Совершенствование технологии получения технического углерода для лаков и красок тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.07, кандидат технических наук Газизов, Ринат Ахатович

• Газизов, Ринат Ахатович
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Газизов, Ринат Ахатович

Введение.

1. Современное состояние и перспективы развития технологии производства пигментированных лакокрасочных материалов на основе технического углерода.

1.1. Основы технологии получения пигментированных 7 лакокрасочных материалов.

1.1.1. Структура наполненных полимерных покрытий.

1.1.2.Способы производства пигментированных ЛКМ.

1.1.3.Современное оборудование для диспергирования пигментов.

1.2. Влияние дисперсности пигментов и наполнителей на свойства покрытий.

1.3. Основные закономерности процесса диспергирования.

1.4. Применение поверхностно-активных веществ для регулирования свойств лакокрасочных материалов.

1.5. Получение пигментов на основе технического углерода.

1.6. Модифицированные пигменты.

1.7. Выводы и направления исследований.

2. Объекты и методы исследований.

2.1. Объекты исследований.

2.1.1. Технологическая схема получения малоактивных марок технического углерода.

2.1.2. Центробежная форсунка.

2.1.3. Сырьевые акустические распылители на основе центробежной форсунки.

2.1.4. Вихревые гомогенизаторы-диспергаторы на основе центробежной форсунки.

2.1.5. Установка для получения жидких композиционных материалов.

2.1.6. Установка получения полимерного лака.

2.2. Методы расчетов и исследований.

2.2.1. Методика термохимического расчета процесса неполного горения углеводородного сырья в макродиффузионном пламени

2.2.2. Гидравлический расчет центробежной форсунки

2.2.3. Методика расчета структурности технического углерода

2.2.4. Методика расчета расходных емкостей на основе аппаратов с мешалками.

2.3. Приборы и обрудование.

2.4. Методика проведения экспериментов.

2.4.1. Определение концентрации полиэтил-а-цианакрилата (ПЭЦА) методом ИК- спектроскопии.

2.4.2. Методика изучения адсорбции ПЭЦА на саже методом ИК-спекроскопии.

2.4.3. Определение концентрации АФ9 - 12 спектрофотометрическим методом с роданидом кобальта.

2.4.4. Методика изучения адсорбции АФд-12 на саже спектрофотометрическим методом с роданидом кобальта.

2.4.5. Методика изучения адсорбции ПЭЦА на саже, модифицированной поверхностно-активным веществом.

2.4.6. Методика изучения конкурентной адсорбции ПЭЦА и АФ9-12 на саже.

2.5. Стандартные методы анализа.

3. Исследование влияния поверхностно-активных веществ на адсорбцию полимеров на техническом углероде.

3.1. Адсорбция полимеров.

3.2. Адсорбция ПАВ.

3.3. Адсорбция ПЭЦА на саже.

3.4. Адсорбция АФ9-12 на саже.

3.5. Адсорбция ПЭЦА на саже, модифицированной поверхностно - активным веществом.

3.6. Конкурентная адсорбция ПЭЦА и АФ9-12 на саже из смешанных растворов.

4. Интенсификация производства пигментированных лакокрасочных материалов на основе малоактивного технического углерода.

4.1. Совершенствование технологии получения малоактивного технического углерода.

4.1.1. Особенности получения технического углерода в макродиффузионом пламени.

4.1.2. Определение способов и направлений интенсификации процесса получения малоактивных марок технического углерода

4.1.3. Разработка распылителей сырья.

4.2. Интенсификация процесса диспергирования.

4.2.1. Оптимизация режимов работы диспергирующего оборудования

4.2.2. Получение пигментированных материалов с предварительной дезагрегацией частиц.

5. Технология получения пигментированных лакокрасочных материалов на основе малоактивного технического углерода и ее технико-экономические показатели.

5.1. Получение технического углерода с заданными свойствами

5.1.1. Увеличение дисперсности частиц технического углерода

5.1.2. Уменьшение структурности технического углерода.

5.2. Технология получения пленкообразующего материала.

5.3. Составление и диспергирование пигментных композиций

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование технологии получения технического углерода для лаков и красок»

Современная промышленность технического углерода — крупнотоннажное производство, ежегодный выпуск товарной продукции которой составляет десятки тысяч тонн. Основным потребителем технического углерода является резинотехническая промышленность, которая и определяет в основном ассортимент и номенклатуру саж. В связи с этим большой объем выпускаемой продукции характеризуется относительно узким ассортиментом различных марок технического углерода. Многочисленные потребители технического углерода, относящиеся к другим отраслям промышленности (производство пластмасс, лакокрасочная промышленность, электротехническая промышленность, полиграфия и др.) используют, как правило, имеющиеся марки технического углерода, приспосабливая их, по возможности, к специфическим требованиям своих производств, или производят закупки за рубежом.

В настоящее время в связи со структурной перестройкой отечественной промышленности и отсутствием централизованного распределения товарной продукции на сажевых заводах сложилась уникальная ситуация, связанная с осложнением сбыта большого количества готовой продукции, и связанным с этим освобождением значительной части производственных мощностей.

Эти обстоятельства, учитывая специфику организации производства технического углерода в несколько потоков, дают возможность:

- во первых, использовать освобождающиеся мощности для получения специальных сортов технического углерода по заявкам потребителей без существенной переналадки имеющегося технологического оборудования;

- во вторых, организовать выпуск, являющейся конечным продуктом и пользующейся повышенным спросом, например, лакокрасочных материалов.

Технический углерод - основной пигмент, применяемый для получения черных и серых красок. Частицы технического углерода обладают интенсивным черным цветом, высокой дисперсностью и хорошими малярно-техническими свойствами. Технический углерод почти полностью поглощает световые лучи в видимой области спектра, а также инфракрасные и ультрафиолетовые лучи. Адсорбция ультрафиолетовых лучей снижает деструкцию пленкообразователей и таким образом повышает светостойкость и атмосферостойкость покрытий.

Технология производства технического углерода позволяет получать пигментные материалы с широким диапазоном характеристик в зависимости от области применения.

Наиболее эффективным в настоящее время считается комбинированный способ получения пигментированных ЛКМ, при котором коле-ровочные цветные и черные пасты изготовляются малыми сериями на периодически работающем оборудовании. Полученные легко диспергируемые пасты совмещают с базовыми эмалями на последней стадии поточного производства или непосредственно у потребителей.

Разработка малотоннажной технологии получения пигментированных лакокрасочных материалов на основе технического углерода с учетом возможности изменения свойств пигментных материалов непосредственно при их получении является важной научно-технической и практической задачей.

Работа проводилась в соответствии с планом важнейших НИР Башкирского государственного университета.

Автор выражает глубокую признательность и благодарность научному руководителю, заслуженному деятелю науки и техники РСФСР, д. т. н., проф. Гимаеву Р. Н., зав. кафедрой ОХТиАХ БашГУ д.х.н., проф. Кудашевой Ф. X., к. т. н., доц. Муфазалову, к. т. н., доц. Арсла-нову за неоценимую помощь в проведении научных исследований и обсуждении результатов.

Заключение диссертации по теме «Химия и технология топлив и специальных продуктов», Газизов, Ринат Ахатович

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Обобщены научно-технические данные производства пигментированных лакокрасочных материалов с использованием технического углерода. Показано, что технический углерод по дисперсности, укрывистости, колористическим и другим показателям является лучшим пигментом для производства черных и серых лаков и красок. При этом он хорошо совместим с пленкообразующими различного типа.

2. Выполнены экспериментальные исследования по получению лакокрасочных материалов с использованием в качестве пигмента малоактивных марок технического углерода производства АО "Туймазытехуглерод" на основе полистирола и нитроцеллюлозы. Исследована адсорбция ЦЕЦА и неонола АФг12 на малоактивном техническом углероде из хлороформенных растворов. Проведено модифицирование поверхности сажи ПАВ и изучено влияние модифицирования на адсорбцию ПЭЦА. Предложен механизм влияния модифицирования поверхности пигмента на адсорбцию полимера.

3. Технология производства технического углерода позволяет получать пигментные материалы с широким диапазоном характеристик. Увеличение тонкости распыления является одним из наиболее эффективных методов интенсификации процесса сажеобразования и регулирования дисперсности частиц получаемого технического углерода. Получены образцы технического углерода с удельной поверхностью до 22 м /г.

4. Рассмотрены основные факторы, определяющие качество распыления жидких продуктов центробежными форсунками.

Исследовано влияние основных параметров центробежных форсунок на качество распыления. Определены оптимальные пределы изменения этих параметров: число входных каналов п = 2-3; геометрическая

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Газизов, Ринат Ахатович, 1999 год

1. Индейкин Е.А., Лейбзон Л.Н., Толмачев И.А. Пигментирование лакокрасочных материалов. -Л.: Химия, 1986. -160 с.

2. Ермилов П. И. , Индейкин Е. А. , Толмачев И. А. Пигменты и пигментированные лакокрасочные материалы. -Л.: Химия, 1987. -200 с.

3. Сакар А.Г. ЛКМ, 1983, № 3 , с. 50.52.

4. Дринберг А.Я. Технология пленкообразующих веществ. Л., Госхимиз-дат, 1955, 651 с.

5. Козулин H.A. Горловский И.А. Оборудование заводов лакокрасочной промышленности. Изд. 2-е. Л., Химия, 1968, 584 с.

6. Белявский В.Е., Ермакова Г.А. ЛКМ, 1964 , № 2, с. 75.76.

7. Paint Technol., 1965 ,v.29, № 1, p. 32.34.

8. Горловский И.А., Сакар А.Г. ЛКМ ,1968 ,№ 5 ,с.59.62.

9. A.c. 237816 ( СССР ). Опубл. в Б.И., 1970 , № 46 , с.53.

10. Горловский И.А. , Козулин H.A. Оборудование заводов лакокрасочной промышленности. Л., Химия, 1980 , 374 с.

11. Ловиненко Д.Д. , Швляков О.П. Интенсификация технологических процессов в аппаратах с вихревым слоем. Киев, Техника, 1976 , 144 с.

12. Абросимов В .А. и др. ЛКМ , 1980 , № 4, с. 41.42; ЛКМ , 1982 , № 5, с. 45.46.

13. Волков ЛИ. ЛКМ ,1966, № 5, с. 91.93.

14. Шумский К.П., Манусов Е.Б. ЛКМ , 1965 , № 6, с.82.,.84.

15. Секова З.В. и др. ЛКМ, 1970 , № 6, с. 64.66.16. Пат. 1400 ( Япония ).17. Пат. 7890 (Япония).

16. Котлярский Л.Б. и др. ЛКМ , 1963 , № 5 . с. 51.53.

17. Миренский Б.Р. ЛКМ. 1981. № 2. с.1.,.4

18. Горловский И.А. ЛКМ. 1985. № 3. с.55.,.57.

19. Смехов Ф.М., Верхоланцев B.B. ЛКМ.1983. № 6. с.29.,.33.

20. Корсунский Л.Ф. . Школьникова Э.Н., Горохова H.A. ЖМ ,1975 , №5 , с. 10.12.

21. Оябу Е. Физическая химия пигментных дисперсий. Пер. 71/ 32385 , М.,ГПНТБ, 1971., 16с.

22. Пэйн Г.Ф. Технология органических покрытий. Пер. с англ. Под ред. Терло Г.Я., Т.2, Л., Госхимиздат, 1963, 776 с.

23. Ермилов П.И. Диспергирование пигментов, М., Химия, 1971 , 300 с.

24. Бобыренко Ю.Я. ЛКМ, 1966 , №2, с. 50.53.

25. Garett M.D. Paint Technol., 1971 ,v.35, № 3, p.9.18.

26. Бобыренко Ю.Я. ЛКМ, 1966 , № 5 . с. 24.27.

27. Беленький Е.Ф., Рискин И.П. Химия и технология пигментов. Изд. 4-тое переработ, и доп., Л., Химия, 1974. 656 с.

28. Каларж О. ,Гаек К. ЛКМ , 1965 , № 3, с.52.,.55.

29. Лейбзон Л.Н., Ермилов П.И. ЛКМ , 1981 , № 1, с.14.,.16.

30. Kress Р. Farbe+Lack, 1977, Bd. 83, №2,S. 85.95.

31. Хасанов K.M. , Ратнер М.И., Верхоланцев В.В. ЛКМ , 1977 , № б , с.15.17.

32. Старцев В.М. , Санжаровский А.Т. Влияние концентраций и дисперсности наполнителей на физические константы и внутренние напряжения эпоксидных покрытий. Деп. ВИНИТИ № 1853-74 деп. 25 с.

33. Старцев В.М. В кн. Труды 1 -й научной конференции по механике и технологии композиционных материалов.-София, 1977 , с.115.,.120.

34. Ермилов П.И. ЛКМ , 1980 , № 4 , с.69.

35. Неймарк И.Е., Тертых В.А., Чуйко A.A. В кн. Природные сорбенты. Под ред. В.Т. Быкова ., М., Наука ,1967 . с.57.72 .

36. Taubman A. B.,Janova L.P., Blyskosh G.S., J. Polymer Sei., 1971 , A-l, v. 9 , p. 27.28.

37. Taubman A. B.Janova L.P., Blyskosh G.S., J. Polymer Sei., 1972 , A-l, v. 10, p. 2085.2086.

38. ПэйнГ.Ф. Технология органических покрытий. JI., Госхимиздат, 1963,776 с.

39. Лакокрасочные покрытия. Под ред. X. Ф. Четфилда. перевод с англ.1. М., Химия, 1968 , 640 с.

40. Штерн М. А. Хим. наука и пром., 1959 , т. 4 , № 5, с. 642.640

41. Ермолаева Т.А. ЖВХО им. Д. И. Менделеева , 1967 , т. 12 , № 4 , с. 440.445.

42. Толстая С. Н., Шабанова С.А. Применение ПАВ в лакокрасочной промышленности. М., Химия, 1976 ,176 с.

43. Таубман А.Б., Толстая С.Н., Бородина В.Н. , Михайлова С.С. ДАН

44. СССР , 1962 , т. 142 , № 2 , с. 407.410.

45. Таубман А.Б., Толстая С.Н. , Шабанова С.А. ЛКМ , 1965 ,№ 5 , с.19.21.

46. Толстая С.Н. и др. ДАН СССР, 1968, т. 178 , с. 148.151.

47. Tolstaja S. N. Vortrag auf Y Internat. Kongress für grenzfluchenaktive

48. Stoffe, Barslond , 1969 , S. 605.611.

49. Толстая С.Н. Докт. дис. М„ ИФХ, АН СССР , 1970.

50. Кулешова И.Д., Толстая С.Н. ЛКМ , 1970 , № 6 , с. 17. 19.

51. Полякова М.М. Труды ВНИИГАЗ, М., Гостоптехиздат, 1958 , № 31. И), с. 106.

52. Снегирева Т.Д., Теснер П.А. Труды ВНИИГАЗ , М., Гостоптехиздат,1961, №12 (20), с. 91.96.

53. Киселев A.B. и др. Коллоид, журнал , 1962 , т. 24 , № 2 , с. 195.200.

54. Шолохова А.Б., Толстая С.Н. , Фрейдин A.C. Пласт, массы ,1965 , № 5 , с.72.,74.

55. Бородина В.Н. и др. Пласт, массы , 1969 , № 3 , с. 21.23.

56. Сухарева Л.А. и др. ЛКМ, 1965 , № 3 , с. 46.50.

57. Трапезников A.A. , Чупеев M.А. , ДАН СССР , 1962 , т. 147 , № 2 ,1. C.422.424.

58. Чупеев М.А., Трапезников A.A. ЛКМ, 1962 , № 1 , С.67.70.

59. Schutte H., Taschen С. , Plaste und kautschuk , 1962 , Bd. 19 , №2,1. S.93.96.

60. Богомолова Е.П., Трапезников A.A. , Заозерная JI.А. В кн. Макромолекулы на границе раздела фаз. Киев,Наукова думка, 1971, с. 110.114.

61. Кулешова А.Д. , Толстая С.Н. , Таубман А.Б. Анг. патент1349871 ,1974.

62. Меньшиков О. Ю. и др. ЛКМ. 1990. № 1. с.49.,.51.

63. Кудрявцев Б. Б. , Манусов Е. Б. , Федотов В. В. Управление цветом пигментированных материалов. М.: Химия, 1987. 160с.

64. Выпускные формы органических пигментов. М.: НИИТЭХИМ, 1984. 48с.

65. Ермилов П. И. ЛКМ. 1989. № 2. с. 5.8.

66. Маковская Т. А., СтоляроваВ. А. ЛКМ. 1980. № 1. с.11.,.13.

67. Дитякин Ю.Ф. и др. Распиливание жидкостей, М., Машиностроение, 1977, 208 с.

68. Брагинский Л.Н., Бегачев В.И., Барабаш В.М. Перемешивание в жидких средах: физические основы и инженерные методы расчета.-Л.: Химия, 1984, 336 с.

69. Пажи Д.Г. и др. Распыливающие устройства в химической промышленности. М., Химия. 1975.

70. Абрамзон A.A., Зайченко Л.П., Файнгольд С.Н. Поверхностно-активные вещества Л. : Химия,1988. С. 131.

71. Липатов Ю.С. Физико химические основы наполнения полимеров. М.: Химия, 1991. 260 с.

72. Липатов Ю.С., Сергеева Л.М. Адсорбция полимеров. Киев.: Наукова думка, 1972. 176 с.

73. Толстая С.Н., Шабанова С.А. Применение поверхностно-активных веществ в лакокрасочной промышленности. М.: Химия, 1976, 176 с.

74. Липатов Ю.С. // Успехи химии. 1981. т.50. № 2. с. 365-378.

75. Кулешева И.Д., Толстая С.Н., Таубман А.Б.// Лакокр. материалы и их прим. 1972. №4. с.12-13.

76. Михайлова С.С., Толстая С.Н., Лукьянович В.М., Евко Э.И.// Высоко-мол. соед. Сер. А.1968. Т.15. № 10. С.524-527.

77. Шолохова А.Б., Толстая С.Н., Фрейдин A.C.// Пласт, массы. 1965. № 5. С.72-74.

78. Бородина В.Н., Толстая С.Н., Грозинская З.П., Галдина З.В.// Пласт, массы. 1969. № 3. С.21-23.

79. Сухарева Л.А., Толстая С.Н., Зубов П.И., Таубман А.Б. // Лакокр. материалы и их прим. 1965. № 3. с.46-50.

80. Липатов Ю.С., Тодосийчук Т.Т.,Сергеева Л.М.// Высокомол. соед. Сер .Б. 1972. Т.14. № 2.С. 121-123.

81. Кленин В.И., Кленина О.В. Механизм процессов плёнкообразования из полимерных растворов. М.: Наука, 1966. 390 с.

82. Киселёв A.B., Щербакова К.Д.// ДАН СССР. 1944. Т.45. № 6. С. 257-260

83. Киселёв А.В.и др.// ЖФХ. 1945. Т.19. № 1. С.83-91.

84. Клименко H.A., Трясорукова A.A., Пермиловская A.A.// Коллоид. журн.1974.Т.36. № 4. С.678-681.

85. Клименко H.A., Пермиловская A.A., Когановский А.М.// Коллоид, журн. 1974. Т.36. № 4. С.788-792.

86. Клименко H.A., Когановский А.М., Чобану М.М.// Коллоид, журн. 1976. Т.38. №6. С.1100-1104.

87. Клименко H.A.,Поляков В.Е., Пермиловская A.A. .// Коллоид, журн. 1979. Т. 12. №6. С.1081-1086.

88. Гордон А., Форд Р. Спутник химика. М.: Химия, 1976. 542с.

89. Гюльмисарян Т.Г. , Гилязетдинов Л.П. Сырье для производства углеродных печных саж, М., Химия , 1975 ,160 с.160

90. Гюльмисарян Т.Г. Основы сажеобразования, М., Изд - во ГАНГ им И.М. Губкина, 1996, 66 е.; Гилязетдинов Л.П. Технология сажи, - М., ЦНИИТЭИ, 1977, 100с.

91. Ермилов П.И., Индейкин Е.А., Толмачев И.А. Пигменты и пигментированные лакокрасочные материалы: Учебн. пособие для вузов. — Л.: Химия, 1987, 200 с.

92. Манусов Е.Б. и др. ЛКМ. 1989, №5, с. 105.107.

93. Манусов Е . Б., Михайлин С.М., Ахтеров В.М. ЛКМ, 1990, № 2, С.64.66.

94. Ахтеров В.М., Манусов Е.Б., — ЛКМ, 1984 , № 4, с. 51 .52.95. Патент РФ № 1839612

95. Агранат Б.А., Дубровин М.Н., Хавский H.H. Основы физики и техники ультразвука. -М.: Высш. шк., 1987, -352 с.

96. Годовой экономический эффект от внедрения центробежных форсунок расчитывается по формуле:1. Э = Р-31 + 32,где Р стоимостная оценка результатов мероприятия, руб;

97. З1 стоимостная оценка затрат на реализацию мероприятия по базовому варианту, руб;

98. З1 стоимостная оценка затрат на реализацию мероприятия по новому варианту, руб.р = дд*В*Ц,где АС} = С>2 ~ дополнительный выход техуглерода на 1 реактор за час, кг:

99. В продолжительность работы реактора за год, ч; Ц = 2,45-цена 1 кг техуглерода, руб.

100. Зн-затраты на производство новых средств труда, руб.32Т=1689Д9*0,55+60,92*3,39+0,085*244+0,31*309,44+3,188*2+48,446 +43,86 = 1350,92руб32 = (1500 * 2) + 64 * 6480 * 1350,92 = 563286,72руб1000

101. Годовой экономический эффект: Э = 1016064 583340,48 + 563286,72 = 993010,24рубь , ,. / 1 \

102. Зам. ^ен. директора по экономическим вопросам, гл. бухгалтер1. Габсалямов И.У.1. У /у' /

103. Начальник экономической службы ' Файзуллин И.Б1. АКТ

104. Медведева С. М. инженера НИС Октябрьского филиала УГНТУ визова P.A. - аспиранта БашГУ

105. Подтверждаем, что проведено промышленное испытание дроакустической форсунки для распыла сырья при получении хнического углерода марки П-803.1. Предмет испытания:

106. Определение эффективности работы гидроакустической форсунки, вы-гение соответствия качества полученного технического углерода требова-ш, предъявляемым ктехуглероду марки П-803.

107. Место и условия проведения испытаний:

108. Испытания проводились в ЦПТУ АО " Туймазытехуглерод " при >аметрах процесса, соответствующих технологии получения технического ерода П-803, при производительности форсунки 1380 л/ч.4. Результаты испытаний:

109. В результате испытаний получена опытная партия технического углеро-характеристики которого приведены в табл.1