CC BY
17
column were obtained in industrial conditions according to the method of passive registration experiment. The influence of material flow on the temperature regime of circulation gas after separation was analyzed, and the equation for calculating the temperature, necessary to determine the heat-exchange surface of the column, was derived. The dependence was determined, using the package Statistica, calculation error does not exceed 5%. The set temperature indicates that it is lower than that adopted for the project. The specified temperature provides an increase of the average logarithmic temperature difference, and, for the same heat load the decrease of the heat-exchange surface, and consequently, the reduction of the specific quantity of metal of the condensation column in general.
Key words: ammonia, secondary condensation unit, condensation column, circulation gas, nitrogen-hydrogen mixture, separation
■a
В cmammi розглядаються питан-ня одержання стабЫьних емульсш диспергацшного типу на o^oei епоксидiановог смоли. Встановлено режим одержання, який забезпечуе стабтьтсть матерiалу до 240 di6, емульсш мае покращеш реологiчнi та адгезшш показники
Ключовi слова: емульгування, епоксидна емульЫя, оптимiзацiя температурного режиму, твердтня покриття
□-□
В статье рассматриваются вопросы получения стабильных эмульсий диспергационно-го типа на основе эпоксидиановой смолы. Установлен режим получения, который обеспечивает стабильность материала до 240 суток, эмульсия характеризуется улучшенными реологическими и адгезионными показателями
Ключевые слова: эмульгирование, эпоксидная эмульсия, оптимизация температурного режима, отверждение покрытий
■о о
УДК 667.62
ВОДНОДИСПЕРС1ЙН1 МАТЕР1АЛИ НА ОСНОВ1 ЕПОКСИДНИХ СМОЛ
Р.Г. Домн1ченко
Астрант
Кафедра товарознавства та експертизи непродовольчих TOBapiB Кшвський нацюнальний торговельно-економлчний уыверситет вул. Петровського, 91а, м. Луганськ, УкраТна, 91007 Контактний тел.: 095-893-31-05 E-mail: raisa-domnichenko@yandex.ru
Н.В. Мережко
Доктор техычних наук, професор Кафедра товарознавства непродовольчих товaрiв КиТвський нацюнальний торговельно-економiчний уыверситет вул. Кюто, 19, м. КиТв, УкраТна, 02156 Контактний тел.: (044) 531-47-67 E-mail: neprod2@knteu.kiev.ua
О.В. Миронюк
Кандидат техычних наук* Контактний тел.: (044) 528 - 60 - 36 E-mail: airshape@ukr.net
В.А. Св^дерський
Доктор техычних наук, професор Кафедра хiмiчноТ технологи композицтних мaтерiaлiв* Контактний тел.: (044) 406-86-05 E-mail: xtkm-users@kpi.ua
*Нацюнальний техшчний ушверситет УкраТни "КиТвський полЬехшчний шститут" пр. Перемоги, 37, м. КиТв, УкраТна, 03056
На даний час дисперсп оргатчних смол у водному еться у виробництвi емульсш е кополiмери на 0CH0Bi
середовишд широко використовуються в якост плiвко-утворюючих систем для покритпв як для внутрштх, так i зовшшшх роби по мшеральних субстратах. Осно-вним типом полiмерного матерiалу, який використову-
акриловоТ, метакриловоТ кислот та полистиролу [1]. Щ матерiали характеризуются високою атмосферос-тiйкiстю, але в той же час непридатш для одержання покритпв на металевих та пластикових субстратах.
ё
Традицшно, для виршення таких задач використову-ються системи на основi епоксидних смол з додаван-ням оргашчних розчинникiв та пластифiкаторiв, що забезпечуе високу твердiсть та адгезiю. В той же час, епоксидт матерiали виявляються недостатньо атмос-феростiйкими [2].
Таким чином, формуеться потреба в матерiалах, якi б володiли перевагами як акрилових, так i епоксидних полiмерних покриттiв. Це може бути здшснено за рахунок одержання пбридних акрилово-епоксидних воднодисперсiйних матерiалiв. Важливим кроком на шляху до здшснення ще'1 мети е одержання водних дисперсш на основi епоксидно'1 смоли, яю були б здатнi до сумщення з акриловими матерiалами. При цьому, епоксидт дисперсп повиннi володГти високою седи-ментацiйною стiйкiстю та стабшьшстю а також бути здатними до отвердження. Останне викликае необхщ-шсть вирiшення проблеми своечасного видалення дисперсного середовища (води) з матерiалу на пiдкладцi до моменту утворення трьохвимГрно'1 структури епок-сидного матерiалу внаслщок реакцп з отверджувачем.
Вщомо два основних способу одержання водних дисперсш полГмерних матерГалГв: 1) конденсацшний та 2) диспергацГйний. Перший передбачае одержання полГмерного матерГалу з мономерно! водно! дисперсп в присутностГ емульгатора. При цьому розмГр часток дисперсп складае 0,1-1,0 мкм [3], що робить можливим його стабШзацш лише за рахунок присутностГ поверх-нево-активних речовин. Недолжом цього методу е його висока вгдходтсть та наявшсть залишкових мономерГв в кшцевому продуктГ. ДиспергацГйний метод дозволяе одержувати водн дисперсп з попередньо синтезованих полГмерних матерГалГв, що значно полегшуе процедуру видалення залишкових мономерГв. РозмГр часток таких дисперсш становить 1,0-10,0 мкм, що обумовлюе знижену !х стабГльнГсть до седиментацГйного розшару-вання та коагуляцп. Використання лише емульгаторГв для стабШзацп таких емульсш не завжди виявляеться ефективним - проблема стабшьносп вирГшуеться за рахунок тдвищення в'язкостГ дисперсГйного серед-овища.
З точки зору енергетично'1 потреби виробництва, диспергацГйний метод виявляеться бГльш привабли-вим: в той час як конденсацшний передбачае операцГ! з диспергування мономеру, синтезу полГмерно'1 дисперсп та 11 очищення вгд залишкГв мономерГв [4], диспергацГйний метод потребуе лише емульгування полГмерно! (олГгомерно!) складово! емульсГ! у дисперсному середовищГ.
Метоюдано'1роботибуло одержаннядиспергацГйним методом емульсГй на основГ епоксидно! смоли у водному середовищГ, стабГлГзацГя одержаних дисперсГй та визначення оптимальних режимГв одержання.
Об'ектом дослГдження е вплив режимГв одержання вказаних матерГалГв на !х стабГльнГсть до розшаруван-ня.
Предметом дослГдження е диспергацГйнГ воднГ емульсГ! на основГ епоксидно! смоли.
В якостГ полГмерного плГвкоутворювача в роботГ обрано епоксидну смолу ЕД-20 за ДСТУ 2093-92, що зумовлено !! низькою собГвартГстю у порГвняннГ з Гм-портними аналогами, а також пГдвищеною твердГстю та адгезГею отверджених продуктГв на основГ цього матерГалу до ряду субстратГв.
В якостГ отверджувача використано полГетилен-полГамГн (ПЕПА, ТУ 2413-357-00203447-99), який до-зволяе здГйснювати зшивання олГгомерного продукту ЕД-20 без необхщносп додаткового нагрГвання.
В якостГ емульгатора було обрано ПАР анюнного типу - полГакрилат натрГю марки АхПМ 32 S (вир. Hexion) , оскГльки значення його пдрофГльно-лшофшь-ного балансу знаходиться в межах, рекомендованих для емульгування (вгд 9 до 14).
Використаний метод одержання емульсГ!, описаний в [5]. Зпдно з цим методом основими параметрами, яю контролюються в ходГ одержання емульсГ! е: 1) трива-лГсть обробки системи на швидких оборотах (бГльше 1500 об/хв);2) температура системи (варшеться на рГзних стадшх процесу).
Основною задачею варшвання температурного режиму е регулювання в'язкостГ олГгомерно! смоли, що дозволяе визначати !! схильнГсть до диспергування. В роботГ запропоновано використовувати трьохступе-невий температурний режим. На першш стадГ! вщбу-ваеться грубе перемГшування компонентГв системи -води, емульгатора та епоксидГанового олГгомеру. На другГй стадГ! вщбуваеться суттеве зниження в'язкостГ смоли, що знижуе 11 структурну мщтсть та ГнГцГюе утворення дрГбних крапель смоли, якГ стабГлГзуються емульгатором. ОстаннГй концентруеться на межГ по-дГлу новоутворених фаз. На третш стадГ! проводиться зниження температури у порГвняннГ з другою, таким чином досягаеться пГдвищення стабГльностГ системи внаслГдок виключення можливостГ коалесценцГ1.
З метою оптим Гзацп режим Гв одержання емульс Г'було створено ряд композицш, одержаних за рГзних режимГв обробки (табл. 1). Початковий вмГст води - 52 об. %, емульгатора - 3 об. %.
Таблиця 1
Режими приготування дослщних емульсiй
Композищя, № п/п Стаддя 1 Стаддя 2 СтадГя 3
час, хв Т, °С час, хв Т, °С час, хв Т, °С
1 10 60 10 80 10 60
2 20 60 10 80 10 60
3 20 60 20 80 10 60
4 20 60 20 80 20 60
5 10 60 20 80 20 60
6 10 60 10 80 20 60
7 10 60 20 80 10 60
8 20 60 10 80 20 60
ЯкГсть емульсГй оцГнювалася за седиментацшною стабГльнГстю, яка визначалася як час, за який спостерГгаеться розшарування матерГалу в скляно-му цилГндрГ висотою 15 см; також визначався вмГст води в композицГ1 пГсля вГдстоювання протягом 180 дГб. (табл. 2).
Таблиця 2
Седиментацшна стабiльнiсть емульсiй
Композищя,^^ ^^ № п/п 1 2 3 4 5 6 7 8
СтабГльнГсть, дг6. 25 80 100 110 190 120 95 100
Вмгст води, об. % 8,0 38,2 49,9 51,0 52,0 49,8 46,0 42,2
Як можна побачити, емульсп з номерами 1,2,7 та 8 протягом вщстоювання змшюють свш тип в1д Е/В на В/Е. Цей самодовшьний процес супроводжуе астабiлiзацiю матерiалiв. Дестабiлiзованi емульсп не можуть бути додатково розведеними водою, що робить неможливим !х використання в складi рецептур водно-дисперсних матерiалiв.
На основi одержаних даних, користуючись матрицею повного факторного експерименту, було одержано рiвняння лшшно! форми, яке описуе залежшсть стабiльностi системи в1д тривалосп стадiй:
у = -28,0-1,0-х1 + 4,25-х2 + 5,5-х3, (1)
де у - стабшьтсть емульсп, дiб; х1 - тривалiсть пер-шо! стада; х2 - тривалiсть друго! стада; х3 - тривалiсть третьо! стада, хв.
Як видно з аналiзу рiвняння 1, збiльшення три-валостi першо! стада здiйснюе негативний вплив на стабшьтсть емульсп, в той час як подовження друго! та третьо! стадш навпроти стабШзуе систему. Макси-мальний вплив, при цьому, притаманний тривалост третьо! стадп.
На основi цих висновкiв було одержано емульсiю за наступними часовими режимами: 5 хв на першш стадо, 20 - на другш та 25 на третш. Стабшьтсть ще! емульсГ! склала 240 д1б, кiлькiсть води пiсля в1дстоювання -52 об. %.
Особливо! уваги заслуговують реологiчнi показни-ки емульсп (Рис. 1): як можна побачити, значення меж зсуву (0,2 та 4,2 Па статична та динамiчна вщповщно) та граничних в'язкостей (0,16 та 41,2 мПа-с динамiчна та статична вщповщно) знижет у порiвняннi з такими ж значеннями для конденсацшних систем.
1400 -
1200 -
1 1000 -> ■
ш
^ 800 -т
Напруга зсуву, Па Рис. 1. Реолопчна крива емульсп епоксидiаново! смоли
Це зниження обумовлене пщвищеним розмiром частинок емульговано! смоли у порiвняннi з конденсацiйними системами. З технолопчно! точки зору така вщмшшсть е перевагою, оскiльки дозволяе знижувати в'язюсть наповнених систем, внаслдок чого полегшуеться !х нанесення на субстрат, забезпечуеться ефект „розгладжування" слдав в1д нанесення (вплив низько! статично! межi текучостi).
Для перевiрки здатносп матерiалу до формування непористих плiвок на рiзних субстратах було проведено отвердження емульсп шляхом введення полiети-ленполiамiну в кiлькостi 8 мас. % вщ маси епоксидно! смоли. Матерiал з отверджувачем наносився на порисп та непористi субстрати, що визначало вщмшшсть у час видалення води з системи. Помiчено, що найкращiм чином покриття формуеться на непористих пщкладках (табл. 3). Випробування на адгезшну мiцнiсть покрит-тiв було здiйснено за ГОСТ 15140 методом паралельних надрiзiв. Швидюсть отвердження смоли встановлюва-лася за методикою, наведеною в ГОСТ 19007 (час виси-хання до ступеня 5).
Таблиця 3
Властивосп покритпв на 0CH0Bi епоксидно! емульсп
Субстрат Скло Цегла Бетон Пол1вш1л-хлорид Сталь 08 кп
Адгез1я, бал1в 1 1* 1 2 1
Час висихан-ня до ступеня 5, год 16 24 18 16 16
Результати випробувань свщчать про здаттсть ма-терiалу утворювати твердi покриття з високою адгезЬ ею на рiзноманiтних субстратах. Наявнiсть капiлярних пор в субстрат обумовлюе затримку в отверджент, що найбiльш вiрогiдно пов'язане з шдсмоктуванням водно! фази з отверджувачем, внаслщок чого емульсiя збщню-еться на цей компонент.
В результатi проведено! роботи встановлено, що оптимiзований режим одержання емульсп дозволяе виготовляти лакофарбовий натвпродукт (диспер-сiю плiвкоутворювача) з п1двищеною стабшьшстю. Матерiал характеризуеться зниженими значеннями в'язкостей та меж зсуву, здаттстю до твердшня в ат-мосферних умовах. Покриття на основi цього плiвко-утворювача характеризуються високими значеннями адгезГ! до ряду субстратiв та твердютю.
Одержаний матерiал характеризуеться всша перевагами термореактивних матерiалiв: високою мехатчною стiйкiстю та адгезiею. В той же час, такий матерiал потребуе пщвищення атмосферостiйкостi, що може бути досягнене за рахунок сумщення з акриловыми емульсiями. Одержання та дослщження вла-стивостей цих матерiалiв е наступною задачею нашо! роботи.
Литература
1. Казакова Е.Е., Водно-дисперсионные акриловые лакокрасочные материалы строительного назначения / Е.Е. Казакова, О.Н. Скороходова. - М.: «Пейнт-Медиа», 2003. - 136 с.
2. Ламбурн Р. Лакокрасочные покрытия. Теория и практика / Р. Ламбурн. - Санкт-Петербург.: Химия, 1991. - 512 с.
3. Хайлен В. Добавки для водорастворимых лакокрасочных материалов / В.Хайлен. - М.: «Пейнт-Медиа», 2011. - 176 с.
4. Chern C. Principles and applications of emulsion polymerization. - Wiley, 2008. - 350 p.
5. Пат. 2154081 Российская федерация, МПК7 C09D163/02, C09D5/02. Способ получения эпоксидной эмульсии / Манеров В.Б., Сапрыкин М.В., Куликова О.А. и др. ; заявитель и патентообладатель - ОАО «Ярославский научно-исследовательский институт лакокрасочной промышленности», ОАО «Лакокраска». - 99100041/04, заявл. 12.01.1999, опубл. 10.08.2000, Бюл. № 21.
Abstract
At present the most widely used and accessible filming agents for the water dispersion systems are the emulsions of acrylic polymers. The high atmosphere resistance and adhesion to the various substrates characterize their coating. However, they have small fade index, furrow and rigidity resistance. The aim of the work was the emulsions obtaining on the basis of epoxy resin in the water by disperse method; stabilization of dispersions obtained; and material optimization according to the sediment and coagulating stability. As a result the disperse technology of obtaining of epoxy resin emulsions was improved. In particular, the stabilizer with the optimal meaning of hydrophilic-lipophilic balance was chosen; the modes of dispersion were optimized using the method of the full factorial experiment. The rheological compatibility was analyzed. On the basis of stabilized emulsion the composition coating was made. It is characterized by the high adhesion to mineral, metal and plastic substrates. Thus, the method of stable emulsions obtaining of epoxy resin of disperse type was created. The materials may be used as filming agents to create rigid and wear-resistant coatings. In case of combination with acrylic elements one may use them for the high atmospheric resistance coating
Key words: emulsification, epoxy emulsion, temperature mode optimization, coating hardening
Наведено дат експерименталь-них дослгджень процесу адсорбцй OKexdie ттрогеиу i3 cyMimi, що моделюе склад дхмо-вхх za3ie вугшьнхх еиергоагрегатiв, i3 засто-суваииям мехатчиог актхваци адсорбенту. Проведено порЫияиия техиiко-екоиомiчиxх показнх^в розроблюваиого процесу та киуючхх техиологй
Ключовi слова: дxмовi газх, адсорбця окcxдiв ттрогеиу, мехатчиа актхващя адсорбенту, техиологя очищения дхмовхх газiв
Представлены данные экспериментальных исследований процесса адсорбции оксидов азота из смеси, моделирующей состав дымовых газов угольных энергоагрегатов, с применением механической активации адсорбента. Проведено сравнение технико-экономических показателей разрабатываемого процесса и существующих технологий Ключевые слова: дымовые газы, адсорбция оксидов азота, механическая активация адсорбента, технология очистки дымовых газов
-□ □-
УДК 66.074.5
ТЕХНОЛОГ1Я ВИЛУЧЕННЯ ОКСИД1В Н1ТРОГЕНУ З ДИМОВИХ ГАЗ1В 13 ЗАСТОСУВАННЯМ МЕХАН1ЧНО1 АКТИВАЦП
С.О. Кудрявцев
Кандидат техшчних наук Кафедра технологи оргаычних речовин, палива i полiмерiв
Технолопчний шститут СхщноукраТнського нацюнального ушверситету iM. В. Даля (м. Северодонецьк) пр. Радянський, 59а, м. Северодонецьк, Луганська обл., УкраТна, 93400 E-mail: koodryavthev@mail.ru Контактний тел.: +38 (095) 796-35-76
1. Вступ
В Укра'ш проблеми викидiв теплоелектростанцш (ТЕС), яю працюють на вупльному палив^ е актуаль-ними для сусп шьства, оскшьки вони виробляють ~ 50 % ycie'i електроенергп, забруднюючи атмосферу.
Сучасний стан ТЕС Укра'ни слщ розглядати як критичний. Устаткування, уведене в експлуатащю в 60-70ri рр. i запроектоване по нормах 50-х рр. ми-нулого сторiччя. Воно вщробило ресурс, фiзично й
морально застарГло. Устаткування в подГбному станГ представляе величезну екологГчну небезпеку. Вики-ди оксидГв нГтрогену, сульфуру та моноксиду карбону практично на кожному з подГбних енергоагрегатГв перевищують 1000 ppm при об'емГ газових викидГв з одного казану типа ТП-100 на рГвш 1,2-2 млн м3/годину. ГазовГ викиди, що виходять Гз димово'1 труби висотою понад 100 м, розсГваються на вщстань 20 км.
Окисиди ттрогену, яю виникають у топках ТЕС при високих температурах (при звичайних темпера-
ё
