Анализ влияния состава гомологической смеси на основе аминов и длины углеводородного радикала алкана на реологические свойства их композиций

Соловьева Н.Е.

СЕКЦИЯ ХИМИИ

АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ СОСТАВА ГОМОЛОГИЧЕСКОЙ СМЕСИ НА ОСНОВЕ АМИНОВ И ДЛИНЫ УГЛЕВОДОРОДНОГО РАДИКАЛА АЛКАНА НА ЗАЩИТНУЮ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИХ КОМПОЗИЦИЙ

Масляные растворы ПАВ используются для защиты от атмосферной коррозии сельскохозяйственной и военной техники, хранящейся на открытых площадках. Состав неполярных растворителей для амфифилов разной природы сильно варьирует. Он определяется производителем и меняется в процессе эксплуатации, например, за счет окисления. Интересно, что отработанные моторные масла, содержащие воду, продукты окисления и минеральные частицы, обладают большей защитной эффективностью, чем свежие. Для детального исследования вклада активного начала в защитное действие 1 противокоррозионных составов использованы индивидуальные н-алканы. В качестве ПАВ -дистиллированные амины С10-14; гомологические смеси КМН2 С16-22 с различным содержанием первичных и вторичных аминов (фракция 1 и фракция 2) и кубовый остаток (КО) аминов С10-14. Коррозионные испытания проведены в 0,5 М №С1 (336 часов) на Ст3 при комнатной температуре (таблица 1).

Коротко цепочечные амины (КО КЫН2 С10-14) при низких концентрациях неэффективны во всех растворителях. Их защитное действие становится сопоставимым с таковым других фракций при повышении концентрации в 10 раз. В случае дистиллированных КЫН2 С10-14 повышение концентрации присадки практически не влияет на 1. Фракция 2 в данном ряду ПАВ наибо-

лее эффективна (СПАВ = 10 мас. %). Вообще, дистиллированные КЫН2 С10-14, фракции 1 и 2 заметно увеличивают защитное действие при повышении их концентрации.

Природа растворителя не влияет на 1 дистиллированных аминов и КО КЫН2 С10-14. В случае фракций 1 и 2 увеличение длины углеводородного радикала повышает защитную эффективность присадок.

Видимо, относительно высокое по величине 1 фракции 2 объясняется большим содержанием длинноцепочечных КЫН2 (С20 и более составляет 10,2 %) по сравнению с фракцией 1 (содержание С20 и более равно 4,3 %) при одинаковой средней молекулярной массе (254).

Таблица 1

Защитное действие 1 композиций ПАВ и алканов

1, (%) при СПАВ, мас. %

Алкан Дист. КЫН2 С10-14 Фракция 1 Фракция 2 КО КЫН2 С10-14

1 10 1 10 1 10 1 10

н-С7Н!б 13 15 22 43 3 42 - 30

н-С9Н20 16 20 26 28 19 42 - 27

н-С10Н22 7 27 14 7 23 51 - 20

АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ СОСТАВА ГОМОЛОГИЧЕСКОЙ СМЕСИ НА ОСНОВЕ АМИНОВ И ДЛИНЫ УГЛЕВОДОРОДНОГО РАДИКАЛА АЛКАНА НА РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИХ КОМПОЗИЦИЙ

Безопасность эксплуатации различных механизмов зависит от эффективности консервационных материалов, наносимых для защиты техники от коррозии. Большая доля потерь металла приходится на долю атмосферной коррозии. Часто для защиты используют

консервационные материалы, состоящие из растворителя-основы (РО) и противокоррозионной присадки (ингибитора). РО чаще всего представляют собой масла, содержащие антиоксиданты, загустители, антифрикционные добавки и пр. Эти присадки представляют

Таблица 1

Загущающий эффект (А), мм2с-1, эффективная энергия активации вязкого течения Е* (Б), кДж/моль,

^1, °С, (С) композиций ПАВ и алканов

A/Б/С при СПАВ = 10 мас. %

10 Дист. RNH2 Сіо_і4 Фракция 1 Фракция 2 КО rnh2 с10-14

н-С7Ні6 0,07/5,54/- 0,14/8,31/45 0,31/16,60/50 0,15/6,65/45

Н-С9Н20 0,08/12,50/- 0,48/16,60/50 0,41/13,30/60 0,27/10,39/46

Н-С10Н22 0,10/8,31/55 0,30/9,97/65 0,57/8,30/60 0,72/24,0/50

собой ПАВ. Их защитное действие невелико, однако они оказывают влияние на эффективность ингибитора (синергизм или антагонизм). Для выявления роли ингибитора и растворителя были использованы индивидуальные алканы и ПАВ: дистиллированные амины С10-14; гомологические смеси RNH2 С16-22 с различным содержанием первичных и вторичных аминов (фракция 1 и фракция 2) и кубовый остаток (КО) аминов С10-14.

Загущающий эффект зависит и от природы ПАВ, и от длины углеводородного радикала алкана. В гептане наиболее эффективна фракция 2, в нонане - фракция 1, в декане - КО RNH2 С10-14. Эффективная энергия активации вязкого течения для всех составов зависит от температуры, т.е. на вязкостно-температурных кривых имеются изломы (1іі = 45...65 °С). 1ґі увеличивается с

ростом длины углеводородного радикала растворителя и ПАВ и соответствует переходу системы от молекулярной дисперсности к коллоидной. Зависимость Е* от природы ПАВ и алкана неоднозначна, что, видимо, связано с флуктуациями размеров и числа агрегации смешанных обратных мицелл из гомологов ПАВ и толщины их сольватных оболочек. Амины - слабые загустителя неполярных растворителей (масел). Это свободно дисперсные системы, склонные к обратной солюбилизации воды. Состав фракции, в частности, содержание в ней неполярных углеводородов может как способствовать, так и препятствовать образованию агрегатов из молекул ПАВ. Это может даже сопровождаться уменьшением вязкости системы (эффект разбавителя).

ЭМУЛЬГИРУЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ ПАВ КАК ФУНКЦИЯ ПРИРОДЫ ПОЛЯРНОЙ ГРУППЫ И ДЛИНЫ УГЛЕВОДОРОДНОГО РАДИКАЛА РАСТВОРИТЕЛЯ

Использование гидрофобных покрытий на масляной основе предполагает уменьшение коррозионных потерь за счет вытеснения воды с поверхности металла. Межфазная поверхность с большим поверхностным натяжением ст (металл/вода, краевой угол смачивания 0 = 78... 80°) заменяется поверхностью с меньшим ст (металл/масло, 0 и 8°). При этом возникает вопрос о том, как удаляется вода с поверхности стали, и каков механизм транспорта воды через слой масла. Возможно, вытеснение воды с поверхности стали при нанесении покрытий вызвано обратной солюбилизацией (эмульгированием) воды мицеллами ПАВ. В настоящей работе изучена эмульгирующая способность аминов (дистиллированные C10-14H21-29NH2, КО

Cio-14H2i_29NH2, С16_22Нзз_45^Н2) или амидов

(C10-23H21-47CONH2) в алканах или индустриальном масле И-20А при СПАв = 10 мас. %. Индивидуальные н-алканы имитируют масла. Эмульгирующую способность оценивали по величине коэффициента водопо-глощения р, который характеризует максимальный объем воды, поглощаемый единицей объема масляной композиции в равновесных условиях (Г0воды - рг1воды )/(Ккомп) = р. Обводненные композиции

получены при интенсивном перемешивании (t = const, t = 20 °С, 20 мин.) в делительной воронке с

рубашкой равных объемов композиции (!/комп) и дистиллированной воды с последующим отстаиванием (20 мин., ^1воды - объем водной вытяжки после отстаивания). Во всех случаях образуются полидисперс-ные системы. Увеличение размеров частиц приводит к уменьшению кинетических единиц в растворе за счет повышения числа агрегации. Для композиций КЫН2 р увеличивается с ростом Я ПАВ (р = 0,1... 1). Амиды образуют устойчивые эмульсии при соотношении V0воды /Ккомп = 1:10. Дисперсность эмульсий, в которых

эмульгатором выступают амины (анализ микрофотографий при 480-кратном увеличении), выше, чем таковая в присутствии амидов. Дисперсность эмульсий при прочих равных условиях зависит от длины углеводородного радикала растворителя. В маслах дисперсность систем выше, чем в индивидуальных алканах. При комнатной температуре и 100 % относительной влажности воздуха эмульсии разрушаются за счет испарения растворителя. Образующаяся на стали пленка агрегатов из молекул ПАВ неоднородна и ажурна, что объясняет снижение защитного действия композиций на основе неполярных растворителей и ПАВ при продолжительных испытаниях. Влияние природы полярной группы на эмульгирующую способность связано со строением молекулы

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Соловьева Н. Е.