Композиция для получения пены на основе ароматического углеводорода Советский патент 1992 года по МПК B01F17/08 B01F17/18 

Изобретение относится к получению и применению углеводородных пен.

Наиболее близкой к предлагаемой является композиция для вспенивания; преД ставляющая собой раствор олеата триэтаноламмония (87-97%) в п-ксилоле (остальное).

К недостаткам известной композиций относятся трудоемкость и сложность синтеза пенообразователя (олеата триэтЗноламмония), а также необходимость использования его в больших количествах (в составе композиции его содержание в несколько раз превышает содержание растворителя - п-ксилола). Углеводородная пени, получаемая при вспенивании такой композиции, не находит практического примененияиз-заэкономической

нецелесообразности, связанной с высоким расходом ПАВ. Кроме того, такая композиция представляет собой жидкокристаллическую фазу, вязкость которой значительно превышает вязкость самого углеводорода.

Целью изобретения является получение композиции для вспенивания, оключающей ароматические углеводороды при небольшом содержании доступных ПАВ. т.е. представляющей собой разбавленный раствор ПАВ в ароматическом углеводороде с вязкостью, близкой к вязкости углеводорода, .и образующей пены с кратностью не менее 60 усл.ед. и устойчивостью не менее 90 с.

Цель достигается за счет использования композиции для вспенивания, состоящей из пенообразователя (0,5-4.0 мас.%), воды (0,5-10,0 мас.%), низшего ароматического

углеводорода (бензол, толуол, ксилол, кумол) - остальное (до 100%). Пенообразователь представляет собой смесь додецилсульфата натрия (0,2-1 %) и цетилтриметиламмоний бромида (0,3-3%) предпочтительно в следующем массовом отношении: 1 м.ч. додецилсульфата натрия: 1,5-3,0 м.ч. цетилтриметиламмоний бромида.

На чертеже схематично приведена установка для получения пены.

Методика приготовления композиции

Навески компонентов додецилсульфата натрия, цетилтриметиламмоний бромида и воды растворяют в соответствующем количестве углеводорода (5 мл) при нагревании на водяной бане (гводы ). Порядок добавления ингредиентов значения не имеет. Нагревание и перемешивание способствует полному растворению. Полученный раствор охлаждают до комнатной температуры и переносят в установку для получения пены.

Физико-химические характеристики композиции.

Внешний вид композиции зависит от содержания воды и температуры. При t все композиции являются гомогенными прозрачными микроэмульсиями. Температура помутнения зависит от содержания воды. При 25°С композиции с содержанием воды, равным 0,5-1,0%, прозрачны, с содержанием воды 1-5% приобретают коллоидные признаки (эффект Тиндаля, потеря прозрачности), с содержанием воды 5-10% определяются как эмульсии воды в масле (в/м). Плотность композиции изменяется в пределах /525с 0,8-0,9 г/см, вязкость ,60 - 0,75 сП.

Методика получения пены из предлагаемой композиций.

Композицию для вспенивания помещают в установку. Установка для вспенивания представляет собой стеклянный цилиндр 1 с термостатируемой рубащкой 2, в основание которого впаян стеклянный пористый фильтр 3. Пористость фильтра равна 100. Жидкость на фильтр подается через делиteльнyю воронку 4, воздух продувается через фильтр снизу с помощью перистальтического насоса 5. В установке предусмотрен термический дезинтегратор б пены,, позволяющий осуществлять циркуляцию пены в установке.

Важнейшие характеристики пены определяют следующим образом: кратность (Д усл. ед.) - как отношение объема пены к объему исходной композиции; устойчивость

пены (t, с) - как время разрушения объема пены (V 120 см, соответствующего половине высоты реактора.

Ниже приведены примеры обосновывающие предельные значения ингредиентов, обеспечивающие устойчивость пены не менее 90 с, кратность - не менее 60 усл. ед.

П р и м е р 1. Композиция, содержащая 1,44 -10 г (0,32 мас.%) додецилсульфата

натрия, 2,73 (0,61 мас.%) цетилтриметиламмоний бромида,2,2 10 г(0,5 мас.%) воды и4,35 г(98,57 мас.%) п-ксилола, приготовленная по указанной методике, помещается в установку для вспенивания. Скорость

барботирования воздуха постоянна и равна 0,015 . Весь объем композиции вспенивается в течение 2 мин. Кратность образовавшейся пены равна 80 усл.ед. Устойчивость пены по результатам нескольких измерений равна 240 с.

В табл.1 представлены данные по влиянию содержания воды на вспениваемость композиции на основе п-ксилола.

П р и м е р 2. Композиция, содержащая

0,87 10 г (0,2 мас.%) додецилсульфата натрия, 2,73 -10 г (0,6 мас.%) цетилтриметиламмоний бромида, 0,03 г (0,66 мас.%) воды и п-ксилол (остальное), вспенивается в установке в условиях примера 1. Кратность

равна 90 усл.ед., устойчивость пены - 420 с. В табл.2 представлены вспениваемость композиции на основе п-ксилола при различном массовом отношении додецилсульфата натрия и цетилтриметиламмоний

бромида.

Пример 3. Композиция, содержащая 0,87 .10 г (1,0 мас.%) додецилсульфата натрия, 2,73 . Ю г(3,0 мас.%) цетилтриметиламмоний бромида, воды 0,03 г (3,3

мас.%) и п-ксилол (остальное), вспенивается в установке в условиях примера 1. Кратность пены равна 60 усл.ед., устойчивость пены - 90 с. Далее композицию, находящуюся в установке последовательно разбавляют п-ксилолом и вспенивают.

В табл.3 представлена вспениваемость композиции на основе п-ксилола при различном содержании пенообразователя (состав пенообразователя: на 1 м.ч.

додецилсульфата натрия приходится 3 м.ч. цетилтриметиламмоний бромида).

Согласно данным примера 1 и табл.1, композиция для вспенивания на основе пксилола может включать от 0,5 до 10 мас.%

воды в виде микрозмульсий. При дальнейшем увеличении содержания воды образование грубодисперсной эмульсии приводит к снижению устойчивости и кратности пены.

Согласно данным примера 2 и табл.2, в состав пенообразователя, кроме цетилтриметиламмоний бромида, должен входить додецйлсульфат натрия/Оптимальным массовым отношением является отношение, в котором на 1 м.ч. додецилсульфата натрия приходится 1.5-3 м.ч. цетилтриметиламМо НИИ бромида.

Согласно данным примера 3 и табл.3 оптимальное содержание пенообразователя в композиции составляет 0,4-4.0 мас.%4

В табл.4 представлена вспениваемость композиции на основе различных ароматических углеводородов (состав пенообразо вателя: на 1 м.ч. додецилсульфата натрия приходится 3 м.ч. цетилтрмметиламмоний бромида).

Пример 4. В качестве прототипа взята композиция для вспенивания, содержащая 4.05 г (9.0 мас.%) олеата триэтаноламмония в п-ксилоле. Композиция представляет собой высоковязкий раствор, превращающийся в плотный гель с течением времени, т.е. обладает структурной вязкостью, В идентичных условиях эта композиция вспенивается только после интенсивного перемешивания системы (разрушения структуры). Кратность образующейся пены равна 7,5 усл. ед., устойчивость - 150 Мин,

Сравнение предлагаемой композиции с композицией-прототипом показало, что на основе композиции-прототипа образуется твердообразная углеводородная пена, так как прослойки дисперсионной среды имеют гелеобразную структуру, а на основе предлагаемой композиции образуется жидкофазная углеводородная пена, так как дисперсионная среда по вязкости соответствует жидкому углеводороду. У глеводородные пены, получающиеся на основе предлагаемой композиции имеют более высокую кратность, но меньшую устойчивость; чем твердофазная углеводородная пена на основе композиции-прототипа.

Компоненты композиции для вспенивания на основе ароматических углеводородов должны соответствовать следующим техническим условиям:додецйлсульфат натрия. - содержание активного вещества 98%,

цетилтриметиламмоний бромид - содержание активного вещества 99%;

бензол - ТУ., ГОСТ 5955-75:

толуол - ТУ ГОСТ 5789-78;

изопропилбензол (кумол) - ТУ ГОСТ 20491-75;

ксилол - ТУ ГОСТ 9410-78.

Углеводородные пены могут быть использованы при отмывке металлических деталей и конструкций от смазки в процессе их расконсервации. Преимущества использования углеводородной пены в зтих целях возрастают в случае деталей сложного профиля, когда механическое удаление смазки затруднено, а применение водных растворов ПАВ и водных пен неэффективно или нежелательно из-за коррозии металла.

Проведены экспериментальные исследования эффективности использования углеводородных пен на основе предлагаемой кoмпjэзиции по сравнению с водными пенами, органическими растворителями, а также с прототипом при отмывке металлических деталей сложного профиля с винтовой резьбой от технической смазки - солидола (ГОСТ 4366-76).

П р и м е р 5. Композиция Для получения углеводородной пены, содержащая 2,73 10 г (0.6 мас.%) цетилтриметиламмоний бромида, 0.87 10 г (0.2 мас.%) додецилсульфата натрия. 0,03 г(0,66 мас.%) воды в п-ксилоле (5 мл) по примеру 4, помещается в цилиндр с дном из пористого фильтра, соединенным с перистальтическим насосом. Скорость барботирования воздуха 0,015дм /с. Объем образующейся пены 500 мл. Металлическая деталь со смазкой (солидолом), нанесенной в количестве mi, г помещается о пену на время t 10 мин. Количество оставшейся после отмывки смазки т2. г, определяется взвешиванием. Эффективность

удаления смазки п.% . 100%.

В табл.5 приведены результаты измерений.

Средняя эффективность удаления смазки с помощью углеводородной пены составляет 96,6%.

П р и м е р 6. Композиция для вспенивания, содержащая 4,05 г (90 мас.%) олеата триэтаноламмония в п-ксилоле (по примеру 4) помещается в цилиндр с пористым фильтром. Далее рпыт проводится в тех условиях, что и пример 5; .скорость барботирования воздуха 0,015 , вреМя нахождения детали в пене 10 мин.

В табл.6 приведены результаты измерений.

Эффективность отмывки деталей от солидола с помощью композиции-прототипа равна нулю.

П р и м е р 7 (сравнительный). Композиция для получения водной пены (V 5 мл), включающая 0,72 мас.% сульфонола и 99,28 мас.% воды (содержание сульфонола соответствует содержанию ПАВ в углеводородной пене), помещается в цилиндр с пористым фильтром. Далее опыт проводится в условиях примера 5. В табл.7 приведены результаты измерений. Эффективность отмывки детали от солидола с помощью водной пены равна нулю. Примерз (сравнительный). п-Ксилол в количестве 5 мл наливается а закрытую емкость ив него опускается деталь с нанесенной смазкой (растворитель полностью закрывает деталь). Система перемешивается в течение 10 мин на механическом встряхивателе. В табл.8 приведены результаты измерений. По результатам .трех измерений средняя эффективность отмывки детали от солидола органическим растворителем п-ксилолом составляет 69,2 %. Таким образом, положительный эффект достигается при удалении смазки (солидола) с металлических деталей в случае применения углеводородной пены на основе предлагаемой композиции больше, чем при использовании углеводородной пены на осТаблица 1 нове прототипа или композиций-аналогов: чистого углеводородного растворителя и водной пены. Формула изобретения 1.Композиция для поулчения пены на основе ароматического углеводорода, включающая пенообразователь из поверхностно-активных веществ (ПАВ), отличающаяся тем, что, с целью повышения кратности пены и сокращения расхода ПАВ, она дополнительно содержит воду, а в качестве пенообразователя т додецилсульфат натрия и цетилтриметиламмоний бромид при следующем отношении ингредиентов, мас,%; До децил сул ьфат н атрия0,2-1,0 Цетилтриметиламмоний бромид 0,3-3,0 Вода0,5-10,0 Низший ароматический углеводородОстальное 2.Композиция по П.1, отличающаяс я тем, что пенообразователь содержит смесь додецилсульфата натрия и цетилтриметиламмоний бромида в массовом отношении сульфат; бромид 1 : (1,5-3,0).

Таблица 2

Изобретение относится к композиции для получения пены на основе ароматического углеводорода. Цель изобретения - повышение кратности пены и сокращение расхода поверхностно-активных веществ. Композиция имеет следующее отношение ингредиентов, мас.%: додецилсульфат натрия 0.2-1.0; цетилтриметиламмоний бромид 0,3-3,0; вода 0.5-10.0; низший ароматический углеводород - остальное. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 8 табл.

Та б л и ц а 3

Таблица 4

Таблица 5

Таблица 6

Таблица 7

Таблица 8