WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

вязкости, плотности, кислотным числам, температурным характеристикам, а также по величине поверхностной активности и удельной адсорбции (табл. 1).

Как видно из таблицы 1, наибольшей величиной адсорбционной активности по отношению к керамическому порошку ВК–94–1 обладает фракция СЖК С21–С25 (G=15–17 мН/м на единицу концентрации ее в парафине), далее следуют фракции С17–С20 и С10–С16 в соответствии с правилом Дюкло-Траубе.

Таблица Физико-химические свойства различных фракций СЖК Фракции Кислот- Плот- Вяз- Температура, 0С Поверхност- Удельная адСЖК. Завод- ное ность при кость ная актив- сорбция Г·104, застыва- кристалли- фазового изготовитель число, мг 80 0С, динами- ность, мН/м моль/г ния зации перехода КОН/г кг/м3 ческая, МПа·С Уфимский НПЗ С10–С16 243,75 858,4 6,48 27,5 30,0–26,0 24,0–20,0 6,0 2, С17–С20 209,73 866,5 10,69 47,5 47,5–37,5 36,0–33,5 10,0 3,Волгоград- ский НПЗ С10–С16 249,30 851,9 6,23 29,0 32,0–25,0 22,0–20,5 5,0 - С17–С20 200,31 861,8 12,77 52,5–46,0 30,0–27,5 11,0 - Омский НПЗ С21–С25 172,77 850,9 18,87 59,0 59,0–57,5 55,0–51,0 15,0 - Орский НПЗ С21–С25 185,71 678,4 17,57 49,0 51,0–47,5 42,5–37,5 17,0 17, Эти данные полностью согласуются и подтверждаются результатами исследования минимального содержания связки в литейноспособном шликере ВК–94–1 (рис. 3). Из зависимости Сmin.св.=f(СПАВ) (рис. 3) видно, что наименьшая концентрация связки на основе парафина Т Грозненского НПЗ в шликере наблюдается для фракции С21–С25 СЖК Орского НПЗ и Омского НПЗ – 10,0 и 11,2 % масс. соответственно. Для фракции С17–С20 и С10–С16 Уфимского и Волгоградского НПЗ величина Сmin.св. возрастает до 12,6–12,4 и 12,8 – 13,4 % масс.

0 2 4 6 8 Концентрация СЖК в связке, % масс.

Рис. 3. Зависимость концентрации связки в шликере ВК–94–1 от содержания в ней СЖК Фракции СЖК:

С21–С25 С17–С20 С10–С1 – Орский НПЗ 3 – УНПЗ 5 – ВНПЗ 2 – Омский НПЗ 4 – ВНПЗ 6 – УНПЗ Концентрация связки в шликере, % масс.

Следовательно, более высоким стабилизирующим и пластифицирующим эффектом по отношению к керамическому порошку ВК–94–1 должна обладать связка с 2 % масс. фракции С21–С25.

Для направленного совершенствования качества технологических связок проведены исследования по выяснению механизма совместного структурообразования парафинов с ПАВ (СЖК, спирты и др.), так как пчелиный воск состоит из смеси кислот, спиртов и эфиров.

Пластифицирующее действие ПАВ исследовалось методами ТА, ДТА и дилатометрии. Этими методами исследованы температуры фазовых превращений смесей парафина с ПАВ, на основании чего построены диаграммы плавкости, геометрический образ которых позволил охарактеризовать взаимную растворимость компонентов в жидком и твердом состояниях, определить наличие полиморфизма и других превращений. При этом исследованы модельные бинарные смеси: н–трикозан + стеариновая кислота (н–С23Н48 + С17Н35СООН), н–трикозан + пальмитиновая кислота (н–С23Н48 + С15Н31СООН), н–трикозан + фракции С17–С20 высших жирных спиртов (н–С23Н48 + фракции ВЖС), н–трикозан + фракции С10–С16 СЖК (н–С23Н48 + фракции С10–С16 СЖК), а также парафин Т + фракции С17–С20 СЖК.

Анализ исследования модельных бинарных смесей позволил сделать вывод, что ПАВ способны образовывать с н–алканами при совместной кристаллизации структурно несовершенные твердые растворы. Если температуры плавления ТS смешиваемых компонентов отличаются друг от друга не более чем на 5 градусов, при Т>5 градусов имеет место последовательная самостоятельная кристаллизация сначала более высокоплавкого, а затем низкоплавкого углеводорода. При этом температурные пределы кристаллизации и полиморфного ромбическо-гексагонального превращения н–алканов практически не изменяются, независимо от количественного содержания в них ПАВ.

Изучение влияния ПАВ на структурно-механические свойства (прочность Рm, пластичность Пл) парафина В2 (рис.4) показало, что характер этой зависимо- а) 1,1,1,1,1,0,0,0 2 4 6 8 0,б) 0,0,0,0,0,0,0 2 4 6 8 Концентрация кислоты, масс. % Рис.4. Влияние добавок СЖК на величину прочности (а) и пластичности (б) 1 – олеиновая кислота;

2 – С15Н31СООН;

3 – С17Н35СООН;

4 – фракции СЖК С10 – С16.

Прочность Р m, МПа Пластичность, Пл = m / Р m сти также определяется длиной алкильных радикалов СЖК. Как видно из рис. 4, фракции С10–С16 СЖК и легкоплавкая олеиновая кислота проявляют разупрочняющее действие на дисперсную структуру парафина. Добавки же пальмитиновой и стеариновой кислот способствуют упрочнению дисперсной структуры парафина.

Стабилизирующая роль ПАВ оценивается по величине адсорбции Г и скорости седиментации Vсед керамического порошка Al2O3 в парафиновой связке.

Объектами исследования служили как отдельные продукты (парафины, ПАВ), так и их смеси. Судя по характеру изотермы поверхностного натяжения кислотно-парафиновых растворов, на границе с водой синтетические жирные кислоты в парафиновых растворителях (парафин марки В и Т) образуют мицеллы. Критическая концентрация мицеллообразования (ККМ) фракции С17– С20 СЖК составляет 4 % масс. Для выявления влияния мицеллообразования СЖК на адсорбцию последних на твердой поверхности керамического порошка (SУД=4·103 см2/г) исследовалась кинетика адсорбции фракции С17–С20 СЖК из ее растворов разной концентрации – 2 и 6 % масс., а именно меньше и больше, чем величина ККМ, равная 4 % масс. (рис. 5).

Величина удельной адсорбции кислот на керамическом порошке всегда меньше из растворов кислот с концентрацией выше ККМ (рис. 6). Полученные результаты объясняются тем, что взаимодействие однородных молекул ПАВ в неполярной среде парафина оказывается достаточно сильным по сравнению с адсорбционными силами связи разнообразных молекул ПАВ и Al2O3, находящихся в разных фазах. Поэтому часть молекул кислот, расходуясь на мицеллообразование, не участвует в процессе адсорбции на твердом порошке Al2O3. Величина предельной удельной адсорбции Г составляет 2,25·10-4 моль/г для растворов с концентрацией СПАВ=6 % масс., в то время как для растворов с СПАВ=2 % масс. (<ККМ) она равна 2,35·10-4 моль/г.

0 20 40 60 80 100 120 0 1 2 3 4 5 6, мин Ссжк, % масс.

Рис. 6. Кинетика адсорбции (Г) фр.

Рис. 5. Изотерма поверхностного С17–С20 СЖК на поверхности натяжения () для растворов фр.

керамического порошка из С17–С20 СЖК в парафинах марки растворов их в парафине марки Т Т и В2 при 353 К на границе с водой 1 – 2%-ый раствор фр. С17–С20 СЖК 1 ( ) – раствор в парафине марки Т;

в парафине марки Т;

2 ( ) – раствор в парафине марки В2.

2 – 6%-ый раствор фр. С17–С20 СЖК.

Эти выводы хорошо согласуются с данными по минимальной концентрации связки в литейном шликере, достигаемой при содержании 1–2 % масс. ПАВ – кислот в парафине. Повышение концентрации ПАВ выше 1–2 % масс. отрицательно сказывается на литейную способность шликера.

Наличие взаимодействия ПАВ (СЖК) с керамическим порошком подтверждают также экспериментальные данные по исследованию седиментации. В присутствии ПАВ седиментационная устойчивость возрастает.

Полученные результаты экспериментального комплексного исследования взаимодействия частиц керамического порошка с технологической связкой позволяет сделать следующие выводы: неполярная парафиновая среда не обладает сродством к дисперсной фазе керамики, достаточным для обеспечения устойчивости ее частиц (по данным седиментационного анализа). Пчелиный воск Удельная адсорбция Г 10, моль / г Поверхностное натяжение, 10, мН / м и синтетически жирные кислоты играют роль ПАВ, которые адсорбируются на поверхности частиц керамического порошка, обуславливая их стабилизацию.

Адсорбционный процесс при 80 0С практически завершается, в основном в течении 1 ч.

Большой адсорбционной способностью и поверхностной активностью обладают синтетические жирные кислоты с более длинными алкильными радикалами (фракции С21–С25 и выше), что соответствует правилу Дюкло– Траубе.

Молекулы СЖК в неполярной парафиновой среде при концентрации 4 % масс. способны образовывать мицеллы (по данным поверхностного натяжения).

При этом содержание свободных молекул кислот в парафине уменьшается. Этот впервые установленный для данных систем эффект отражается на величине адсорбции ПАВ (СЖК) на поверхности Al2O3, уменьшая адсорбцию (по данным адсорбции). Поэтому концентрация добавляемых в парафин ПАВ должна быть лимитирована и составлять не более 4 % масс. Этот результат согласуется с данными по оптимальной концентрации ПАВ (1–2 % масс.) в литейноспособном шликере с минимальной концентрацией связки.

Пятая глава посвящена разработке нового состава эффективной технологической связки и результатам промышленных испытаний.

Учитывая вышеизложенный механизм действия ПАВ (СЖК) на устойчивость керамической дисперсии, состав технологических связок для промышленных испытаний подбирался исходя из следующих соображений.

Устанавливалась оптимальная концентрация СЖК, обеспечивающая минимальное содержание парафино-кислотной связки в литейноспособном шликере. Практическими данными подтверждено, что содержание ПАВ (СЖК) в связке в расчете на поверхность керамического порошка является определяющим в обеспечении литейных свойств шликера. В ряде случаев подбирались дополнительные парафинсодержащие компоненты (церезин, нефтяной воск, высокоплавкий парафин НВ), добавление которых, не ухудшая литейной способности шликера, могло в дальнейшем обеспечить более равномерное выплавление связки. При этом определялась максимально возможное количество дополнительного компонента.

Промышленные испытания керамических шликеров на основе рекомендуемых технологических связок были проведены на предприятии НИИ «Дон»–предприятие п/я Р-6281 г. Донской, Южноуральском заводе радиокерамики (ЮЗРК) и на Уфимском заводе электротехнических изделий (УЗЭТИ). Следует отметить, что ранее в НИИ «Дон» применялась технологическая связка, содержащая (% масс.):

парафин В2–В4 – 87,6–94,пчелиный воск – 2,6–8,олеиновая кислота – 2,6–4,Для обеспечения стабилизации и улучшения литейных свойств шликера нами на предприятии Р–6281 была испытана органическая связка, содержащая (% масс.):

парафин технический – 88–нефтяной защитный воск – 4–СЖК фракция С17–С20 или С10–С16 – 2–В таблице 2 приведены составы испытанных технологических связок.

Таблица Составы (% масс.) технологических связок, испытанных на предприятии Р–6281 (г. Донской) Компоненты связки состав 1 состав 2 состав Парафин 88,0 91,50 94,Нефтяной защитный воск 8,0 5,95 4,Синтетическая жирная кислота (фракция С10–С16) 4,0 2,55 2,В таблице 3 представлены свойства керамического шликера, изготовленного с применением предлагаемой технологической связки (1, 2 и составы) и ранее применяемых, содержащих пчелиный воск.

Таблица Свойства керамических шликеров, изготовленных на основе различных технологических связок Наименование Номер проб Шликер на основе связки, содержащей показателя парафин, пчелиный 1 2 воск, олеиновую кислоту Содержание, 12,4–13,7 12,6–14,3 12,38–14,% масс. 12,4–14,70–80 80–100 60–Вязкость, Пз 70–Литейная способность, 90–100 70–80 80–мм 50–Как показали испытания, использование в составе связки нефтяного защитного воска и синтетических жирных кислот позволяет получить керамический шликер со стабильными свойствами и снизить стоимость связки в 4 раза.

Анализ промышленных испытаний по данным таблицы 4 позволяет сделать следующие выводы:

1. Технологические связки обеспечивают хорошее литье в условиях УЗЭТИ и требуемое качество керамических изделий лишь при условии оптимального содержания в них ПАВ (СЖК) – 1 % масс. Содержание СЖК в составе связки в количестве 4 и 6 % масс. нецелесообразно, что еще раз подтверждает описанные в гл. 3 и 4 теоретические предпосылки о разном характере действия ПАВ при различном их количестве.

2. При этом допускается введение в парафин защитного воска до 2 % масс., церезина Ц–67 до 2 % масс. Суммарное содержание всех восков в парафине не должно превышать 2–4 % масс., так как повышенное их количество увеличивает вязкость и ухудшает литейную способность шликера. Этот вывод подтверждает результаты лабораторных экспериментов.

Таблица Результаты испытания технологических связок на стадии шликерного литья на предприятии УЗЭТИ Состав технологических связок, % масс. Характеристики шликера Номер Результаты пара- за- НВ СЖК Ц–67 Пчели- концентра- вязкость партии фин Т щит- НУН Ор- ный ция связки при 333 К, шликерного ГНПЗ ный ПЗ ский воск в шликере, Пас шликера литья воск НПЗ % масс.

ЗВ–1639(1) 92,6 3,7 – – – 3,7 15,4 19,0 Шликер льется хорошо 1645 82,5 8,5 – 1,0 8,0 – 15,1 16,0 Очень хорошо льется при 70 0С, детали дают трещины по буртику 1625И 92,0 4,0 4 1,0 – – 14,3 17,0 Льется хорошо, детали качественные 1637И 89,4 8,1 – 1,5 2,3 – 15,3 19,0 Льется хорошо, качество удовлетворительное 1631И 86,0 4,0 10 1,0 – – 15,3 19,0 Льется хорошо, качество удовлетворительное 1637 54,0 35,0 – 1,0 10,0 – 13,9 40,0 Не годится для литья У–Х 92,0 – 4 4,0 – – 16,0 18,0 При литье на деталях проколы, масса хрупкая 1631 92,0 4,0 4 6,0 – – 13,0 32,0 Не льется 3. Добавку нефтяных восков, церезина или высокоплавкого парафина необходимо предусматривать лишь для обеспечения равномерного выплавления связки. Если при выплавлении связки создать достаточно мягкие технологические условия термической обработки, более экономично и эффективно использование в качестве технологической связки: парафин марки Т + фракция С17–С20 СЖК. Процентное содержание фракций СЖК в технологической связке рекомендовано в зависимости от керамического порошка: для Синоксаль-49 – 1 % масс., ВК–94–1 – 2-3 % масс. и ВК–94–2 – 1 % масс.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 1. В результате обследования технологий и контроля промышленных производств керамических изделий разработаны требования к качеству парафиновой основы технологической связки керамической дисперсии и составлены на нее технические условия. Основным требованием, предъявляемым к парафиновым нефтепродуктам, рекомендуемым в качестве основы временной технологической связки, является их способность к гексагонально-ромбическому фазовому превращению в твердом состоянии.

2. Методами ДТА и терморентгенографии для нефтяного защитного воска ЗВ–1 установлено наличие гексагонально-ромбического перехода при температуре 28 С, что позволило рекомендовать его в качестве основы технологической связки керамического порошка Синоксаль–49 на Уфимском заводе электротехнических изделий.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»