Групповой химический состав нефти и продуктов ее переработки

Укрывистость измеряется количеством лакокрасочного материала в г/м², потребным для закрашивания пластины из бесцветного стекла минимальным количеством слоев, при котором не просматриваются черные и белые квадраты у подложенной под эту пластину шахматной доски.

 

Обозначение лакокрасочных материалов, технологические особенности их нанесения и сушки

 

Обозначение (маркировка) ЛКМ по ГОСТ9825-73 включает 5 наименований (слов, букв и цифр). Первая цифра означает полное наименование материала (эмаль, грунт, шпатлевка). Наименование последних двух материалов могут быть опущены, а присутствующие в их обозначениях цифры «О» и «00» указывают на соответствующие наименования материалов. Затем следует сокращенное наименование пленкообразующего вещества (нитроцеллюлозные- НЦ, пентафталеиые- ПФ, глифталевые- ГФ, меламиноалкидные- МЛ). Стоящая за буквой, через тире, цифра определяет классификацию материала по назначению, например, 1 - атмосферостойкий; 2 - стойкий внутри помещений и ограничено атмосферостойкий. Далее следует регистрационный (порядковый) номер, присвоенный данному материалу и состоящий из одной, двух или трех цифр, а затем обозначение цвета покрытия для покровных эмалей и шпатлевок. Грунтовые эмали, как отмечалось, бесцветны.

Грунт наносится в  один слой, а покровная эмаль в несколько слоев. Некоторые технологические свойства покровных эмалей приведены в табл. 40.

 

                                                                                                                  

 

 

 

Таблица 40.

Технологические свойства покровных эмалей:

 

 

 

Долговечность (маркер МЛ, см. табл.) и показатели качества лакокрасочного покрытия возрастают, если перед нанесением грунтовой эмали, поверхность изделия подвергается фосфатированию - химической обработке растворами солей фосфорной кислоты с предшествующей тщательной очисткой и обезжириванием этой поверхности с помощью различных растворителей (ацетона, уайт-спирита и др.).

После нанесения каждого слоя производится его сушка с последующим шлифованием, а в заключение, для придания декоративного глянца - полирование. Для шлифования и полирования применяют абразивные материалы: шлифовальные шкурки, шлифовальные и полировальные пасты. Подробно технологические процессы, связанные с нанесением ЛКМ применительно к подвижному составу, изложены в специальной литературе по производству и ремонту автомобилей.

Способы нанесения грунтовых и покровных эмалей: пневматический без подогрева, пневматический с подогревом, безвоздушный и в электрическом поле. Простейшим и вместе с тем наименее экономичным, с точки зрения расхода ЛКМ, является пневматический способ без подогрева при помощи пульверизаторов различной конструкции (пистолетов-краскораспылителей). При подогреве красок вязкость их снижается, поэтому расход растворителей резко уменьшается. Так, при подогреве нитроэмалей до температуры 55...60°С расход растворителя снижается на 20...30%, а синтетических эмалей - на 30...40% (при их подогреве до* 70°С). Распылением в подогретом состоянии с помощью специальных установок, выпускаемых отечественной промышленностью, можно наносить все виды эмалей.

Способ безвоздушного распыления, который чаще всего производится с подогревом, основан на перепаде давления создаваемого насосом установки на выходе эмалей из сопла распылителя. При этом потери эмалей на туманообразование сокращаются в 2...4 раза по сравнению с пневматическим распылением.

Наиболее совершенным, в отношении  потерь ЛКМ, является способ нанесения покрытий в электрическом поле, где распыленные частицы эмалей получают отрицательный заряд и притягиваются к противоположно заряженной окрашиваемой поверхности. Этот способ снижает расход эмалей на 30...50% и увеличивает производительность в 2...3 раза по сравнению с другими способами нанесения ЛКМ. Однако, окраска в электрическом поле целесообразна лишь при больших объемах работ, т.к. достаточно энергоемка и требует сложного и дорогостоящего оборудования.

Приведенные способы нанесения  ЛКМ относятся к грунтовым и покровным эмалям. При местном шпатлевани, когда устраняются отдельные шероховатости, шпатлевку наносят вручную – шпателем. При шпатлевании более значительных площадей изделия используют грунты - шпатлевки в виде жидкостей, которые наносят на окрашиваемую поверхность пневматическим способом.

Долговечность лакокрасочных  покрытий во многом зависит от принятого способа сушки. Различают естественный, конвекционный и терморадиационный способы сушки. Естественный способ сушки используют, как правило, для нитроэмалей. Необходимая температура сушки создается подогревом воздуха (конвекционный способ) или лучистой энергией (терморадиационный способ). Для алкидных эмалей можно использовать все названные виды сушки, а для меламиноалкидной - терморадиационный. При терморадиационном способе инфракрасные лучи проходят через лакокрасочное покрытие и нагревают поверхность изделия, отчего сушка начинается не с поверхности, как это имеет место при естественном и конвекционном способах, а изнутри, способствуя беспрепятственному улетучиванию растворителя и исключая образование дефектов (воздушных пузырьков и различного рода включений) в подповерхностном слое покрытия.

 

 

 

 

 

ЦЕПНЫЕ РЕАКЦИИ

 

Цепные реакции протекают  при воспламенении топлив  в камере сгорания и крекинге нефти. Последовательность периодически повторяющихся и протекающих с образованием активных частиц реакций называют цепными реакциями.

Активные частицы –  радикалы, свободные атомы, атомы  со свободной валентностью, частицы  с ненасыщенной валентной связью: H^·, О^·, R^· = CH₃^·, C₂H₅^·.

^· – это, как правило, означает, что частицы содержат неспаренный электрон.

Цепные реакции делят  на неразветвляющиеся (неразветвленные) и разветвляющиеся (разветвленные). Есть также реакции с редко-разветвленной цепью.

 

РАЗВЕТВЛЯЮЩИЕСЯ (РАЗВЕТВЛЕННЫЕ) ЦЕПНЫЕ РЕАКЦИИ

 

Горение водорода: 2H₂ + O₂ → 2H₂O

        1 стадия

O₂®  O^· + O^·, (Р, t)      зарождение цепи

H₂ ® H^· + H^· , (Р, t) 

        2 стадия

O^· + H₂ → OH^· + H^·

OH^· + H^· → H₂O

OH^· + O^· → HO₂^·                развитие цепи

HO₂^· + H^· → H₂O₂

         3 стадия

ОН^·+Н₂ → H₂O+ H^·

H^·+ O₂ → OH^· + O^·          разветвление цепи

O^·+H₂ ® OH^· + H^·

S------------------------

OH^·+ 2H₂+ O₂+® 2OH^· + H^·+Н₂

         4 стадия

O^· + O^· → O₂                 обрыв цепи

H^· + H^· → H₂     

 

РЕАКЦИИ С ВЫРОЖДЕНИЕМ РАЗВЕТВЛЕНИЯ ЦЕПИ

 

                                        Н  

                                          ê         

(CH₃ – CH₂ – CH₂ – CH₂) – С ¾ Н   н- алкан (углеводород)

  ^{--------------------------------------------}      ê                           

                            ^{ß                         Н}

                    R

   Н  

          ê

R –– С ¾ Н + O₂ → CO₂ + H₂O- реакция горения углеводорода

               ê                           

           ^Н

          1 стадия

O₂ ® O^· + O^· (Р, t)                      зарождение цепи

------------------------

        2 стадия

         Н

          ê

R –– С ¾ Н + O^· → R –– С^· ¾ Н + OH^·

          ê                                ê

         Н                               Н   

 

R –– С^· ¾ Н + O^· → R –– С^· + ОН^·

          ê                                   ê

         Н                                Н

R –– С^· + O^· → R –– С^· + ОН^·

              ê

        Н

R –– С^· + O^· → R^· + СО

СО + О^·® СО₂

R^· + О^·® R О^·

R О^· + О^· ® RO₂^·-пероксидный радикал

RС^· – H + O^· → RС^· + OH

RO^· + OH^· → ROOH – продукты (кетоны, кислоты)- вырождение цепи.

ОН^· + OH^· → H₂O + O^·

***********************

           3 стадия

ROOH^· → R^· + OH^· - разветвление цепи.

 

          4 стадия

O^· + O^· → O₂     обрыв цепи                         

 

Наличие продуктов, обладающих энергией, превосходящей энергию  распада исходного вещества, приводит к разветвлению цепи. Реакции, в которых распад исходных веществ на радикалы идет за счет богатых энергией продуктов, называются автокаталитическими.

 

ДИНАМИЧЕСКАЯ КОНСТАНТА СКОРОСТИ ЦЕПНОЙ РЕАКЦИИ

 

Введение этой константы  в общепринятые представления связано  с тем, что не всякая энергия активной частицы может привести к ее взаимодействию с другой активной частицей. Динамическая константа скорости цепной реакции

Dq – время, в течение которого богатая энергией частица удерживает свою энергию от рассеивания.

Dq – низкая величина в случае наличия у частиц кинетической энергии, которая быстро рассеивается. Цепей практически нет.

Dq – высокая величина – это соответствует колебательной энергии, энергии электронного возбуждения частиц, химической энергии атомов, радикалов.

Dq – самое высокое значение в радикалах и соединений пероксидной группы (H₂O₂, RO₂^·, ROOH).

 

 

ДИНАМИКА ТЕЧЕНИЯ ЦЕПНЫХ РЕАКЦИЙ

 

 

n- число активных  частиц; w- скорость реакции

t- время.    

1- неразветвляющиеся  цепные реакции;

2- реальное течение  цепной реакции;

1, 3- разветвляющиеся цепные  реакции;

 

На участке D скорость цепной реакции низкая. Это соответствует процессу зарождения цепи и образованию радикалов. Время D получило название время (период) индукции цепной реакции. Это время связано со временем задержки воспламенения дизельного топлива и углом опережения зажигания бензина. Время индукции цепной реакции при сгорании бензина D ≈ 10^-6 сек, при сгорании водорода D ≈ 10^-9 сек.

 

ПРИЧИНЫ ОБРЫВА ЦЕПЕЙ

 

Цепь обрывается из-за:

1. удара активных частиц о стенку цилиндра (происходит дезактивация);

2. наличия в системе  тройных соударений активных  частиц:

  

 

 

 

 

 

3. присутствия в системе примесей, которые дезактивируют активные частицы;

4. образования при  взаимодействии активных частиц  малоактивных радикалов (HO₂^·).

 

 

 

ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ  ДЕТОНАЦИИ

 

Причины возникновения  детонации можно разделить на физические и химические.

К физическим причинам относятся бесконечное увеличение числа активных частиц, большое число разветвлений цепи (цепной взрыв), а также плохой отвод тепла при протекании экзотермической реакции (тепловой взрыв).

 

К химическим причинам относятся образование пероксидных радикалов (RO₂^·), гидроперекиси ROOH и перекиси водорода H₂O₂. Эти вещества, будучи нестойкими и реакционно-способными, при критической концентрации воспламеняются мгновенно (со взрывом), что вызывает детонацию рабочей смеси в камере сгорания. Причем соединения перекисной группы образуются не во всем объеме камеры сгорания, а в некоторых его участках (зоне наиболее нагретой части камеры сгорания, например, у выпускного клапана).

Механизм действия антидетонаторов

Антидетонаторы можно  условно разделить на две группы:

1. Аналоги ТЭС (ТЭС,  оксалат железа, оксиды марганца);

2. аналоги бензола  (МТБЭ, этанол, анилин, ДАКС, самин).

Аналоги ТЭС и сам  тетраэтилсвинец хорошо окисляются. Это приводит к тому, что кислород, необходимый для образования  соединений перекисной группы, идет, в первую очередь, на окисление ТЭС и его аналогов.

Бензол и его аналоги  имеют длинный период индукции и  короткую цепь, а следовательно, механизм действия их как антидетонаторов заключается в обрыве цепей основных реакций в результате тройных соударений.   

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ

 

Вопросы для  самопроверки:

1. Как называется свойство резины, способствующее восстановлению первоначальной формы после прекращения действия силы?
2. Что представляет собой в химическом отношении натуральный каучук?
3. Каков основной состав резиновой смеси?
4. Каково основное назначение активных и неактивных наполнителей резиновой смеси?
5. В чем заключается сущность процесса вулканизации?
6. Как различаются резины по назначению?
7. Для каких целей используются специальные резины?
8. Какова доля синтетических каучуков в производстве резинотехнических изделий по сравнению с натуральным каучуком?
9. Какие тканевые материалы применяются при изготовлении шин?
10. Чем отличаются кордные ткани от обычных?
11. Что подразумевается под понятием металлокорд?
12. Каким образом осуществляется контроль твердости резины?

 

Задания для  самоконтроля.

1. Приведите примеры основных деталей автомобиля, для которых используются резинотехнические изделия.
2. Определите сущность и приведите примеры режимов вулканизации.
3. Приведите примеры наименований синтетических каучуков, используемых для производства резин специального назначения.
4. Укажите назначение активных и неактивных наполнителей резиновых смесей. Приведите примеры этих наполнителей.
5. Назовите основные конструктивные составляющие автомобильных шин и укажите материалы для их изготовления.
6. Что представляют собой нити кордных тканей и как их формирование   влияет на прочность резинотехнических изделий?
7. Назовите материал, используемый для металлокорда, и укажите его основные преимущества и недостатки.
8. Лоясните, каким образом толщина протектора влияет на положительные и отрицательные качества автомобильных шин.
9. Назовите конструктивные особенности радиальных шин и определите их преимущества по сравнению с обычными (диагональными) шинами.
10. Приведите примеры использования специальных резин на основе морозостойких и теплостойких каучуков.
11. Назовите основные эксплуатационные свойства резин и определите их сущность.
12. Изложите методику контроля прочностных свойств, эластичности и износостойкости резин.