Реологические свойства малокомпонентных противокоррозионных составов Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

Cgy = ig

1 bk 1-0 b0(ba+bk)

Ay,,

(4)

будет близок К Уэкспер.

Ич сопоставления теоретических коэффициентов торможения коррозии, рассчитанных по уравнениям (2), (3), (4), с экспериментальными величинами, найденными в исследуемых растворах НС1 в присутствии и в отсутствие С02, можно заключить, чго исследуемые ингибиторы ФОМ 9 и ФОМ 9-20 оказывают бло-кировочное действие (табл. 1).

Для определения \apaKiepa неоднородности поверхности стали СтЗ в растворах НС1 и механизма действия ингибитора на катодный процесс проводили измерение токов во времени при введении ингибитора.

Электроду в рабочем растворе задавали потенциалы на 0,2 В отрицательнее Измеряли установившееся значение тока, а затем вводили в раствор ингибитор в фоне такой концентрации, чтобы получилась требуемая концентрация ингибитора с учетом разбавления находящимся в ячейке раствором, пере-мешивали и записывали изменение тока во времени до установления постоянного значения.

Полученные /, т-кривые обрабатывали в координатах уравнений, согласно [2]:

1п (/о//) = К2 х Д/ = /и а | + /0/) 1ш 1п Д/ = 1п /0 Ь\ + п 1пх 1п 1п (/ / /«,) = 1п К\ - х

1п (/о//) = С1\ + «2 1пх

1п 1п (/о//)= 1п Ь3+ п 1пх,

где Д/ = /'о - I, /О - ток до введения ингибитора при х = 0; rt|, h, а2, bь by - константы.

Таблица 1

Сопоставление экспериментальных и теоретических, рассчиганных по (3), коэффициентов торможения коррозии стали в растворах НС1, насыщенных углекислым газом (1,8 г/л)

Снсь н С инг. мг/л ■^ЭКСП Уетеор Уэксп

0,1 ФОМ 9 (25) 0,9 10 10,1

ФОМ 9-20(100) 0,96 25 27,1

0,01 ФОМ 9 (25) 0,92 12,5 12,02

ФОМ 9-20(100) 0,97 33,3 29,5

0,005 ФОМ 9 (25) 0,85 6,66 6,44

ФОМ 9-20(100) 0,89 9,1 9,28

Выполнение одного из них (линейная зависимость) позволила сделать вывод о механизме действия ингибитора и характере неоднородное™ поверхнос ти.

В растворах 0,1 н и 0,005 н HCI линейная зависимость наблюдается в координатах 1иД/ - 1пт, что говорит об экспоненциально-неоднородной поверхности стали СтЗ и блокировочном механизме действия ингибиторов ФОМ 9 и ФОМ 9-20 (кинетическая изотерма адсорбции 0 = Ь\ х").

В 0,01 н растворе соляной кислоты линейная зависимость наблюдается в координатах Д/ - 1пх, что свидетельствует о равномерно-неоднородной поверхности и блокировочном механизме действия исследуемых ингибиторов (кинетическая изотерма адсорбции 0 = а\ + b 1пх) на катодный процесс.

ЛИТЕРАТУРА

1. Антропов Л.И., Погребова И.С. // Коррозия и защита от коррозии. Итоги науки и техники. М.: ВИНИТИ. 1973. Т. 2. С. 27-112.

2. Решетников СМ. Ингибиторы кислотной коррозии металлов. Л.: Химия, 1986. 142 с.

РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАЛОКОМПОНЕНТНЫХ ПРОТИВОКОРРОЗИОННЫХ СОСТАВОВ

© Е.Д. Танмгпна, А. Г1. Тарадеев

Известно, что реологические свойства дисперсных систем отличаются от таковых для истинных растворов. Если предположить, что малокомпонентные консервационные материалы (КМ) представляют собой мицеллярные растворы, то доказать это можно посредством электронной микроскопии. Однако такие исследования достаточно сложны, а в ряде случаев просто невозможны из-за отсутствия соответствующего оборудования.

В то же время, существует косвенный метод, позволяющий по характеру течения КМ судить о наличии процессов мицеллообразова! 1ия или даже структурирования в рассматриваемых системах. Если кривые течения составов /п = Цр) или 1/т = ([р) обнаруживают отклонение от постулата Ньютона

р = Т) ((Н '/(1.Х),

где р - напряжение сдвига, Т| - динамическая вязкость системы, (1У/(1х - градиент скорости, ах- время истечения определенного объема жидкости, то это либо служит косвенным подтверждением возникновения в КМ анизодиаметричных мицелл (например, цилиндрических или нитевидных), либо свидетельствует о наличии межмицеллярных связей, что приводит к образованию отдельных структурированных блоков или же сплошной пространственной сетки из агрегатов коллоидных размеров.

Метод позволяет определить также критическую концентрацию мицеллообразования (ККМ) и критическую температуру мицеллообразования (К ГМ) для

растворов ПАВ. Преимущество его по сравнению с традиционно используемыми вискозиметрами Оствальда заключается в возможности создания на концах вискозиметра Уббелоде различного по величине напряжения сдвига, а после измере1гия времени истечения определен того объема жидкости, построения кривых течения.

Реологические исследования позволили сопоставить данные, полученные ранее (вискозиметр Оствальда) при изучении загущающего действия гидра-зекса-89, и проверит!, при помощи независимого метода заключения, сделанные на основе изучения концентрационной и температурной закономерностей изменения кинематической вязкости КМ на основе Г89 и индустриального масла И-20А.

Гидразекс-89 (далее Г89) являегся продуктом конденсации диметилгидразина М(СН3)2МН2 с хлорпроизводными алкановых углеводородов СН3(СН2)лСН2С 1. Условная молекулярная формула

[Н17.|ЧСк.дШ-ЬГН(СН3)2]СГ.

1. Безводные составы. В температурном интервале 15-80° С вязкость растворителя-осиовы (РО) практически ие зависит от напряжения сдвига, то есть чистое масло И-20А представляет собой ньютоновскую жидкость, а различные присадки, изначально присутствующие в РО, состав которых ие указан в паспорте масла, дисперсных частиц, существенно изменяющих структурно-механические свойства РО, ие образуют.

Загущающее действие, вызванное введением в РО присадки в концентрации 3 %, настолько велико, что измерения при помощи рассматриваемого метода возможны только при температуре выше 60° С. Для течения подобного состава характерно наличие предельного напряжения сдвига, то есть течение композиции описывается уравнением Бингама:

Р - н = 11 • (</Шг),

где 0 - предел текучести по Бингаму. Композиция, содержащая 5 % Г89 в индустриальном масле И-20А при температуре ниже 70° С КМ, ведет себя как твердое тело. Пластическое течение начинается при температуре 80 °С.

Анализ изотерм вязкого течения КМ при Срвч -= 1...5 % в температурном интервале 15...80° С позволяет заключить, чго с ростом содержания присадки угол наклона реологических кривых уменьшается, а, следовательно, динамическая вязкость составов возрастает. Введение присадки в концентрации 1 % незначительно влияет на реологические свойства композиции, в то время как увеличение содержания Г'89 вдвое оказывает заметное загущающее действие. При дальнейшем повышении до 2,5 % во всем изученном интервале температур заметного повышения вязкости ие происходит.

Однако при Ср8» = 3 % наблюдается резкое изменение дологических свойств композиций, сопровождающейся огромным увеличение вязкости КМ. Таким образом, можно предположить, что ККМ Г89 в масле И-20А лежит в пределах 2,5. ..3 %.

При / = 80° С и содержании присадки, меньшем 5 %, композиции ведут себя как ньютоновские жид-

кости, а состав (С'гвч = 3 %) характеризуется пределом текучести. КМ, включающие Г89 в концентрации 2-2,5 %, в температурном интервале 30-15° С обладают пределом текучести, величина которого с ростом температуры понижается (табл. 1). При повышении температуры данные КМ обнаруживают ньютоновское течение. Полученные результаты коррелируют с характером изменения кинематической вязкости при увеличении концентрации присадки и изменении температуры.

КТМ находится в пределах температурного интервала, в котором наблюдается переход от ньютоновского характера течения к течению но Шведову -Бингаму.

Таким образом, подтверждается предположение о взаимосвязи загущающего действия противокоррозионной присадки с процессами мицеллообразования, а возможно, и межмицеллярного взаимодействия, сопровождающегося возникновением отдельных структурированных зон, или даже структурирования всего объема системы.

2. Обводненные композиции. Посредством вис-козимстра Уббелоде исследованы также обводненные композиции па основе Г8Ч и индустриального масла И-20А. Все исследованные эмульсии при старении выделяли значительный объем масляной фазы, которая может представлять собой чистый РО или же истинный раствор Г89. Нами предпринята попытка выявить состав масляной фазы, учитывая, что введение Г89 в индустриальное масло И-20А приводит к изменению вязкости композиций.

Анализ полученных данных свидетельствует о том, чго вязкость РО и масляного слоя, возникающего при старении эмульсий, практически совпадает. Таким образом, масляные слои исследуемых эмульсий скорее всего представляют собой чистый растворитель-основу, или же концентрация Г89 в них настолько мала, что чувствительность метода недостаточна для того, чтобы сделать какие-либо выводы.

Далее были исследованы реологические свойства эмульсий, возникающих при отстаивании обводненных КМ.

Высокая защитная эффективность КМ и в то же время значительная водопроницаемость композиций требует объяснения влияния обводнения покрытий и структуры барьерных пленок на противокоррозионные свойства КМ. С этой целью, полагая, что обводнение связано с солюбилизацией, а следовательно, и возможностью образования микроэмульсий, собственно, и были изучены защитная эффективность, водопроницаемость и реологические свойства эмульсий. Эти исследования позволяют прогнозировать поведение защитных пленок при обводнении, а также оценить эффект последействия КМ. При этом грубо-дисперсные системы рассматривались как гипотети-

Таблица I

Температура измерений, °С Содержание Г89, мае. % 0, кПа

15 2,0-2,5 3,0

20 2,0-2,5 1,5

30 2,0-2,5 0,5

70 3,0 1,0

80 5,0 4,2

ческий предельный случай обводнения композиций, что позволяет выявить роль воды (синергетик или антагонист) по отношению к защитной пленке КМ.

По данной методике проведена оценка реологических свойств эмульсий, образованных при отстаивании эмульсий, возникающих при смешивании равных объемов КМ (Ср89 = 1...2 %) и дистиллированной воды при 20, 40 и 60° С. Диспергирование при I > 20° С приводит к образованию системы, которая в дальнейшем разделяется на три слоя: масляный, эмульсионный и водный. Эмульсионные слои (ЭС) были отделены при помощи делительной воронки.

Исследования ЭС при температурах, выше 40° С, ие проводились, поскольку при этом система разделяется на зри соответствующие слоя.

Вязкость ЭС на основе КМ при Ср») = 1 ...2 %, как и в случае сухих композиций, с ростом температуры уменьшается.

Течение практически всех ЭС характеризуется наличием предельного напряжения сдвига, величина которого увеличивается с ростом содержания присадки и понижением температуры.

Вязкость ЭС при постоянном содержании Г89 зависит от температуры диспергирования, то есть от объемной доли дисперсной фазы, поскольку, например, эмульсии, образованные за счет диспергирования при 20° С, при отстаивании водного слоя не образуют. Вязкость таких ЭС при температуре 20...30° С существенно Ш1же, чем таковая для ЭС, полученных при 40 и 60° С, которые, в свою очередь, очень близки по величине.

При сравнении реологических свойств ЭС и сухих композиций, например, при 20° С, отмечено, что вязкость ЭС существенно ниже таковой для необвод-ненных составов. То есть имеются расхождения в результатах измерений кинематической и динамической вязкости.

В первом случае метод основан на течении жидкости под действием силы тяжести; во в тором - течение вызвано перепадом давления на концах капилляра вискозиметра. Повышенную кинематическую вязкость эмульсий по сравнению с сухими КМ можно объяснить возрастанием счетной концентрации дисперсных частиц в эмульсии (объемная доля воды составляет без учета выделения масляной и водной фаз в пределе 50 %). Повышение счетной концентрации капель по сравнению с концентрацией мицелл в сухих составах может, например, сужать пространство, искривлять линии тока дисперсионной среда.

В вискозиметре Уббелоде на коллоидную систему оказывается большее по величине воздействие, которое, как следует из экспериментальных данных, достаточно для разрушения структуры эмульсии, что и приводит к большей текучести ЭС по сравнению с сухими КМ. Вероятно, энергия межмицеллярного взаимодействия в сухих композициях (а следовательно, и силы когезии) значительно превышает таковую для капель эмульсии. С этим, возможно, связана и необходимость принудительного диспергирования для получения эмульсий на основе Г89, индустриального масла И-20А и воды, а также значительно меньшая по величине толщина защитных эмульсионных пленок при коррозионных испытаниях.

СОСТОЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ И ПОДЗЕМНЫХ ВОД КОТОВСКА

© Н.Н. Уварова, М.Е. Шепелева

Многочисленные данные указывают на неблагоприятную экологическую обстановку в ряде регионов Тамбовской области, в частности, в Коговске. Следует отмепггь, что основным средообразующим компонентом, включая хозяйственную деятельность человека, является вода. Характер воды, ее чистота, технологические и футциональные показатели водопользования являются ведущим критерием образа жизни, достоверной информацией жизнедеятельности человека.

Исходя из этого, целью нашего исследоваш1я явился анализ состояния водного бассейна реки Цны и артезианских скважин в городе Котовске.

Полученные данные позволяют утверждай,, что основным источником загрязнения водоемов являются бытовые сточные воды и стоки промышленных предприятий.

С учетом комплексности загрязненности реки вода в районе Котовска относится ко II категории, когда загрязненность отличается по нескольким ингредиентам п показателям качества воды.

К характерным за1рязняющим веществам воды реки Цна ошосятся нефтепродукты, соединения азота нит-

рипюго, легко биохимически окисляющиеся органические вещества, соединения марганца, азота аммонийного. Повторяемоеп. концентраций выше I ПДК по ним составила 20-80 %. Среднегодовые коицешрации при этом колебались от нулевых значений до 7 ГІДК.

По результатам лабораторного контроля качество воды за 1999 г. в черте города ухудшилось по сравнению с предыдущими годами.

Динамика показателя нестандартных проб воды в Котовске за 1995-1999 гг. (в процентах) представлена в таблице 1.

Это можно объяснить тем, что десятилетиями не проводилась чистка дна и русла реки, жители бесконтрольно используют реку для хозяйственных целей, в районе города не оборудованы пляжи.

Котовск снабжается питьевой водой из 11 городских артезианских скважин. Следует обратить внимание па то, что вода без предварительной обработки поступает в распределительную сеть.

Многие артезианские скважины ие оборудованы благоустроенными зонами санитарной охраны. Как следствие - ухудшение качества питьевой воді,і.