Получение и применение композиций на основе отходов производства капролактама из толуола тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.16 ВАК РФ

ТАШКЕНТСКИЙ ОРДЕНА ДРУЖБЫ НАРОДОВ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИИ ИНСТИТУТ имени АБУ РАЯХАНА БЕРУНИ

На правах рукописи

МИЛЛЕРМАН Елизавета Вольфовна

ПОЛУЧЕНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ КОМПОЗИЦИЙ НА ОСНОВЕ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА КАПРОЛАКТАМА ИЗ

ТОЛУОЛА

Специальность 02. 00. 16 —Химия и технология

композиционных материалов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ТАШКЕНТ — 1990

Работа выполнена в Отраслевой научно-исследовательской лаборатории «Химзащита транспорта» кафедры «Общая химия» Ташкентского автомобильно-дорожного института (ТАДИ).

Научные руководители — доктор технических наук,

профессор Абдуллаев Ш. А.,

-^кандидат химических наук, старший научный сотрудник

Азимов А. А.

Официальные оппоненты — доктор химических наук,

профессор Тиллаев Р. С.,

— кандидат технических наук, старший научный "сотрудник

Нишанов И. Д.

Ведущее предприятие — НИИстромпроект

Защита состоится « ^ » Ф^ОДУ*? 1991 ГОда в

час. на заседании специализированного совета К 067. 03. 09 в Ташкентском политехническом институте по адресу: 700095, г. Ташкент, Вузгородок, Научно-исследовательский отдел «Композиционные и полимерные материалы» Ташкентского машиностроительного института, зал заседаний.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ТашПИ.

Автореферат разослан « ^ » _1991 года

Отзыв просим направлять в 2-х экземплярах по адресу: 700095, г. Ташкент, Вузгородок, ул. Мирошкйной, 22, Главный корпус ТашПИ, ученому секретарю.

И. о. ученого секретаря специализированного совета, к. т. н., с. н. с.

ПАК И. И.

.Актуальность проблем», Интенсивное развитие химической прошли-лвиности обуславливает образованно огромного количества обходов, являющихся псючникйи загрязнения окружающей среди, но в то но время ценным ц дешевш сырье« для получения новых остродефицитных материалов. Это в полной мере ыовет бить отнесено к строительству -одному из материалоеыких областей хозяйства, где при непрерывном росте объемов, все больше ощущается дефицит строительных: материалов и особенно цемента. Простейшим и аффективный путем его вкономии является организация производства бетона с использованием химических добавок, получение которых на основе отходов различим химических производств приобретает все большее значение.

Не менее вачнш направление!» использования отходов является получение на их основе антикоррозионных композиций. Их дефицит за спет отсутсгвия битума постоянна овдщается в стране, так как технически и экономически необоснованным является применение стальник труб без защиты и преждевременный выход из строя трубопроводов чреват не только потерями металлов и экономическими издержкам, но и ущербом, наносимым окружающей среде за счет утечек нефти, газов, агрессивных стоков, воды.

Анализ состояния утилизации отходов производства капролактама из толуола свидетельствует об отсутствии реально осуществленных на практике технических решений и разработок. Поэтому весьма актуально получение различных композиционных материалов на Основа некоторых многотоннажных отходов производства капролактама из толуола, ставших источником загрязнения окружающей среды в регионе.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ Ташкентского автоыобилЬно-дорожНого института по проблеме "Разработка и внедрение антикоррозиогошх покрытий, промышленных II бытовых изделий из композиционных материалов С использованием отходов химических производств".

Целью работы явилась разработка технологий получения высокоэффективных композиций на основе отходов производства капролактама из толуола по итальянской технологий фирмы "США ВИСКОЗА" для их применения в различных отраслях Народного хозяйства! изучение физи-ко-хиыических свойств полупенных композиций» а таказ эксплуатационных свойств материалов с их использованием. . 1

В соответствии с поставленной целью аадачами диссертации бшш: разработка технологий Получения лакокрасочных композиций на основе кубой стадии синтеза бензойной кислоты; исследование физико-хиыи-

ческих, физико-механических и защитных свойств покрытий на основе разработанных композиций; разработка технологии получения водорастворимых композиций на основе кубоо стадии синтеза бензойной кислоты, содово-сульфатной смеси и концентрированных сточных вод для получения оптимальных вариантов пластифицирующих добавок в бе-.-тонные-снеси; исследование физико-химических свойств полученных композиций, физико-механических свойств бетонов и бетонных смесей с их использованием; определение возможности использования концентрированного стока в качестве пластификатора бетона.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- на основе кубов стадии синтеза бензойной кислоты по предлагаемой технологии получены термостойкие лакокрасочные композиции (марки ТСК), покрытия на основе которых использованы для зациты металлических поверхностей трубопроводов-водоводов, закладных и соединительных деталей в строительных конструкциях из сборного железобетона, узлов транспортных средств от коррозии при воздействии газов, твердых солей и их растворов, кислот и щелочей со средней степенью агрессивности. Установлено влияние какдого компонента на физико-механические и оксплуатеционные показатели;

- впервые на основе кубов стадии синтеза бензойной кислоты, содово-сульфатной смеси и концентрированных стоков стадии сжигания по предлагаемой технологии получены водорастворимые Композиции (группа ИЩ), Для которых выявлена возможность использования й качестве йффективкых пластифицирующих добавок в бетонные сйеси;

- методом, математического моделирования осуществлен подбор оптимальных составов композиций,а также установлена взаимосвязь между отдельными фиэшш-механическими показателями материалов На основе разработанных композиций.

Практическая значимость работы. На основании теоретических и експеркментальных исследований предложен рациональный метод комплексной утилизации Крупнотоннажных отходов производства капролакта-ма из толуола, способствующий улучшению вкологической обстановки в районах подобных производств, в частности в Чирчике А его окрестностях. Разработанные водорастворимые композиции вффективны в качестве пластифицирующих добавок в бетонные смеси. Установленная возможность использования концентрированных стоков стадии сжигания в качестве пластифицируюгце-воздухововлекахицей добавки в бетонные смеси без предварительной переработки реализована на раде заводов

у.олезобетоншк изделий УзССР а фактическим экономическим эффектом более 330 гшсяч рублей. На основе нубоз стадии симеза бензойной кислоты разработана технология получения антикоррозионной лакокрасочной композиции парки 1СК, серяйшЯ выпуск которой палатой на Теикенусхои лакокрасочной заврдв. Внедрение покрытий на основа композиции ТС1С, осуществленное трзстаии "Узсшитехгазмонтегк" и "СпецмонтаяводстроЯ" Шпшонтаг.спецстрол УзССР, позволило получись экономический аффек-г более 1,5 млн. рублей.

Апробация работы.' Результата диссертации излокзш и обсуидени на научно-теоретических конференциях профессорско-преподавательского состава Ташкентского авгонобильно-дсрожного института (19861990 гг.); Ц-ой Всесоюзной конференции "Пути повышения эффективности использования вторичных ресурсов" {Кишинев, 1989 г.); Х1У Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Ташкеи?, 1909 г.); научно-технической конференции "Экологические проблемы овтодороя-ного комплекса н промышленности республики и перспективы их развития" (Ташкент, 1990 г.); региональной сеишшрз-совещашш "Обыон опытом научно-технических разработок по противокоррозионной защите ыеталлов" (Ташкент, 1990 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 научных трудов, из них 3 статьи, 5 тезисов докладов, I авторское свидетельство.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и прилокения (акты испытаний, акты внедрения).

Работа изложена на 143 страницах машинописного текста, включает 30 рисунков, 30 таблиц, перечень цитированной литературы содержит Ш наименования.

ЦеЕ®МЛ!5МЗ' состоящая из двух разделов посвящена обзору литературы, В первом - содержатся теоретические предпосылки возможности переработки и рационального использования отходов производства калролантама а направлениях, определенных их составом и свойствами. Во втором - дан анализ Нынешнего состояния утилизации отходов капрояактама из толуола.

Во.второй главе приведены сведения об объектах и методах получения и исследований композиций, а также материалов на их основе. В работе использованы современные методы исследования лакокрасочных композиций, наиболее применяемых в лакокрасочной промышленное-

ти, а "также общепринятые методы гс,следования физико-механических и эксплуатационных свойств бетонных смесей и бетонов. Для исследова-' ний физико-химических показателей и состава разработанных композиций применялись вискозиметрия, рефрактометрия, газохроматографичес-кий анализ, ацвдКметрическсе титрование. Структурные изменения с полученных материалах оценены термогравиметричесии и с помощью ИК-спектроскопии. Исследования по оптимизации составов проведены с применением методов математического планирования эксперимента.

В качестве объектов исследования использованы отходы производства каяролактама - кубы стадии синтеза бензойной кислоты, содово-сульфатная смесь; концентрированные сточные воды стадии сжигания, для которых приведены их компонентный и фракционный состав, а такие проведен физико-химический анализ. Для исследований беФона и бетонных смесей использованы Ахангаранпкий цемент, Песок и щебень с Бе-кабадского карьера. При проведении исследований в качестве пленко-обрпзователей использованы олифы натуральная и комбинированные -марок К-2, К-3, К-4, К-5, лаки - Эфтал-4?, Гй-053, ПФ-060. Пигментирование композиций осуществлялось алюминиевой пудрой ПАП-1. При отверкдснии композиции использовался полиязоцианат марки

Третья глава содержит результаты исследований лакокрасочной композиции, рассматриваются и обсуждшотсй способы получения, физико-механические и защитные свойства покрытий на ее основе. В ней Представлены результаты исследований по влиянию водорастворимых композиций группы 1фК на физико-механические и эксплуатационные свойства бетона и бетонных смесей. Показана возможность использования концентрированных стоков производства в качестве пластифйци-рующе-воздухоэовлекагицей добавки в бетонные смеси.

Четвертая глава содэрхит сведения о промышленной реализации результатов исследований. В ней приведены расчеты економической эффективности разработанных композиций.

. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Отходы производства капролактама по итальянской технологии фирмы "США ВИСКОЗА" - кубы стадии синтеза бензойной кислоты (более 6000 тонн в год), содово-сульфатная смесь - продукт сжигания концентрированных сточных вод пргшсходства (более 10000 тонн в год) и сами концентрированные сточные воды (более 300 тысяч Тонн в год) с 1981 года после пуска производства являются источниками экологической напряженности в районе Чирчика и его окрестностей»

Возможность получения разнообразных композиций на осноье кубов стадии синтеза бензойной кислоты обусловлена их уникальным химическим составом. С одной стороны содержание а них до ?0| ароматических карбоновых кислот и их производных предопределило перевод их в водорастворимое состояние с помощью щелочи или ¡целочэсо.цержащих реагентов, в качество которых использовались отходи капролоктама -содово-сульфатная спесь и концентрированные сточные воды. С другой стороны - наличие до Zb% олнгомериой осмоленной части в сочетании с бензойной кислотой и ее производными позволило использовать этот отход в качеств® компонента лакокрасочной композиции для частичной замены пленкообразователя - алк"дного типа марок Эфтап-47, ПФ-053, Ш-060, а также масляных - олифы натуральной и комбинированных -марок К~2, К-3, К-4, К-5, Как показали исследования, эти пленкооб-разователи хорошо совместимы с раствором кубов в толуоле или ксилоле. Качество композиций контролировалось содержанием нелетучих веществ, условной вязкость», способность*! к высыханию. Выбор наиболее оптимального пленкообразователя был осуществлен по результатам исследований физико-механических свойств покрытий, Предпочтение было отдано комбинированной олифе марки К-3, так как совмещение кубов стадии 100 с ней позволило получить лакокрасочный композиционный материал, обладающий наиболее высокими прочноетнши характеристиками.

Для подбора оптимального состава композиции использованы математика-статистические методы обработки результатов опытных намерений. С целью повышения достоверности результатов исследований и значительного упрощения обработки результатов опытных измерений два действующих фактора объединены в один безразмерный, который выражен отношением - -у-'

где X/ - кубы ст. 100 (в мае. частях)

X, - лакокрасочный компонент (в мае. частях).

Подбор количества растворителя (ксилола или толуола) был проведен таким образом, чтобы рабочая вязкость композиции равнялась 20-25 сек по БЗ-4.

Поиск математического описания выполнен методом наименьших квадратов. Обработка результатов проводилась с принятой в химических исследованиях достоверной вероятностью 0,55. Оценка математического описания проведена на основании среднэквадратнческих откло-

нений регрессии. По результатам обработки было найдено оптимальное соотношение компонентов - куб/лак.коып. 60:100, Однако, несмотря на высокие гшеплуатациокнне характеристики, вго соотношение экономически не вполне оправдано иэ-эа повышенного использования плен-нообраэователя. Для практического применения вполне обоснованным оказалось соотношение 100:100. Использование его незначительно сказывается на ухудшении физнко-механическнх свойств в пределах 10«. В результате математической обработки удалось установить такаю взаимосвязь между опытными зпечениями прочности на удар и прочности на изгиб, которая описывается прямолинейной зависимостью!

где - прочность на удар;

- прочность на изгиб.

Разработанная композиция (ТСН) - жидкость темно-коричневого цвета. Составы наносились на поверхность металла известными мето-■ двми (распылением, наливом, окунание!.-., кистью или валиком) в зависимости от величины' и геометрии поверхности без специальной ее подготовки, эа исключением случаев наличия благи, отслоений* ржавчины и старого покрытия. При проведении исследований влияние ржавой поверхности (неотслаиваищейся) на прочность сцепления композиций ,.приготовленных при различных соотношениях куб/И-3.,было выявлено, что разработанная композиция обладает свойствами модификатора ржавчины, Как видно из рис. I композиция ТСК в оптимальном соотношении 1:1 имеет высокие показатели прочности на сдвиг и отрыв к ржавой поверхности, что, по-видимому, обусловлено возникновением более Прочных связей на границе металл-пленкообразующее. При формировании адгезионного контакта композиции ТСК с металлом tío мере увеличения количества кубов в композиции наблюдается ослабление связей с подложкой, что приводит к монотонному снижению показателя прочности на отрыв,

Исследованиями было выявлено * что отверждение композиции возможно в двух вариантах! а) с помочью реагента-отвердителя{ б) при повышенных температурах. В качестве реагента-отвердителя был выбран пойииэоцианат марки "К", отличающийся высокой реакционной Способностью к соединениям, содермд^к подвижный атом водорода* В Нашем случае при отверждений композиции происходило взаимодействие с карбоновыми кислотами по реакции:

Jzem/^ + ¿a/

Для оценки кинетики и полноты отвержения, а также для подтверждения предполагаемого механизма протекающих при этом процессов нроведены ИК-спектроскопичеекие исследования. Для идентификации процесса взаимодействия выбрана изоциаиатн.чя группа (полоса поглощения 2200-2300 см"*), многочисленные полосы поглощения в области 1300-1900 см, присущие полиизоцианатаи, а также раздвоенная линия 2900 и 2830 см"*, линии 700, 1280 и 1470 см"1, характерные для ароматических карбоновых кислот. По результатам исследований выявлено, что эффект отверждения композиции полиизоцианатои обусловлен химическим и ыежмолекулярннм взаимодействием, о чем свидетельствует снижение полос поглощения в области 2900 и 1700 см-*, а такие появления незначительной линии 2350 см"*, что указывает на вццеление продукта реакции - СО^. При температуре 18-25°С отверждение композиции ТСК протекает интенсивно при добавлении 6-8$ полиизоцианата от массы композиции. При уменьшении дозировки до 3-5$ процесс поликонденсации интенсифицируется при повышении температуры до 40-50°С. Добавление полиизоцианата в количестве 20$ способствует ускорении процесса поликонденсации, однако в композициях часть оТвердителя остается в свободной виде.

Более сложные процессы физико-химических превращений выявлены при температурном отверждении коиюзицик.ТСК. Для оценки влияния температуры отверждения на время высыхания и физико-ыехадичесдид

свойства покрытий исследования цм(годились при температурах от 80 до 250°С. Как видно иэ представленных данных (табл. I) термоотверждение при температурах до 150°С протекает в течение длительного времени о'? 3 до 1,5 часов, при атом сформированные покрытия обладают недостаточно высокими фияичо-механическиш показателями. Проведение процесса сулки при температурах 150-200°С позволяет при значительно меньших затратах времени получить полностью сформировавшиеся покрытия, с чем свидетельствуют высокие показатели твердости, характеризующие степень отверждения. Дальнейшее увеличение температуры сушки до 250°С, несмотря на быстрое и полное отверждение, приводит к потемнению пленки покрытия и некоторому снижению прочности, обусловленными начинающейся деструкцией.

Таблица 1

Влияние температуры термообработки на время высыхания композиции ТСК и фиэико-изханические Показатели покрытий

Температура, !Время отвер-!Твердость ! Адгезия, ! Прочность Ог. !идения до (покрытия, ! в баллах ! при ударе, _____!ст. 3, час !уся.ед._!__! кГс.см

60 3 0,35 2 40

100 ' ?. 0,37 2 40

120 1,5 0,40 2 40

150 0,75 0,45 I 50

200 0,5 0,4? I 50

250 0,25 0,45 I . 40

Изменения состава композиции, происходящие при формировании плеши в течгнки времени при оптимальной температуре отверждения в 150°С .оценены при проведении газохроматографических определений. Выявлено, что наряду с испарением ксилола в интервале 136-145°С идет в разной степени вццелениэ органических кислот и их производных куба стедии 100, причем эти изменения в течение первых тридцати минут наиболее значительны. Б течение часа состав продуктов, образующих пленку, практически стабилизируется. Изменения, происходящие при 150-20У°С, оцинзнные КС-спектроскопическими исследованиями, позволили предположить, что термоотверждение композиции протекает за счет поликоцденсационнкх прс;.,ессов, протекающих через стадию образования пероксидов ненасыщенных кислот льняного, масла олифы К-3 и их взаимодействия с карбоксильными группами кубов; физического высыхания, связанного с испарением растворителя, а также образования

сетки по каспородосодержащим группам, формирующимся и процессе окисления. йаличие сшитых структур подтнерддается устойчивостью к действию органических растворителей, более высокими показателями прочностных характеристик термоотверзденних покрытий (в среднем на 25%) по сравнению с отверждешшми полниаоциштои, а такл:е данными дифференциально-термического анализа.

В пр'оцессе исследований било выявлено, что на физико-механические показатели сформированных покрытий оказывает влияние количество бензойной кислоты, являющейся одним из основных компонентов кубов. 2то влияние было оценено на модельных смесях, полученных на основе "обедненного" куба, содержащего не более 2% бензойной кислота и бензойной кислоты с массовой долей 95$, отобранной со ст.100 производства "Капролактам". "Модельные" кубы с содержанием бензойной кислоты 10 , 20 , 30 , 40 , 50,? по массе были смешаны с олифой К-3 в соотношении 1:1, разбавлены ксилолом и нанесены на подготовленные пластины. Покрытия, полученные при 150°С в течение 45 минут, били подвергнуты испытаниям на прочность при изгибе и ударе, оценена твердость, Результаты исследований представлены на рис. 2. Полученные данные показывают, что отсутствие бензойной кислоты, так и наличие ее в количестве более 40$ в кубах отрицательно влияет на физико-механические свойства покрытий. Яри увеличении концентрации бензойной кислоты от 10 до 30!? по массе в кубах увеличиваются твердость покрытий, их прочность ггри ударе и изгибе, что обусловлено модифицирующим действием бензойюй кислоты.

у'

Рис. 2. Зависимость проч-

ности при изгибе РиШ, прочности при ударе Ги твердости

30

3

покрытий на основе композиции ТСК от содержания

бензойной кислоты в кубах стадии 100

20 "X 40 Ю

СОМрМНй« 6«>МЬ4«»0Л КйСдОГИ.Х

Термо гравиметрическими исследованиями, проведенными в интервале 20°-500°С было выявлено, что тзрмоотвержденные композиции значительно превосходят по термоустойчивости образцы, полученные при отверждении полиизоцианатом. Покрытия на основе термоотвержденной композиции ТСК ввдерживают температуру до 250°С в течение 2-3 часов. Пигментирование комлозиции ТСК алюминиевой пудрой до 15% по массе дало возможность увеличить термоустойчивость покрытий до 350°С. Морозостойкость иокрытий на основе композиции ТСК была оценена по изменению прочностных показателей и адгезии покрытий после 50 циклов попеременного охлаждения до температуры минус 50°С и нагревания до 2.0°С. Незначительное снижение до 10% этих показателей характеризует ети покрытия как морозостойкие.

С целью оценки защитных, свойств покрытий на основе разработанной композиции ТСК были пропедены исследования водо- и химической стойкости з воде (pH - 6,8), 2% растворах соляной кислоты, хлорида натрия, гидроксида натрия, а также комплексном 3% растворе, состоящем из хлорида натрия и сульфата магния. Выбранные среды позволили оценить стойкость покрытий к действию агрессивных грунтовых вод, так как предназначались для внешней изоляции трубопроводов-водоводов, а так»® общую химическую стойкость. Сравнивались образцы композиции, отвераденной при 150° в течение 45 минут и отвердденной полиизоцианатом. Для получения сравнительных результатов готовились базовые покрытия, полученные на основе олифы К-3.

При исследовании водопоглощения било выявлено, что терМоотвер-яденнне композиции обладают самой низкой влагоемкостыо (около 0,5% за 360 суток). Сравнение втого Покээателя с аналогичным по битумно-резиновой изоляции (более 2% в год) свидетельствует о преимуществе композиции ТСК. Оценка защитных свойств покрытий на основе термоот-вержденной композиции ТСК в сравнении с покрытием на основе лака ПФ-053 на масле ПОД (такке отхода производства капролактама только по другой схеме, обуславливающего повышение антикоррозионных < свойств) проведена на потеициостате марки П-5827Ы в воде с рН-6,0.. Исследованиями показана более высокая степень защиты поверхностей композицией ТСК.

Испытания защитных свойств покрытий в средах проводились одновременно различными методами! гравиметрически (при этом были построены графические зависимости величин поглощения в зависимости от длительности вццеркки в среде), а также на основании статических

методов по обобщенной оценке, связанной с изменения)«; блесна, оттенка, побеления пленки, появления пузырей, сморщивания пленки, коррозионных очагов. Результаты статических исследований представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Обобщенная оценка покрытий

Среда Воца^во^опроводная

АЬМ - ъ%

л/ои-/ _

!Время ! !испыта-! 1ний,час! Опенка состояния покрытия

К-3 ! ТСК !ТСК+ПИЦА ! 113-053

240 0,95 I 0,98 0.98

120 0,82 I 0,98 0,89

120 0,79 0,95 0,80 0,92

2% 120 0,78 0,95 0,69 0,89

240 0,66 0,98 0,95 0,82

Аналогичные изменения, выявленные при исследованиях защитных свойств различными методами, позволяй судить о хороших защитных свойствах покрытий на основе композиции ТСК, а также косвенно подтвердить образование плотной структуры покрытия на основе термоот-вержденной композиции.

Полученные в лабораторных условиях результаты исследований легли в основу разработки промышленной технологии получения композиции ТСК в услогмях и на оборудовании Тапкентского лакокрасочного завода им. 50-летия УзССР (см. рис. 3). В настоящее время налажен серийный выпуск отой композиции. Разработаны технические условия ТУ 6-21-3342-5-89 (срок действия с 1.07.1589 до 1.07.1994), техно- • логический регламент на выпуск композиции ТСК, а также технические условия на применение - ТУ 36-002-8? "Защита от коррозии и старения металлических сооружений композицией ТСК-1".

В 1987-1988 годах в трестах "Уэсантехгазмоитая" и "Сг.ецмоктаж-водстрой" были проведены Промышленные испытания покрытий трубопроводов на основе композиции ТСК-1, при этом было дано заключение о достаточно высокой эффективности получаемого покрытия, так как испытания контрольных образцов показали, что адгезия пленки не ниже 2 баллов, изгиб покрытий не менее I мм, прочность на отрыв 7-12 кг/см^, удельное объемное электросопротивление 2.10^ Ом.см^. По результатам испытаний в 1988-1969 годах бьшо проведено внедрение композиций ТСК на строящихся участках трубопроводов-водоводов в ряде

Рис. '¿.Технологическая схеыа получения композиции ТСК

Г-сбсрник олифы К-'З

2-сборник растворителя

3-сборник кубов

4-мерники

5-дисольвер •

6-бисерная мельница

7-насос

областей Узбекистана. В результате внедрения предложения по замене усиленной битумно-резиновой изоляции (базовый вариант) на технологий изоляция полимерной композиции на основе ТСК, полученной из отходов производства капролактама обеспечено значительное снижение себестоимости работ, сокращены сроки строительства (изоляции), облегчены условия труда изолировщиков (отсутствуют.тепловые процессы), улучтено качество и эксплуатационные свойства покрытий (водопогло-щение снижено до 1%). По результатам испытаний был проведен расчет .экономической эффективности от внедрения антикоррозионной композиции согласно инструкции Ci'i 509-78. Внедрение композиций ТСК в 19671989 годах осуществлено с экономическим эффектом более 1,5 млн. рублей. ■

Как было показано выше, перевод кубов стадии синтеза бензойной кислоты стал возможен при проведении реакции нейтрализации- В качестве нейтрализующих агентов использовались гидроокись натрия, содово-сульфатная смесь (ССС) и концентрированные сточные воды (СЕК).

Исследованиями была выявлено, что на выход композиций оказывает влияние соотношение компонентов по массе, температура и время проведения реакция. Поиск оптимальных условий получения композиции ilpK-B (на основе кубов стадии 100 и СВК) выполнен с использованием математико-статистических методов обработки результатов опытных измерений. Согласно им оптимальными условиями получения композиции цСК-В были выбраны соотношения куб/сток в пределах 0,21-0,32, время проведения реакции 45-60 м^кут щж температуре 80-90°С. В результате реакций образовывалась двухфазная система. Выход водораствори-

мого продукта составлял 60-8555 по массе. Нижняя фаза - смолоподобный продукт с выходом 10-15!?. по массе.

Разработана технологическая схема получения композиций группы ПРИ, представленная на рис. 4.

US

Рис. 4. Технологическая схема получения водорастворимых композиций группы !цОК

1 - кернвк раствора содово-

еульфаткой смеси

2 - норнкк концентрированных

стоков

3 - мерник кубов ст.100

4 - холодильник

5 - реактор

6 - насос

Водорастворимые композмри группы фК - жидкости теыно-корич-невого цвета со своеобразным запахом. Полностью растворимы в воде. В разбавленных и концентрированных растворах соляной, серной и азотной кислоты они не растворяются, инертны к органическим растворителям типа этилового спирта, бензола, толуола, ацетона, хлороформа, четырехлористого углерода. Результаты исследований физико-хккичес-ких показателей разработанных композиций представлены в таблица 4, из которой следует, что температура замерзания (в пределах минус 20°С) позволяет использовать их и холодное время года. Отчетливо прослеживается корреляция между плотностью, кинематической вязкостью, показателем преломления и содержанием активного вещества в составе композиции. Для композиции 1Ц0К-В, имеющей наиболее высокое содержание активного вещества - 35* - плотность, кинематическая вязкость и показатель преломления несколько вше.

Исследование разработанных водорастворимых композиций группы ЩОК на возможность использования их в качестве пластифицирующих добавок, а также оценка физико-механиччеких свойств бетонных сме-

Таблица 3

Состав и физико-химические показатели оптимальных водорастворимых композиций группы 1Д0К

1 V1. J>

О 1 • о о

о 3 о G H 0) о о

es о о xo с

К ока s о ч i <й <в -

te о s M /i a t. . р» С. (в

& н X ~ о - Î3 й л и л 4 El Я V 0) о s

<0 OÎ ^ о tî ч s к ей к я <3

л X о о о и OS s X <и P-N 0J X р. го

о о se и s ВЫ о о е: о а. к а> р.

tg К F. s; с о) Е< 'Л « о sa CD tr, s р 01 Ё й ш S

S О hSl о>ч и а odi s к

б о о К Ч о ta м к s о а, йё

И К CJ о о а Я f а е К X Ен П

01 а

i S

3 Ф 0 ш <в s m

S о К с-ЪЧ. схо • а> х о цй и ,-j s «

О Б* S

I ЩОК-3 Кубы: 20-25

5-6 1127,2 4,3 1,4061 46,1 90 -20 30 .

вода остальное

2 Щ0К-С Кубы: 20-25

ССС: 7-10 1106,1 2,1 1,3707 60,5 98 -21 20

вода остальное

3 Щ0К-Е Кубы: 10-12 .

сток: 40-50 1158,0 4,4 1,3965 45,8 98 -22 35

сей и бетона с их использованием проводилась по осадке конуса И прочности в соответствии с требованиями ГОСТ 24211-80, Приготовление бетонных смесей проводилось по заводской технологии. После дозировки составляющих в воду затворения вводили разработанную «ом-позицию. После перемешивания определяли осадку конуса бетонной смеси и делее формировали образцы 10x10x10 см. Испытания образцов проводили по существующей технологии: после 3 и 28 суток хранения в нормально-влажностных условиях, а также пропарки по режиму: 2+3+6+3. Влияние разработанных композиций-добавок отрабатывалось на бетонах марок 150, 200 и 300.

На рис. б представлена зависимость влияния количеств оптимальных вариантов разработанных композиций группы ЩОК на прочность бетонов на примере бетона марки 300 после 3 и 28 суток нормального твердения и после пропарки в сравнении с бетонами на Наиболее часто употребляемом в настоящее время пластификаторе - спиртово-дрож-жзвой бражке (СДБ).

В отличие от СДЕ разработанные композиции не вызывают снижения прочностных показателей как в ранние, так и в поздние сроки

Рис. 5. Влияние количества ЦОК На прочность бетона марки 300

1 - бетон СДБ поме 3-х

суток норм.храпения

2 - бетон СДБ после 28

суток норм.хранения

3 - бетон СДБ после пропарки

4 - бетон с ЩОК после 3-х

суток норм.хранения

5 - бетон с цЩ после 28

суток норм.хранения

6 - бетон с ЩОК после

пропарки

Кадичвпм кдопмвздв.Х от и»сеи игмента

твердения бетона, а в оптимальной дозировке 0,2-0,3?? от массы цемента прочность бетонов на них на 25-30$ вытай аналогичных Па СДБ, Передозировка разработанных композиций группы ЩОК в 2 раза {0,6% от массы цемента) не сказывается На прочностных показателях бетона, В то время как незначительная передозировка до 0,2$ СДБ снижает эти показатели.

С увеличением количества введенных композиций от 0,1 до 0,3$ от массы цемента происходит увеличение пластификации бетонных смесей, при зтом они более эффективны, чем СДБ. Так для бетона Марки 300 Пластификация бетонных смесей на СДБ увеличивается от 6 см (при количестве 0,1$) до 16 см (при - 0,3$), в тд я® время для ком-, позиций группы ЩОК выявлено увеличение пластификации от 14 до 16 см при введении й тех жз количествах.

Подбор составов бетонов с разработанными композициями позволил выявить эффект снижения расхода воды для получения равноподвижных бетонных смесей по еравшния с контрольными. При снижении' количества воды примерно на 15$ достигается значительное увеличение прочности й пределах 20-25$.

Композиций группы ЩОК в соответствии с особенностями их пластифицирующего действия способствуют образованию плотной структуры Цементного камня и сникая водопотребность бетонной смеси обуславливают повызхшие Водонепроницаемости и долговечности бетона. В серии опытов с бетонами для составов со снигешшм расходом цемента было

■ 1Б

достигнуто повышение водонепроницаемости от 0,1 МПа В контроле до 0,2-0,4 МДа для бетонов с разработанными композициями, Испытания этих бетонов на морозостойкость показали, что они ввдерживают 300 циклов попеременного замораживания и оттаивания с меньшей,чем в контроле, потерей в массе 0,1-3% и незначительным снижением прочности (2-3%).

Предварительными исследованиями по определению физико-механических показателей батона выявлено, что концентрированные стоки- ■ стадии сжигания могут использоваться в качества пластифицирующей добавки, однако несколько меньшей эффективности, Преимуществом ^того1 пластификатора по сравнении с водорастворимыми композициями группы ф1{ является возможность его использования без предварительной обработки непосредственно после отбора со стадии производства, Фнэико-ыехсшческие свойства бетона и бетонных смесей оценивались в сравнении с добавкой СДБ, Исследованиями было показана, что введение добавки в оптимальных количествах 0,2-0,3% от массы цемента значительно увеличивает пластификацию бетонных смесей до 10 сы, при-этом не наблюдается снижения прочностных показателей бетона как в ранние, так и в поздние сроки твердения,

Количество, дополнительно вовлеченного воздуха в бетонную смесь в присутствии СВК составляет 1,5-2$ и поэтому добавка СВК является шастифицир5гаце-воздухововлекающей, Результаты исследований в лабораторных условиях, а затем опытно-промышленные испытания показали пригодность ее использования в качество пластифицируще-воздухо-вовлеканщей добавки для приготовления тяжелых бетонных смесей. Для стока водного концентрированного разработаны технические условия ТУ 113-03-23-22-86, Совместно с САНИИРИ разработаны рекомендации по использованию добавки СВК для изготовления монолитного и сборного железобетона, а также обычного бетона естественного твердения и подвергаемого тепловой обработке. Добавка СВК по цене 6 рублей за тонну внедрена взаШ( ОДБ На предприятиях сборного железобетона Узагропромстроя и Минстроя УзССР. Проведены расчеты экономической эффективности внедрения добавки (до 2 рублей на I и3 бетона). Общий экономический эффект внедрения составил более 330 тысяч рублей. В Настоящее зреш! опыт использования и внедрения СВК продолжается.

В Ы Ь С д н

I. На'основе хубов стадии синтеза бензойной кислоты - Ьдного из крупнотоннажных отходов производства капролаКтама из толуола -

получены термостойкие лакокрасочше композиции (ТСК), покрытия па основе которых использованы для эффективной защиты металлических поверхностей трубопроводов-водоводов, закладных и соединительных деталей в строительных конструкциях из сборного железобетона, узлов транспортных средств от коррозии при воздействии газов, твердых солей и их растворов, кислот и щелочей со средней степенью агрессивности взамен дефицитных традиционной битумной изоляции или органо-силикатнсй композиции ОС-И-Ю.

2. Выявлена нозмокность Частичной замены пленкообразователей на кубы стадии синтеза бензойной кислоты в предло.тениьк композициях < при этом показано, что лучшим пленкообрвзователем является комбинированна« олифа марки К-3. Установлено, что композиция ТСК является эффективным преобразователем ржавчины*

3. Методом математического моделирования осуществлен подбор оптимальных составов лакокрасочных композиций, а также установлена взаимосвязь между отдельными физико-механическими показателями материалов на их основе.

4. Впервые на основе кубов стадии синтеза бензойной кислоты, содово-сульфатной смеси и концентрированных стоков стадии сжигания получены йодорастворидае композиции группы 1Ц0К, для которых обоснована возможность их рационального использования в качестве пластифицирующих добавок в бетонные смеси. Разработана технология их получения.

б. Выявлены оптимальные составы бетонных смесей и концентрации введения композиций группы ЩОК й бетон (0,2-0,3$ от массы цемента). Изучены физико-механические свойства бетонов с разработанными ком- ■ позициями, Показано, что их использование позволяет получать бетоны высокого качества: улучшаются водонепроницаемость и морозостойкость. Проведены опытно-промшионные испытания. Использование композиций позволяет сэкономить до 15% цэмента.

6. Разработана технология получения композиции ТСК в'промышленных условиях на базе Тагентского лакокрасочного завода им. 50-летия УзССР, налажен серийный выпуск.

7. Проведено в трестах "УэсантехгазмоНтаж" Мшшонтажспецстроя УзССР- и "Спецмонтажводстрой" Минводхоэа УзССР в 1987-1989 годах промышленной внедрение композиции ГСК с фактическим экономическим еффектом более 1,5 млн. рублей.

8. Исследована возможность использования концентрированных

сточных вор производства капролактама, Выявлено, что атот отход без дополнительной переработки модат использоваться в качестве пяаета-фицирующо-воздуховавлекающей добавки средней эффективности в бетонные смеси. Проведено промышленное внедрение в 1987-1989 годах с эффективностью более 330 тысяч рублей.

Основное содержание диссертации изложено в работах;

1. Абдуллаев Iii.А., Ибрагимова Г.З., Ииллерман Е.В., Калинникова И.С. Способ переработки отходов производства капролактама для ис- • пользования в строительстве // Узбекский химический иурнак. -1980. - }М. - С, 65-67.

2. A.c. 1425176 СССР, ШШ4С04Б24/04. Способ приготовления бетонной смеси /Миллерыан Е.В., Абдуллаев Ш. и др. (СССР). - 3 с.

3. .Ииллерман Е.В., Абдуллаев 11!., Азимов A.A. и др. Новая антикоррозионная лакокрасочная композиция на основе отхода производства капролактама //Листок НГД УзНШГШ Госплана УзССР. - 1909. -№ 69-25, - 3 с.

4. Ииллерман Е.В., Салихцтдинов E.H., Абдуллаев Ш. Использование отходов химических производств в Узбекистане if Экспресс-информация УзНИИНТИ Госплана УзССР. - 1989. - 4с, •

5. Ниллерыан Е.В., Азимов A.A., Абдуллаев Ш. Лакокрасочные композиционные материал^ на основе отхода производства капролактама Из толуола // Пути повышения эффективности использования р-торичных полимерных ресурсов: Тез.докл. 2-ой Всесоюэ.конф. 26-30 Нюня 1989 г. - Кгшинев, 1989. - С. 164.

6. Абдуллаев Ш., Ииллерман Е.В., Азимов A.A. и др. Утилизация некоторых крупнотоннажных отходов (фо^г^яенности Узбекистана // Х1У Кенделеевский съезд по общей и прикладной химии: Тез.докл. -Ташкент, 1989. - С. 403.

7. Мшмерман Е.В., Азимов A.A., Абдуллаев Ш. Комплексное использование отходов производства капролактама из толуола // Экологические

проблемы автодорожного комплекса и промышленности республики, перспективы их развития: Тез.докл.науч.-техн.конф.-Ташкент, 1990. - С. 42.

8. Мкллерман Е.В., Азимов A.A., Абдуллаев Ш. Антикоррозионная композиция JJ Обмен опытом научно-технических разработок по противокоррозионной защите металлов: Тез.докл.регионального научно-техкач. семинара-совещания. - Ташкент, 1990. - С. 16.

S. Ииллерман Е.В., Азимов A.A., Пулатов Э.Д., Абдуллаев И. Антикор-

розионние лакокрасочные композиции на оспою отходя производства капролактана // Обмен опитом научно-технических разработок по противокоррозионной эоцито металлов: Тез. докл. регион, научт- • техн. сешшара-совецепип. - Ташкент, 1990. - С. 15.

Р Подписано к початн г. Формат бумаги 60Х84'/и

Бумага яисчая. ГК-чать офсетная, Обч.см п. л. Тяргж ^кх Заказ № .

Отпечатано а типографии 'ГашГШ Тл'пкгчт, гл. 5?. Колзеа, 16.