Структурообразование аскангеля в органических средах тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ

ТШЛКССКЙГ ГОСУДАРОТБЗШЬ;;: УПГшЛ’СКТИГ им. И.даАВАйИЙИН •

На правах рукописи

УДК 541.1:553.611:547:0,25

салуквадзе этеря йшотр.

СТРШГУРООБРАЗОВАШЕ АСШГ.ЩЯ Б ОРГАЗЯТСЕЯСа ' СЛЕДАХ _

Специальность - С2.00.04 - физическая зт.зя

АВТОРЕФЕРАТ ’

диссертации на соискание ученой сгепэ’.ж кандидата химических наук

І'аГ'Ота гнсслаеаа в лаборатории коллоаднсК хюзіи Института физической ;; оргаяическоіі химии им. ПіГ.Мєлекжбкли Акаделот наук. Грузин

ІІау чина руїсоЕ одит елі:

Акадеуик Ах І Грузди ,

доктор хкьлческих наук, профессор

Т.Г.АІЩРОіаКАІІЖПИ

Кандидат хж.глческі:х 'наук, ЕЛІ.КОЬАХИДЗЗ ' ■

Официальные оппоненты:

.ьедущая организация:

Доктор гл\гіческпх наук, профессор В.Д.ЗРЛСТлШ

Кзддкдат химических наук, доцент Д.Л.Павлздзе ’

Кавказский институт минерального сырья и;.*, акад. 1\А.Ті;а/ічрелкдзо .

Зашита диссертации состоится (А(¿Ж 13-І2- г_

в X/чаоор на зеседаши спедаагазйрор.ачиого сонета Д.05?.03.03 по заізято дассеугадаЙ на соиекшш» учекоЗ степеня доктора хшлі-чсеках нау.'с при Тб:ілис.ског.’. государственном университете по адресу: 380028, г.їбллі’сн, проспект И.Чагчагадзе.З, ТГУ, хш.тачес-кпі рзкуль?ет. .... ‘ '

О дасссрюцвэй ’¿окна ознакомиться е научно:: .1::одаотаг.е Т&чйсского гссудер-ствешюго >ні:ьзрсптета. ■ .

ЛЕТосе.Ьсрат разослал "

апреля и/.

Упонк'-'. секретарь ЄПс"^ЧН>т;»ді*рОЗЙННСГЭ СОВЄТВ кі-іНгс„г,г.т г.»-;:чесгах наук,

Актуальность .гены. Природные дисперсные системы, г> ї-ом числе бентонитовые глины, привлекаю! зкикакив дирокого крупі ■ исследователей из-за вэзмэаносгя их врахэдческгг-э •ивпэльзэ'зэ-ния зо многих областях народного хозяйства. ,

В настоящее время достаточно хгроаэ изучен характер струн-турообразозания глинистых минералов различного крисїалзшчзского строения в водных дисперсиях и исследована роль поверхпоотдых особенностей дисперсной фазы в этих процессах. ■

' Показана возыокность управления сірумурпо-кехзнйч*скими свойствами глинистых суспзнзиіі с помощью различных хи'лічєсїсчх, физических и каханкчзских ззздейса'зкй-{катионный еб^ек, модифицирование, ультразвуковая' обработка к др.)~0соб9ну.о -•обширный экспериментальный материал накоплен по регулирована» упруго-пласіичко-вязаих показателей дисперсии глин с поаззіьиГ

П0БЄрХН0СТЛ0“сіНТ15ЕННХ ВЗЩЄСЇВ. . .

.'Плодотворними физако-хшическиііи нсследзваннями Д.Д*?вФш~ дера, М.П.Волоровкча, А.В.Дуиакскэго, ф-.Д.Овчареико, К,С.Ахадова» Н.Н.Круглицкэго, К.В.Евшлиавгилй, А.К.ііискорлк, і.:.3»ї.іа- . рабігдвили, О.ЗМЯдивнишвали. и доугими были достигнути эдреде-лонные успех., в разрабогке неучяо-іо,зрсг:ічееках. о;:;ол упразднил сїрукїурио-иеханичсскиїш свойствами ь оскознэг: зддвкх яге-персий' глиаийгнх минералов. Однако, нсг'змтря на , чу ело работ в указанной области, г настоящее рроцр ьз аоу&г-Сыть в полной пере объяснен мехэдазк и природа сгручгу$«мЗрззо-вапкя “этчх сус?«,к в ергг.яофягтьгж соплях . .

Цел:-» и задачи езоэту, Цєльїо изтлц’оИ раоэты я Ъл’Л V а С; л 00 Г:, ~ работка '«зїодов ;; нахождении озгсюяьвыз услоглі? ди.ч оейгэняэа ігссіорзнде:г.:л Аачвна іОзуїтетскоі'о рп:іс-н.'і 1с'.-:;ус-д;:к;; Грузия), получен:;^ ¡:321ч лОЧїіу;: гам.;,:,.:;.

И'.: ¡,"гл: 'У., о^.оь;; о;тан:;-:.:н:;;: ь.~-г,у ¡~

полнителеіі резішо-іехнических изделии. Для достижения указанной цели бцы- поставлены следующие задачи; изучение влияния химической природы и структурного строения органических срсд на процессах набухания, диспаргацпи и структурообразовашш аскангеля в этих не средах, изучение физикз-хшлических, реологических и др. эксплуатационных своіїств растворов аскангеля на нефтяной основе в условиях солевой агрессии при високих и низких температурах, разработка способа получения вулканизированной резиновой смеси с применением оргапопроизводного (карбонизированного) аскангеля в качестве активного наполнителя.

Научная новизна работы состоит в том, что исходя из современных представлений о природе взаимодействия дисперсних минералов с. полярными и неполярными веществами, с ішоцью севре-

ь.ешшх методов исследований физико-химической механики, впервые изучена вопросы, связанные с выявление:,; характера структу-рообраззвания аскангеля в органических средах. Установлено, чю ответственным за процесс структур’оооразовапин является взаимодействие органических веществ с поверхность«} частиц • глины ї прир:.да адсорбционного слал. •

Практическая значимость. Получены новые виды буровых растворов аскангеля на нефтяной основе, которые отличается-соле- ■ устойчивостью, тормо- и морозостойкостью.

рекомендован в качестзе наполнителя резиновых смесей карбонизирован иый аскангель, применение которого ооеспечивает экологически чистую и безопасную технику производства резни.

Апробация работы. Начерпали работы докладывались на:11 1‘ру-зпнекзіі республиканской конференции молодых хн икот (г.Кутаиси., 1976 г.). Республиканская конференцій! по хкзгкэ-:п;мическэ1! технологии (Полтави, 1961 г.). Вак^назооп конференции :ю

адсэр£?ц:ш и хроматографии {Бику, 1982 г.), Всесоюзной конференции по коллоидной химий и физика-хишіческой механики (Ташкент, 1983 г.), Республиканской конференции по физикз-хииичв-скоД механике дисперсных систем и минералов (Одесса,'1983 г.)* Международной конференции по коллоидной химии’ (г.Балатон, Венгрия,.1988 г.).

Публикации, Поматериалам диссертационной работы опубликованы ^.научных статьи, 5 тезисов доклада и получено одно авторское свидетельство СССР.

Обт>еи работы, диссертационная работа состоит из зйедзния,

5 глав, выводов, списка литературы (217 наименований).

Работа изложена на 130 страницах иаш.шописного текста, включая 21 рисунка п 37 таблиц. •' 4

основное соотжание РАБОТЫ

І. Струхтурообрагзванкє аскангеля з органических

средах ‘

Проведено исследование процесса стр^ктуроэйразэваняя і’ структурно-механических свойств органодпсперсии аскангэла-бен-тэнита’аестсрояденая. Аскара,- Озурготскэго раііока Республики Грузия. •

Аскаиголь принадлежит к цвлзчнш беитлшта:.!, хорошо зышчзп-ная адсорбционная способность к реакционная активность этих минералов мзаст быть с успехов использована д;:п направленного регулирования исяэвитс свойств с цель.о рас:: прении с>» их практического применения.

Органоднсперопи аекзагеля. .пзлуїгілгс;» з роранлч-і-

с.:их.средах с-доСазг.знне* ¡хггя^гдегз реоггыз -де^!;,вг.йна.- Устаноь .'є;:!! гм::... , .

ч '

зовшшя 'і’зердой фазы и содерканив пдорэфэбизирующого реагента дчр лолучгякк усгзйчквоіі сїрукгурироганной зисіеш в данной среде„ ' т

Кзу?ена набухаеиэстл, дгслергация и килеттса струхтурооб-разэзакия аскакгедя в дайной среде, отражающая особенности формирования и уярэчения пространственного каркаса во времени. Установлено, что на характер и кинетику процессов построения гхэричгшх структур органодисперсий существенное влияние оказывает природа длоперсаониак сред. 'Показано, что гиксотропное упрочение зрганодисяерсиі; аскангеля/в основном,завершается в гечеляе 3 часов. На расЛ приведена кривая тиксотропного упрочения 1056 суспензии аскангеля в спиртах. •

При исследовании кннеглки структуроэбрязэвзшя асканголя в органических средах использовался прибор Вейлеря~Ре>1чндора. По

данным изучения кинетики тиксотропкзгэ упрочения коьЛфичизнт

.. .Рт-Ро ■ ' п

тиксотрочии —р------ , где % - максимальная

прочность, (о - начальная прочность, для суспензии г глицерине Кг= 0,78, в этиленгликола - 0,75, в Даниловой спирте -

0,71. ' "

. 3-таблице I представлены данные 1:0 набухае^остк и тзсллаи

смачивания аскангеля в органических средах.

■ * .. ТаСтт I '

Набухаеыостъ и теплота омачивания аскангеля з органических

средах

Органическая среда Молеку- лярная массй Дипзль- ный лзмент. Ди~' злзк-■ прическа я постз- ЯЛлСШ Продел набухания , ц;м НаСуха емзеть, О/V а Д;.ч/кг

Метиловый спирт 1' . 32,0 "1,7'-- '38,0 3,00 0,45 . 0,13

Бутиловый 7Ь,7. ' '1,6 I?,? 30,00 0,'56 ,^0 !

Геитилэвкй 1Гб,I " V' • '¡V, ■ г, б '■ ' гг,: ¡¿оо,оо 0,?2 о,;..?

Децилоззий Г 58,3 1.6 7,6 300,00 0,67 . С !-6

Вода ‘ ' . 18,0 • 1,8 81,0 20,0 0,9?. ;:Д2 ! 1

Эгиленгликоль 62,0 2,3 «,2* 35,0 0,С5 '„Д4 !

!Глицерин ' 92,1 ¿,55 0,^2 _ 1 ч'.Си ]

‘Цикяогексан 8'*,?. 0 2,0 10,Э 0,10 • I у |

1Гзксан 36,0 0 У а •* »- 2'5,.) 0,07/ > ( 1

-Буталоцвтат 1 . 1 • 1 4.Л.С , ! 1,83 5,5 110,0 ! 0,-')2 • ✓ 1 -

А ка ли зло я у «он: л' :с 1.. . ;• г з1:,

ис'сгь :■ - г .•/, :

¡шчесних веществ,^ в частности, от наличия диподьного молви- ' хв^троияхя и.размеров их молекул. . ; .

Процесс диспергирования аскангеля в органических средах прослвадвалоя с поыэадз электронного микроскопа. При обработка аскаагедч спиртами происходи* ВБиенениа фарш и очертания часгнц, чзо возызаво является яздтверадением происходящего диспергирования, однако, характер атого процесса с помощью. данного иетода проявляется нечетко. Поэтону был использован хроматографический иетод (пз аргону) для определения удельной ■

поверхности аскангеля при его обработка спиртами. Полученные результаты свидетельствую ото«, что в спиртах способность •

.. .дйспвргнрозания у аскангеля возрастав» с увеличением ноле-

« - • • _ - . '

кудярнай массы среды. ’ . ,■ - . ... . < ; . .

■ ■ Одной из важных энергетических характеристик взаиыодейст- V вия органических вецеств с поверхностью аскангеля является ее . теплота смачивания. Анализ эксверимзнтальйых результатрв по теплотам скачивания аскангеля органическими жидкостями и их структурообразующей способности в этих же .средах показал, что • , ыежду данными хапактчристиками не существует четко выраженной • зависимости. В ряде спиртов наибольшие величины & наблюда- ■

. ется яри сиач/ваник аскангеля кэротлоцелочншш гомологами. С . уьелшениеа длины юс цели теплота смачивания поверхности ас- . > кангеля уменьшается. Тем не цзнез наиболее устойчивые и прочим I пространственные структуры образует аскангель в ереде длинно- '

цепочных спиртов, ' : . . , (

.... - . , •. V

3 отличие ог спиртов, в средах органических кислот о увели.- ;

чеиием молекулярной массй" оптимальная концентрация структурэой- •

разевания твердой фазТс ловМаётся до" 20уГ и "склонность к структуро-] обраЕоэащш дисперсии уменьшается. По-зидимому, в эток. случае нйоЗ:;о-|

■ '-.’Л'-' ■’ .. 7 \ •

, дино учитывай различнуп силуводэрэднэй связи в спиртах и

- кислотах. ИзЕвстнэ, чтэ эти вйщвсгва при абсорбций формирую*

разлячныв.по природе адсорбционные слэи.- .

: \ " В'осаову рводэричвсквх и«ашдаваний органодиспарсва' гли-

\: г1 > нистыхшгаералов положены ив*ада физико-химической кеханаки

. (входа Л.А.Рэбнндера), поззэдявдве измерить следующие показа- , > телягпрвдельиэестатическэе напрягениесдвига, пределы проч-

' :-;-;';-;{';во1в^,^»я81С9о*ь,' начииая с ваМмьаей вязкости. неразрушенной :структуры и кончая вязйосеб» ярадел^нэ разрушенной сгруктуры, лвастическуп вязкость и соответствующий ей предел ’текучести.

.1 =; Ддя и8иврения реологи'чесют характеристик. применяли прибор

; ' Вейлера-Ребвлдера и ротационный вискозиметр типа йх-о Ьь^~2.

■ ' •’ На рЬ'о.2'прйвсйвяы' Эк<юв|Шв«а®^ ;вршге ЙЙ»

■ • • сусаеязии_ аскангадя в глиц9ранв и де151ловом ст]рте, . , ,

' . Рвэлэгические характеристики наиболее устойчивых и прочвых •'

ч.'г. сиогец» приведена в табл. .2.. ' ;;

Ч : V -- - Ч'Ч:-': •’■\Ч ' Таблица 2 ’

АЛ... ■■ - . Ч , ■

• «'. Реологические свойства 10^ оргавэсу мензкй аскангеля'

♦ - . ' У*. ’ ’ ’ . - / _ - • • - , Ср еда ’ - * • Началь- ная пласти- ческая- вязкэсть Л’. Па-с Наименьшая плао-тичаснаё вязкэсть Ч-. Па.е( Услоашй -статический . предал зекучес-ги \, . ; Пэ .. Условяый\ динаиа-' ческий предел текучее-' рр. . Па Скатичв-скан :глас 1КиНй(ГСЬ Юг с~Х,

Дециловый-спирг . , • .65,0 • 2 ,50 . 0,86 ГО '" ' ’ 1,32

Этиленгликокь - 79,0. 4,00 1,26 12 • '' 1.4С '

Глицерин , ш, о 40,00 4 ,¿0 . ' 1^:11 'Ь.ТЭ

.■ • Анализ данных; табяиц ' показывает, ч'.'о сускепз и и зскаигедд в дёцй«овои-:спи|з1(3',’ э'г/лсйг;ш;:ояе й:'лч;,;:еркн'3 'квляягея уугзйчг-

*v‘i VW,

’ .! ’ -Í 1 на

/3?? :JS

.№ -о 91

SSO ч 8ú

т •\ 7Í

то Г. 60

№ - 5$

ш ■' и

3ÖQ 33

2SS - S3

№ Г №

гв JO ßO dH IOS ДО Sllß 60 О Xz Па

Ríe.2. Реологические кривые органодисперсии -аскангеля: 1-е дециловом спирте,

2-е глицерине.

выми тиксотропними системами, их реологические свойства, ачалэ- ‘ гичны водным суспензиям, относятся к малапрэчным пластическим

■ системам., характеризующимся условии статическим ^ к условно динамическим Р>сл пределами текучести, .

Процесс структурзэбразования и реологические сзэйотва в . этих системах следует рассматривать как проявление оцепления частиц твердой фазы в условиях возникновения и разрушения кэкг тактов между ними з данной среде. В случае использования спиртов как Д.ісперсионноіі среды суспензии, УСТОЙЧИВОСТЬ ЗТО]!ЙЧ шх структур зависит от длины углеводородного радикала -л подарка- ■ ни я ОН-групп. Решающее значение при этом"принадлежит солы-ата-ции дисперсных частиц. Чем толща' прослойка дисперсионной среда мевду частицами, тем меньше сказывается.д^йстеиз молекулярных сил, обусловливающих сцепление частиц, тем менъпз прочность ' структуры. Рост взаимодействия ме:-ду частипдап ТфЯГОДПТ К у;;ро-.чеїш^.пр^етранственноЗ структуры. ,

-■ . Образованию стабильных, структурированных суспензий глии з органических средах весьма эффективно способствует дэбагхъ различных поьерхностно-актиьньгх, т.н. гидрофэбизлругада 1-е-, ЩЄСТ2. В качестве гидрофибизирующих всцеста нами был лркмеаяи октадециламин - Опытами показано, что доб=.вкз ОДА

з количестве К (от общего объема) снижает оптимальну!-! концентрацию струитурэоСразованил эрганосуслеизии зскангелд г,'/ж; в два раза. • ’

По даншгм йК-спеитрэскояте потно шлага сі, что при а?.ь-

кмэдействии асконгеяя с зысагзи прзйехэдк'г бдеор&до

на отрицательно зарп:.-:еи:іоіі повер*но:;£;і чагт::а У;<и«рагл. Ос-• . £\ •

пао':.ение полос пзглэденля пзвврхчост.&х -'-Тс* групп пр0!г::'0-

д»т в результате егмгиггкдо

■ . , Ю ’ * . -

по-видикому, связана с де]юрыацЕ.оннш колебанием NH связи алкидажсниевого катиона. . ’ . - ■

С ломощыо метода ИК-спе^тральаого и рентгенографического, анализа была изучена природа взаимодействия органических, веществ с поверхностью аскангеля. ИК-спектры исходного аскангеля и его модифицированных образцов были сняты на инфракрасном спектрофотометре UR -20. е диапазонах 4(ХС-700 см_1, а рентгенографические исследования проводились на дифрактометре "ДР0Н-І" с анодом из меди.

На спектрах модифицированного спиртами аскангеля (дециловый спирт, этиленгликоль, глицерин) ео всех случаях появляется слабые по интенсивности полосы I2QQ см“*, а-такие в области частот.1480'см”* По-видимому происходит химическое взаимодействие спиртов с ненасыщенными атомамл кремния или ае с обменными катионами поверхности аскангеля с .образованием єфкроподобних соединений типа, £>І-гО-Р-кли ¡lie- 0 - ¡1 , лде Me’- обменный катион (рио. 3). ,

Анализ области спектра 28оС-381,0 см”*,'показывает-усиление . ' Ентелсдвнооти антисьшетдичЕінх и симметричных валентных колебаний • метмльныг. групп - CHg - в области 2870 см~* и 2945 см”*. ■

Отсутстпиэ широкой полосы с максимумом при 3450 'см-*,относящиеся • > к молекулам ¡.¡«¿плосчосткоЗ еоды, и появление новых полос поглощения в области 2800—3000 см”* и 1480 см~*позволяет утверждать • •

о проникновении спиртов в wet,плоскостное пространство аскангеля, что хорошо подтверждается данными рентгенографического анализа -увеличением мжілосісосїкого расстояния -doc; от 1,25 до 2,L4-hm.-Для д единого го спирта,. этиленглаколя. и глицеркнаі характерна широкая полоса поглощения в области 3200-35_0 см~* что обуславлено том, что колокулн спиртов сильно ассоциированы! «Ьлно предположить, что в органодислфсняіс аскангеля на поверхности глинистых частиц спирте в ocHOjiuQM находятся в ассоциированном состоянии (рае.4).

Pv.o. 3. liK-anov^ßu: а-аскаагель з де-і.'илоеог; спирте; ' В токо'р ътл-лсигликоло. •

ш т ж т жз та )см

Рис. 4. ИК-спектры: а-депчлюзо.гр спирта; 4- аскангель в Дсцзлолом' спирте

•/

Термографические ксследоешю дроводались на дврив&отрзфв

:лэрки Я —X&.JÜ система Паулик,Паулин,Эрд ей, в атмосфере воздуха. Образца нагревались до JL'00°c со скоростью нагрева К)°/ыш, к качестве эталона попользовали .оксид ¡алюминия.Но термохраммам коли; чественяо определялись: сорбцвонннй объем по воде, температурный интервал процесса дегидратации и максимальная скорость дегидратации. Экспериментальные данные представлены в таблице 3..

Из таблицы 3 видно, что на термогра\ме исходного аскангсля наблюдаются три зедоэ1М,е1:'га> вызванные потерей адсорбционной вод1 (70-210 °С), дегидроксилизацнеЁ реиетки (620-690 °с) и амортизацией минерала (78o-9lL °С). Сдвйг первого эвдоз.^екга в сторону более низких температур ; 91-100 °С) -у модифицированных образцов аскангеля является показателем ослабления связи полекул воды с

поверхностью ГЛИНИСТОГО гжнерала И ВОЗМОЖНЫМ ее вытеснением. Л ОЛР1 ми органического вещества. Общим характерным признаком |.одк$ицир< Е8Ш1ЕХ образцов аскаягеля является присутствие интенсивного ЭК30-Термического э'|>Ьакта на кривых ДГА, который возникает из-за тер» окислительно!: деструкции адсорбированного органического веществе

■ 2. '¿изико-х.вд.'.ичзские и структу$но-кехаяические

. свойства сускзнзю аскангеля в органических •

средах ’ . ' '

Проредено исследование физико-химических и структурно-:.: ехани-ческ'/х Ьеойств суспензии аскангеля в нефтепродуктах с целью установления возможности их применения в бурово:: тех1шке в качестве ПрОМИЭОЧННХ р£.створоъ. При буренки глубоких И сверхглубоких О.КЕЭлЗ рекэ.ловдуется применение пром:лзочкнх растЕороЕ на нефтяной Ъснов1 ( к/о) .Техкологическими врсллуаестваяй этих рестгороз перед водит." является кх з.^октивнос^ь при проходке яаЗухагизх и осниа^сае пор устойчивость по во ci: *едаг. солевой схтесоп.:, зро^.'жгих'л nt/'хь. . dojn nhih cî'.Oi'OCTi; 'vpîiiiir, */>esitofs ./.'yniT,',.,; ■.от:р1'т;:я v oci'oc:::ih продукги=”ьк ччистов. Hoc- r:nc :w ■■ чьи/ ) сто;!'л>с*ь. p::c

Таблица 3

рс]:.ил-рз.:^чост;с дашше выспкэдислерспого аскенгглй и его зргаиэпрэпзвэдшлс образцов

I зкдмера'чссклй 3 эндэа-вриичесяий Ш эндэсериичес-г

этаект '■ ■ачуГ.гл-ф V’-4 •Лчри-'Г

го м о о 1 П"' ♦' ~ 1 . ~1 "

, Осразцг; о 2 ' ко , Д

с . 1 по * а? • Р1 • 1 1 л

/ - к ' 05 - р; )>Э О . о -:^0 2*0 СО *■ ; 40

’ СО о <13 13 со : >.с ;р«сз ; О Я спо

=3* о ПИР о 5* » 5Г/ Г5 П

[ О с? П*Р- 1 1'Л * £-1 *■ ' Я ЛО,

о ЙЧ ■V -*51а? а а сз и >>СЗ

. Е-» Е4 Е4.- С [н 'С о •ННЕн

^<$СКТ

« п

и о:

ТТ~

кпЯ эффект

I :з

•ЭО о со ^

Оо ' » о ¿2^*3 &

■ Лез Ф :а оо ) Ь4 “,02 *з ь; «о

| ч со ; н • "3 ао.

! о со о >*о

ПС ЕЧ Е-5 Н

|®о°

> К со ; £3 С: « С

'00 эгаденш-'й

С СКсИГОлЬ

Суспензия аскайу

ГС^Я 13 ДСЦИЛЭ— '

’в э и с пир-то

'Сус17снз’.;я I5

.'зкиеягливгччз

;С;,'гпе?.й1|Я 2 ¡? »¿ь цер* ’11 о

I. -

Суспензия 3 . ¡глицерине оез !ОДа *

21,с? АО-173 103 29,% 40-160 90 33,15 50-190 103

Г

£6,93 »0-180,100

5 -5,-3,

)

4,04 | 4,41 !

Зкз'эгешкчес- I кий эффект ]

"!-£5Г

ЕО О •

1 НО Р о

СЗ •“ ~зо а

ч- -ЭО 55 са

О ;3 СП-’ • со СХ2

ИЙ« * •» СЗ

2 СнР* х о М •“

а? С5 СО

Г-* &Ч Еч я 53 О

I 6,52 ( 780-900 870 - - -1 ,!

, - 1 840-900 880 220-690 , 1 380 15&4 !

1 : ; - ! 780-500 1 1 840 280-650 ¿■20 24.21.

1 ! ; - I 780-500 £50 280-700 470 253'

1 ( ]2,64 | 740-300 835 270-600 380 Г702

воры на н/о оказываются более эконог/лчншиу'вследстаие своих технологических преимуществ и гленьших расходов ка повторную обработку..

Первоначально суспензии на я/о изготовлялись из органопрокз- ' ВОДНЫХ ГЛІШ, однако впоследствии ДЛЯ повышения ИХ ТИКСОТрОПИИ, термо- 'і солеустойчиЕости был предложен новый рациональный метод, ,

' % * по которому глина энергично растирается в нефтепродуктах с добавлением гидрофобизирутацего реагента. Б качестве дисперсионной среды применялось соляровое масло - продукт перегонки мазута ( 4и0 - ' ' 450 °С). Свойства суспензии .на н/о определялись стандартными метода;

ми/ - ...

* • ; -

' Установлены оптимальные условия получения нормальных я утяяе-

і \

ленных суспензии до удельного веса 2,4.’ Показано, что физико-химические свойства суспензии на я/о зависят от природы тв, фазы, количества вводимого гидрофобизирующего реагента я содержания аро-» матических и парафиновых углеводородов в исходной кефти.;,С уье» ЛИЧ9НИ9М содержания ароматЕяи в масле до 30$ повышается стабильность, вязкость и коэффициент тиксотропии суспензии и уменьшается • окорость фильтрата. Наиболее чачественные суспензии содержат ■ , 10% оо'огощенного аскангеля и 1% октедецилашша. Изучение процес- . сов развития деформации во времени при постоянном напряжений сдвиге, ка прибора Вейлэра-Ребиндера, показало, что'эти суспензии-характеризуется присущими им механическим свойствам - прочностью, ВЯЗКОСТЬЮ, упругостью и способаостью к ПОЛНОМУ тиксотропному ВОСС» тановлеазш после механического разрушения. • •

' ~3 процессах бурения на нефть, в особенности сверхглубокого, .

больаую роль играет терыо- и солеуст-ойчшзость промывочных глинит-тих суспензий. Изучалось влияние боды, солей и теміератур на свойства нормальных г. утяяолекних суспензий па к/о. Показано, чі'о добавке ЗОЇ? воды п-25'і электролитов не ухудшает свойств суспеизгл. Норгмьнып к утялізлзкниє бар:іто;.і суспеаогі; ркокапецоремото ’аг-"йчг-. ге їй, й/о соле/з?сїїЧ"Ви и при ■височи:-:''!.’'" по^с.ту>ах

. • . ' , • Таблица 4;

Терюстойкзсть утяавлекних су'спанзий Еысзкодисперсного аскангеля на нефтяной основа

}Удельный

' >ч ° Я , • иои,

I

'.ЕГ'хгД*0 ! 1»02

1,7:1

2,20

■ . ь, ' °с Вязкость,] СЛВ-5 | о' .■! . ! Скорость -¡жльтраняи * ил 'Кэрка, ии . Отстой, • ил Стабиль- ность, Ю9кгЛ*.3 Напрякениз .сдвига, Па Коэффициент ‘яиксояропии „к*

начальН. прочйостз ■?о ■ максишзльк ■ ■‘прочность 1 Рт

г- 25 ' 143,0 # | ■ 2,65 • ' 0,5- 0,5 0,008 ?,0 12,0 • 0,66 I

.2У0. 150,8 ' 5,30 0,5 Р.5 0,008 5,5 17,1. 0,80 I

25 { ' 143,0 ' 2,65 0,5 . 0,007 7,2 12,6 ’ 0,75 |

.V • 189,0 • 4,У5 1,5 ‘ 0,5 0, и08 7,2 * 19,6 1,75 ;

25 187,2 2,65. ' 1,1 0,005 8,1 27,0 2,22 ' • |

-¿О 208,0 4,63 1,5 о,з 0,1.. 06 8,5 . 27.4 2,30. !

' ' 25-\ ■ ^ 206.0 ■ 2,65 1,5 0,С05 10,8 36,0 ' 2,33 |

! 319,8 ; 2, ТО Д,5 ел -л и,£ С.С06 10,3 36,0 | 2,33

! 25 - 424,0. 2,00. г;>0 • 0 ,"о04 12,3 • 45,0 2,43

§! ' 507,0' 2,00 •2,0 ОД 0,006 ! 12,8 I 45,0' 2,45 ... и

■ IG ' '

' Наши исследования показали, тто суспензии аскангеля на нефтяной аоновэ являптся тахяе морозостойкими, системами. Суспензии аскангеля на нефтяной аопове подвергались воздействию низких температур до -30° и течение сутки. Затем при комнатной тешерату-ро измерялись их свойства, которое ’полностью восстан^швались. Поело Низкотемпературной обработки свойства суспензии аскангеля на и/о не ухудагаятся и при солевой ойрабтки и влиянии воды. ’ Измерялись вязкость, скорость фильтрации и коэффициент тиксотро-пии суспензии непосредственно при низких температурахЧдо -10°С),

• Таблица 5

Влияние температурного решма експлуатации на физикомеханические свойства 10% суспензии аскангеля- ■ •

«3 о, í>> и Пі ш Sé5 ш Н ■ Я « в о а в Д Й о со ц « о и S

2Q 384

-2 - • 540

-7 ■ 840

-10 К9 TG4eT

о о* X. о е< •

О* А О Ъ X £}

О

......І

l->

е

h

Р*

в

А

К Ъ

щ ° ф а:

СО

«

О

I J

і;? • о

i ;S

>

0,6 ! 2,0 0.5 ; 2,0

І fc; Л CQ £-* їґ« о сЗ t'-J о tí ч 33 ЯЗ &* о * 03 Пн лО гп t: Он | к л л яо в! Щ £ к 1 а к О К О - w сч* s см £■* В ад ^ © « К о Я -S Н ’ ^ о h О. і] ГІ -S к і1 Uí £н ü

. — * ■ — -- ~J

6,4 11,2 0,75 ]

32,4 56,0 0,75 і f

48,0 72,0 0,50 .. ¡

64,0 ¡ 68,0 .0,33 ¡

~ Одним 'из аффективных изтздэз управления4 дрзико-тиш-чазкиии м реэдогкчгскиым сзэйствамй дислероиый систем является ультразвуковая обработка. 3 зависикэси; от режим обработки и акустических пареаетрог ультразвук, зіроашіез как дисперпі-рую^ее, та:; і агрггаруэдес действие. Сксдер:.;..слги ;\v>¡:o;;;-„.n!fa-с «p.¡iíe;ieia:e« ¿:ггэчк;!ка ¿'лыраз.зукзы.-х кэлес'л!;;:; - генерагорь • т»*лз J3:^1 і с чзс^ото'Л 2ч кіц* 0 jBpü'.’Cí:!' ульт-

развукового 00Г.,,'ЧЗМУ.Н ДО ПЯТИ i-1; - л J'~ ó О г. Г ; ’ Г У. Г-ÍTcT'OÜT.:. V: С

-.0,5 “ 2,0

г?

лкчиааегся с лэямеииеи условного статач^кло (Р;с, ) и дилааи-Чвоиэго (Рнд) лраделэв текучести, указывоадх на твердофазный характер образующейся л системе структура (рис.5). Статическая прочяость-По = Р;с(Д • opi’ailэфилышх оузпензаЗ (По= ICT^o-^)

— 7 —Т

больна, чем у задних суспензии (11с = 10~ а~ ).

Рис.5. Р^олаггкескпе кр:;вь:е зависимости скорости сдвига от

рапрсдсиия сдм'.гя L"/l ортано^лышх суспензий ао.хгцгеля после двухмшутной (а) :: п.чтп.-ииутной (d) обработки уль, тразвукол, .

Зоволскио од*шл по .¡сполъзогонга эргсяофишгсхо аскангол-г в качество nano.ï:’>.i’(bû.: роз:ui;i ло::.чзата, что сргадо'-млнко бантонитм t недалеко', 'уду^еп гогу? |<эй?л уироко1? ироюябзхе зо шотах отраслях прош/понмостя. .Ка ояводе розцро-г'/хаа'.'ес'жл изделий (г.КуташпЛ бнла изготовлена и мспытаяа розпнот-ая ciîsca, гдз в качество ¡'апод-лтоля прл*:внои кар&яязнхоиагошЗ асг.аигагь. Эют ьтсд заада-

ПОН «мэторски;« сTii■ до/о■]ъстТ:о'* (/.„сЛи-ЖТо "¡ХТ.'Бл,1983, 5Т0)

Пр::;/'?по.".;е Kçp3»wv-t рсисачого üCKaiT.-.:.’;:: i< ¿атлЗодявш с* углеродно* сам;: -т:>>;0 ачг/лп* ,у;;о]',себ,гг-;г;р сг:::, пт О привод:'? к

ус-.г:::' груд?., г-.сзоопсaotfsu саяатарного-ооотон-

аия. Улучшается эластическое свойство и лластичр.ойть рвзинр-, • гахтческих изделий без ионяявнла арошТооти. .' : .. , '

-- ■ в ы в о д ы. 7г;"/V'-.: \

1. Хорошо выявленный адсорбционные свойства а реакционная активності аскангеля. обусловливают возможность получе-нин устойчивых оргакофилышх- систеи.характеризувдихся ойраг зованиеи тиксотропной пространственной структур с определен^ ними структурно-иехакическиш свойствами. ’

2. Установлена аптинальная кондаатрация структурообраэо-

ъант аскангеля в различных, органвческихсредах, Эта вєдіічін* на изиеняетсяс рсстои молекулярной нассы органически^ . спиртов ¡1 КИСЛОТ. . ■ . ■ ‘ ; .

3. Набухацие частиц аскангедя в органических средах явлЯ-втся однии яз важных факторок для образования пространственной тиксотропной структуры в этих яе средах, Набухающая, оді?-* соОность аскангеля зависит от строения органических веществ

и прежде всего от наличия у них дипольного ммешеа.. . ' ■

4. Исследована теплота скачивания частиц дскангеля раз-

личный н-слиртами и другими органическими веществами. Мазду значениями теплот сиачивания и струкаурообразавания в этих гв средах четко выраженной зависимости не обнаружено. ' .

5. В процессах структурообразования в органических средах

определяющее влияние оказыванх природа дисперсионной среда’, • • ориентация и характер-'взаимодействия их молекул с поверх- ; костью глинистых частиц. • ■ ■ . ■ .. . .

6. Методой 1Г.К-спектросколии установлено, что характер... /

адсорбции органических ведеств на поверхности' аскангеля .опре-, ., деляегся природой еу^есгзукцях на Еоверхиост»; аскавгеля' ацгав?-них центрів. • • ..

■ - . 19 .

ч . _ _ . _ _____ .

. 7. По реологическим сзоИстьам орган зольные зиогei/ы аснан-

геля аналогичны водным глинистым суспензия!'. Однак? процесс __ . структурээбразования а них’протекает Острее, уаканчизается

• за. 8 ; чагов, Образумсся мевее прочные структуры твердооораз-. ного характера о упруго-пластичными свойствам;.

' 8. Исследование процесса струптурообраэованкя в динамиче-

ских условиях показало, что величина эффективной вязкости и условного динамического предела текучести - Ркд» & такяе характер разрупения структуры гавиеяг от природы дислерсиэяной среда. . ’

9. Разработан рациональный метод получения яеводных сус. пвнгий до удельного веса 2,4 на базе аскангеля" и солярового масла с применением гидрофооизарупщего реагента - зктадецилами-на и утяжелителя - барита (уд.вес 4,36).

■ 10. Установлена зависимость гксплуагациояиых свойств навод-

ных суспензий аскангеля от природы'твердой и' жидкой фазы, а . также от’природы и -количества гадрэфобиаирущего реагента. Кэ-казано,> что они являются устойчивым/., высэдо-вязко-текучцми тиксотропными системами с низкой фильтрационной скоростью. Со-леуотойчивость, термо- и морозостойкость суспензии аскагголя ' на нефтяной основа по.своим рабочим локазателям вполне отвечает требованиям‘глубокого бурения на нефть. • ‘

'II. Разработан способ получения вулканизированной резиновой . -емеей с применением эрганопроазводйого (карбонизированного) аскангеля. • • • ‘ * '

: Испытание этого способа в полузаводских условиях показало,

что применение карбонизированного аскангёля в качестве наполнителя резиновой смеси- значительно улучает экологические условия производства‘резин. Лэаыааются эластические и пластические

• cBOiicïüa резано-технических изделий. ■

Основные розулътаты диссертационной работы изложены в публикациях: ■

1. Е.К.Кэбэхидзе, Л.В.Куридза, Э.Н.Салукзадзе, I.К.Джапаридзе.

Морозостойкие промывочные суспадзш // Нефтяное хозяйство, Г9£6, $11, -С.76. ' .

2. Е.М.Кабахидзи, Л.В.Курпдзе, Э.Ш.Салуквадзе, Л.К.Дксапаридзе Влияние солей на эксплуатационные свойства .органофилъных оусп£.нзЕй аскакгеля в условиях низких геыиеротур Ц Иэв.

АН ГССР, 1987,-т.13, » 3. -С.201-203.

3. Э.Е.Салукв?дз<з, З.И.Кобахидзе, Т.Р.Авдрэникастили. Органо-. филизацин чскангелл в органических' средах./уСообцения 'АН

. , Грузии, 1991, -т.142, 02. -C.34I-343. .. . ' ’

¿.И.Кэбахидза, Э.Ш.Салуквадзе, Ц.С.Габслия, Т.Г.Андрони-капвили.. Структурээбраэования в органэфпльных суспензиях -ч асхангеля//Сообщение АН Грузии. 1991, -т.142, .'В,. -С.345-346

5. A.c. 1004413 (СССР).Вулканизуемая резиновая смесь.

i /й.У.Кобахидзз, Е.Щ.Салухгадзе, Ц.З.Порчхидзв.-Опубл. ЕЙ. -1985,-а 10. ' . ..

6. Е.И.Кобахидзе, ЭЛ'.Селукзадзе, Л.Х.Дмпаридза,' Оргаяофили-

гация асгангеля нефтепродуктах //¡.¡шоркали работы П гру- . занской республиканской конфзренции молодых химиков. ' ' . Кутаиси, 1978, -С.46. '

7. Е.И.Кобахпдзо, ?,Ш.Салуивэдзс, Л.В.Курндзе, Л.К.Джапаридзе. Получение примеье.чне прошвэчных -аидкэсгой‘.дисперсных систсй к ?£;..понаг.ных растворов. // Тезисы докладов республиканской нош;;, по физико-химической технолог.);;. - Полтава,

ö. ».КДэбахздзй, Л.В.Курпдзе, з.Н.Сьлуявьдзе, Л.К.&ьзпврызе. '^.«с.-<'лдейг?.>'.;е д;е^?5пргд5к?эз с пэвер^коотйк осогацеа::ого

аскаигэля // Тезисы доил. закавказской конференции по адсорбция и хроматография. - Баку, 1982, - С.£33.

9. Е.И.Кэбахидве, З.Ш.Салуквадзе, 7;.В.КурздоО, Л.К.Диапарвдзэ. Изучение прзцбссов^зрганэфилизацки асгеадгсля г нефтепродуктах. // ТеЗИОЦ ДОКЛ. ВСОССЮЭНОЙ КОЛф. ПО КОЛЛОИДНОЙ химии и физико-химической цеха ники. - Таикен?,. -1983. -С.65.

19. Е.И.Кобахидзе, Л.В.Курндэе, Э.Ш.Сэлукаадзе-, Л.Х.Дмалягл'д^о. Прочность и структурно-ибханические евоПсхва оргоноц^ь’иипгл систем аскапгем и диатомита // Тезису докл. республиканской кэнф. па 1>изико-хйжчаокой яехзкике додтероких сисгел л шшералэв. - Одесса,-ISS3. -С.218, •

II. ¿¡.I.hoDaKhidze, L.V.Kuridne ,Е. ¿h. 3ttlucvsdB3 , 1>.Х. Oapui аЯсс Ccjlloid-cheaical principles of regulation of durfuca ¿:ii structurai-ncchanical propartiaa of natural aluoi.no-a-ilicatea // Ргзсзеаinga of the Contexenca oa Colloid Cnoaiotry Balgtonfurad ’38, I. U'divos University,

’.iudapoat , -',)p.2o7-270 " •