло, корпусы сопловых аппаратов, детали компрессора, тур­ бины и др.

148

Составы для удаления смолистых отложений. Для удаления смо­ листых отложений используют составы под названием «Карбазоль» и жидкость МПК. «Карбазоль» рекомендуется для очистки от смо­ листых отложений деталей маслосистем всех типов двигателей. Со­ став этой смеси следующий: МПК — 74% веса, эмульгатор ОП-7— 14,5, отдушка «земляничная» — 2%. В состав этой смеси входят также бутиловый спирт и этилацетат.

В этой жидкости растворителем является МПК (масло поглоти­ тельное каменноугольное), моющими компонентами — бутиловый спирт иэтилацетат.

Жидкость МПК применяется для удаления смол из всасываю­ щих трактов поршневых авиационных двигателей с внешним сме­ сеобразованием. Она представляет собой фракцию каменноугольной смолы, получаемой при коксовании каменного угля на коксохими­ ческих заводах. По внешнему виду — это темно-коричневая жид­ кость, содержит характерные для коксохимических продуктов веще­ ства— углеводороды ароматического ряда, сернистые и азотистые соединения. Вследствие сложного химического состава она имеет специфические физико-химические свойства и токсична, что требует соблюдения определенных правил при обращении с ней.

Плотность жидкости МПК выше 1; выкипает она в пределах 200—300° С и замерзает при температуре около —8° С. При темпе­ ратуре ниже +15° С жидкость начинает расслаиваться и из нее вы­ падает твердый кристаллический осадок. Поэтому жидкость перед употреблением нагревают до температуры выше +20° С. Жидкость МПК является горючей, имеет температуру вспышки 250° С, поэто­ му при работе с нею необходимо соблюдать правила пожарной без­ опасности.

Жидкость МПК — хороший растворитель, имеет высокую темпе­ ратуру кипения, в связи с чем в нагнетателе и в пусковых трубах не испаряется, и поэтому эффективно растворяет смолы, отложив­ шиеся на деталях всасывающего тракта.

В практике применения жидкости МПК необходимо следить, чтобы она не попадала на обшивку самолета и детали двигателя, в противном случае возможно разрушение лакокрасочных покры­ тий.

При необходимости удаления смол из всасывающего тракта конкретного двигателя необходимо пользоваться специальной ин­ струкцией.

Жидкости для очистки наружных поверхностей. В процессе экс­ плуатации наружная поверхность самолетов загрязняется различ­ ного рода загрязнениями как неорганического происхождения (пыль, грязь), так и органического (масло, смазки, спецжидкости и др.). Особый вид загрязнений представляет собой копоть, отла­ гающаяся на участках обшивки, подверженных действию выхлоп­ ных газов двигателей.

Поддержание надлежащего внешнего вида и сохранение аэро­ динамических Качеств самолетов вызывает необходимость система­ тического и тщательного ухода за наружной обшивкой самолетов и

149