Файл қосу
Қорғасын оксидтері
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
ШӘКӘРІМ АТЫндағы СемЕЙ МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТ
3 деңгейілі СМЖ құжаты
ПОӘК
ПОӘК 042-14.01.06.01.20.198/03-2011
ПОӘК
<<Минералды бояулар мен пигменттер өндірісі>> пәніне арналған оқу-әдістемелік материалдар
2011ж.
№ 1 басылым
ПӘНІНІҢ ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК КЕШЕНІ
<<МИНЕРАЛДЫ БОЯУЛАР МЕН ПИГМЕНТТЕР ӨНДІРІСІ>>
050720 - Бейорганикалық заттардың химиялық технологиясы
мамандығы үшін
ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК МАТЕРИАЛДАР
СЕМЕЙ
2011
МАЗМҰНЫ
№
Атауы
Беттер
1.
Дәріс оқулар
4-19
2.
Зертханалық сабақтар
19-28
3.
Студенттің өздік жұмысы
28-29
Дәрістер
Қысқаша дәрістер
Дәріс 1- Кіріспе
Мазмұны:
* Минералды бояулар мен пигменттер өндірісінің даму тарихы
* Жарық табиғаты.
* Лак бояу материалдардың классификациясы.
1. Пигменттер (от лат. pigmentum- краска) - бояуларымен салыстырғанда, суда, органикалық еріткіштерде, қабыршақтағыштарда ерімейтін жоғары дисперсті ұнтақ тәрізді бояғыштар.
Бояулар мен пигменттермен адамның танысуы көне заманнан басталады. Пигменттер ретiнде тарихи адам көмiр, бор және кейбiр түрлi түстi жерлердi қолданды. Пигменттердiң бұл шектелген ассортиментi өте баяу кеңiдi, бiрақ ежелгi Мысырда солардан басқа табиғи және жасанды пигменттердiң қатары белгiлi болды.
Біздің дәуірге дейін 2000 жыл бұрын емдiк және косметикалық мақсатпен қолданған қорғасынды ақ сыр өндiрiсi амалын тапқан. Қорғасын және сiрке қышқылы қатысуымен жүретін олардың өндiрiс әдiсi біздің дәуірге дейін 6 ғасырда өмір сүрген грек дәрiгерi Диоскорид IV тұңғыш рет сипаттады. Біздің дәірдің басында қорғасынды ақ сыр өндірісі өнеркәсiптiк масштабқа жетті және оларды пигмент ретінде кең қолдана бастады.
Сонымен, біздің дәуірдің басында пигменттердiң қатары белгiлi болды. Кейбiреулері өнеркәсiптiк масштабтарда шығарылды және олардың өндiрiсiнiң әдiстерi сипатталды.
Ертеден Ресейде бояулардын жасалуы белгiлi. Олар икона жазуларында қолданылды, және сондықтан оларды монастырлерде әдетте өндiрiп алды. Сол замандарда бояуларды даярлаулар үшiн шикiзат ретінде әр түрлi табиғи өнiмдер қызмет көрсеттi. Қолөнерлердiң және өнеркәсіптік өндірістің дамыуы, бояуларды химиялық жолмен алынуына әкелді.
Қазiргi лак бояу материалдары қабықша түзушілер мен пигментерден басқа толтырғыштар, беттiк-активтi заттар, диспергаторлар, қоюландырғыштар, көп компоненттi ерігіштер және тағы басқа да қосымшалары бар көп компоненттi қоспалар болып табылады.
Лак бояу материалдары халық шаруашылық барлық салаларында кең қолданады. Олардың негiзiнде алынатын қаптамалар металл және ағаштан жасалған әр түрлi бұйымдарын коррозия және шiруден, жоғары және төмен температуралардың әсерiнен қорғайды.
2. Кез келген пигменттің басты қасиеті - бұл түс. Түс - түзілген физиологиялық көз сезінуі негізінде анықталатын оптикалық диапазонның электромагниттi сәулеленуiнің сапалы субъективті сипаттамасы.
Ақ, немесе күндiзгi, жарық ұзындықтары әр түрлi толқын тербелiстерiнен тұрады. Егер жарық ұзындықтары бірдей толқындар тербелiстерiнен тұрса, онда оны нақтылы түске ие болады. Мұндай жарық монохроматты деп аталады. Толқын ұзындықтары әртүрлі, екі түс бір бірінен түс тоны (цветовой тон) бойынша өзгешеленеді.
Егер түс тоны бірдей екi денеге жарық күші әртүрлі ақ түсті жарықты түсірге, екі дененің түсі әртүрлі болып көрінеді, бiрақ олар түс тонымен емес, шағылған жарықтың мөлшерімен өзгешеленеді. Сонымен түс тоны дене бояуының сапалық, ал ашығы -- сандық мінездемесін береді.
Барлық түстерді екi топта бөлуге болады: хроматтық және ахроматтық. Ахтоматтық түстерге ақ және барлық бейтарап боз түстен қара түске дейін жатады. Қалған түстер хроматтық деп аталады.
Түстерді сезінуін түсіндіру үшін Гельмгольц үштүсті сезіну теориясын ұсынды. Гельмгольцтiң теориясы бойынша, колбаларда үш жүйке орталығы болады: солардың бiрi тек қана қызыл түсті, екіншісі - жасыл және үшiншi - көк түстерді қабылдай алады.
Барлық басқа түстердiң сезiнуi екi немесе үш орталықтарды бiр уақытта түршiгу нәтижесінде пайда болады. Түс сезiнуiнің сипаты жүйке орталықтарының әрбiруiнің түршiгу күшiмен анықталады. Егер үш жүйке орталықтарының түршiгуi бірдей күшті болса және бiр мезгілде жүрсе, онда ахроматтық түс - ақ түс сезініледі. Егер үш жүйке орталықтарының түршiгуi бірдей әлсіз болса және бiр мезгілде жүрсе, онда бейтарап боз түс сезініледі. Химия қосылыстарының, әсіресе пигменттердің, түске боялануы, олардың ақ түстің бөліктерін селективті сіңірілу негізінде жүреді. Селективті сіңірілу нәтижесінде пигмент сіңірілген түске қосымша түске боялған болып көрiнедi.
Селективті сіңіру, демек химиялық қосылыстардың түсі, зат құрылысы бойынша, кристалды тор құрылысымен түсіндіріледі.
Егер катион және анионның иондық радиустарының өлшемдерi азын-аулақ өзгешеленсе, онда олармен түзілген кристалды тор симметриялық болады. Жарық симметриялы кристалды тор арқылы өткенде электромагнитті жарық тербелiстер өзгермейді. Сонымен, егер симметриялы кристалды торы бар затты ақ түсті жарықпен жарықтандырса, ол ақ болып көрінеді, себебі ақ жарықтан тұратын барлық тербелiстер мұндай кристалды тор арқылы өзгеріссіз өте алады.
3. Лак бояу материалдары бұйымдардың бетінде белгілі қасиеттері бар қаптамаларды құрастыруын қамтамасыз етуге қабiлеттi композициялар болып табылады. Бұйымдардың бетінде қаптамалар түзу қабілеті қабықшатүзгіштерге байланысты. Қабықшатүзушілер - жоғары молекулалық синтетикалық немесе табиғи заттар, сонымен бiрге олардын қоспалары. Олар басқа компоненттермен бірге физика-механикалық немесе физика-химиялық айналулар нәтижесінде бұйымдардың беткі қабатында қаптамалар түзеді.
Лактар - органикалық ерiткiштерде немесе суда қабыршақтүзгіштердің ерітіндісі. Олар құрғағанда немесе қатайғанда біркелкі мөлдiр қаптаманы түзеді.
Олифтер -- өсімдік майлардың термиялық немесе химиялық өндеу өнімдері.
Пигменттер -- қапмаларға мөлдірсіздікті, түс беретін қатты ұнтақ тәрізді жұқадисперсті бейорганикалық және органикалық (синтетикалық және табиғи) заттар.
Бояулар -- қабықшатүзушілердің құрамында пигменттердің біркелкі суспензиялары. Бояуларды үш негiзгi топ ерекшелеуге болады: май -- суалма май және олифа негізінде;
сулы -- желім тәрізді өсімдік және жануарлар желімі негізінде; силикатты сұйық шыны негізінде;
эмульсиялық -- суалма май немесе синтетикалық полимерлердің сулы эмульсия негізінде.
Жеке топқа ұнтақ бояулар ерекшеленген - қабықшатүзгіш, пигменттер, толтырғыштар мен басқа компоненттердің ұнтақталған қатты қоспалар.
Эмаль (эмаль бояулар) -- лактағы пигменттердің суспензиясы. Оларды көпқабатты қаптамалардың бетіне соңғы қабат ретінде жабады.
Сылықтар -- пигменттердің лакта, олифте суспензиясы немесе қабықшатүзгіштің эмульсиясы. Олар боялатын бетке бірінші жағылады және қаптамамен бет арасында сенімді ілінісу түзу үшін арналған.
Сумен сұйытылған сылықтар мен эмальдар -- суда тұрақты ерітінді түзетін синтетикалық полимерлер негізінде лак бояу материалдары.
Шпатлевкалар -- пигменттер мен толтырғыштарды байланыстырушының дисперсиялары.
Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:
* Қандай лак-бояу материалдары көне заманнан белгілі? Олар қайда қолданылды?
* Қазіргі заманғы теориялары бойынша түстің сезінуі қалай жүреді?
* Лак-бояу материалдары қалай жіктелінеді?
Ұсынылған әдебиеттер:
1. Химическая технология неорганических веществ под ред. Ахметова Т.Г. в 2-х томах М.: ВШ, 2002
2. Орлова О.В. Фомичева Т.Н. Технология лаков и красок металлы. М.: <<Химия>> 1990
3. Беленький Е.Ф. Рискин И.В. Химия и технология пигментов.Л.: <<Химия>>, 1972 г.
Дәріс 2 - Бейорганикалық пигменттер
Мазмұны:
1. Пигменттердің классификациясы
2. Пигменттердің қасиеттері
3. Пигменттерді алу әдістері
1. Бейорганикалық пигменттерді жіктегенде олардың әттүрлі белгілерін негізге алуға болады. Пигменттерді түсіне, химиялық құрамына, өндіру әдістеріне, қолданылуына байланысты жіктеуге болады.
Қазіргі кезде бейорганикалық пигменттерге екілік жіктелу қабылданған, олардың негізіне пигменттердің екі белгілері жатады: түсі және химиялық құрамы.
Осы жіктелу бойынша пигменттерді түсін қарай екі негізгі топқа бөледі: ахроматты және хроматты. Бірінші топқа ақ, қара және сұр пигменттер, ал екінші топқа қалған түстер кіреді. Хроматты пигменттер өз кезегінде екі топшаға бөлінеді: сары, тоқсары, қызыл және қоңыр; жасыл, көк және сия көк.
Химиялық құрамына байланысты пигменттер келесі қосылыстардың класымен көрсетілген:
* Элементтер - техникалық көміртек, черни, металдық ұнтақтар ( мырышты ұнтақ, алюминийлі опа және т.б.);
* Оксидтер - титан диоксиді, мырыштық ақ (мырыш оксиді), темір оксидті пигменттер, қорғасын оксиді, хром оксиді және т.б.;
* Тұздар
* Карбонаттар (қорғасынды ақ);
* Хроматтар (қорғасын және мырышты крон, қорғасын-молибдеенді крон, стронцийлі крон және т.б.);
* Сульфидтер (липатон, кадмийлі пигменттер);
* Фосфаттар (хром және кобальт фосфаттары);
* Қомплексті тұздар (темірлі лазурь);
* Алюмосиликаттар (ультрамарин) және т.б.
2. Химиялық қасиеттері.
Пигменттердің химиялық қасиеттері олардың негізгі химиялық құрамымен анықталады. Алайда пигменттер нақты белгілі құрамды химиялық қосылыс емес. Пигменттерді дайындау кезінде химиялық қосылыстар емес, техникалық өнім алады. Әдетте олар ауыспалы құрамды, белгілі микро- және макроқұрылымды (криссталдық модификация, дисперстілік және т.б.) болады. Пигменттерге спецификалық қасиет беру үшін пигменттерге арнайы қоспалар қосады: беттік активті заттар, пигменттің беткі қабатының модификаторлары және т.б.
Оптикалық қасиеттері. Пигменттің сыну көрсеткіші оның кристалдық құрылымына байланысты. Кристалдық тордағы құрылымдық бірліктердің қаптамасы неғұрлым тығыз болса, соғұрлым сыну көрсеткішінің мәні жоғары болады.
Пигменттің түсі оның маңызды қасиеттерінің бңрң болып табылады. Түсінің арқасында жабу әдемі түрге енеді.
Ерекше қасиеттері. Ахроматты пигменттердің түсін шағылысу коэффициентімен немесе жұтылу коэффициентімен сипаттайды. Хроматты пигменттердің түсін іш көрсеткіш бойынша сипаттайды: тон түсі, жарықтық және сінімділік. Тон түсі пигменттің шағылысу спектрінде доминирленуші толқын ұзындығымен анықталады. Жарықтық шағылысқан жарық мөлшерімен анықталады. Түстің сінімділігі - бұл онық спектральдіге жақындығы.
Түс тұрақтылығы - пигменттің жарық арқылы өзінің оптикалық тұрақтылығын және құрамын сақтауы.
Жамылғыштық деп лакбояу жағылатын бетке көзге көрінбейтін қабат түзуін айтады. Жамылғыштық жамылатын беттің бір бірлігіне келетін (г/м2 немесе кг/м2) пигмент массасынмен сипатталады.
Қабық түзетін заттардың сыну көрсеткіші жақын және 1,4 -1,8 аралығында ауытқиды. Сыну көрсеткіші қабық түзетін заттардың сыну көрсеткішіне (1,5-1,65) жақын пигменттерді лессирлеуші (жамылғыш емес). Лессирлеуші ақ пигменттер негізінде толықтырушылар ретінде қолданылады. Ал сыну көрсеткіші 1,65 жоғары пигменттер жамылғыш деп аталады.
Қарқындылық сөзінің астарында екі түрлі пигментті араластырған кезде алынатын қоспаның түсіне әсер етуі деп түсіну керек.
100 г пигменттен паста алу үшін кеткен май көлемін майсыйымдылық деп атайды, ол барлық пигменттер үшін спецификалық болып табылады.
3. Пигменттерді алу кезінде екі негізгі процесс жүреді: химиялық реакция және кристализация. Пигменттің синтезі кезінде реакцияның негізгі түрлері болып иондық алмасу реакциясы, тотықтыру - тотықсыздандыру және ыдырау реакциялары. Олар сулы ерітінділерде, қатты фазада және фаза бөліну шекараларында жүреді.
Пигменттерді өндірудің төрт технологиялық әдісін ажыратады: тұндыру әдісі; термиялық; комбинирлеуші және механикалық әдістер. Сонымен қатар кейбір пигменттерді өндіру үшін (мысалы: қорғасынды ақ) электрохимиялық әдіс.
Тұндыру әдісі әртүрлі тұз құрамды пигменттер және толықтырғыштар өндірісінде қолданылады. Технологиялық процестің негізгі операцияларына: бастапқы ерітінділерді дайындау және тазалау; пигменттерді тұндыру; оларды бөлшектеу; ерітіндіден өнімді бөліп алу; ерігіш қоспалардан ерітіндіні тазарту; кептіру және ұсақтау.
Термиялық әдісте бу фазасында және ерітіндіде металды тотықтырунемесе қатты фазада пигмент алу. Бірінші әдісті көбінесе мырыш және қорғасын оксидтерін алуда қолданылады.
Екінші әдісті бірталай оксидтерді немесе метал тұздарын алуда қолданылады. Технологиялық процестің негізгі операцияларына: бастапқы шихтаны дайындау; оны термиялық өндеу; алынған пигменттң ерігіш қоспалардан тазату; кептіру және ұсақтау.
Комбинирленуші әдіс екі сатыдан тұрады: тұнба түзілу және оны термиялық өндеу. Тұнба түзілу пигменттерді тұндыру арқылы, ал термиялық өндеу қатты фазада пигмент алумен жүреді.
Механикалық әдіс табиғи пигменттерді өндіру үшін қолданылады. Бұл әдісте тек механикалық ұнтақтау процесі жүреді. Ешқандай химиялық реакция болмайды. Технологиялық процестің негізгі операциялары болып: қатаң, орташа ұсақтау және соңғысы белгіленген мөлшерге дейін ұсақтау.
Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:
* Қандай химиялық қосылыстарды пигменттер деп атайды?
* Пигменттердің ерекше қасиеттері қандай?
* Пигменттерді өндіру әдістерін қандай білесіздер? Қандай жағдайда механикалық әдіс қолданылады?
Ұсынылған әдебиеттер:
1. Химическая технология неорганических веществ под ред. Ахметова Т.Г. в 2-х томах М.: ВШ, 2002
2. Орлова О.В. Фомичева Т.Н. Технология лаков и красок металлы. М.: <<Химия>> 1990
3. Беленький Е.Ф. Рискин И.В. Химия и технология пигментов.Л.: <<Химия>>, 1972 г.
Дәріс 3 - Ақ пигменттер. Титан диоксиді
Мазмұны:
1. Титан диоксидінің қасиеттері
2. Титан диоксидін сульфатты әдіспен алу.
3. Титан диоксидін хлоридті әдіспен алу.
1. Титан пигменттері титан диоксидінен немесе оның толтырғыш қоспалармен - бланфикс, жеңіл шпат және тальк қосындысынан тұрады; аралас тиан пигменттері қосылатын толтырғыштарына байланысты титан - барилі, титан - кальцилі және титан - магнилі деп аталады.
Титан диоксиді полиморфты қосылыс; ол табиғатта үш кристаллды түрде кездеседі - брукит, анатаз және рутил.
Титан диоксидінің жамылғыштығы және қарқындылығы өте жоғары, осы тұрғыда басқа пигменттермен салыстырғанда үш есе жоғары.
Пигменттін ақтығы оның дисперстілік дәрежесіне байланысты. Ол жоғары болған сайын пигменттер ақ болып көрінеді, себебі кішкентай бөлшектер қысқа толқынды спектрдің қасиетін жоғарлатып, ұзын толқынды спектрдікін азайтады.
Титан диоксиді ауыспалы металдардың оксидтерімен қатты ерітінділер түзеді. Бұл кристалл тор бұзылады, және пигмент түске ие болады.
Титан диоксидіне фототропия және фотохимия белсенділіктері тән. Фототропия титан екі оксиді қарайған үлгілерде, яғни Fe, Cr, Ni, Мn қоспаларымен ластанған кезде жақсы көрінеді. Жарыққа қарағанда бұл үлгілер қоңыр, ал қаранғыда ағарады.
Титан диоксидінің (әсіресе анатазды модификацияда) кемшілігі болып оның гигроскопиялығы болып табылады. Бұл жабудың қатаюын, сонымен қатар су өткізгіштігін төмендетеді.
Титан екі оксиді химиялық инертті, ол реагенттрдің және агрессивті орталардың әсеріне төзімді; оған күкірт ангидриді, күкірт сутек әсер етпейді, ол судағ майда, органикалық және әлсәз минералды қышқылдарда ерімейді; сілтілерде аз ериді; күкірт қызқылында ұзақ қайнатқанда ғана ериді. Күйдіру температурасы өскен сайын титан екі оксидінің күкірт қышқылында еруі төмендейді.
2. Отандық өндірісте титан диоксидін алудың сульфатты әдісі кең қолдансқа ие болған. Бұл әдістің негізгі шикізаты болып табылатын ильминит концентраты темір титанатынан FeO*ТiO2 тұрады.
Технологиялық процесс төрт сатыдан тұрады: титан сульфидінің ерітіндісін алу; гидролиз өнімін алу; гидролиз өнімін термиялық өндеу; титан екі оксидін беттік өндеу.
Титан сульфатының ерітіндісін алу бірнеше операциядан тұрады: титан құрамды шикізаттың ыдырауы; балқыманы сілтісіздендіру; Fe3+ -ті Fe2+-де тотықтыру;ерітіндіні шламнан тазарту; FeS04*7H2O тұндыру; ерітіндіні концентрациялау.
Титан екі оксидін сульфатты өндіру әдісінің технологиялық сызбасы 1 суретте көрсетілген.
1 сурет. Титан екі оксидін сульфатты өндіру әдісінің технологиялық сызбасы.
1 -- концентратты ыдрату аппараты; 2, 8, 49 -- бункерлер; 3 -- қуаттандырғыш; 4 -- шнек; 5, 10, 21, 24, 26 -- 28, 30, 31, 41 -- өлшеуіш; 6, 33 -- сұйықтық өлшеуіштер; 7 -- темір оксидін тотықсыздандыру аппараты; 9, 15 -- тұндыру орны; 11, 12, 14, 17, 19, 22, 34, 39 және 44 -- ыдыс; 13 -- вакуум-кристаллизатор; 16 -- центрифуга; 18 -- фильтр; 20 -- вакуум-буландырғыш аппараттар; 23 -- анатазды дәндерді дайындау аппараттары; 55 -- рутилды дәндерді дайындау аппараттары; 29 -- жұтқыш колонна; 32 -- реактор; 35, 38, 42, 46 -- вакуум-фильтр; 36 -- гидравликалық бекіткіш; 37, 43 -- репульпаторы; 40 -- аппағарту аппараты; 45 -- тұзбен өндеу аппараты; 47 -- құбырлы пеш; 48 -- суытқыш барабан.
3. Бұл әдісте негізгі шикізат көзі ретінде рутил конценртатын және құрамында көп титаны бар титан шлактарын қолданады. Әдіс бойынша технологиялық процес келесі сатылардан тұрады: титан тетрахлордің алу үшін шикізатты хлорлау; титан тетразлоридің тазарту; титан тетрахлоридің титан екі оксидіне айналдыру; титан диоксидін ары қарай өндеу.
Титан тетрахлориді - түссіз немесе әлсіз боялған сұйық, ауада түтінденеді. Химиялық активті зат. Оны титан құармды шикізатты 700 -- 1000 °Ста тотықтырғыш қатысында хлорлау арқылы алады. Осы кезде жүретін реакциялар :
ТiO2 + 2С + 2Сl2 = TiCl4 + 2СО; TiО2 + С + 2Сl2 = TiCl4 + СO2.
Хлорлау кезінде тек титан хлоры емес, сонымен қатар шикізат құрамындағы металдардың да хлоридтері түзіледі. Титан тетрахлоридің қоспалардан тазарту күрделі процесс болып табылады. Оған TiCl4дің қатты және ерігіш қоспалардан тазартудың сатылы және ректификациялық бөлімдері кіреді. TiCl4нан титан диоксидің үш әдіс арқылы алуға болады: сулы ерітіндінің гидролизі арқылы; буфазалы гидролиз және оттегіні жағу арқылы алуға болады.
TiCl4нің және хлордың қатты әсерінен аппарттық сипаттамасыда қиыншылық туғызады. Негізгі аппараттар болып буландығыштар, буларды қайта қыздыру аппараттары, реакционды аппараттар және ұстапқалғаш аппараттар болып табылады.
Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:
* Титан диоксидінің негізгі қасиеттері қандай? Олар қалай анықталады?
* Титан диоксидін сульфатты әдіспен алудың негізі неде?
* Титан диоксидін хлоридті әдіспен алудын қысқаша сипаттамасын берініздер. Сульфатты әдіспен салыстырғанда кемшіліктері мен артықшылықтары неде?
Ұсынылған әдебиеттер:
1. Химическая технология неорганических веществ под ред. Ахметова Т.Г. в 2-х томах М.: ВШ, 2002
2. Орлова О.В. Фомичева Т.Н. Технология лаков и красок металлы. М.: <<Химия>> 1990
3. Беленький Е.Ф. Рискин И.В. Химия и технология пигментов.Л.: <<Химия>>, 1972 г.
Дәріс 4 - Мырышты ақ
Мазмұны:
1. Мырышты ақтың қасиеттері
2. Мырышты ақты муфель әдісімен алу.
3. Мырышты ақты барабанды әдіспен алу.
1. Мырышты ақтың химиялық құрамында алыну тәсіліне байланысты 91ден 99,7% дейін мырыш оксиді болу мүмкін. Негізгі қоспалар ретінде Cd және Pb оксидтері және суда еритін тұздар кездеседі. Құрамында ZnO максимальді мырышты ақтың түсі - таза ақ. Қоспалар мырышты аққа сары түс береді. Қыздыру кезінде ақ түс сарыға ауысады, ал салқындатқанда қайтадан ақ түске келеді.
Мырышты ақ сілтілерде және қышқылдарда ериді. Олар ауадағы көміртегінің екі оксидін жұта отырып, мырыш карбонатын түзеді. Мырышты ақ сонымен қатар май құрамды қабыршық түзетін жеке май қышқылдарымен әрекеттесіп, лакбояу жабуларының қорғаныш қасиетін арттыратын сабын түзеді. Мырышты ақтың жамылғыштығы 110 -- 140 г/м2, майсыйымдылығы 12 -- 16, тығыздығы 5500 кг/м3, сыну көрсеткіші 1,95 -- 2,05.
Мырышты ақтың формасы мен өлшемі оны алу әдісіне байланысты. Ал пигменттің формасы мен өлшемі оның қасиетіне қатты әсер етеді. Өте жоғары дисперсті дәрежеге ие мырышыты пигменттердің фотохимиялық белсенділігі жоғарлайды. Өндірісте лакбояу материалдарын шығару кезінде мырышты ақтың қалыпты өлшемі 0,4 -- 0,6 мкм. Мырышты ақтың қасиеті оны алу әдісіне байланысты.
2. Мырышты ақты муфельді әдіспен өндіру екі сатыдан тұрады: металдық мырышты буландыру және оны ары қарай тотықтыру; түзілген суспензияны бөлу. Мырышты буландыру және буларын тотықтыру арнайы конструкциялы пештерде жүреді. Мұнда мырышты оттегінсіз буландырады, түзілген мырыш буларын пештің тотықтырғыш құдықтарында ауа ағынымен тотықтырады.
Ақты алу үшін құрылысына байланысты бір пешке 10 -- 20 муфель орнатуға болады. пештерді жылытатын отын ретінде көмір, газ немесе мұнай қолданылады. Пештің температурасы жоғары болған сайын соңғының өндіруі жақсарады. Әдетте муфель кеңістігінде 1300 -- 1350°С болады, ал муфельде 975 -- 1000 С°. Осындай температурады бір муфельден 45 кг/сағ өнім алуға болады.
Мырышты ақты муфельді әдіспен өндірудін сызбасы 1 суретте көрсетілген.
1 сурет. Муфельді әдіс бойынша мырышты ақ өндірудің өндірістік сызбасы:
1 -- муфель; 2 -- муфельді кеңістік; 3 -- тотықтыру құдығы; 4 -- байланыстырушы қол; 5 -- теңестіргіш камера; 6 -- белило-провод; 7 -- эксгаустер; 8- қаптық фильтр; 9 -- шнек; 10 -- элеватор; 11 -- қаптаушы машина; 12 -- вентилятор .
3. Мырышты ақты металдық мырыштан өндіруде муфельді әдіспен қатар барабанды әдіс қолданылады. Айланатын барабанды пеш (ішкі барабан диаметрі 0,8 - 1,1 м; ұзындығы 1,7 - 2,5 м)болаттан жасалады және отқа тұрақты кірпішпен қапталады. Барабан 0,5 - 1,0 айн/мин жиілікпен айналады.
Барабан қақпағында саңылаулар бар. Олардың біреуіне металл мырыш енігзіледі, а екнішісіне - отынның жану өнімдері түседі. Мырыш булары барабаннан шығып, тотықтырғыш камерасына түседі. Балқыған мырыш қабатында оксидтін қабықшасы түзіледі, ол булануды қиындатады, бірақ барабан айналғанда қабықша ыдырайды. Сонымен қатар айналу кезінде балқыған мырыш ағады, бұл да булану қабатын жоғарлатады, Бұл пештін өнімділігін жоғарлатады.
Мырыш барабанға қолымен немесе автоматты штанга және вертикалды конвейер көмегімен механикалық әдіспен енгізіледі. Баранбанды пештің кемшіліктері - барабан футеровкасында мырыш оксидінен тұратын шлактың тығыз қабаты пайда болады.
Артықшылығы: айналмалы пештің өндірісі прогрессивті, себебі мырыштың булануы үздіксіз жүреді және тотығу процестерді басқару мүмкіндігі өседі. Бұл өнімнің тұрақталуына себеп болады. Сонымен қатар отынның шығыны азаяды және қызмет көрсетуші персоналдың еңбек жағдайлары жақсарады.
Барабанды пештерде алынған мырышты ақ муфельді пеште алынған аққа қарағанда дисперстілік дәрежесі төмен, бірақ пеште алынған ақтың бөлшектерінің инелік пішіні себебінен олардың фотохимиялық активтігі төмен болады. Отынның жану өнімдері пеште балқыған мырыш және оның буларымен шектесу себебінен, пештік ақтың химиялық қасиеттері муфельдік ақтарға қарағанда төменірек болады. Мысалы, пештік ақтарда мырыш оксидінің мөлшері 98 -- 99%, қорғасын қосылыстарының (РbО санағанда)-0,1 -- 0,3%, суда еритін тұздардың мөлшері -- 0,4-0,5%.
Мырышты ақты айналатын барабанды пеште алудын технологиялық сызбасы 2 суретте көрсетілген.
2 сурет. Мырышты ақты айналатын барабанды пеште алудын технологиялық сызбасы :
1 -- айналатын барабанды пеш; 2 -- тотықтыру камерасы; 3 -- топка; 4 -- теңестіргіш камера; 5 -- белилопровод; 6 -- ауа үрлеу; 7 -- фильтр; 8 -- шнек; 9 -- элеватор; 10 -- қаптау машина; 11 -- вентилятор
Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:
* Мырышты ақтардың негізгі қасиеттерін атаңыздар. Оларды қандай мақсатпен қолданады?
* Қандай әдістермен өндірісте мырышты ақтарды аладаы? Оларды сипаттаныздар.
* Мырышты шикізаттардан мырышты ақтарды қалай алуға болады?
Ұсынылған әдебиеттер:
1. Химическая технология неорганических веществ под ред. Ахметова Т.Г. в 2-х томах М.: ВШ, 2002
2. Орлова О.В. Фомичева Т.Н. Технология лаков и красок металлы. М.: <<Химия>> 1990
3. Беленький Е.Ф. Рискин И.В. Химия и технология пигментов.Л.: <<Химия>>, 1972 г.
Дәріс 5 - Қорғасынды ақ. Литопон
Мазмұны:
1. Қорғасында ақтардың қасиеттері
2. Қорғасынды ақтарды алу.
3. Литопон қасиеттері
4. Литопонды алу
1. Қорғасынды ақ деп құрамы 2РbСO3*Рb(ОН)2сәйкес заттар. Қорғасынды ақтардың құрамы тұрақсыз және 2РbСO3 * Рb(ОН)2 формуласына жақындатылған. Қалыпты қорғасынды ақ деп құрамында РbО 86,31%, СO2 11,36% және Н2О 2,33% бар пигменттерді атайды. Мұндай құрамынан ауытқыған және құрамы қорғасынның орташа карбонатына РbСO3 жақын болған ақтардың пигменттік қасиеттері нашар болады.
Көмірқышқылының мөлшері рұқсат етілген шекке дейін азайса, соғұрлым пигменттің сапасы жақсарады.
Қорғасынды ақтарды тығыздығы 6400 -- 6800 кг/м3;сыну коэффициенті 1,94 -- 2,09; жамылғыштығы 160 -- 200 г/м2; майсыйымдылығы 9 -- 12; бөлшектердің өлшемі 0,5 -- 1,25 мкм; интенсивтілігі жоғары емес.
Қорғасынды ақ азот және концентрленген сірке қышқылында ериді, қыздырған кезде сұйылтылған хлор сутек қышқылында ериді. Концентрлі күкірт және хлорсутек қышқылы ақты ыдыратады; қорғасынды қышқылдар сонымен қатар сілті ерітінділерінде ериді.
Қорғасынды қышқылдар май қықышлдармен әрекеттесіп, қорғасынды сабын түзеді. Дәл осы жағдаймен қорғасынды ақ жабуларының атмосфераға төзімділігін түсіндіреді. Сондықтан боялған қабаттар жарық пен ылғалдын күшті бұзуші әсеріне тиген кезде қорғасынды ақтар қажетті болады.
Қорғасынды ақтар күкірт немесе оның қосылыстары қатысында қара қорғасын сульфиді пайда болғандықтан қараяды. Бұл себептен ақтарды металдар сульфидтері бар пигменттерімен (литопон, сары және қызыл кадмий, ультрамарин) араластыруға және де ауда күкіртті газдардың мөлшері көп өндірістік райондарда эксплуатацияланатын қаптамаларды дайындауға қолдануға болмайды. Қорғасынды ақтар жоғары улы заттар.
2. Қорғасынды ақтарды алу әдістері "құрғақ" және "дымқыл" болып келеді. Құрғақ әдіс сірке қышқылының қатысында металдық қорғасынды тотықтыру және карбонизациялауға негізделген. Дымқыл әдіс, немесе тұндыру әдісі қорғасын тұздарының ертініділерінің карбонизациялауына негізделген. Шикізат ретінде глет, сірке қышқылын және көмір қышқылын қолданады.
Глеттен 50 -- 80 °С температурада сұйылтылған сірке қышқылымен негізгі қорғасын ацетат ертіндісін дайындайды:
ЗРbО + 2СН3СООН + Н2O = Рb(СН3СОО)2*2Рb(ОН)2.
Алынған ертіндіден тұндыру арқылы механикалық қоспаларды алып тастайды, ал тазартылған ертінідіні көмірдің екі оксидінен өткізу арқылы карбонизациялайды.
7[Pb(CH3COO)2*2Pb(OH)2]+8,4CO2=7[Pb(CH3COO)2*0,2Pb(OH)2] +4,2[2PbCO3*2 Pb(OH)2]+8,4 H2O
Егер карбонизация сонында ерітіндінің рН мөлшері 6,5 -- 7,0ден кем болмаса, бұл жақсы сапалы ақ алынды деген сөз.
Карбонизация нәтижесінде алынған суспензияны тығыздайды. Тазартылған ерітіндіні бастапқы сатыларды қолданылады, негізінде темірден тазартуға.
Қорғасынды ақтар зиянды болғандықтан, өндірісте оларды құрғақ емес, сулы пасталар немесе қабықшатүзушелердегі пасталар түрінде шығарады. Бұл шаңданумен байланысты пигментті кептіру және ұсату операцияларды қажет етпейді.
Қабықтүзушелердегі ақтың пастасын алу үшін негізгі ерітінідіні боліп алғаннан соң пульпаны олифамен немесе зығыр майымен қыздырып араластырады. Пигмент олармен суланып, пульпадан паста түрінде бөлінеді. Істен шыққан қорғасын ацетатының ерітіндісі қайтадан өндіріске бағытталады.
3. Липотонның пигменттік қасиеттері оның құрамындағы ZnSке байланысты:ол көп болған сайын пигменттің қасиеті жақсы болады. Қалыпты пигменттің қасиеттері: тығыздығы 4300 кг/м3; сыну көрсеткіші 2,0; майсыйымдылығы 11 -- 15; жамыоғыштығы 110 г/м2; бөлшектердің өлшемі 0,5 -- 1,0 мкм. Липотон сілтілердің әсеріне төзімді, алайда оны H2Sке ыдырататын қасиетке ие бейорганикалық қышқылдардың әсеріне тұрақсыз.
Липотонның негізгі кемшілігі ол жарықтың әсеріне тұрақсыз. Мырыш оксидінің, ылғалды, және суда еритін тұздардың қатысында сәулеленгенде пигмент қарайып кетеді, себебі мырыш металдық күйге дейін тотықсызданады. Липотонның қараюы процесін келесідей шешімдерге әкеледі:
* Жарық сезгіш тек күйдірілген липотон, күйдірілмеген липотон жарыққа тұрақты.
* Липотонның түссізденуі мен қараюы қысқа толқынды сәулемен әсерлескенде байқалады.
* Липотонның түссіздену немесе қараюы мырыш күкіртінің элементарлы мырыш пен күкіртке ыдырауы нәтижесінде түзіледі; ауадағы оттегі және ылғал әсерінен мырыш тотығады, сондықтан липотон қайта ақ түске енеді.
* Липотонның қараюы тек ылғал қатысында жүреді; ылғал жоқ болғанда қарқынды ульрафиолетті сәулеленседе пигмент қараймайды.
* Хлоридтер болмағанда литопон жарыққа тұрақты
Мырышты ақтан артықшылығы липотондағы металдық мырыштың мөлшері 20%, ал мырышты ақтағы металдық мырыштың мөлшері 80%. Липотонды мырыш құрамды шикізат ретінде өндірістерде қолдануға болады. Ал қорғасынды ақтан артықшылығы зияны аздығы және құрамында металлдың аздығы.
4. Липотонды алатын шикізат ретінде мырыш құрамды қалдықтар (күйдірілген мырыш концентраттары, түсті металдарды қайта өндеу қалдықтары, мырыш ақтарының өндірісі және т.б.), барийдің табиғи сульфаты (ауыр шпат, немесе барит), көмір және күкірт қышқылы.
Липотонды комбинирленген түндыру - күйдіру әдісімен алады. Технологиялық процесс үш сатыдан тұрады: барий сульфат ерітіндісін алу; мырыш сульфат ерітіндісін алу; жартылай өнім липотонды тұндыру және оны дайын өнімге айналдыру.
Барий сульфатын табиғи барий сульфатын көмір қатысында айналатын құбырлы пештерде 900 -- 1000 С тотықтыру арқылы алады:
BaSО4 + 2С= BaS + 2СО2
Тотықтырудан кейін алынған балқыма негізгі заттан (75 -- 77%) басқа барий қосылыстарынан (ВаСО3, BaSiО3 және т.б.) тұрады. Балқыманы дымқыл шарлы диірменде ұсақтайды және сумен сілтісіздендіреді, осы кезде BaS ертіндіге кетеді. Механикалық қоспаларды тұндыру және фильтрлеу арқылы алып тастайды. Барий сульфатының ерітіндісі жартылай өнім липотонды алу үшін тұндырады.
Мырыш сульфатының ерітіндісін алу үшін мырыш құрамды шикізат қолданылады, оның құрамына мырыш қосылыстарынан 70 -- 80% және тағы басқа қоспалар (Fe, Al, Mn, Cd, Ni, Сu және т.б.) кіреді. Бұл шикізатты концентрациясы 180 -- 200 г/л тең күкірт қышқылы ерітіндісімен өндейді, нәтижесінде ерітіндіге Zn, Fe, Mn, Cd, Ni, Cu өтеді. Егер шикізаттың құрамында қорғасын болса, ол тұнбаға түсетін қорғасын сульфатын түзеді. Қалайы оксидтері күкірт қышқылымен әрекеттеспейді. Тұнбада шикізаттың басқа да еріміейтін қоспалар қалады. Бұл тұнбаны фильтрлеп, түсті металлургия зауыттарына жібереді. Мырыш сульфатының тұндырылған ерітіндісін басқа металдар қоспаларынан босатады. Темір қоспаларын Fe(OH)3 тұнбасы ретінде ерітіндіден бөліп алады. Ол үшін темірді еківалентті күйден үшвалентті күйге ауыстырады. Тотықтырғыштар ретінде ауа оттегі, калий перманганаты, ізбес, натрий гипохлориті қолданылады. Темірдің бөлінуімен қатар мырыш сульфатының ерітіндісі марганец қосылыстарынан тазартылады. Өндіріс қалдығы ретінде түзілген тұнбаны фильтрлейді.
Мырыш сульфатының ерітіндісі Cd, Ni және Сu тұздарының қоспаларынан оларды металдарға дейін тотықсыздандыру арқылы тазартылады. Ол үшін ерітіндіге мырыш тозаның қосады. Түзілген тұнбаны фильтрлейді және түсті металдар зауыттарына қайта өндеуге жібереді. Тазартылған ерітіндіні темір мен марганец іздерінен босатылу үшін ақырғы тазартуға жібереді.
Мыс купоросының дайын ерітіндісіне (ZnSО4 мөлшері 300 -- 350 г/л) кобальт сульфатының біраз мөлшерін қосып, жарыққа тұрақты литопонды алады.
Жартылай өнім липотонды бастапқы екі ерітіндіні BaS және ZnSО4 араластырудан алады. Осы кезде алмасу реакциясы жүреді.
BaS + ZnSО4 =ZnS + BaSО4.
Осы негізгі реакциямен қатар ZnO түзілуіне әкелетін жаңама реакциялар жүреді.
Жоғары процентті липотонды тұндыру үшін көбінесе мырыш купаросының ерітіндісіне мырыш хлоридің қосады:
ZnSО4 + 2 BaS + ZnCl2 = 2ZnS + BaSО4 + BaCl2.
Аз процентті липотонды мырыш купаросына натрий сульфатын қосу арқылы алады:
ZnSО4 + Na2SО4 + 2BaS = ZnS + 2BaSО4 + Na2S.
Жартылай фабрикат литопонның тұнбасы термиялық өндеуге түседі. Мұнда мырыш сульфиді кубтық сингониядан жарыққа тұрақты гексагональды кристалдық сингонияға ауысады. Бұл процесті мырыш купоросына тұндыру алдында енгізілген кобальт тұздары жылдамдатады. Термоөндеу нәтижесінде литопон пигменттік қасиеттерге ие болады. Үздіксіз түткіше муфель пештерінде жүретін термиялық өндеудің температурасы 650 -- 700 °С болады. Мұндай пештерде литопон отынның жану өнімдерімен шектеспейді, бұл оның ластануың және мырыш сульфидінің оксидке тотығуын алдын алады.
Қыздырудан кейін литопон тез арада сумен салқынданады, себебі баяу салқындануда ол қаутадан кубтық сингонияға өтуі мүмкін. Содан соң өнімді дымқыл әдіспен ұсақтайды, бөлшектерді пішіні бойынша жіктеді. Кептірілген литопонды құрғақ әдіспен ұсатып, қаптайды.
Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:
* Қорғасынды ақтың құрамына қандай қосылыстар кіреді?
* Қорғасынды ақтар қайда қолданылады? Олардың негізгі кемшіліктері қандай?
* Қорғасынды ақтарды алудың негізінде қандай процестер жатады?
Ұсынылған әдебиеттер:
1. Химическая технология неорганических веществ под ред. Ахметова Т.Г. в 2-х томах М.: ВШ, 2002
2. Орлова О.В. Фомичева Т.Н. Технология лаков и красок металлы. М.: <<Химия>> 1990
3. Беленький Е.Ф. Рискин И.В. Химия и технология пигментов.Л.: <<Химия>>, 1972 г.
Дәріс 6 - Сұр және қара пигменттер
Мазмұны:
1. Металды ұнтақтардың жалпы сипаттамасы
+ Алюминий опасы
+ Мырыш тозаңы
* Күйе мен қара ұнтақтар.
1. Пигменттердің бұл тобына металды ұнтақтар, әртүрлі көміртекті материалдар - техникалық көміртек (күйе), графит, қара ұнтақтар және теміртотықты пигменттер жатады.
Металды ұнтақтар - бұл спецификалық қасиеттерге ие металдардың жоғарыдисперсті ұнтақтары. Кең тараған алюминий опасы (пудра) және мырыш ұнтағы.
Металды ұнтақтарды алу әдістері дисперсионды және конденсационды деп бөлінеді. Бірінші жағдайдын процесі металды ұнтақтаумен байланысты, екіншісі - бөлшектерді тұздар ерітінідісінен немесе булардан бөліп алуымен байланысты. Металды ұнтақтар бөлшектерінің пішіні оларды алу әдісімен байланысты. Ұнтақ түрінде өндірілген пигменттерді түйіршіктелген деп аталады. Түйіршіктелген түрде мырыш тозаңы (пыль), мыс, қола ұнтақтары жатады. Металды ұнтақтарды токөткізгіш жамылғылар, протекторлы сылықтар (грунтовки), термотұрақты және сән үшін жамылғылар ретінде қолданылады.
Алюминий опасы - қабыршақ пішінді ұсатылған алюминий бөлшектері. Оның түсі - күмістей жалтырауық және ол металдағы қоспалар мөлшеріне тәуелді: қоспалар аз болған сайын, оның түсі күміс түсіне жақын болады. Опадағы алюминий мөлшері 82-92, органикалық заттадың үлесі 3-4%, тығыздығы 2500 -- 2550 кг/м3, жамылғыштығы 10 г/м2. Алюминий бөлшектері лак бояу қабатында қалқиды және оған паралель орналасады.Бұл қасиет <<листование>> деп аталады. Бұл қасиет ертікіш және қабытүзуші заттың қасиеттеріне, пигмент бөлшектерінің бетінде орналасқан майлар құрамына тәуелді. Алюминий опасын дисперсионды әдіс - түйіршіктелген алюминий ұнтағын құрғақ немесе сұйық ұсату арқалы алады.
Ұсақтауды ауалы сепараторлармен жабдықталған және тұйық циклде шар диірмендерінде үздіксіз жүргізеді. Құрғақ ұсатуды қосымшалар (парафиндер, стеарин) қатысында инертті газ ортасында жүргізеді.
Алюминий пасталарын алу үшін алюминийді еріткіш және беттік активті заттар қатысында ұсатады. Еріткіштің артық мөлшерін фильтр-пресінде бөледі. Алюминий опасы нейтралды қабықшатүзгіш заттармен бірге қолданылады, себебі ол қышқылдар мен сілтілермен жеңіл әрекеттеседі. Опасы бар бояуларды қолдану алдында жасайды, себебі олар сақтау кезінде тез арада қоюланады. Сондықтан алюминий опасын паста немесе үлпек (хлопья) - термореактивті полимер мен жабылған пигмент бөлшектері түрінде шығарады. Алюминий опасы термотұрақты, газдарды және суды өткізбейді, коррозияға және атмосфераға тұрақты, сондықтан бояулар мен эмальдарды жасауға қолданылады.
Мырыш тозаңы балқытылған металды шашыратуы және мырыш буларының конденсациялануы арқылы алынады. Шығарылатын түрлері - ұнтақ немесе эпоксидті полимермен жабылған үлпек. Мырыш тозанының түсі - сұр, металды мырыштың мөлшері 95 -- 97% (масс.) . Алу тәсіліне байланысты бөлшектердің пішіні сфералық болады. Бөлшектердің мөлшері - 2ден 9 мкм дейін, меншікті бет 1 -- 3 м2/г, тығыздығы 7000 кг/м3.
Мырыш тозаңы протекторлы жамылғыларды жасау үшін қолдалынады. Протекторлы жамылғылар (бояулар) пигмент ретінде 90 -- 95% мырыш тозаның қолданады. Осындай жамылғылар болат коррозиясынан сақтайды. Қабықшада ылғал пайда болған кезінде мырыш | ылғал| болат | мырыш схема бойынша істейтін электрожұп түзіледі. Бұл электрожұпта мырыш анод, болат - катод, сондықтан мырыш иондық күйге өтіп коррозияға түседі, ал болат - коррозияға түспейді. Мырыш иондары болатты катод бетінде жиналып, мырыш қабықшасын түзеді, ол қосымша болатты коррозиядан сақтайды. Нәтижесінде болат суық мырыштануға ұшырайды. Мырыш тозаңы пигмент ретінде кемелерді, көпірлерді және т.б. атмосфералық әсерлерге ұшыраған құрылымдарды бояу үшін қолданылады.
2. Техникалық көміртек (күйе) түсі қара және құрамында 88,0 - 99,9% элементтік көміртек бар. Техникалық көміртектің құрамы мен қасиеттері оның бастапқы шикізатына және өндіру тәсіліне байланысты. Техникалық көміртектің шикізаты - сұйық, газтәрізді немесе қатты жағармай, ол термиялық ыдырауға (пиролиз) ұшырайды. Кең таралған техникалық көміртектің түрлері: газды (арнайы, пештік термиялық, каналдық), форсункалық, шамдық, ацетиленді. Газды көміртекті өндіру үшін табиғи газды, шамдық және форсункалық көміртекті өндіру үшін - сұйық жағармайды (мұнай пиролизінің және көмірді кокстеу қалдықтары), ацетиленді техникалық көміртекті өндіру үшін ацетиленді қолданылады.
Қасиеттері. Техникалық көміртектің дисперстілігі өте жоғары: бөлшектер мөлшері 0,01ден 0,6 мкм дейін. Бұл пигменттің меншікті бетін жоғарлатады -- до 290 м2/г дейін. Техникалық көміртектің дисперстілігіне оның түсі тәуелді: бөлшектердің мөлшері азайған сайын оның қара түсі ұлғаяды. Техникалық көміртектің интесивтілігі бөлшектердің мөлшеріне тәуелділігі күрделі. Мысалы, бөлшектер мөлшері 0,025 мкм дейін азайғанда интесивтілік жоғарлайды, ал бөлшектердің мөлшері арықарай азая берсе - біртіндеп азаяды. Техникалық көміртектің майсыйымдылығы оның дисперстілік дәрежесі жоғарлаған сайын өседі.
Техникалық көміртек бөлшектерінің пішіні сфералық немесе оған жақын. Техникалық көміртектің қабықтүзуші заттарда дисперленуі төмен, оның дисперстілік дәрежесі жоғарлаған сайын дисперленуі аса қиындайды. Бөлшектер қабатында оттегі мен көміртек комплекстарының бар болуы дисперлену процесін жеңілдетеді, оның жұғу қасиеттерін жоғарлатады, бояулардың тұрақтылығын өсіреді.
Техникалық көміртек жоғары химиялық тұрақтылыққа, жарыққа және термотұрақтылыққа ие. Техникалық көміртекті қара, сұр бояулар мен эмальдарды дайындау үшін қолданылады. Ол полиграфиялық өнеркісіпте кең қолданылады, бірақ негізгі тұтынышы - резеңке өнеркәсібі.
Қара ұнтақтар - бұл көркем бояуларда қолданылатын қара түсті пигменттер. Шикізат ретінде минералды, мал және өсімдік текті әртүрлі заттарды қолданылады. Қара ұнтақтар өндірісінде шикізатты оттексіз қыздырады. Қара ұнтақтардың негізгі түрлері: жүзім өркендерінен алынған жүзім қарасы; шабдалы өріктерінен алынған шабдалы қарасы.
Химиялық құрамы бойынша қара ұнтақтар -- бұл көміртектің басқа заттармен, мысалы күеймен, қоспасы. Қара ұнтақтар химиялық тұрақты, жарыққа тұрақты және термотұрақты, олар жоғары жамылғыштыққа және интесивтілікке ие.
Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:
* Металдардың қандай ұнтақтары пигменттер ретінде қолданылады?
* Ұнтақ металдардың негізгі қасиеттерін және қолдану аймағын атаныздар
* Қандай қара ұнтақтар лак-бояу материалдарында қолданылады?
Ұсынылған әдебиеттер:
1. Химическая технология неорганических веществ под ред. Ахметова Т.Г. в 2-х томах М.: ВШ, 2002
2. Орлова О.В. Фомичева Т.Н. Технология лаков и красок металлы. М.: <<Химия>> 1990
3. Беленький Е.Ф. Рискин И.В. Химия и технология пигментов.Л.: <<Химия>>, 1972 г.
Дәріс 7 - Сары, оранж және қызыл пигменттер
Мазмұны:
1. Синтетикалық теміроксидті пигменттер
2. Табиғи теміроксидті пигменттер
3. Қорғасын оксидтері
1. Сары және қызыл пигменттер тобына химиялық құрамы бойынша әртүрлі қосылыстар кіреді. Оларды жылы түстерге жатқызады. Осы топтың барлық пигменттеріне қысқа толқынды жарықты сіңіру тән, нәтижесінде оларға тән түс пайда болады.
Теміроксидті пигменттер - үш валентті темірдің гидратталған және гидратталмаған оксидтері және үш, екі валентті оксидтер қоспасы. Теміроксидті пигменттер табиғи және синтетикалық болуы мүмкін.
Синтетикалық теміроксидті пигменттер. 1. Кен тараған - темір оксидінің моногидраты FeO(OH). Түсі - сарыдан қонырға дейін. Түсі дисперстілік дәрежесіне тәуелді: дисперстілік жоғары болған сайын пигмент түсі ашық болады. Жамылғыштығы 10-12 г/м2, атмосфера және жарыққа тұрақтылық өте жоғары, сілтілерге тұрақты, минералды қышқылдарда ериді, тығыздығы 3850-3900 кг/м3, май сыйымдылығы 35-70.
2. Сары Марс - темір гидроксиді Fe(OH)3. Сары пигменттерді тұндыру әдістерімен алады: ерітіндіде еківалентті темір тұзын ауа оттегімен тотықтыру, метал темірді ароматты нитрокосылыстармен тотықтыру, суда еківалентті темір карбонатынның немесе гидроксидінің дисперсиясын тотықтыру. Сары теміроксидті пигментті алу үшін бірінші екі әдістерін қолданады. Үшінші әдісті сары Марсты алу үшін қолданылады. Бірінші әдіс бойынша шикізат ретінде темір сульфаты FeSO4*7H2O, метал темір, аммиак, натрий гидроксиді, сода және ізбес қолданылады.
Тұндыруды ұрықтар қатысында жүргізеді. Ұрықтар ретінде жұқадисперсті темір гидроксидінің жаңа дайындалған жүзгіндер қолданылады. Темір гидроксидін немесе карбонатын (ІІ) ауа оттегісімен немесе бертолет тұзымен тотықтырып ұрықтарды алады. Практикада ұрықтарды 200С немесе 30-500С алады. Процесс қышқыл ортада жүреді. Орта рНы 5,2 ден 2,9-3,0 дейін өзгереді. Синтез ұзақтығы мен өнім қасиеттері металл темірдің беттік ауданына байланысты. Процесс ұзақтығы 2 тәуелдіктен 15 тәулікке созылу мүмкін.
Процесс аяқталғаннан кейін пигмен суспензиясын фильтрлейді. Тұнбаны сумен шайып, кептіріп ұсақтайды.
Сары марсты темір карбонатын немесе гидроксидін (ІІ) тотықтырып алады. Тотығуды ауа оттегімен 50-600С жүргізеді:
Сары теміроксидті пигментті әртүрлі типті бояуларды алу үшін қолданылады. 1:7 немесе 1:8 пигмент пен толтырғыш қатынасы синтетикалық охра деп аталады. Сары Марсты көбінесе көркем бояуларда қолданады.
Қызыл теміроксидті пигменттер. Оларға таза мөлшері 95-98% темір оксиді Fe2O3 жатады. Пигменттін түсі бөлшектердің пішіні мен мөлшеріне тәуелді. Ақшыл түсті пигменттер бөлшектерінің мөлшері 0,35-0,45, ал күңгірт түсті пигменттер бөлшектерінің мөлшері - 2,5 мкм. Теміроксидті қызыл пигменттерді термиялық әдіспен темір купоросынан немесе сары теміроксидті пигменттен алады. Бірінші жағдайда процесті екі стадиямен жүргізеді: темір купоросты 350-4000 сусыздандырып, темір сульфатының моногидратын алып, оны 700-8250 С қыздырады. Нәтижесінде темір оксиді түзіледі:
Темір купоросының сусыздануы бөлшектердің пісіуіне және төмен сапалы пигменттің алуына әкеледі, сондықтан сусыздандырылған өнімді ұсақтайды. Қыздыру процесі ұзақ жүреді. Оны темір сульфатының қалдық мөлшері 5-10% жеткенде тоқтатады.
Екінші әдіс - темір оксидінің моногидртатын 600-6500 қыздыру:
Әдістің артықшылығы - қарапайымдылық және алынған өнімдің жоғары сапасы, кемшілігі - шикізаттың жоғары бағасы.
Қызыл Марс сары Марстан 4000С қыздыру арқылы алынады. Жоғары температурада 600-7000С қызыл темір оксиді түзіледі.
2. Табиғи крондар құрамында гидратталған және гидратталмаған темір оксидтері кіреді, сондықтан олар синтетикалық пигменттер сияқты сары, қызыл және қоныр түстерге ие болады. Табиғи теміроксидті пигменттерді қатты тау жыныстарынан немесе жұмсақ сазды жыныстарынан механикалық әдіспен алады. Өндеудің екі әдісін: құрғақ және сулы ажыратады.
Құрғақ әдіс бірнеше операциялардан тұрады: бос жынысты алу, ұсақтау, құрғату және ауалы сепарация. Қызыл пигменттер өндірісінде 130-150 0С құрғатудың орнына 400-6000С қыздыруды өткізеді. Құрғақ әдісті темір сурик және мумиялар өндірісінде қолданылады.
Сулы әдіс келесі операциялардан тұрады: лайсыздандыру, сусыздандыру, кептіру, ұсақтау, сепарация. Бұл әдіс құрғақ әдіспен салыстырғанда күрделеу, бірақ ластанған шикізатты қолдануға және жоғары дәрежелі дисперсті пигменттерді алуға мүмкіндік береді. Сулы әдісті охралар, сиеналар, умбралар өндірісінде қолданылады.
Охралар - құрамында мөлшері әртүрлі үшвалентті темірдің гидраталлған оксидтері бар сары тусті пигменттер. Олардың мөлшері: ашық охралар құрамында 12-17, орташа түсті 22-44 және алтын түсті 40-85%. Одан басқа құрамына алюмосиликаттар да кіреді. Охралардың түстері химиялық құрамынан басқа пигменттердің қристалдық құрылысына, бөлшектерінің дисперстілігіне және пішіндеріне тәуелді. Шикізат ретінде қоныр темір тасы (бурый железняк) қолданылады. Сырьем служат бурые железняки. Охралар полидисперсті. Бөлшектердің орташа мөлшері 1-3 мкм. Охралардың жамылғыштығы темір оксидінің гидраты мөлшеріне тәуелді және оны жоғарлауымен 25 г/м2 дейін өседі. Охралар жарыққа және атмосфераға тұрақты, коррозияға тұрақсыз.
Сиена - охралардың бір түрі. Түсі қоныр-сары. Құрамына гидратталған темір оксидтерімен боялған алюмосиликаттар, марганец оксидтері, кремний диоксиді және органикалық қоспалар кіреді. Темір оксидтерінің мөлшері 45-55%, бөлшектердің орташа мөлшері 2-4 мкм, май сыйымдылығы 50-55.
Темір сурик - қызыл пигмент, құрамына 75-95% кіреді. Негізгі қоспалар - лайлы заттар мен кремнезем. Шикізат - қызыл темір тасы. Ерекшелігі - жоғары жамылғыштық және интесивтілік. Бөлшектердің орташа мөлшері 2-4 мкм. Олар жарыққа, атмосфераға және коррозияға, сілтілер және әлсіз қышқылдар әсеріне тұрақты.
Мумиялар. Темір суриктен айырмашылығы - темір оксидтердің мөлшері аздау, 20-70%. Мөлшеріне байланысты ажыратады: теміроксидті, сазды және бокситті мумиялар. Шикізаттар ретінде сазды кеңдер, жоғарытемірді бокситтер қолданылады. Мумиялар жоғары жамылғыштық пен интесивтілікке ие, жарыққа, атмосфераға тұрақты.
Қыздырылған охра және күйдірілген сиена. Қызыл пигменттер ретінде 500-7500С қыздырылған охра мен сиена өнімдері. Қыздыру нәтижесінде темір оксидтерінің дегидратация жүреді, нәтижесінде қызыл түс пайда болады.
Умбра - табиғи теміроксидті қоныр пигмент, оның түсі марганец оксидтерімен (16%) негізделеді.Қыздыру кезінде 400-6000С умбра ашық қоныр түстен күнгірт қонырға дейін өзгереді.
3. Қорғасын оксидтеріне глет PbO және қорғасынды сурик Pb3O4 жатады. Глет - дисперсті ұнтақ, оның түсі мен қасиеттері кристалды құрылысына және қоспаларға байланысты. Түсі әртүрлі болуы мүмкін: сары, жасыл-сары және қызыл. Суда глет ерімейді. Азот, хлорсутекті және сірке қышқылдарында және сілтілердің концентрлі ерітінділерінде ериді. Май қышқылдарымен глет қорғасынды сабындарды түзеді. Пигмент ретінде қазіргі уақытта қолданылмайды. Лак-бояу өндірісінде шикізат ретінде қолданылады. Қорғасынды глетті әртүрлі әдістермен алады: қорғасын қосылыстарының ыдырауы, қорғасын тұздары ерітіндісінің электролизі, балқыған немесе қатты қорғасынның тотығуы. Негізгі әдістер сонғы екеуі. Екі әдіс екістадиялы. Шикізат ретінде металл қорғасын қолданылады. Өндірісте глеттің 5 сортты шығарылады. Қорғасын оксидттерінің мөлшері оларда 96,0-99,5%. Негізгі қоспалар: PbO2 - 0,3%, металл қорғасын 0,1-2,5%, түсті және қара металлдар қоспасы.
Қорғасынды сурик аралас оксидтер ретінде қараластырылынады 2PbO*PbO2. Оның түсі ашық оранждан қызылға дейін өзгереді, бөлшектер мөлшері 2-10 мкм. Қорғасынды сурик суда ерімейді. Азот қышқылында жартылай еріп, тұнбаға PbO2 түрінде түседі. Сурик жоғары жамылғыштыққа ие, бірақ оның интесивтілігі төмен. Атмосфераға тұрақты емес, бірақ антикоррозиялық қасиеттері жоғары. Жоғары токсикологиялық қасиеттерге ие, сондықтан ауадаға шекті рұқсат етілген концентрация 0,0111 мг/м3. Лак-бояу өндірісінде сурик сылықтар құрамына кіріп, антикоррозиялық пигмент ретінде қолданылады. Қорғасынды сурик аккумулятор, шыны және керамика өндірісінде қолданылады.
Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:
* Сары, оранж және қызыл пигменттер тобына қандай қосылыстар кіреді?
* Теміроксидті пигменттер тобын сипаттаныздар. Олар қандай мақсатпен қолданылады?
* Лак-бояу өндірісінде қорғасын оксидтері қалай қолданылады?
Ұсынылған әдебиеттер:
1. Химическая технология неорганических веществ под ред. Ахметова Т.Г. в 2-х томах М.: ВШ, 2002
2. Орлова О.В. Фомичева Т.Н. Технология лаков и красок металлы. М.: <<Химия>> 1990
3. Беленький Е.Ф. Рискин И.В. Химия и технология пигментов.Л.: <<Химия>>, 1972 г.
Дәріс 8 - Қорғасынды және мырышты крондар
Мазмұны:
1. Қорғасынды крондар
2. Мырышты крондар
1. Сары қорғасынды крондар химиялық құрамы бойынша таза қорғасын хроматы PbCrO4 немесе корғасын хроматы мен сульфаттарының қоспасы PbCrO4*nPbSO4.Өндірісте пигменттің 3-4 типі даярланады. Сары қорғасынды крондарды қорғасын ацетаты, нитраты немесе хлориді ерітінділерден тұндыру арқылы алады. Крондар өндірісі келесі операциялардан тұрады: қорғасын тұздарының бастапқы ерітінділерді дайындау, хром қоспасы ерітіндісін дайындау, кронды тұндыру, пигментті жуу, фильтрлеу, кептіру, ұсату және қаптау.
Қорғасын ацетаттарын глетті сірке қышқылымен өндеп алады. Қорғасынның орташа ацетаттарын қолданбайды, себебі сірке қышқылы көп мөлшерде жұмсалады.
Қорғасын хлоридтерін глетті хлорсутекті қышқылмен немесе натрий хлоридімен өндеу арқылы алады. Бастапқы тұздар ретінде қорғасын оксиді PbCl2*nPbO қолданылады. Оны былай алады:
Глетті азот қышқылымен өндегенде орташа немесе негізгі қорғасын нитратын алады, металл қорғасынды азот қышқылымен өндегенде орташа немесе негізгі нитрат-нитрит қорғасының алады.
Крондар синтезін бастапқы ерітінділерді араластырып алады. Алынған пигменттің қасиеттері ерітінділерді құю реттілігіне, араластыру интенсивтілігіне және ұзақтығына, ортаның рН мен температурасына тәуелді.
Қорғасынның әртүрлі қосылыстарынан крондарды тұндыру кезінде жүретін реакциялар:
2[Pb(CH3COO)2*2Pb(OH)2] + 3Na2Cr2O7 + 2HCl -->6PbCrO4 +4CH3COONa + 2NaCl + 5H2O
[Pb(CH3COO)2*2Pb(OH)2] + Na2Cr2O7 + H2SO4 --> 2[PbCrO4 *0,5PbSO4] + 2CH3COONa + 3 H2O
2[Pb(CH3COO)2*5Pb(OH)2]+3Na2Cr2O7+6H2SO4+2HCl-->6[PbCrO4*PbSO4]+4CH3COONa+2NaCl+17H2O
4Pb(NO3)2 + Na2Cr2O7 + 2H2SO4 + 3Na2CO3-->2[PbCrO4*PbSO4]+8 NaNO3 + 3 CO2+2H2O
2[Pb(OH)2*Pb(NO3)(NO2)]+Na2Cr2O7+2H2SO4+Na2CO3-->2[PbCrO4*PbSO4]+2NaNO3+2NaNO2+CO2+4H2O
Түзілген суспензияны біраз уақыт бір температура мен рН-та араластырады. Бұл операцияны <<жетілдіру>> деп атайды. Оны нақты бір кристалды құрылымды және дисперсті пигментті алу үшін жүргізеді.
Процестің аяғында қорғасынды кронды суда еритін қоспалардан тазартып, 70-800С кептіреді және ұсақтады.
Оранж және қызыл қорғасынды крондар - қорғасынның негізді хроматы немесе оксихроматы PbCrO4*PbO. Оранж крон қызыл кроннан бөлшектердің мөлшерімен ерекшеленеді: қызыл кронның бөлшектері ірі. Егер қызыл пигменттің бөлшектерін ұсақтаса онда олардың түсі оранж түске айналады.
Оранж кронды тұндыру әдіспен алады. Қорғасынның бастапқы тұзы ретінде негізді ацетаттарын қолданады. Тұндыруды 80-900С сілтілі ортада рН>9 жүргізеді:
4[Pb(CH3COO)2*2Pb(OH)2]+3Na2Cr2O7+2NaOH-->6[PbCrO4*PbO]+8CH3COONa+H2O
2[Pb(CH3COO)2*5Pb(OH)2]+3Na2Cr2O7-->6[PbCrO4*PbO]+4CH3COONa+2NaOH+9H2O
Тұндырудан кейін кронды суда еритін қоспалардан жуып, 1500С кептіріп, ұсатады.
2. Мырышты крондар тобына әртүрлі типті мырыш хроматтары кіреді. Маңыздылары жоғарынегізді крондар 4ZnO*CrO3*3H2O немесе ZnCrO4*3Zn(OH)2 және мырыш пен калий қос хроматтары 4ZnO*3CrO3*K2O*3H2O немесе 3ZnCrO4*Zn(OH)2*K2CrO4*2H2O.
Мырыш крондарын тұндыру әдісімен алады. Шикізат ретінде мырышты ақ сырларды, калий бихроматы немесе хром ангидридін, сонымен қатар күкірт немесе хлорсутекті қышқылдарды қолданады.
Жоғарынегізді хромат мырышын мырышты ақ сыр сулы суспензиясына хром ангидридінің ерітіндісін қосу арқылы алады:
Мұндай әдісінде суда еритін тұздар түзілмейді, сондықтан тұнбаны сумен жуып шаю қажет емес. Тұнбаға түскен пигментті фильтрлейді, кептіреді және ұсатады.
Мырыш пен калий қос хроматын мырышты ақ сыр сулы суспензиясына хром қоспасын қосу арқылы алады:
4ZnO + 2K2Cr2O7 + 2HCl + 2H2O --> 3ZnCrO4*Zn(OH)2*K2CrO4*2H2O + 2KCl
Синтезді екі этапта жүргізеді: біріншіде мырышты ақ сырлар суспензиясына күкірт немесе хлорсутекті қышқылдар ерітіндісін құйып, мырыштың негізді тұздарын алады. Екінші этапта алынған тұздарға калий бихроматы ерітіндісін қосады:
5ZnO+H2SO4+3H2O --> 4Zn(OH)2*ZnSO4
4[4Zn(OH)2*ZnSO4]+10K2Cr2O7+H2SO4 --> 5[3ZnCrO4*Zn(OH)2*K2CrO4*2H2O]+5K2SO4+2H2O
Мырыштын негізді сульфаттары хлоридтерге қарағанда калий бихроматы ерітіндісімен өндегенде толық реакцияға түспейді және кронда 2-7% SO4- қалады. Сондықтан мырыштын негізді хлоридтерін, яғни синтезде хлорсутекті қышқылды қолданады.
Мырыш пен калийдің қос хроматы, бірінші тұзға қарағанда, суда еритін тұздардан жууды талап етеді.
Жоғарынегізді мырыш хроматы сарғыш түске, жоғары май сыйымдылығына, төмен интенсивтілікке, төмен жамылғыштыққа ие. Жарыққа тұрақтылығы да төмен. Жоғары антикоррозиялық қасиеттерге ие.
Мырыш пен калий қос хроматының түсі- қаныққан лимон-сары. Жоғарынегізді хроматқа қарағанда бұл пигмент жақсы пигменттік қасиеттерге ие. Құрамында CrO3 топтары көп болған сайын оның сипаттамалары жоғарырақ болады: түсі ашық және қанық, жоғары жамылғыштығы, интесивтілігі және жарыққа тұрақтылығы, төмен майсыйымдылығы.
Мырыштың екі тұздары да қышқылдар мен сілтілерде толық ериді.
Мырыштың жоғарынегізді хроматын жеңіл металдарды сылықтау үшінқолданады. Мырыш пен калий қос хроматын - әртүрлі типті бояулар мен эмальдарды және қара металдарды сылықтау үшін қолданады.
Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:
* Қорғасынды крондар тобына қандай пигменттер кіреді? Олардың құрамын, қасиеттерін және қолдану аймағын атныздар
* Оранж және қызыл крондарды алу ерекшелігі неде? Алу реакцияларын жазыныздар.
* Мырышты крондар қасиеттеріне пигменттердің химиялық құрамы қалай әсер етеді?
Ұсынылған әдебиеттер:
1. Химическая технология неорганических веществ под ред. Ахметова Т.Г. в 2-х томах М.: ВШ, 2002
2. Орлова О.В. Фомичева Т.Н. Технология лаков и красок металлы. М.: <<Химия>> 1990
3. Беленький Е.Ф. Рискин И.В. Химия и технология пигментов.Л.: <<Химия>>, 1972 г.
Дәріс 9 - Кадмий және стронций пигменттері
Мазмұны:
* Сары кадмий пигменттері
* Қызыл кадмий пигменттері
* Стронций пигменттері
1. Сары, оранж және қызыл түсті пигменттер ретінде кадмий және сынап сульфидтері қолданылады.
Сары кадмий пигменттері химиялық құрамы бойынша кадмий сульфиді CdS немесе оның мырыш сульфидімен изоморфты қоспасы болып табылады. Сары кадмий пигменттерін термиялық немес комбинирленген (термиялық-тұнбалық) әдістер көмегімен алады.
Қыздыру әдісі шихтаны дайындау, қыздыру, содан кейін жуу, кептіру және ұсату сатыларынан тұрады. Шихтаны шарлы диірменде кадмий карбонаты мен күкірт және мырыш ақ сырларымен араластырып алады. Шихтаны термиялық өндеу температурасы 500-6000С жуық. Кадмий сульфидінің тотығуың алдын ала болдырмау үшін қыздыруды ауасыз жүргізеді. Келесі реакциялар жүруі мүмкін:
Қыздыру өнімін сульфидтердің тотығу нәтижесінде түзілген кадмий және мырыш сульфаттарыннан жуып, шаяды. Алынған өнімді кептіріп, ұсатады.
Натрий және барий сульфидтерін қолданғанда тұндыруды 70-800С жүргізеді, осы ерітінділерді кадмий тұзы немесе кадмий және мырыш тұздарының ерітінділеріне қосады:
Алынған тұнбаны фильтрлеп, жумай кептіреді, содан соң 500-6000С қыздырады. Өнім сумен <<сөндіріледі>>, су диірменінде ұсатылып, суда ерігіш тұздарынан шайылынып кептірілінеді. Дайын пигмент ұсатылынады.
Термиялық-тұнбалық әдісте бастапқыда кристалды натрий тиосульфатын Na2S2O3*5H2O 60-700С өзінін кристалдық суында ерігінше қыздырады. Алынған ерітіндіге кристалдық кадмий сульфатын және мырышты ақ сырларды қосады. Массаны 60-800С біраз уақыт қыздырады. Су жартылай буланады. Алынған шихтаны 500-6000С термиялық өндеуге түсіреді. Қыздыру өнімін суда еритін тұздардан жуып, кептіріп, ұсатады. Жүретін реакциялар:
2. Сары пигменттерден айырмашылығы - кадмий селениді мен сульфидінің CdS*nCdSe қатты ерітінділері.Пигменттердің түсі кадмий селениді мөлшеріне тәуелді және оның мөлшері жоғарлаған сайын түсі оранждан күнгірт қызылға дейін өзгереді. Қызыл пигменттерді термиялық (қыздыру) және комбинирленген (тұнбалық-термиялық) әдістермен алады.
Бірінші жағдайда кадмий карбонатынан, күкірттен және селеннен шихтаны даярлайды. Шихтаны 550-5800С қыздырады:
Қыздыру кезінде SO2 мен SeO2 токсикологиялық газдар бөлінеді. Сонымен қатар кадмий сульфиді ауа оттегісімен сульфатқа дейін тотығады.
Қыздыру өнімі "сөндіріледі", суда еритін қоспалардан жуулады, кептіріледі және ұсақталады.
Тұнбалық-термиялық әдісте селенді натрий сульфиді немесе барий сульфиді ерітіндісінде 80-900С ерітеді. Содан сон осы ерітіндіні кадмий сульфаты ерітінідісіне қосады. Түскен тұнбаны суда ерітін қосплардан тазартып, кептіреді және термиялық өндеуге 550-5800С ұсатады. Реакциялар келесі схема бойынша жүреді:
Сары және қызыл кадмий пигменттерінің өндірісі улы өндіріске жатады
3. Химиялық құрамы бойынша стронций кроны хромқышқылды стронций SrCrO4 болып табылады. Ол әдемі лимон-сары түсті пигмент. Негізгі қолдану аймақтары -- көркем бояулар, жасанды шайырлар негізінде (мысалы, винил) сылықтар өңдірісі.
Стронций кроның стронций хлориді немесе нитраты калий немесе натрий хроматымен 80 -- 90° әрекеттесу жолымен алады. Оны стронций карбонатын хром қышқылымен немесе бихроматпен тұз немесе азот қышқылының қоспасымен өндегенде алуға болады. Жүретін реакциялар мына теңдеумен бейнеленеді:
Стронций кроның алу процесі пигментті тұндыру, оны жуу, кептіру және қыздыру сталырынан тұрады.
Стронций кроның тұндыру шикізатты еріту үшін бактар мен реактордан тұратын қондырғыларда жүреді. Стронций кроның өндіру процесін концентрациясы 150 -- 200 г/л тең болатындай стронций нитратын ыстық суда ерітуден бастайды. Хроматты алу үшін бихроматты ыстық судың біраз мөлшерінде ерітіп, ерітіндіге аздаған порциямен біртіндеп құрғақ соданы қосады. Хроматтың түзілуі келесі реакция бойынша жүреді:
Одан кейін хромат ерітіндісін реакторға құйып, оны қайнатады да баяулатып, араластыра отырып ыстық стронций нитраты ерітіндісін қосады. Стронций хроматының жеңіл тұнбасы түзіледі. Стронций нитратын толық құйып болғаннан кейін, араластыруды сол температурада (90 -- 100°) 2 -- 3 сағат аралығында жүргізеді. Стронций кроның тұндыру әдісімен 18 -- 20° температурада алуға болады, бірақ түзілген тұнбасы тығыз (оның көлемі 1,5 есе кіші), оның құрылымы ұсақ, жамылғыштығы төмен болады. Араластыру аяқталғаннан кейін тұндыру толықтығын, яғни негізгі ерітіндіде тұндырылмаған стронцийдің болмауын, тексереді. Тұнбаны суда еритін тұздардан жуады. Жуылған және фильтрленген тұнбаны құрамында 30 -- 35% су болғандықтан 100 -- 150° кептіріп, ұсақтайды.
Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:
* Кадмий негізінде қандай пигменттерді білесіздер? Олар қандай мақсатпен қолданылады?
* Сары кадмий пигменттер өндірісінің технологиялық процесін сипаттаныздар. Қандай химиялық реакциялар жүреді?
* Стронций кроның қалай алады?
Ұсынылған әдебиеттер:
1. Химическая технология неорганических веществ под ред. Ахметова Т.Г. в 2-х томах М.: ВШ, 2002
2. Орлова О.В. Фомичева Т.Н. Технология лаков и красок металлы. М.: <<Химия>> 1990
3. Беленький Е.Ф. Рискин И.В. Химия и технология пигментов.Л.: <<Химия>>, 1972 г.
Дәріс 10- Жасыл, көк және күлгін пигменттер
Мазмұны:
1. Хромды пигменттер
2. Кобальтты пигменттер
1. Хроматты пигментер тобына химиялық құрамы және қасиеттері бойынша әртүрлі қосылыстар кіреді. Осы топқа метал оксидтері, тұздар және алюмосиликаттар кіреді.
Пигментті хром оксиді. Химиялық құрамы бойынша бұл пигмент - хром оксиді Cr2O3. Түсі - жасыл сарыдан көкшілге дейін өзгереді. Хром оксидін термиялық және комбинирлеген әдістермен алады. Кең тараған термиялық әдіс.Бұл әдісте калий немесе натрий бихроматы күкірт, көмір және аммоний тұздары қатысында тотықсызданады. Осы компоненттерден тұратын шихта қыздырылады. Келесі реакциялар жүреді:
Пигменттін қасиеттеріне және түсіне қыздыру температурасы әсер етеді. Сондықтан екі сатылы қыздыруды жүргізеді. Шихтаны 650-7000С қыздырып, ұсатады, суда еритін тұздардан жууып, кептіреді. Екінші қыздыруды 700-8000С жүргізеді. Содан соң қыздыру өнімін жууып, кептіріп, ұсатады.
1 сурет. Пигментті хром оксидін алу: 1,3-шар диірмендері, 2,7-пештер, 4,8-жууға арналған аппараттар, 5,9-фильтрлер, 6,10-кептіргіштер, 11-дезинтегратор
Комбинирленген әдісте хром гидроксидін алып, оны дегидратацияға түсіреді. Хром гидроксидін әртүрлі әдіспен алады: үшвалентті хром тұздарын сілтілермен тұндыру немесе сілтілік металдар хроматтарын ерітіндіде тотықсыздандыру. Соңғы әдісте тотықсыздандырғыш ретінде органикалық қосылыстар немесе күкірт қолданылынады.
Тотықсыздандырғыш ретінде күкіртті қолданғанда натрий хроматының сілтілік ерітіндісін қолданады. Бұл ерітіндіге күкірт суспензиясын қосады. Процессті 102-1030С жүргізеді:
4Na2CrO4 + 6S+7H2O --> 4Cr(OH)3+3Na2S2O3+2NaOH
Алынған хром гидроксидін ыстық сумен жуып, 800-8500С қыздырады:
2Сr(OH)3 --> Cr2O3+3H2O
Негізгі процестен басқа, қыздыру кезінде түзілген хром оксидінің бөлігі сілтімен әрекеттесіп натрий хроматын түзеді. Сондықтан қыздырудан кейін өнімді жуып, кептіріп, ұсатады.
Сарғыш түрді пигментті алу үшін хром гидроксиді пастасының құрамында 5% натрий гидроксиді болу керек. Қыздыруды 780-8000С жүргізеді. Көгілдір түрді пигментті алу үшін хром гидроксиді пастасына 3% бор қышқылын енгізіп, қыздыруды 970-10000 С жүргізеді.
Зүмрет жасыл. Химиялық құрамы бойынша - хром гидроксиді Cr2O3*nH2O, где n=1,5-2,5. Пигментті термиялық және тұндыру әдісімен натрий бихроматынан алады. Кең таралған бірінші әдіс. Осы әдісте бор қышқылы мен натрий немесе калий бихроматы 550-6000С қыздырылынады.
Қыздырудан кейін алынған қатпаны қайнаған сумен өндейді. Ерітіндіге калий пиробораты ерітіндісі өтеді, ал зүмрет жасыл тұнбаға түседі. Тұнбаны бор қышқылынан қайнаған сумен жуып, фильтрлеп, кептіріп ұсақтайды.
Зүмрет жасылды алудын екінші әдісінде натрий хроматы немесе бихроматы ерітінділерін органикалық қосылыстардымен немесе сутегімен тотықсыздандырады. Процесті 350-3600С және қысым 35 МПа үздіксіз реакторда жүргізеді.
2. Жасыл кобальт химиялық құрамы бойынша мырыш оксидіндегі кобальт оксидінің ерітіндісі CoO*nZnO, мұнда n 15-50. Пигменттің түсі ашық жасылдан күнгірт жасылға дейін өзгереді және мырыш оксиді мөлшеріне байланысты. Мырыш оксидінің мөлшері жоғары болған сайын пигменттің түсі ашық болады. Жасыл кобальтты кобальт тұздары мен мырыш ақ сырлары қоспасын 1000-11000С қыздырып алады. Мырышты ақ сырларды судың біраз мөлшерімен араластырып, кобальт сульфаты ерітіндісін қосады. Араластыру процесінде негізді тұздар Zn(OH)2*CoSO4 түзіледі. Алынған пастаны кептіреді, ұсақтайды және қыздырады.
Қыздыру өнімін ұсақтайды, жуады, кептіреді және ұсатады.
Көк кобальт химиялық құрамы бойынша кобальт алюминаты CoO*Al2O3. Пигмент құрамына түсін жақсарту үшін кобальт фосфаты Co3(PO4)2 және жасыл кобальт енгізіледі. Көк кобальт термиялық және комбинирленген (термиялық-тұндыру) әдістермен аланады. Термиялық әдісте ұсақтатылған кобальт, алюминий және мырыш оксидтерін және гидроксидтерін араластырып немесе алюминий тұздарын өзінің кристалдық суында ерітіп, содан соң қалған компоненттер қоспасының балқымасында ерітеді. Осылайша шихта дайындалады. Оны 1200-13000С қыздырады. Қыздыру өнімін ұсақтайды, суда еритін қоспалардан жуады, кептіреді және ұсақтайды.
Жоғары пигменттік қасиеттерге пигмент екінші әдісте ие болады. Кобальт сульфаты, алюмокалий ашудастары, мырыш сульфаты және натрий фосфатынан тұратын ерітіндіні сода ерітіндісімен өндейді. Келесі реакциялар жүреді:
CoSO4+Na2CO3-->CoCO3+Na2SO4
2KAl(SO4)2+3Na2CO3+3H2O-->2Al(OH)3+K2SO4+3Na2SO4+3CO2
ZnSO4+Na2CO3-->ZnCO3+Na2SO4
3CoSO4+4Na2HPO4+8H2O-->Co3(PO4)2*8H2O+3Na2SO4+2NaH2PO4
Тұнбаны суда еритін қоспалардан жуып, кептіреді және 1150-12000С кептіреді. Пигменттің түзілуі:
Алынған пигментті ұсақтайды.
Күлгін кобальт. Өндірісте екі типі шығарылады: ашық - фосфаткобальтаммоний моногидраты CoNH4PO4*H2O және күнгірт - сусыз кобальт фосфаты Co3(PO4)2. Ашық күлгін кобальт тұндыру әдісімен алынады. Бұл әдісте кобальт сульфаты аммоний фосфатымен немесе аммоний фосфаты мен аммиак қоспасымен әрекеттеседі:
Түзілген тұнбаны суда еритін тұздардан жуып, 40-500С кептеріп, ұсақтайды.
Күнгірт күлгін кобальтты термиялық-тұнбалық әдіспен алады. Бірінші стадияда кобальт сульфаты натрий фосфатымен сулы ортада әрекеттесіп кобальт фосфаты октагидратын түзеді:
Алынған тұнбаны суда еритін қоспалардан жуып, кептіріп, 800-9000С қыздырады.Қыздыру өнімін ұсақтайды, жуады, кептіреді және қайтадан ұсақтайды.
Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:
* Жасыл, көк және күлгін пигменттер тобына қандай химиялық қосылыстар кіреді? Оларға салыстырмалы сипаттама беріңіздер.
* Пигменттер ретінде қандай хром оксидтері қолданылады? Олардың қасиеттері қандай?
* Зүмрет жасыл мен хром оксидінің өңдірістері немен ерекшеленеді? Қандай химиялық процестер жүреді?
Ұсынылған әдебиеттер:
1. Химическая технология неорганических веществ под ред. Ахметова Т.Г. в 2-х томах М.: ВШ, 2002
2. Орлова О.В. Фомичева Т.Н. Технология лаков и красок металлы. М.: <<Химия>> 1990
3. Беленький Е.Ф. Рискин И.В. Химия и технология пигментов.Л.: <<Химия>>, 1972 г.
Дәріс 11 - Мысты және марганецті пигменттер
Мазмұны:
* Мысты пигменттер. Мысша өңдірісі
* Марганцті пигменттер. Марганецті көгілдірдің өңдірісі
1. Мысты пигменттер ретінде жасыл немесе көк түске боялған мыс тотығының қосылыстары жатады:
1) сіркеқышқылды мыс: құрамы (СН3СОО)2 :: nСи(ОН)2 :: mН2О негізді және нейтрал тұзы -- мысша;
2) мышьякқышқылды мыс: құрамы Cu(AsO2)2 :: Cu(OH)2 негіздік және нейтрал тұздары -- Шееле жасылы;
3) швейнфурт жасылы - Сu(СН3СОО)2 :: Cu(AsO2) :: nCu(OH)2;
4) мыс тотығының гидратты Сu(ОН)2 -- бремен көгі;
5) мыстың негіздік көмірқышқыл тұзы СuСОз :: nСи(ОН)2 -- тау жасылы.
Қазіргі уақытта мыс қосылыстарынан пигмент ретінде мысшаны және швейнфурт жасылын қолданады, себебі мысшаның атмосфералық әсерлерге тұрақтылығы өте жоғары ал швейнфурт жасылдың түсі өте ашық. Қалған пигменттердің кемшіліктері мынадай: улы, жамылғыштығы және интесивтілігі төмен, түстердің қанығыу жеткіліксіз және кейбіріулердің атмосфералық әсерлерге тұрақсыздылығы.
Мысша. Мысша - ашық жасыл-көк түсті пигмент. Химиялық құрамы бойынша ол мыстың негіздік сіркеқышқылдық тұзы болып табылады.
Мыстың сіркеқышқылды тұздарының үш түрі белгілі:
1) құрамы Сu(СН3СОО)2*Си(ОН)2*5Н2О негіздік тұз, жасыл-көк түсті;
2) құрамы Cu(CH3COO)2* 2Cu(OH)2 негіздік тұз, жасыл түсі басымырақ;
3) құрамы Сu(СН3СОО)2 :: Н2О нейтралды тұз, интенсивті жасыл-көк түсті.
Бұл тұздардардың барлығы пигменттің құрамына кіреді және мысша деп аталады. Қазіргі уақытта құрамы Cu(CH3COO)2*Сu(ОН)2*5Н2О мысшаны қарапайым әдіспен алады. Мыс тотығының кристалдық гидратын сірке қышқылының есептелген мөлшерімен өңдейді.
Түзілген негіздік сіркеқышқылды тұз ерітіндіге өтіп, содан пигмент ретінде қолданатын ірі кристалдарға кристалданады.
Технологиялық процесс. Мысша алудың процесі келесі операциялардан тұрады:
1) мыс тотығының гидратын тұндыру; 2) мыс тотығының гидратын сірке қышқылымен өңдеу, кристалдау және фильтрлеу. Мысшаны аз мөлшерде алады, сондықтан оны мыс купоросын және сілтіні еріту үшін бірнеше бактан, бак-реактордан және нутч-фильтрдан тұратын қондырғылардан тұрады.
Екісатылы тәсіл бойынша мыс тотығының гидртаын тұндыру. Сұйытылған ерітіндіні концентрленген ерітіндіден, оған су қосып дайындайды. Барлық ерітінділерді қоспалардан босату ұшін тұндыруға қойып, оларды ~20° дейін суытады. Мыс купоросының ерітіндісін реакторға түсіріп, оған баяулатып (1 сағат арасында) және араластырып отырып, жасыл түсті күкіртқышқылды негіздік тұзы түзілгенше, концентрациясы 58 -- 64 г/л NaOH ерітіндісін қосады (тұндыру толығы: аммиак ерітіндісін қосқанда түсі өзгермеу керек). 0,5 -- 1 сағат араластырғаннан кейін тұнба түседі, оны бірнеше рет декантациялап жуады. Соңғы декантациядан кейін тұнбаға күйдіргіш натрдің концентрлі ерітіндісін қосып, оны түсі жасылдан көгілдірге дейін өзгергенше 0,5 -- 1 аралығында араластырады. Алынған мыс тотығының гидратын декантациямен жууып, одан кейін нутч-фильтрде ағынды суда SO42- иондары жойылғанша жууып шаяды. Жууылған тұнбаны фильтрлеп, одан суды толығырақ сығуға тырысады.
Аммиак қатысында мыс тотығының гидратын тотықтыру. 100 кг CuSO4 :: 5Н2О 650 -- 700 л суда 80 -- 85° ерітеді, концентрациясы 140 -- 150 г/л ерітіндіні алады. Ерітіндіні тұндырып, оны реакторға түсіріп, 28л 25% аммиак ерітіндісін (10 -- 15 мин. аралығында) қосады, содан соң 1 сағат аралығында концентрациясы 215 -- 240 г/л 31 кг күйдіргіш натр қосады. Мыс тотығының гидратының түзілуі 60 -- 70° жүреді. Алынған гидратты 40 -- 45°; жууып, тұнбаны нутч-фильтрда жуады.
Мыс тотығы гидратының сірке қышқылында еріту, кристалдау және фильтрлеу. Мыс тотығы гидратының тұнбасын үлкен емес бакта қыздырусыз сірке қышқылының концентрлі ерітіндісінің (60 -- 80%) есептелген мөлшерімен өңдейді. Мұнда мыстың сіркеқышқылды негіздік тұзы түзіледі, ол бірінші ерітіндіге өтеді, содан соң екі сағат аралығында толықтай (~92 -- 95%) негіздік тұздың кристалдары түрінде тұнбаға түседі. Тұнбаны нутч-фильтрде судың негізгі массасынан бөледі; алынған пастаны (судың мөлшері 60-70%) 50 -- 60° температурада кептіреді немесе олифа мен бірге илеп қатырады. Егер кристализация кезінде мысша паста түрінде бөлінсе, ол фильтрленбейді және сол арада кептіріге немесе сусыздандырылуға бағытталады. Мысшаны деэмульгатор қосылған олифамен илегенде, судың көп мөлшері бөлінеді, ал қалған 8 -- 10% олифамен эмульгирленіп бояудың сапасына әсер етпейді. Алынған майлы пастаны қорғасынды ақ сыр пасталарымен араластырып, қоспаны бояуелеуіште елейді.
2. Пигмент ретінде марганецтің шектелген қосылыстары қолданады. Олардың ішінде марганецті көгілдір және марганецті күлгін.
Марганецті көгілдірдің түсі ашық көгілдір. Химиялық құрамы бойынша манганатпен барий сульфатының қос тұзы немесе изоморфті қоспа болып табылады. Пигментте марганецтің мөлшері 2,5 -- 3,5%, ал барий сульфатының 80 -- 85% құрайды.
Марганецті көгілдірді технологиялық алу процессі келесі операциялардан тұрады: 1) шихтаны дайындау; 2) шихтаны қыздыру және оны ұсақтау; 3) қыздырылған массаны тұз қышқылымен өңдеу; 4) пигменті жуу, филтрлеу және кептіру.
Ингредиенттерді құрғақ күйде шар диірменінде немесе паста түрінде араластырғышта араластырады. Алынған қоспаны муфель пешінде 750 -- 800° 2 -- 3 сағат аралығында қыздырады. Реакцияның соңын қыздырылған массаның түсі бойынша анықтады. Аса жоғары емес температурада қыздырылған массаның түсі қаралау, ал жоғары температурада - жасылдау. Қыздырудан кейін шихтаны пештен алып, оны суытады, ұсақтайды және тұз қышқылымен өңдеу үшін бакка жібереді. Қыздырылған шихтаның түсі -- көгілдір-жасыл. Тұз қышқылымен өңдеу араластырғышпен және хлорды аластату вентиляциялық құбырмен жабдықталған шойын бакта жүреді. Ұсақталған плав бакка салып, оны 18 -- 30% тұз қышқылымен өңдейді. Өндеу 4-5 сағат аралығында қыздырусыз жүреді. Тұз қышқылының мөлшері плавтың мөлшеріне тең болуы тиіс. Процестің нәтижесінде хлор активті бөлінеді, ол сілті ерітіндісімен ұсталып алынады. Пигмент тұну үшін және қоспалар тұз қышқылымен толығырақ сілтілену үшін алынған массаны бос күйде 15 -- 20 сағатқа қалдырады. Содан соң тұнық бөлікті құйып алып, тұнбаны тотықсыздандыратын заттар қатысында -- натрий нитриты және қымыздық қышқылы сумен жуады.
Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:
* Каково назначение пиролиза?
* Опишите химизм процесса пиролиза. Какие основные продукты образуются?
* В каких аппаратах проводят собственно пиролиз?
Ұсынылған әдебиеттер:
1. Химическая технология неорганических веществ под ред. Ахметова Т.Г. в 2-х томах М.: ВШ, 2002
2. Орлова О.В. Фомичева Т.Н. Технология лаков и красок металлы. М.: <<Химия>> 1990
3. Беленький Е.Ф. Рискин И.В. Химия и технология пигментов.Л.: <<Химия>>, 1972 г.
Дәріс 12 - Темір көгілдірі. Ультрамарин
Мазмұны:
* Темір көгілдірі
* Ультрамарин
1. Темір көгілдірі - бұл темір және сілтілік металл (калий, натрий) немесе аммоний ферроцианиді. Химиялық құрамы синтез жағдайларына байланысты және келесі формулармен бейнеленеді Fe4[Fe(CN)5]3*xMe4[Fe(CN)6]*nH2O, мұнда х=0,3-0,8. Судың мөлшері 3-17%. Көгілдірдің түсі қара-көктен көк, көкшіл және қызғылтым дейін өзгеруі мүмкін. Түсі мен түрі көгілдірдің химиялық құрамына байланысты.
Темір көгілдірін тұндыру әдісімен екі сатыда жүргізеді. Бірінші сатыда темір купоросы калий ферроцианидімен әрекеттесіп, ақ тұнба алынады:
2FeSO4+1,8K4Fe(CN)6 --> Fe2[Fe(CN)6]*0,8K4Fe(CN)6+2K2SO4
Ақ тұнба ауада жеңіл тотығып, көк түсті көгілдірді түзеді:
6{Fe2[Fe(CN)6]*0,8K4Fe(CN)6}+2KClO3+6H2SO4-->3{Fe4[Fe(CN)6]3*0,6K4Fe(CN)6}+2KCl+2K2SO4+6H2O
Практикада ақ тұнбаны пигментке айналдыру үшін тотықтырғыштарды - бертолет тұзын немесе калий бихроматын қолданады. Тотықтыру алдында ақ тұнбаны термиялық өндеуге - қайнатуға түсіреді. Қайнатуды қышқыл ортада жүргізеді, бұл термиялық өндеудің эффектісін жоғарлатады. Қайнатудан кейін тұнбаны 60-700С суытып тотықтырғыш ерітіндісін қосады. Тотықтырғыш ретінде бертолет тұзын қолданғанда тотықтыруды 60-700С, ал калий бихроматы кезінде - 20-300С жүргізеді. Соңғы жағдайда көгілдірдің түсі ақшыл болады. Тотығу процесі аяқталған соң көгілдірді суда еритін қоспалардан жуып, шаяды. Бұл процесс өте ауыр, себебі көгілдір сулы суспензиядан баяу тұнбаға түседі. Осы процесті жылдамдату үшін беттік-активті заттарды қосады. Жуып, шайылған көгілдірді кептіріп, ұсақтайды.
Көгілдірді қабықтүзуші заттар ерітіндісінде паста түрінде шығаруға болады. Ол үшін көгілдірдің су пастасына қабықтүзуші заттар мен беттік-активті заттарды қосып, қоспаны араластырады. Сумен суланған көгілдір бөлшектері қабықтүзуші заттармен суланады. Су бөлініп, вакууммен аластатылады
1 Сурет - темір көгілдірі өндірісінің технологиялық схемасы: 1-3 бастапқы ерітінділерді дайындау аппараттары, 4-сұйықтық санауыш, 5-насос, 6,10-қабылдағыш сыйымдылықтар, 7,11-фильтрлер, 8,12-қабылдауыштар, 9,13,15,16-өлшегіштер, 14-реактор, 17-вакуум-фильтр, 18,24,25-бункерлер, 19-электротельфер, 20-репульпатор, 21-вакуум-кептіргіш, 22-шнек, 23-элеватор, 25-диірмен.
2. Ультрамарин - құрамында натрий сульфиді мен полисульфидтері бар натрий алюмосиликаты (Na2O*Al2O3*mSiO2)x*Na2Sn. Ультрамариннің түсі көк, жасыл, күлгін және қызыл болуы мүмкін. Практикалық маңызы зор көк ультрамарин. Ол үшін m=2,5-3,0; n=2-5, x=2,5-3,0.
Ультрамаринді термиялық әдіспен алады. Шикізат ретінде каолин Al2O3*2SiO2*2H2O, күкірт және натрий карбонаты қолданылады. Осы заттардың барлығына ерекше талаптар қойылады: 1. Барлық шикізат натрий полисульфидтерінің ыдырауын болдырмау себебінен құрғақ болуы тиіс. 2. Соданың құрамында бикарбонаттар болмау керек. 3. Каолин темір қоспаларынан таза болуы керек. 4. Күкірттің құрамында мышьяк болмау керек.
Шихтаның термиялық өндеуін бірсатылы немесе екі сатылы әдіспен жүргізеді. Бірінші әдіс бойынша шихтаны арнайы кеуекті тигельдерге орналастырады. Әрбір тигельге 5-7 кг шихтаны енгізеді. Тигельдерді қақпақпен жауып пешке бірінің үстіне бірін орналастырады. Термоөндеу процесі үш периодка бөлінеді. Бірінші этап 4500С ауасыз тотықсыздандырғыш ортада жүреді. Бұл уақытта натрий сульфидтері мен полисульфидтері түзіледі.
Екінші этапта түзілген полисульфидтер мен каолин арасында реакция жүріп, жасыл ультрамарин түзіледі. Бұл процесс бірінші сияқты ауасыз тотықсыздандырғыш ортада 725-780 0С бірнеше сағат арасында жүреді.
Үшінші этапта жасыл ультрамарин тотығып көк өнім түзеді. Өндірісте бұл процесс томление деп аталады. Бұл процесте пешті ауа оттегі қатысында суытады. Ұзақтығы 8-15 тәулік.
Бірсатылы күйдіру процесі әртекті өнімді алуына әкеледі, себебі пештің температуралық режимі әртүрлі. Сонымен қатар, бұл әдіс ұзақ мерзіммен сипатталынады.
Казіргі уақытта шихтаны күйдірудің екісатылы әдісі енгізілген. Бұл әдістің негізінде жасыл және көк ультрамарин бөлек алынады. Осы әдістің ұзақтығы 40-50 сағ.
Екі әдісте де ультрамарин-жартылай өнім түзіледі. Ол қосымша өндеуді талап етеді - суда еритін қоспалардан жуып шаю, кептіру және ұсақтату.
2 сурет. Ультрамарин алудың технологиялық схемасы: 1,5,9,16,24-бункерлер; 2,15-барабанды кептіргіштер; 3,4,17,19-шарлы диірмендер; 6-вагонетка; 7-күйдіру пеші; 8-тотықтыру пеші; 10,11,20-араластырғыштар; 12,14-барабанды вакуум-фильтрлер; 13,18-репульпаторлар; 21-гидроциклон; 22-коагуляциялау аппараты; 23-вакуум-фильтр; 25-вакуум-кептіргіш
Өзін - өзі тексеру сұрақтары:
* Темір көгілдері мен ультрамариннің қасиеттерін және қолдану аймақтарын салыстырыныздар.
* Ультрамаринді қадай әдістермен алуға болады? Оларды салыстырыңыздар, қайсысы прогресивті болады, неге?
* Темір көгілдірі синтезінде қандай химиялық процестер жүреді? Негізгі реакция теңдеулерін жазыңыздар.
Ұсынылған әдебиеттер:
1. Химическая технология неорганических веществ под ред. Ахметова Т.Г. в 2-х томах М.: ВШ, 2002
2. Орлова О.В. Фомичева Т.Н. Технология лаков и красок металлы. М.: <<Химия>> 1990
3. Беленький Е.Ф. Рискин И.В. Химия и технология пигментов.Л.: <<Химия>>, 1972 г.
Дәріс 13, 14 - Пигменттелген лак-бояу материалдары
Мазмұны:
* Сұйық лак-бояу материалдарының қасиеттері
* Сұйық лак-бояу материалдарды алудың физика-химиялық негіздері
* Сулы-эмульсиялық бояулардың өндірісі
* Ұнтақ бояулар: құрамы мен қасиеттері
* Ұнтақ бояулардың өндірісі
1. Тұрақтылық. Сұйық лак-бояу материалдары бұл жоғарыконцентрленген микрогетерогенді жүйелер. Яғни коллоидті жүелер - суспензиялар. Ең маңызды қасиеттерінің бірі - седиментациялық және агрегативті тұрақтылық.
Седиментациялық тұрақтылық - бұл дисперстік фаза бөлшектерінің дисперсиялық ортаның барлық көлемінде біркелкі таралуы, яғни тұнба түзілуінің алдын ала алу. Агрегативті тұрақтылықтың мақсаты қатты фазаның дисперстігін сақтау. Агрегативті тұрақтылықтын жойылуы бөлшектердің іріленуіне әкеледі. Мұндай бөлшектер ауыр салмағының нәтижесінде тұнбаға түседі. Сонымен, агрегативті тұрақтылықтын бұзылуі седиментациялық тұрақтылықтын жоғалуына себеп болады. Осы жағдайды болдырмаудың мүмкіндігі - коагуляция мен флокуляция процестердін алдын ала алу.
Реологиялық қасиеттер. Реология - материалдық жүйелердің механикалық әсерлер нәтижесінде жүретін деформациясы мен аққыштық туралы ғылым. Аққыштық - тұтқырлыққа кері шама.
Барлық материалдық жүйелер реологиялық қасиеттер бойынша ньютондық, псевдопластикалық және дилатантты деп бөлінеді. Барлық жүйелер үшін мына теңдеу қолданылады:
Р - жұмсалған кернеу, η - эффективті тұтқырлық, D - жылжу жылдамдығы, n - жүйенің қасиеттерін сипаттайтын көрсеткіш (ньютондық үшін n=1, псевдопластикалық үшін n<1, дилатанттық үшін n>1).
Ньютондық жүйелердің ағу жылдамдығы жұмсалған кернеуге пропорционалды.
1 сурет. Жүйелердің ағу түрлері: 1-ньютондық, 2- псевдопластикалық, 3-дилатанттық, 4-бингамдық, 5-пластикалық, 6-пластикалық дилатанттық
Пигменттелген жүйелер ньютондық сұйықтарға жатпайды. Сұйықтық ағу үшін коагуляциялық-флокуляциялық құрылымдарды бұзуға жұмсалған кернеу аққыштық шегі немесе жылжудың шекті кернеуі Рт деп аталады. Жүйенің ағуы мына теңдеумен сипатталады:
n<1 болғанда жүйенің ағуы пластикалық, n>1 болғанда - пластикалық дилатантты, ал n=1 болғанда бингамдық болады.
Пигмент бөлшектерімен түзілген кеністік құрылымдар Рт -де бұзылады, бұл жүйе тұтқырлығының күрт төмендеуіне әкеледі. Механикалық әсер жойылған соң біртіндеп жаңа байланыстар және құрылымдар түзіледі. Бұл қайтымды процесс тиксотропия деп аталады. Құрылымдардың қалпына келу үшін кеткен уақыт релаксация уақыты деп аталады.
Дисперстілік. Пигменттелген лак-бояу материалдары сапасының маңызды көрсеткіші - дисперстілік дәрежесі болып табылады. Ол пигменттің дисперстілігіне және оның бөлшектерінің барлық массада біркелкі таралуына (дисперстілік эффективтілігіне) тәуелді. Лак-бояу материалдың дисперстілік дәрежесіне байланысты глянецті, матовые және жартылай матовые қаптамалар алады. Қаптамалардың жамылғыштығы да пигменттелген материалдың дисперстілік дәрежесіне байланысты. Қаптамалардың барлық деформациялық-беріктік сипаттамалары оларды түзетін материалдардың дисперстілігіне тәуелді.
Пигменттелген материалдардың маңызды қасиеті - полидисперстілік дәрежесі. Ол жүйенің агрегативті тұрақтылықтың төмендеуіне әкеледі
2. Пигменталған материалдарды бір- және екіфазалы жүйелер негізінде дайындайды. Біріншілерге органикалық еріткіштердегі олигомерлер ерітінділері, табиғи қосылыстардың ерітінділері (целлюлоза эфирлері, битумдар, шайырлар) және олифа жатады. Екіншілерге - полимерлердің сулы ерітінділері және органодисперсиялары.
Органикалық еріткіштерде олигомерлер ерітінділерін пигменттау әдісімен эамльдарды алады. Технологиялық процестін негізгі операциялары: пигменттердің олигомер ерітінділерімен араластыру, яғни пигмент пастасын дайындау, пигмент пастасын диспергирлеу, эмальды құрастыру, эмальды тазарту және қаптау.
Эмальдар өңдірісін әртүрлі әдістермен жүргізуге болады. Түсті пасталар әдісі бойынша полимер ерітіндісінде (лак) пигменттердің барлық қоспасы диспергирленеді. Мұнда дайындалатын эмальдын түсіне сәйкес пигмент пастасы түзіледі. Бірпигментті пасталар әдісі бойынша әрбір пигментті жеке лакта диспергирлейді, нәтижесінде түрлі-түсті бірпигментті пасталарды алады. Оларды эмальды құрастырған кезде араластырады. Бірпигментті жартылай эмальдар әдісі бойынша басында бірпигментті пасталарды алып, тұтқырлығы қажетті эмальдың тұтқырлығына тең болатындай лак немесе еріткішпен сұйылтады. Содан соң оларды қажетті қатынаста араластырады. Ақ базалық эмальдар әдісі бойынша бастапқыда бірколерлі ақ эмальды алып, оған колеровкалық пасталарды қосып, түсті эмальдарды алады.
Бірпигментті әдісі бойынша түсті эмальдардың үздіксіз өндірісі. Әрбір пигментті жеке лакта 1-3 диспергаторларда диспергирлейді. Пигмент пасталарын кезектесіп істейтін 4,5,6 араластырғыштарда дайындайды. Пигменттерді 7,8 және 9 бункелерден шнек дозаторлары 10-12 көмегімен дисольверлерге түсіреді. Еріткіш пен лак дозалау агрегаттары 13,14,15 арқылы дисольверлерге түседі. Дайын пастаны 16-18 жинағыштарда жинайды. 19 насос арқылы паста бисер диспергаторлары мен жинағыштарға беріледі. Эмальдың құрастыруы 20 араластырғышта жүреді. Эмальдын қалған компоненттерін дозалап дозалау агрегаты 21 арқылы араластырғышқа жібереді. Дайын эмальды 22 фильтрде 23 насос көмегімен тазартып, қаптау агрегатына түсіреді.
3. Сулы-эмульсиялық бояуларды - БАЗмен тұрақтандырылған полимерлердің сулы эмульсияларын пигменттеумен алады. Тұрақтандыру полимер-су бөліну шекарасындағы қос электр қабатының қасиеттеріне негізделген. Пигменттер немесе судын құрамындағы суда ерігіш поливалентті металдар бұл қабаттың бұзылуын, оның нәтижесінде жүйенің коагуляциясын тұғызады. Сонымен қатар жүйеге пигментті енгізу де оның коагуляциясын тұғызады. Сондықтан пименттер мен толтырғыштарды <<сулы жартылайфабрикатта>> диспергерлейді. Алынған пигментті пастаны полимер эмульсиясымен біріктіреді.
Сулы-эмульсиялық бояулардың ерекшілігі - олардың құрамына әртүрлі функциялы көптүрлі қосымшалар кіреді: антифризтер (аязға тұрақтылық), құрылымтүзушілер, антикоррозиялық, антисептиктер, пластификаторлар, эмульгаторлар, диспергаторлар, т.б.
Әдетте ақ түсті бояуларды дайындайды. Технологиялық процесс бірнеше операциялардан тұрады: сулы жартылайфабрикатты дайындау, оның негізінде пигментті пастаны алу, пигментті пастаны диспергирлеу, бояуды құрастыру және оны стандартизациялау, дайын бояуды тазарту және фасовкалау.
Сулы жартылайфабрикатты араластырғыштарда дайындайды. Деминералданған суда эмульгаторларды, стабилизаторларды, құрылымтүзушілерді, антиоксиданттарды, көбіксөндірушілерді және т.б. араластырады. Алынған ерітіндіні пигменттерді және толтырғыштарды диспергирлеу үшін қолданылады.
Бояуды құрастырғанда пигментті пастаны араластырғышта полимер эмульсиясымен араластырып, оған пластификатор, антифриз және т.б. қосады. Дайын бояуды фильтрлеп, фасовкаға түсіреді.
4. Ұнтақ лак-бояу материалдар - қатты бөлшектерден және аудан тұратын көпкомпонентті дисперсті жүйелер. Олар пигменттелген және пигменттелмеген деп бөлінеді.
Құрамы бойынша ұнтақ бояулар сұйық пигменттелген материалдарға жақын, бірақ дисперсиялық орта- ауа, сондықтан олар техникалық, экологиялық және экономикалық тиімді. Ұнтақ бояуларды шартты негізгі заттың мөлшері 100%-ы материалдарға жатады. Өндірісте екі топ шығарылады: термопластикалық және термореактивті олигомерлер негізінде. Олигомер типі бойынша ұнтақ бояуларды эпоксидті, полиэфирлі, поливинилхлоридті және т.б. бөледі.
Ұнтақ бояулардың құрамы. Ұнтақ бояулардың негізгі компоненттері: олигомерлер (полимерлер), пигменттер және толтырғыштар, пластификаторлар, модификаторлар, қатайтқыштар және т.б. қосымшалар.
Олигомерлер ұнтақ бояулардың негізін құрастырады. Негізінде ұнтақ бояулар ретінде қатты олигомерлер немесе полимерлерді қолданады. Сонымен қатар тұтқыраққыш күйге өте алатын қатты қабықтүзушілерді қолданады.
Пигменттердің және толтырғыштардың функциялары: белгілі оптикалық көрсеткіштерді (түсі, мөлдірсізділігі) беру, қоргау функцияларын жақсарту, механикалық, электр және т.б. қасиеттерін өзгерту. Өндірісте бейорганикалық және органикалық пигменттер мен толтырғыштарды қолданады.
Пластификаторлар қаптамалардың физика-механикалық қасиеттерін реттейді және қаптамалардың құрастыру ұзақтығын және температурасын төмендетеді. Сұйық (дибутилфталат, диоктилфталат) және қатты (трифенилфосфат, дифенилфталат, салицил қышқылы) қолданылады.
Модификаторлар пластификаторлар сияқты қаптамалардың және ұнтақ бояулардың қасиеттерін жақсарту үшін қолданылады. Олардың ретінде полимерлердің, олигомерлердің және мономердің қосымшалары қолданылады.
Қатайтқыштар эпоксидті, полиэфирлі, полиакрилатты, полиуретан олигомерлердің негізінде термоайналым ұңтақ бояулардың негізгі компонент болып табылады.
Ұнтақ бояулардың қасиеттері: дисперсиялық құрамы, гигроскоптық, тозаңдатып шашырату, жалған сұйылуға қабілеттілік, үйінді тығыздық, электролизацияға қабілеті, слеживаемость, сыпучесть.
Дисперсиялық құрамы бойынша ұнтақ бояулар полидисперсті. Жүйеде шынайы бөлшектер, сонымен қатар олардың агрегаттары да болуы мүмкін. Бөлшектердің рұқсат етілген мөлшері 5-350 мкм арасында. Жұқа қаптамаларды алу үшін бөлшектердің мөлшері 75 мкм артық болмау керек.
Сыпучесть ұнтақ бояулардың құрамына байланысты. Олигомерлердің шынылану температуралары 600С кем болмау керек. Нашар сыпучестта бояуды беттік қабатқа жағу қиынға түседі.
Гигроскоптық. Барлық ұнтақ бояулар суды жақсы сіңіреді. Құрамында гидрофильды компоненттер бар бояулар суды өте жақсы сіңіреді. Бояуларда судың рұқсат етілген мөлшері 0,5тен 3,0% дейін. Су бояулардың электрлік көрсеткіштерін өзгертеді, қабықтүзуді нашарлатады.
Үйінді тығыздық бояулардың құрамына, бөлшектердің пішініне, олардың полидисперстілігіне байланысты және 200ден 800 кг/м3 арасында болады. Ұнтақтардың төмен тығыздығы олардың кемшілігіне жатады. Мұндай ұнтақтар беттік қабатқа нашар жағылады.
Жалған сұйылуға қабілеттілік. Ұнтақ бояулардың беттік қабатқа жағылудың ең тиімді әдісі - боялатын өнімнің жалған сұйылған немесе <<қайнаған>> қабатқа батыру. Жалған сұйылған қабаттын түзілуі ұнтақ материалдың құрылымы мен қасиеттеріне байланысты. Мысалы, сулы, төмендисперсті ұнтақтар ауада <<қайнамайды>>.
Электризацияға қабілеті. Электр заряды композицияларды дайындауында, ұсату кезінде пайда болады. Зарядтың мөлшері бояудың диэлектрлік қасиеттеріне, бөлшектердің мөлшеріне, қоршаған ауаның ылғалдылығына байланысты. Электризация ұнтақтардың физикалық қасиеттерін өзгертеді.
5. Пигменттерді ұнтақ бояуларға енгізудің бірнеше әдістері бар: құрғақ араластыру, балқымада араластыру, қабықтүзуші ерітіндісінде диспергирлеу, полимерді ерітіндіден пигмент бөлшектерінің бетіне тұндыру, пигментті полимер бөлшектерінің қабатында тұндыру, эмульсиялық полимерлену немесе мономердің пигмент қатысында поликонденсациялануы. Өндірісте тек алғашқы екі әдісті қолданады.
Құрғақ араластыру әдісі - ең қарапайым және арзан әдіс. Ол полимерлер негізінде алынатын бояуларды алуға негізделген.
Балқымада араластыру. Мұнда пигмент бөлшектерінің олигомермен сулануы қаптаманың құрастуының алдында жүреді. Суланумен бірге диспергирлеу, яғни пигмент агрегаттарының бұзылуы және жүйенің көлеміне біркелкі таралуы жүреді.
Екі әдіске сәйкес екі технологиялық процестер қолданылады. Екі жағдайда да негізгі операция - диспергирлеу. Оны төмен температурада ауа орталығында немесе сүйық ортада жоғары температурада жүргізеді.
Ұнтақ бояулар өндірісінде бірпигментті әдісті қолданбайды. Барлық пигменттер мен толтырғыштарды және барлық қалған компоненттерін бірге диспергирлейді.
Құрғақ диспергирлеудің негізгі операциялары бастапқы шикізатты дайындау, араластыру (диспергирлеу), елеу және тараға орау болып табылады. Ұнтақ бояулар өндірісінде барлық бастапқы компоненттер қатты ұнтақ күйде болу керек. Технологиялық процесс мерзімді және үздіксіз схема бойынша жүруі мүмкін.
Балқымада диспергирлеу. Негізгі операциялардан тұрады: бастапқы шикізатты дайындау, ұнтақ тәрізді шикізатты дозалау және құрғақ араластыру, балқымада диспергирлеу, балқыманы суыту, ұсату және жіктеу, тараға орау. Бірінші, екінші және соңғы операциялар құрғақ диспергирлеу әдісінен айырмашылығы жоқ. Диспергирлеу жоғары температурада (90-1200С) жоғары тұтқыр ортада еріткіш немесе су қатысуынсыз жүреді. Тұтқыр орта агрегаттардың ыдырауына және дисперсияның тұрақталуына себеп болады. Бірақ ол бөлшектердің беттік қабатының сулануын қиындатады. Диспергирлеуді экструзиялық типті аппараттарда жүреді. Үздіксіз екічервякты машиналар кең қолданылады. Алынған балқыманы суытып, қатты күйге өткізіп, ұсақтайды. Дайын бояу механикалық қоспалардан тазартылып, қаптарға орналастырылады.
Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:
* Пигменттелген лак-бояу материалдар дегеніміз не? Олардың құрамына қандай қосылыстар кіреді?
* Сұйық пигменттелген лак-бояу материалдарының маңызды қасиеттері қандай?
* Қандай әдістер ұнтақ бояуларды алу үшін қолданылады? Қайсылары өндірісте кең тараған?
Ұсынылған әдебиеттер:
1. Химическая технология неорганических веществ под ред. Ахметова Т.Г. в 2-х томах М.: ВШ, 2002
2. Орлова О.В. Фомичева Т.Н. Технология лаков и красок металлы. М.: <<Химия>> 1990
3. Беленький Е.Ф. Рискин И.В. Химия и технология пигментов.Л.: <<Химия>>, 1972 г.
Дәріс 15 - Арнайы бағытталған пигменттер
Мазмұны:
* Термоиндикаторлық бояулар.
* Жарқарайтын құрамдардың пигменттері
* Өсуге қарсы құрамдар, антикоррозиялық сылықтар
* Көркем бояулар
1. Арнайы бағытталған пигменттерге термоиндикаторлық боялар, жарқырайтын және өсуге қарсы пигменттер жатады.
Белгілі бір температура әсерінен өз түсін өзгертетін пигменттер термоиндикаторлық деп аталады. Термоиндикаторлық боялар температура +-5-100С дәлдігінде қажет болғанда қолданылады. Бояулар беттік қабатқа жұқа қабатпен жағылады. Критикалық температурада олар өз түсін күрт өзгертеді. Түстін өзгеруі пигменттердің химиялық құрамының немесе физикалық қасиеттерінің өзгеруімен байланысты. Термосезімтал қосылыстарға жатады:
* Белгілі температурада бір кристалдық модификациядан екіншіге өтуінің нәтижесінде түстерін өзгертетін қосылыстар: сынап және күмістін, мыс және сынаптың қос тұздары
* Газ тәрізді (CO2, NH3, H2O) өнімдерді бөліп шығарып немесе толық ыдырау нәтижесінде түстерін өзгертетін қосылыстар: эозин, CdCO3, CoNH4PO4
* Кристалдық суды бөліп шығару нәтижесінде түсін өзгертетін қосылыстар: гексаметилентетрамин комплексті қосылыстары немесе Co, Ni пиридинмен комплексті қосылыстары
* Белгілі бір температурада бастапқы заттардан түстермен ерекшеленетін жаңа заттар түзетін қосылыстар қоспасы: мысалы, MnO2, Ba(OH)2, BaNO3 қоспалары марганецті жасыл пигментін түзеді.
Термоиндикаторлық бояуларға арнайы талаптар қойылады: бояудың түсі жоғары жылдамдықпен тар температуралық интервалда және күрт өзгеру керек.
2. Қаранғыда жылусыз жарықты бөліп шығаратын заттар негізіндегі құрамдарды жарқырайтын деп атайды. Бұл люминисценция жағдайы. Ол тек қозу кезінде жүреді (флуоресценция) немесе қозудан кейін біраз сақталуы мүмкін (фосфоресценция). Екі жағдайда да заттың жарық энергиясын бөлу онымен алдын ала сіңірген жарық немесе басқа да энергиясы негізінде жүреді. Жарыққұрамдар ретінде екінші топ металдарының күкіртті қосылыстары (Ca, Ba, Sr, Zn, Cd) қолданылады. Абсолютті таза күйде бұл заттар жарықты бөлмейді. Жарық шашырату қасиеті метал-активатордың (Bi, Cu, Mn, Ag) аз мөлшерін қосқанда пайда болады. Металл-активатордың мөлшері 0,05%дан 0,2 дейін болады. Металл-активатор негіздің кристалдық торына еніп түйіршіктердің арасында орналасады. Мұндай құрамды жарықпен сәулелендіргенде метал-активатордың атомдары жарық фотондарын сіңіріп қозған күйге өтеді. Негізгі қалпына келу жарық энергиясын бөлуімен жүреді. Олардың жарық бөлуі белгілі уақыт жүреді. Сондықтан оларды уақытша жарыққұрамдар деп атайды. Алдын ала қоздыруынсыз сөнбейтін жарықты бөлуімен сипатталатын жарыққұрамдар тұрақты деп аталады. Олардың жарқ бөлінуі радиоактивті ыдырау кезіндегі альфа-бөлшектер әсерінен жүреді.
3. Өсуге қарсы құрамдар кемелердің судың астындағы бөліктерін теңіз флора мен фаунадан қорғау үшін қолданылады. Кемелердің судың астындағы бөліктерінің өсуі кеме жылдамдығың төмендетеді, отынның шығының жоғарлатады. Өсуге қарсы құрамдармен боялған қаптамалардың өсуі боялмағандарға қарағанда кейінірек жүреді және интенсивтілігі төмен болады. Өсуге қарсы құрамдардың әрекеті құрамында өсімдік және жануар микроорганизмдердің тіршілігіне қауып келтіретін улы заттардың бар болуына негізделген. Күшті у ретінде сынап, мыс, қалайы, ароматты галоген қосылыстары қолданылады. Жиірек сынап, мыс оксидтерін және мыс роданидін қолданады. Олар теңіз суындағы натрий хлоридімен әрекеттесіп, қос тұздарды 2NaCl*HgCl2, 6NaCl*3HgCl2*CuCl2 түзеді.
Алдын ала дайындалған метал бетіне бірінші жағылатын лак-бояу материалдарын сылықтар деп атайды. Тек бұл қабат (сылық) антикоррозиялық қорғауда негізгі жауапкершілікті атайды. Мұндай сылықтар құрамына кіретін пигменттер метал-қабықша шекарасында жүретін коррозиялық процестерге активті әсер етеді. Бірнеше түрлерге бөлінеді:
Хроматты пигменттер. Бұларға кальций, клий-барий, мырыш, стронций және барий хроматтары және қорғасын силикохромат жатады. Аталаған қосылыстардың ерекшілігі - суда жартылай ерігіштігі (0,003 г/л ден қорғасын силикохромат үшін 14,7 г/л кальций хроматы үшін). Нәтижесінде CrO42- хромат иондары метал қабатына диффузияланып, рН және электродтық потенциал өсу нәтижесінде болаттын пассивті күй аймағын кенейтеді.
Фосфатты пигменттер. Бұларға хром, мырыш, марганец, темір және алюминий фосфаттары жатады. Олар қаптамаларға енген судың әсерінен диссоциаланып, комплексті қышқыл түзеді. Бұл қышқыл немесе оның қабықтүзушімен комплекстері қорғалатын қабаттың темір иондарымен әрекеттесіп тұрақты комплексті коррозия ингибиторын түзеді.
Негізгі пигменттер. Бұларға қорғасын немесе мырыш ақ сырлары, кальций плюмбаты жатады. Бұл қосылыстар сілтілік ортаға ие, ал ол темірдің пассивті аймағын кенейтеді.
Металл ұнтақтары. Жиі мырыш тозаның және қорғасын ұнтағын қолданылады. Мырыш пен қорғасынның электрохимиялық потенциалы темірмен салыстырғанда төменірек, сондықтан темірмен қатар олар анод ролін атқарып, қаптаманы эксплуатация кезінде ериді. Мұндай қорғау протекторлы деп аталады.
4. Көркем бояулардың қасиеті - бейнелеу өнерлерінде ұзақ уақыт (оң немесе жүз жылдықтар) бойы өзгемей сақталуы. Өндірісте шығарылатын көркем материалдар түріне жатады: құрғақ пигменттер, гуашь, акварель, темпера, май бояулары.
Құрғақ пигменттер. Оларға қойылатын талаптар: түсі эталоға сәйкес болуы керек. Судың мөлшері 5% (масс) аспау керек. Дисперстілігі жоғары болуы керек. Суда еритін тұздардың мөлшері 0,2 ден 1,0% дейін, су шайыманың реакциясы нейтралды немесе әлсіз сілтілі болуы тиіс. Пигменттің жарыққа тұрақтылығы пигменттің химиялық құрамы мен құрылысымен анықталады. Олар жарыққа тұрақты және жарыққа орташа тұрақты болып бөлінеді. Пигменттер табиғи және синтетикалық болып бөлінеді. Табиғи пигменттерге теміроксидті пигменттер, мысалы, охра, сиена, умбра жатады. Синтетикалық пигменттерден мырышты ақ сырлары, стронций кроны, сары, оранж, қызыл кадмий және т.б. жатады. Бейорганикалық пигменттерден басқа органикалық пигменттер де қолданылады.
Май пигменттері нақты көркем және эскиз жұмыстарына арналған деп бөлінеді. Біріншілердің көрсеткіштері екіншілермен салыстырғанда жоғарырақ.
Темпера. Бұл боялар су-май эмульсиясы негізінде дайындалады.
Акварель - көркем және проект-архитектуралық бейнелеу өнерлерінде, графикалық жұмыстарында қолданылады. Акварельдің ерекшелігі - оның мөлдірлігі, тазалығы. Акварельды дайындау үшін лесирленген және жартылай лессирленген пигменттер қолданылады.
Гуашь. Акварельге ұқсайды, бірақ жамылғыштығы жоғары. Көркем және плакат жұмыстарында қолданылады.
Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:
* Қандай арнайы пигменттер топтарын білесіздер?
* Термоиндикаторлық, жарқырайтын және өсуге қарсы құрамдардың сипатын беріңіз.
* Антикоррозиялық пигменттер ретінде қандай пигменттер қолданылады?
Ұсынылған әдебиеттер:
1. Химическая технология неорганических веществ под ред. Ахметова Т.Г. в 2-х томах М.: ВШ, 2002
2. Орлова О.В. Фомичева Т.Н. Технология лаков и красок металлы. М.: <<Химия>> 1990
3. Беленький Е.Ф. Рискин И.В. Химия и технология пигментов.Л.: <<Химия>>, 1972 г.
Зертханалық сабақтар
1 зертханалық сабақ - Пигменттің сулы суспензиясының рН анықтау
Жұмыс мақсаты: Пигменттің сулы суспензиясының рН анықтау
Жұмыс барысы: Пигменттің сулы суспензиясын дайындау.
Пигменттің сулы суспензиясын дайында уүшін дистилденген су қолданады. Қолданар алдында дистилденген суды көмірқышқылынан тазарту үшін 10 мин қайнату қажет. Содан кейін 50 мл өлшегіш колбада дистилденген суды қолданып, 10% сыналатын үлгінің суспензиясын жасайды. Колбаны тығындап, бір минуттай шайқайды. Бес минут қойып, содан кейін барып рН өлшейді. рН мәнін екі мән бойынша анықтайды.
Мәндерді кестеге жазады.
№
Пигмент атауы
рН
1-і өлшеу
2-і өлшеу
Орташа мәні
Өзін - өзі бақылауға арналған сұрақтар:
* Пигменттің сапасына химиялық құрамының әсері.
* Пигменттердің қасиеттері: жарық тұрақтылығы, тайыздану, жамылғыштығы.
2 зертханалық сабақ - Пигменттердің майсыйымдылығын анықтау.
Жұмыс мақсаты: Пигменттердің майсыйымдылығын анықтау
Жұмыс барысы: Зерттелеттін өнімнен 0,01 дәлдікке дейін өлшеп 5 г алып, фарфор ыдысқа салады. Бюреткадан периодты түрде 4-5 тамшы зығыр майын тамызады. Әр қосқан сайын шыны таяқшамен мұқият араластыру керек. Кесектер түзіле бастағанда майды бір тамшыдан тамызады. Майды бір текті , жарықшасыз паста түзілгенше қосады. Жалпы араластыру уақыты 20-25 мин, ол кезде күшті қарқынмен араластырады. Мәндерді кестеге жазады.
№
Пигмент атауы
Май көлемі
1-і өлшеу
2-і өлшеу
3-і өлшеу
Орташа мәні
100 г өнім үшін майсыйымдылықты (X) м3 келесі формуламен есептейді:
X=Vm*100
100 г өнім үшін майсыйымдылықты (X1) кг келесі формуламен есептейді:
X1=0,93*Vm*100
Мұнда: V -- сынау кезінде кеткен зығыр майының көлемі, см[3]
т -- зерттелетін өнім массасы, г;
0,93 -- зығыр майының тығыздығы, г/см[3]
Зерттеу нәтижесіне статистикалық өндеу жасау. Қорытынды жасау.
Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:
* Пигменттердің майсыйымдылығы.
* І және ІІ текті майсыйымдылық.
* Майсыйымдылығын анықтаудың әдістері.
* Майсыйымдылыққа дисперстік дәрежесінің және пигменттің құрылысының әсері.
Лабораторное занятие 3 - Определение малярной консистенции
Цель занятия: определение малярной концентрации пигмента
Ход занятия: После расчета величины маслоемкости к полученному комочку пасты пигмента добавляют из бюретки по каплям олифу, замечая ее объем. Растирают смесь в фарфоровой чашке пестиком до получения равномерной краски такой вязкости, чтобы удобно было наносить такую краску малярной кистью.
Рассчитывают малярную концентрацию по формуле:
где МК - малярная концентрация, а - количество льняного масла, ушедшее на насыщение пигмента (в предыдущем опыте), b - добавленное количество масла, мл, d - плотность льняного масла, г/см[3].
Приготовленным красочным составом окрашивают стеклянные и металлические пластинки для дальнейшего определения качества покрытий.
Вопросы для самоконтроля:
* Что такое олифа и из каких масел она готовится?
* Что такое малярная консистенция и как она определяется?
Лабораторное занятие 4 - Определение укрывистости лакокрасочного покрытия
Цель занятия: определение укрывистости лакокрасочного материала
Ход занятия: Укрывистость красок и эмалей, наносимых кистью, чаще всего определяют на стекле. Стекло размером 10х10см или 5х5 см предварительно взвешивают на весах, вес записывают в тетрадь. Щетинной кистью наносят на стекло краску таким образом, чтобы небольшая часть осталась незакрашенной (для удобства). Наносят краски столько, чтобы не просвечивала граница черное - белое, когда пластинку кладут на специальную черно-белую бумагу. Стекло взвешивают с нанесенной краской, вес записывают. Измеряют закрашенное поле линейкой и рассчитывают его площадь S (см[2]). По разности результатов взвешивания стекла до покраски и после нанесения слоя определяют вес исследуемой краски G (г). Укрывистость U (г/м[2]) определяют по формуле:
Сделать выводы.
Вопросы для самоконтроля:
* Что такое укрывистость и как она влияет на свойства лакокрасочных покрытий?
* Как определяется укрывистость лакокрасочных покрытий?
Лабораторное занятие 5 - Определение времени и степени высыхания лакокрасочных покрытий
Цель занятия: определение времени и степени высыхания лакокрасочных материалов
Ход занятия: Берут стеклянную пластинку наносят кисточкой испытуемый лакокрасочный материал на ее поверхность ровным тонким слоем. Затем пластинку устанавливают в горизонтальном положении в сушильный шкаф при температуре 30 - 40 °С и отмечают время. Периодически (минут через 10-15) пластинку вынимают и дышат на пленку, держа пластинку на расстоянии 10 см ото рта. Появление матового пятна от конденсации водяных паров на поверхности пластинки считается высыханием <<от пыли>>, отмечают время от начала нанесения пленки. Затем продолжают процесс, периодически проверяя пленку, осторожно нажимая на краску стеклянной палочкой. Полное высыхание проверяют так: наносят на краску ватный тампон, чистую стеклянную или деревянную пластинку (площадью 1 см), сверху груз 200 г, через 30 сек груз, снимают и проверяют состояние поверхности и вату. Отсутствие следов свидетельствует о полном высыхании - отмечают время полного высыхания по часам.
Сделать выводы.
Вопросы для самоконтроля:
* Как определяются время и степень высыхания лакокрасочных материалов?
* Как влияет степень высыхания на свойства красок?
Практическое занятие 6 - Расчет ректификационных колонн установок первичной переработки нефти
Цель занятия: Освоение метода определения стойкости краски к различным химичес - ким реагентам, растворителям и к воде; оценить стойкость различных видов пигментов и красочных лаков
Ход занятия: Стойкость краски к данному реагенту оценивается на основании про - должительного контакта под грузом пропитанной этим реагентом фильт - ровальной бумаги с оттиском испытуемой краски.
Предварительно заготовляют по 10 листов фильтровальной бумаги размером 15 х 40 мм для испытания действия каждого реагента. Выре - зают такого же размера листочки из высохшего оттиска, сделанного испытуемой краской. Одну из пачек (в 10 листков) фильтровальной бу - маги смачивают путем погружения на несколько секунд в соответствую - щий реагент и кладут на стеклянную пластинку (на одной пластинке размещают не более трех пачек фильтровальной бумаги). Сверху на каж - дую пачку листочков накладывают красочным слоем вниз один из листоч - ков, вырезанных из оттиска, на обороте которого карандашом надписы - вают название данного реагента. Поставленные образцы сверху накры - вают другой стеклянной пластинкой и ставят под груз I кг на час. По истечении времени выдержки груз и верхнюю пластинку снимают, листки фильтровальной бумаги и оттиск рассматривают и оценивают по степени изменения цвета оттиска, интенсивности и количеству окрасив - шихся листков фильтровальной бумаги. Для сравнения используют от - тиск, не подвергшийся действию реагента и листок фильтровальной бу - маги, пропитанный данным реагентом, но не взаимодействующий с испы - туемой краской.
Указывается наименование пигмента в краске, оценивается стойкость ее ко всем примененным реагентам (в баллах) в соответствии с таблицей.
Таблица 1. Оценка стойкости краски
К химическим реагентам
К воде и спирту
число окрашенных листков фильтровальной бумаги
стойкость в баллах
характеристика
число окрашенных листов фильтровальной бумаги
стойкость в баллах
характеристика
нет
5
весьма хор.
нет
5
весьма хор.
1
4
хорошая
1-3
4
хорошая
2-3
3
средняя
4-5
3
средняя
4-5
2
ниже средней
6-7
2
ниже средней
6-10
1
плохая
8-10
1
плохая
(или изменение цвета оттиска)
(или изменение цвета оттиска)
Полученные оценки стойкости краски заносят в сводную таблицу.
Таблица 2. Сравнение стойкости красок
Пигмент или крас. лак
Стойкость в баллах
к химическим реагентам
к маслам
к воде
кислоте
щелочи
толуолу
спирту
льняному
минер.
Студенттің өзіндік жұмысы
Модуль № 1
* Полимерлердің молекулярлық сипаттамасы және оларды анықтау әдістері.
* Полмерлердің классификациясы жәненоменклатурасы.
* Синтетикалық полимерлерді алу әдістері.
* Полимерлердің физикалық құрылысы.
* Полимерлердің агрегатты және фазалық күйлері.
Модуль № 2
* Полимерлер реологиясының негіздері
* Пластификациялы полимерлер
* Радикалды полимеризация
* Ионды полимеризация
* Поликонденсация
Модуль № 3
* Полимерлердің тұрақтылығы мен тозуы
* Полмерлердің химиялық айналулары
* Химиялық талшықтар классификациясы
* Химиялық талшықтарды алу әдістері
* Химиялық талшықтар құрамы мен тәжірибе жасау әдістері
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz