CC BY
92
металла, не связанной в неактивный комплекс, через образование промежуточной частицы. Смешанный РЬ-Мп сиккатив, используемый в промышленности в настоящее время - марки LD-2 РМ ( РЬ 11мас.% и Мп 3мас.%), удовлетворяет требованиям, предъявляемым к сиккативам, но присутствие в нем токсичного свинца ограничивает его широкое использование. Таким образом, возникает необходимость в его минимизации в составе катализатора. Снижение концентрации свинца с 11 до 9 мас.% при постоянной концентрации Мп не привело к видимым изменениям в исследуемых параметрах. Дальнейшее уменьшение концентрации свинца замедляет процесс окисления олеиновой кислоты. При снижении концентрации свинца до 7 мас.% резко уменьшается скорость распада ROOH, и это приводит к снижению скорости инициированного радикалами высыхания. Уменьшение концентрации марганца на 1 мас.% приводит к тем же результатам. Следовательно, для промышленного сиккатива допустимо снижение только содержания свинца до 9 мас.% без изменения качества катализатора.Таким образом, оценка поведения пероксидов в присутствии различных сиккативов, катализирующих процесс полимеризации пленкообразователя, служит достаточно надежным критерием качества катализаторов высыхания лакокрасочных материалов на основе непредельных соединений.
УДК 665.767:621.56.
Н.В. Букарь, Н.В. Кудряшев, В.В. Смагина, А.В. Кухаренко, Г.В. Авраменко Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия.
СЕДИМЕНТАЦИОННАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ И ВЯЗКОСТЬ СИСТЕМ, СОДЕРЖАЩИХ ВОДНЫЕ СОЖ (СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩИЕ ЖИДКОСТИ) НА ОСНОВЕ ГРАФИТА И НИТРИДА БОРА
Structurally mechanical properties of system with lubricant on basis of graphite and boron nitride are determinate. The way of mechanism of structure forming and correlation between the sedimentation stability and percentage of polymers-cellulose derivatives are discussed.
Установлены структурно-механические свойства систем содержащих водные СОЖ (смазочно-охлаждающие жидкости) на основе графита и нитрида бора. Обсуждены возможные пути структурообра-зования и зависимости седиментационной устойчивости смазочных композиций от содержания полимеров-производных целлюлозы.
Разработки современных смазочных материалов и их обоснованное применение имеют большое значение. Смазочные материалы, оптимально подобранные для решения конкретной технической задачи, могут дать значительный экономический эффект за счет снижения энергетических затрат, снижения износа оборудования, затрат на техническое обслуживание, увеличения срока службы машин и оборудования, и, наконец они могут быть радикальным средством решения актуальных проблем экологии и охраны окружающей среды.
В качестве лубрикантов в процессах горячей штамповки металлов широкое распространение нашли смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) на основе твердых смазочных материалов (ТСМ). СОЖ представляют собой водные или масляные суспензии ТСМ, стабилизированные поверхностно-активными веществами и полимерами. В данной работе в качестве объекта изучения были выбраны водные СОЖ на основе графита и нитрида бора. В качестве компонентов СОЖ использовались: натриевая соль карбоксиметилцелюлозы (во-
дорастворимый полимер марки Секо1 500Т); гидроксиэтилцеллюлоза (водорастворимый полимер Natrosol 250 2ННКЛ); лигносульфонаты натрия технические жидкие и порошкообразные, представляющие собой обочный продукт переработки древесины. Технические лиг-носульфонаты представляют собой смесь солей лигносульфоновых кислот (с примесью редуцирующих и минеральных веществ), получаемых из щелоков бисульфитной варки целлюлозы.
Как правило, седиментационная устойчивость суспензий достигается введением в систему загустителей (высокомолекулярных соединений) и поверхностно-активных веществ. Действие первых основано на увеличение вязкости дисперсионной среды, что, по закону Стокса, приводит к уменьшению скорости осаждения частиц дисперсной фазы и, как следствие, повышению седиментационной устойчивости системы.
Поверхностно-активные вещества адсорбируются на поверхности частиц, модифицируя ее, и изменяя тем самым их гидродинамические свойства. В результате также наблюдается повышение седиментационной устойчивости.
На первом этапе изучалось влияние концентрации полимеров на реологическое поведение гелей на их основе: у всех полимеров наблюдался псевдопластический характер кривой течения. Одной из характеристик прочности структуры является предел текучести по Бингаму - минимальное значение напряжения сдвига, при котором система начинает течение. Зависимости предела текучести от концентрации полимера для изучаемых систем приведены на рисунке .1.
С ростом концентрации полимера увеличивается количество макромолекул, образующих пространственную сетку, межмолекулярное взаимодействие усиливается и, как результат, происходит наблюдаемое увеличение прочности и вязкости изучаемых систем.
Рис. 1. Зависимость предела текучести по Бингаму гелей ГЭЦ и ^КМЦ от концентрации полимера.
На втором этапе проводилось изучение влияния концентрации полимера на се-диментационную устойчивость смазочных композиций. Для каждого типа загустителя были получены образцы смазочных композиций с одинаковым содержанием лигно-сульфонатов натрия (0,5% масс.) и смеси графита и нитрида бора (10% масс.). Полученные смазки представляли собой черные загущенные жидкости с различной консистенцией. Для всех образцов были проведены реологические исследования и испытания на седиментационную устойчивость. Реологические исследования показали, что все образцы получаемых смазочных композиций также проявляют псевдоплатичное
течение. Зависимости седиментационной устойчивости смазочных композиций в концентрированном виде от содержания полимеров приведены на рисунках 2.1 и 2.2 (се-диментационная устойчивость определяется в процентах, в пересчете по методике определения массы разбавленной суспензии, взятой для определения нелетучего остатка до и после отстаивания). Как видно из полученных данных, рост концентрации полимера усиливает сопротивление дисперсионной среды к осаждению частиц графита и уменьшает скорость седиментации.
Рис.2.1. Зависимость седиментационной устойчивости (стабильность) смазочных композиций от содержания КаКМЦ. (Седиментационная устойчивость определяется в процентах, в пересчете по методике определения массы разбавленной суспензии, взятой для определения нелетучего остатка до и после отстаивания.)
Рис. 2.2. Зависимость седиментационной устойчивости (стабильность) смазочных композиций от содержания ГЭЦ.
Установлено, что с ростом концентрации загустителя в полученных смазочных композициях увеличиваются предел текучести по Бингаму и эффективная вязкость при нулевой скорости деформации (рисунки 2.3 и 2.4). Однако, до определенного момента предел текучести по Бингаму смазочных композиций меньше, чем чистых гелей загустителя. Это можно объяснить следующим образом. В результате адсорбции на по-
верхности графита уменьшается концентрация полимера в объемной фазе. Образующаяся пространственная сетка полимера даже при включении в нее частиц графита теряет свою прочность. С ростом концентрации загустителя в системе растет его содержание, как в объемной фазе, так и на поверхности графита. При этом поверхностные слои утолщаются, и увеличивается вероятность включения частиц графита в пространственную сетку полимера с образованием достаточно прочных связей. В результате увеличивается предел текучести и эффективная вязкость при нулевой скорости деформации системы.
1,5 2 2,5
концентрация №КМЦ, % масс.
предел текучести по Бингаму гелей
предел текучести по Бингаму смазок
эффективная вязкость при нулевом сдвиге гелей
эффективная вязкость при нулевом сдвиге смазок
Рис. 2.3. Реологическое поведение смазочных композиций, загущенных КаКМЦ, и чистых гелей полимера.
2
Ш О
§ ч
400 350 300 250 200 150 100 50 0
р
/ '
/
/
/ г
21
О-- X п
0,5 0,7 1
концентрация ГЭЦ, % масс.
7000
6000
5000
к щ 00 с!
3000
■ ■ 2000 * &
■ предел текучести по Бингаму гелей
предел текучести по Бингаму смазок
■ эффективная вязкость при нулевом сдвиге гелей
эффективная вязкость при нулевом сдвиге смазок
0
Рис. 2.4. Реологического поведения смазочных композиций, загущенных ГЭЦ, и чистых гелей полимера
Таким образом, структурно-механические исследования систем содержащих СОЖ на основе графита и нитрида бора позволили выявить влияние добавления полимеров на возможные механизмы структурообразования и вязкости системы. Полученные зависимости говорят о корреляции седиментационной устойчивости и вязкости системы, описываемой законом Стокса: скорость осаждения частиц в гравитационном поле обратно пропорциональна вязкости дисперсионной среды.
