Углеродная дисперсия

 

(19) (11)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ggy С 09 С 1/50

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЦЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

2-6

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3286609/23-26 (22) 02.03.81 (46) 07.09.83. Бюл. М 33 (72) М.M. Медников, В.Н. Строев, Г.П. Касаткин, Ю.M. Гольдштейн, В.Н. Бабюк, А.А. Кричко, Б.И. Лосев, С.P. Зуммеров, В.А.Хрисанфов, Г.С.Го" ловин и .В.Ê. Ильин (71) Институт горючих ископаемых и Научно-исследовательский и проектно- .конструкторский институт углеродистых пигментов и наполнителей (53) 661.66:66;063.67(088.8) (56) 1..Авторское свидетельство СССР и 216749э кл. С 09 С 1/48, 1968.

2. Патент САМОА и 2938779, кл. 44-7, . опублик. 1960. (54)(57) 1. УГЛЕРОДНАЯ ДИСПЕРСИЯ, со держащая твердый углеродный наполни-. тель, стаоилизатор — высокоструктурный технический углерод и дисперсионную углеводородную среду, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью повышения седиментацибнной устойчивости, она в качестве стабилизатора содержит печной активный технический . углерод с плотностью О, 14-0,25 г/см и коэффициентом шероховатости 1,52,4 при следующем соотношении компо- нентов, мас.Ф:

Твердый углеродный наполнитель 20-50

Печной активный технический углерод

Дисперсионная углеводородная среда Остальное Е

2. Углеродная дисперсия по и. 1, отличающаяся тем, что твердый углеродный наполнитель берут с дисперсностью 10-70 мкм.

1039940

Изобретение относится к углеродным материалам, а именно к углеродным дисперсиям на основе жидкой углеводородной среды, которые могут быть использованы в качестве сырья для производства топлива, смазочных материалов, а также в резиновой, лакокрасочной,, полиграфической и бумажной промышленности.

Известна углеродная дисперсия печного технического углерода в жидком углеводороде, содержащая в качестве стабилизатора предварительно растворенные в том же углеводороде трет-алкилбензойные кислоты (1) .

Однако указанная дисперсия имеет недостаточную устойчивость и расслаивается через 20 ч.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является углеродная дисперсия, содержащая твердый углеродный наполнитель из высокоструктурного печного углерода с дисперсностью 50-80 мкм, стабилизаторвысокоструктурный ацетиленовый угле" род с плотностью О, 12 г/см и ко3 эффициентом шероховатости 1,0-1,2, дисттерсионную углеводородную среду и добавку из порошка магния. При этом количество высокоструктурного печного углерода в данной дисперсии составляет 15-403, а ацетиленового углерода 4-104 (2J .

Недостатком известной дисперсии является относительно невысокая седиментационная устойчивость и повышенйая вязкость, что не соответствует современным требованиям, предьявляемым к подобным углеродным дисперсиям.

Целью изобретения является повышение седиментационной устойчивости углеродной дисперсии на основе жидкой углеводородной среды.

Поставленная цель достигается тем, что дисперсия, содержащая твердый углеродный наполнитель с дисперс ностью 10-70 мкм, в качестве стабилизатора содержит печной активный технический углерод с плотностью

О, 14-0,25 г/см и коэффициентом шероховатости 1,5-2,4 и дисперсионную углеводородную среду при следующем соотношении компонентов, мас.

Твердый углеродный на полни ель 20-50

Печной активный технический углерод 2-6

Дисперсионная углеводородная среда Остальное

При этом твердый наполнитель берут с дисперсностью 10-70 мкм.

Предлагаемая углеродная дисперсия обеспечивает повышение седиментационной устойчивости на 15-253 по сравнению с известной углеродной дисперсией. Кроме того, печной активный технический углерод дешевле ацетиленового, поскольку технология его получения проще, а сырьевые ресурсы шире.

Предельные значения плотности и коэффицйента шероховатости, взятого в качестве стабилизатора технического углерода, количественного соотношения компонентов и дисперсности наполнителя, обусловлены следующим.

Введение в дисперсию печного активного технического углерода с коэффициентом шероховатости менее 1,5 не приводит к повышению устойчивости системы, а дисперсия, содержащая углерод с коэффициентом шероховатости выше 2,4, становится слишком вязкой и теряет подвижность °

Плотность порядка 0,14 г/см является естественным пределом для активного технического углерода, получаемого в печном процессе, а использование печного активного технического углерода с плотностью выше

0,25 г/см не повышает устойчивости, дисперсии по сравнению с системой, содержащей ацетиленовый чглеоод.

Концентрация печного технического углерода с вышеуказанными характеристиками в количестве менее 23 от массы дисперсии не оказывает стабилизирующего действия по сравнению с известным техническим решением, а концентрация выше 63 приводит к потере подвижности высоконаполненных дисперсий, содержащих более 401 наполнителя.

Аналогичное явление наблюдается при содержании .углеродного наполнителя более 504. Применение же дисперсий с содержанием углеродного наполнителя менее 203 экономически нецелесообразно.

Использование углеродного наполнителя с дисперсностью более 70 мкм не повышает устойчивости дисперсии по сравнению с известной. Углеродный наполнитель с дисперсностью менее

10 мкм обеспечивает высокую устой1039940

50

3 чивость -дисперсии, однако доведение грубодисперсных углеродных наполни-. телей до подобной дисперсности нецелесообразно из-за резкого повышения энергозатрат нв измельчение.

В качестве наполнителя предлагае-. мые дисперсии могут содержать иско-, паемые угли, малоактивный, полуактивный и активный канальный и печной углерод, кокс, полукокс, графит.. 10

Дисперсионная среда представляет собой индивидуальные. углеводоро- . ды, нефть и продукты ее переработки, а также жидкие продукты переработки ископаемого твердого топлива, такие как бензин, лигроин, дизельное или другое моторное топливо, термогазойль (т. кип. 200-460 С), тяжелый каталитический гаэойль (т. кип. 240" .

420 С),зеленое масло пиролиза (т.кип. 20 .190-365 С), коксовый дистиллат (т.кип.

150-415ОС), фенольный экстракт каталитичечкого газойля (т.кип. 240460 С), хризеновую фракцию (т.кип.

180-400 С), пековый дистиллат 25 (т.кип, 200-420ОС), антраценовое масло (т.кип. 220-360 С), а также их смеси.

Приготовление предлагаемой углеродной дисперсии осуществляется смешиванием компонентов с предварительным измельчением твердого углеродного наполнителя или смешиванием компонентов и последующим перетиром полученной при этом дисперсии.

Пример 1.Перемешивают 1,65 кг тер35 могазойля, 1, 65 кг зеленого масла, 235 r печного активного технического углерода с плотностью 0,20 г/см

1 8. коэффициентом шероховатости и 1465 г бурого угля с размером частиц 0,3-0,1 мм. Затем полученную дисперсию, содержащую

66 дисперсионной углеводородной среды, 4,7 стабилизатора и

29, 33 углеродного наполнителя дополнительно перетирают до дисперсности твердой фазы 50 мкм.

Устойчивость полученной дисперсии составляет 0,92, а устойчивость аналогичной по составу дисперсии, полученной по известному решению с 4,73 ацетиленового углерода в качестве стабилизатора, сос- - тавляет 0,74.

Устойчивость дисперсий определяют по следующей методике: 50 г дисперсии загружают в вертикальную стеклянную трубку высотой 500 мм, снабженную шкалой с ценой деления

1 мм. Трубку с дисперсией выдерживают в вертикальном положении 30 сут, а затем определяют концентраций твердой фазы в дисперсии, находящейся в верхней и в нижней зонах .трубки. Ilo соотношению этих концентраций судят об устойчивости дисперсии К по формуле: с

С н где Ся и Сн -.концентрация твердой фазы в верхнем и нижнем слое дис-

° персии соответственно.

Пример 2 . Аналогично примеру 1 готовят дисперсию, со держащую 453 бензиновой фракции, 50/ ископаемого угля и 54 печного активного технического углерода с плотностью 0,14 г/см и коэффициентом шероховатости 2,4. Полученная дисперсия имеет устойчивость 0,93.

Пример 3. Готовят дисперсию. содержащую 4Я бензиновой фракции, 503 ископаемого угля с размером частиц 0,3-1 мм и 5> печного активного технического углерода с плотностью 0,14 г/см э и коэффициентом шероховатости 2,4, аналогично примеру 1, но перетирают ее до дисперсности твердой фазы 80 мкм.

Устойчивость полученной дисперсйи составляет 0,83.

Пример 4. Аналогично примеру 1 готовят дисперсию, содержащую 653 лигроиновой фракции, 304 ископаемого угля и 54 печного активного технического углерода с плотностью 0,14 г/см и коэффициентом шероховатости 2,4. Затем полученную дисперсию подвергают перетиру до дисперсности твердой фазы 10 мкм.

Устойчивость полученной дисперсии О, 95.

Пример 5. Готовят дисперсию перемешиванием 3250 г керосина, 1500 г коллоидного графита и 250 г . печного активного технического углерода с плотностью 0,14 г/см и ко9 эффициентом шероховатости 2,4. Полученная дисперсия имеет следующий состав, Ф: керосина 65, коллоидного графита 30 и печного углерода 5.

Устойчивость дисперсии составляет

0 95

Пример 6. Аналогично примеру. 5 готовят пять дисперсий, однако

Составитель В. Божевольнов

Техред Т.Маточка Корректор О.Тигор

Редактор В. Иванова

Заказ 15/25 Тираж 39

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Раушская наб,, д. 4/5

Подписное филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, е

5 1039 в качестве стабилизатора они содержат следующие виды технического углерода:, а) печной активный технический углерод с плотностью 0,27 г/см и коэффициентом шероховатости 1,4; б) печной активный технический углерод с IlhoTHocTbo 0,25 г/см и коЭ эффициентом шероховатости 1,5; в) печной активный технический уг" лерод с плотностью 0,15 г/см и ко" 10 эффициентом шероховатости 2,3;

r) ацетиленовый углерод; д) печной активный технический углерод с плотностью 0,12 г/сма и коэффициентом шероховатости 2,6. 15

Устойчивость полученных предлагаемых углеродных дисперсий по данному решению (опыты а), б), в)) составляет

940 . f

0 74 (а), 0,89(б) и 0,86 (в), а известной дисперсии (опыт г) - 0,72.

Дисперсия, полученная в опыте д) при нормальной температуре представляет собой плотную массу, которая крошится при механическом нагружении.

Технико-экономическая эффективность изобретения определяется повышением седиментационной устойчивости- углеродной дисперсии, а также ее удешевлением, поскольку печной активный технический углерод в 2,5 раза дешевле ацетиленового углерода, а его сырьевые ресурсы, шире. Это делает ее перспективной для использования в ряде отраслей химической промышленности, а также в качестве исходного продукта при получении искусственного топли. ва.