Композиция для получения пены на основе ароматического углеводорода

 

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.

. СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з В 01 F 17/08, 17/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4725831/04 (22) 01.08.89 (46) 29.02.92. Бюл. hb 8 (71) Тюменский государственный университет (72) Л.П.Паничева, С.Б.Березина и А.Я.Юф- . фа (53) 614.842.6(088.8) (56) King E,G. J. Phys. Chem, 1944, v.48, М 3, р.141-154, Frlberg S.Е., Glut l. Kunleda Н., Stenls P.

Langnulr, 1986, ч;2. М 5, р.659-669.

Frlberg S,Е., Wohn Ch.S., Green В., Gilder

ВЯ. J, Colloid Interfoce Scl, 1984, ч.101, hh 2, р.593. (Изобретение относится к получению и применению углеводородных пен.

Наиболее близкой к предлагаемой является композиция для вспенивания, представляющая собой раствор олеата триэтаноламмония (87-97%) в и-ксилоле (остальное).

К недостаткам известной композиций относятся трудоемкость и сложность синтеза пенообразователя (олеата триэтаноламмония), а также необходимость использования его в больших количествах(в составе композиции его содержание в несколько раз превышает содержание растворителя — и-ксилола). Углеводородная пена, получаемая при вспенивании такой композиции, не находит практического применения, из-за экономической

„„5U „„1715389 А1 (54) КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНЫ НА ОСНОВЕ АРОМАТИЧЕСКОГО УГЛЕВОДОРОДА (57) 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. еаавЪ нецелесообразности, связанной с высоким расходом ПАВ. Кроме того, такая композиция представляет собой жидкокристалличе- у скую фазу, вязкость которой значительно превышает вязкость самого углеводорода. .Целью изобретения является получение 0© композиции для вспенивания, включающей Q ароматические углеводороды при небольшом содержании доступных flAB,.T.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 пенообраэователя (0,5 — 4,0 мас.%), воды (0,5-10,0 мас.%), низшего ароматического

1715389

20 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 (воды = 90"С). Порядок добавления ингредиентов значения не имеет. На.гревание 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> 70ОС 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 pare=

=-0,8 — 0,9 г/смз, вязкость р5с=0,60 — 0,75 сП.

Методика получения пены из предлагаемой композиции.

Композицию для вспенивания помещают в установку. Установка для вспенивания представляет собой стеклянный цилиндр 1 с термостатируемой рубашкой 2, в основание которого впаян стеклянный пористый фильтр 3. Пористость фильтра равна 100.

Жидкость на фильтр подается через делительную воронку 4, воздух продувается через фильтр снизу с помощью перистальтического насоса 5. В установке предусмотрен термический дезинтегратор

6 пены„позволяющий осуществлять циркуляцию пены в установке.

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

55 пены (t, с) — как время разрушения обьема 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.

fl р и м е р 1. Композиция, содержащая

1,44 10 г (0,32 мас.%) додецилсулефата натрия, 2,73 10 г (0.61 масР ) цетилтриметиламмонид бромида,2,2 10 г(0,6 мас.,() воды и 4,35 г (98,57 мас. O ) n-ксилола, и риготовленная по указанной методике, помещается в установку для вспенивания. Скорость барботирования воздуха постоянна и равна

0,015 дм /с. 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.

Пример 2. Композиция, содержащая

0,87 10 r (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 и-ксилола при различном массовом отношении додецилсульфата натрия и цетилтриметиламмоний бромида.

Пример 3. Композиция, содержащая

0,87 . 102 г (1,0 мас. ) додецилсульфата натрия, 2,73 . 10 г (3,0 мас ) цетилтриметиламмоний бромида, воды 0,03 г (3,3 мас. ) и и-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 и-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 иксилола может включать от 0,5 до 10 мас. воды в виде микроэмульсий. При дальнейшем увеличении содержания воды образование грубодисперсной эмульсии приводит к снижению устойчивости и кратности пены.

1715389

Согласно данным примера 2 и табл,2, в состав пенообразователя, кроме цетилтри-:: метиламмоний бромида, должен входить . додецилсульфат натрия. Оптимальным мас совым отношением является отношение, в котором на 1 м.ч, додецилсульфата натрия 5 приходится 1,5-3 м.ч. цетилтриметиламмоний бромида.

Согласно данным примера 3 и табл,З оптимальное содержание пенообраэователя в композиции составляет 0,4-4,0 мас. . 10

В табл.4 представлена вспениваемость композиции на основе различных аромати-. ческих углеводородов (состав пенообразователя: на 1 м.ч, додецилсульфата натрия приходится 3 м.ч. цетилтриметиламмоний 15 бромида)..

Пример 4. B качестве прототипа взята композиция для вспенивания, содержащая

4,05 г (9,0 мас. ) олеата триэтаноламмония в п-ксилоле, Композиция представляет со- 20 бой высоковязкий раствор, превращающийся в плотный гель с течением времени, т.е. обладает структурной вязкостью. В идентичных условиях эта композиция вспенивается только после .интенсивного 25 перемешивания системы (разрушения структуры). Кратность образующейся пены равна 7,5 усл. ед., устойчивость — 150 мин, Сравнение предлагаемой композиции с композицией-прототипом показало, что на 30 основе композиции-прототипа образуется

"твердообразная"углеводородная пена,так как прослойки дисперсионной среды имеют гелеобразную структуру, а на основе предлагаемой композиции образуется "жидко- 35 фазная" углеводородная пена, так как дисперсионная среда по вязкости соответствует жидкому углеводороду. Углеводородные пены, получающиеся на основе предлагаемой композиции имеют более вы- 40 сокую кратность, но меньшую устойчивость; чем "твердофазная" углеводородная пена на основе композиции-прототипа.

Компоненты композиции для вспенива-. ния на основе ароматических углеводоро- 45 дов должны соответствовать следующим техническим условиям:. додецилсульфат натрия, — содержание активного вещества 98%; цетилтриметиламмоний бромид — со- 50 держание активного вещества 99% бензол — ТУ., ГОСТ 5955-75; толуол — ТУ ГОСТ 5789 — 78; изопропилбензол (кумол) — ТУ ГОСТ

20491-75; 55 . 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 этих целях возрастают в случае деталей сложного профиля, когда механическое удаление смазки затруднено, а применение водных.растворов ПАВ и водных пен неэффективно или нежелательно иэ-эа коррозии металла;

Проведены экспериментальные исследования эффективности использования углеводородных пен на основе предлагаемой композиции 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). . Пример 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 и-ксилоле (5 мл) по примеру 4, помещается в цилиндр с дном из пористого фильтра, соединенным с перистальтическим насосом. Скорость барботирования воздуха

0,015 дм /с. Объем образующейся пены 500 мл. Металлическая деталь со смазкой (соли- долом), нанесенной в количестве m ; r помещается в пену на время t = 10 мин. Количество оставшейся после отмывки смазки m2, г, определяется взвешиванием. Эффективность п11 п 2 удаления смазки п,% = . 100%.

ml

В табл.5 приведены результаты измерений.

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

Пример 6. Композиция для вспенивания, содержащая 4,05 г (90 мас.%) олеата триэтаноламмония в и-ксилоле (по примеру

4) помещается в цилиндр с пористым фильтром, Далее опыт проводится в тех условиях, что и пример 5; .скорость барботирования воздуха 0,015 дм /с, время з нахождения детали в пене 10 мин.

В табл.6 приведены результаты измерений.

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

Пример 7 (сравнительный). Композиция для получения водной пены (V = 5 мл), включающая 0,72 мас.% сульфонала и 99,28 .мас.% воды (содержание сульфонала соответствует содержанию IlAB 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, Пример 8 (сравнительный). и-Ксилол в количестве 5 мл наливается в закрытую емкость и в 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— и-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 основе прототипа или композиций-аналогов: чистого углеводородного растворителя и водной пены.

Формула изобретения

5 1. Композиция для поулчения пены на основе ароматического углеводорода, включающая пенообразователь из поверхностно-активных веществ (ПАВ), о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью повышения кратности

10 пены и сокращения расхода ПАВ, она дополнительно содержит воду, а в качестве пенообразователя-, додецилсульфатнатрия и цетилтриметиламмоний бромид при следующем отношении ингредиентов, мас,%:

15 Додецилсульфат натрия 0,2 — 1,0

Цетилтриметиламмоний бромид 0,3 — 3,0

Вода 0,5 — 10,0

Низший ароматический

20 углеводород Остальное2. Композиция по п.1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что пенообразователь содержит смесь додецилсульфата натрия и цетилтриметиламмоний бромида в массовом отно25 шении сульфат; бромид 1: (1,5-3,0).

Таблица 1

1715389

Таблица 2

ТаблицаЗ

Таблица 4

Таблица 5

Таблица 6

1715389

Таблица 7

Таблица 8

Составитель Л.Паничева

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О. Кундрик

Редактор А.Лежнина

Производственно-издательский комбинат "Патент"; г. Ужгород, ул.Гэгарина, 101

Эаказ 557 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5