Помощь студентам в учебе
Синтетический ультрамарин как пигмент для производства лакокрасочной продукции
|
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 10
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ 12
1.1 Лакокрасочные материалы 12
1.1.1 Краткий исторический обзор 12
1.1.2 Характеристика ЛКМ 13
1.1.3 Свойства ЛКМ 14
1.1.4 Сырье для получения лакокрасочных материалов 17
1.1.5 Классификация лакокрасочных материалов 21
1.1.6 Маркировка лакокрасочных материалов 24
1.1.7 Технологический процесс нанесения лакокрасочных материалов 26
1.2 Эпоксидные эмали 28
1.2.1 Свойства и состав эпоксидных эмалей 29
1.2.2 Достоинство и недостатки эпоксидных красок 30
1.2.3 Состав и область применения эмали ЭП-51 31
1.2.4 Технические характеристики и требования безопасности 32
1.3 Ультрамарин 34
1.3.1 Краткая историческая справка 34
1.3.2 Состав, свойства и применение ультрамарина 35
1.3.3 Химические основы получения 38
1.4 Получение ультрамарина в лабораторных условиях 39
1.4.1 Объект исследования 39
1.4.2 Компоненты шихты 40
1.4.3 Методика приготовления образцов 42
1.4.3.1 Состав образцов 42
1.4.3.2 Предварительная подготовка сырья 42
1.4.3.3 Помол 43
1.4.3.4 Смешение 43
1.4.3.5 Окончательная подготовка перед обжигом 43
1.4.3.6 Обжиг 44
1.4.4 Синтез пигмента 45
1.5 Постановка цели и задач исследования 48
2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 50
2.1 Объекты исследования 50
2.2 Методы получения образцов для исследования 50
2.2.1 Метод исследования размера частиц и элементного состава 50
2.2.2 Метод добавления пигментов в эмаль 55
2.2.3 Нанесение эмалей на пластинки 56
2.3 Методы испытаний эмали 57
2.3.1 Метод определения внешнего вида 57
2.3.2 Метод определения времени высыхания 57
2.3.3 Метод определения условной вязкости 58
2.3.4 Метод определения массовой доли нелетучих пленкообразующих
веществ 59
2.3.5 Метод определения эластичности пленки при изгибе 60
2.3.6 Метод определения адгезии пленки (метод решетчатых надрезов).60
2.3.7 Метод испытания на стойкость к статическому воздействию воды.62
2.3.8 Метод определения укрывистости 63
2.3.9 Метод определения твердости пленки по маятниковому прибору 65
2.3.10 Фотоэлектрический метод определения блеска пленки 66
3 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ 69
3.1 Результаты испытаний первого образца 69
3.2 Результаты испытаний второго образца 71
3.3 Результаты испытаний третьего образца 72
3.4 Результаты испытаний четвертого образца 74
3.5 Результаты испытаний пятого образца 75
3.6 Результаты испытаний шестого образца 77
3.7 Сравнение результатов испытаний образцов 78
4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 83
4.1 Сетевое планирование 83
4.2 Расчет затрат на проведение НИР 86
5 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 89
5.1 Общая характеристика научно-исследовательской лаборатории 89
5.2 Состав вредных и опасных факторов 90
5.3 Мероприятия по обеспечению безопасных условий труда 90
5.3.1 Охрана труда при работе в химической лаборатории 90
5.3.2 Вредные вещества 92
5.3.3 Вентиляция 93
5.3.4 Освещенность 93
5.3.5 Шум 95
5.3.6 Электробезопасность 96
5.3.7 Пожарная безопасность 97
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 99
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 101
ВВЕДЕНИЕ 10
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ 12
1.1 Лакокрасочные материалы 12
1.1.1 Краткий исторический обзор 12
1.1.2 Характеристика ЛКМ 13
1.1.3 Свойства ЛКМ 14
1.1.4 Сырье для получения лакокрасочных материалов 17
1.1.5 Классификация лакокрасочных материалов 21
1.1.6 Маркировка лакокрасочных материалов 24
1.1.7 Технологический процесс нанесения лакокрасочных материалов 26
1.2 Эпоксидные эмали 28
1.2.1 Свойства и состав эпоксидных эмалей 29
1.2.2 Достоинство и недостатки эпоксидных красок 30
1.2.3 Состав и область применения эмали ЭП-51 31
1.2.4 Технические характеристики и требования безопасности 32
1.3 Ультрамарин 34
1.3.1 Краткая историческая справка 34
1.3.2 Состав, свойства и применение ультрамарина 35
1.3.3 Химические основы получения 38
1.4 Получение ультрамарина в лабораторных условиях 39
1.4.1 Объект исследования 39
1.4.2 Компоненты шихты 40
1.4.3 Методика приготовления образцов 42
1.4.3.1 Состав образцов 42
1.4.3.2 Предварительная подготовка сырья 42
1.4.3.3 Помол 43
1.4.3.4 Смешение 43
1.4.3.5 Окончательная подготовка перед обжигом 43
1.4.3.6 Обжиг 44
1.4.4 Синтез пигмента 45
1.5 Постановка цели и задач исследования 48
2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 50
2.1 Объекты исследования 50
2.2 Методы получения образцов для исследования 50
2.2.1 Метод исследования размера частиц и элементного состава 50
2.2.2 Метод добавления пигментов в эмаль 55
2.2.3 Нанесение эмалей на пластинки 56
2.3 Методы испытаний эмали 57
2.3.1 Метод определения внешнего вида 57
2.3.2 Метод определения времени высыхания 57
2.3.3 Метод определения условной вязкости 58
2.3.4 Метод определения массовой доли нелетучих пленкообразующих
веществ 59
2.3.5 Метод определения эластичности пленки при изгибе 60
2.3.6 Метод определения адгезии пленки (метод решетчатых надрезов).60
2.3.7 Метод испытания на стойкость к статическому воздействию воды.62
2.3.8 Метод определения укрывистости 63
2.3.9 Метод определения твердости пленки по маятниковому прибору 65
2.3.10 Фотоэлектрический метод определения блеска пленки 66
3 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ 69
3.1 Результаты испытаний первого образца 69
3.2 Результаты испытаний второго образца 71
3.3 Результаты испытаний третьего образца 72
3.4 Результаты испытаний четвертого образца 74
3.5 Результаты испытаний пятого образца 75
3.6 Результаты испытаний шестого образца 77
3.7 Сравнение результатов испытаний образцов 78
4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 83
4.1 Сетевое планирование 83
4.2 Расчет затрат на проведение НИР 86
5 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 89
5.1 Общая характеристика научно-исследовательской лаборатории 89
5.2 Состав вредных и опасных факторов 90
5.3 Мероприятия по обеспечению безопасных условий труда 90
5.3.1 Охрана труда при работе в химической лаборатории 90
5.3.2 Вредные вещества 92
5.3.3 Вентиляция 93
5.3.4 Освещенность 93
5.3.5 Шум 95
5.3.6 Электробезопасность 96
5.3.7 Пожарная безопасность 97
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 99
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 101
На сегодняшний день можно увидеть большое изобилие лакокрасочной продукции для самых разнообразных целей. На данный момент практически нет товаров, для которых было бы невозможно выбрать определенный тип и марку краски или лака.
Краски и лаки выполняют две основные функции: защитные и декоративные. Они защищают древесину от гниения, металл - от коррозии, образуют прочные защитные пленки, которые защищают изделия от разрушительного воздействия окружающей среды и других воздействий и увеличивают срок их службы, а также придают им красивый внешний вид. Лакокрасочные покрытия долговечны.
Для их применения не требуется дополнительного, сложного оборудования. Поэтому такие покрытия широко используются в быту и во всех отраслях промышленности, транспорта и строительства.
Свойства лакокрасочных покрытий зависят не только от качества используемых покрытий, но и от таких факторов, как способ подготовки поверхности к покраске, правильный выбор и соблюдение технологического режима покраски и сушки.
С каждым годом все более строгие требования предъявляются к ЛКМ и покрытиям на их основе в связи с появлением новых технологий в промышленности, строительстве и формированием современных эстетических вкусов потребителя. Это в равной степени относится как к защитным, так и к декоративным свойствам покрытий, которые определяются физическими и химическими параметрами всех компонентов состава краски и, прежде всего, пленкообразователя и пигмента. В значительной степени свойства покрытий могут быть изменены путем химической модификации или введения другого (обычно более дорогого) пленкообразующего агента, но это дорогой и трудоемкий способ.
Защитная и декоративная функции лакокрасочных материалов (ЛКМ) известны очень давно. С момента появления ЛКМ как они сами так и способы их нанесения постоянно совершенствуются, поэтому главная задача лакокрасочной промышленности - это создание качественных, но при этом и высокоэкономичных красок. Поэтому создают различные пигменты и добавки, которые улучшают цвет лакокрасочного покрытия, его укрывистость, а также и другие свойства.
Выпускная квалификационная работа посвящена исследованию влияния добавления неорганических пигментовна основе взаимодействия каолина, кальцинированной соды, кремнистых добавок, различного рода углеродсодержащих восстановителей: каменноугольный пек, антрацит, кислая смолка без ПАВ, на свойства и качество лакокрасочных покрытий.
Таким образом можно сформулировать цель выпускной квалификационной работы - изучить изменение свойств ЛКМ при добавлении синтетического ультрамарина.
Исходя из поставленной цели, выделяем следующие задачи:
Сделать обзор литературных данных по лакокрасочным материалам: дать общую характеристику, изучить свойства, технологический процесс производства и нанесения материалов, рассмотреть марки, а также выполнить обзор по добавкам лакокрасочных смесей;
Приготовить лакокрасочные смеси к проведению испытаний;
Изучить физико-химические, физико-механические и малярно-технические свойства полученных лакокрасочных покрытий.
Краски и лаки выполняют две основные функции: защитные и декоративные. Они защищают древесину от гниения, металл - от коррозии, образуют прочные защитные пленки, которые защищают изделия от разрушительного воздействия окружающей среды и других воздействий и увеличивают срок их службы, а также придают им красивый внешний вид. Лакокрасочные покрытия долговечны.
Для их применения не требуется дополнительного, сложного оборудования. Поэтому такие покрытия широко используются в быту и во всех отраслях промышленности, транспорта и строительства.
Свойства лакокрасочных покрытий зависят не только от качества используемых покрытий, но и от таких факторов, как способ подготовки поверхности к покраске, правильный выбор и соблюдение технологического режима покраски и сушки.
С каждым годом все более строгие требования предъявляются к ЛКМ и покрытиям на их основе в связи с появлением новых технологий в промышленности, строительстве и формированием современных эстетических вкусов потребителя. Это в равной степени относится как к защитным, так и к декоративным свойствам покрытий, которые определяются физическими и химическими параметрами всех компонентов состава краски и, прежде всего, пленкообразователя и пигмента. В значительной степени свойства покрытий могут быть изменены путем химической модификации или введения другого (обычно более дорогого) пленкообразующего агента, но это дорогой и трудоемкий способ.
Защитная и декоративная функции лакокрасочных материалов (ЛКМ) известны очень давно. С момента появления ЛКМ как они сами так и способы их нанесения постоянно совершенствуются, поэтому главная задача лакокрасочной промышленности - это создание качественных, но при этом и высокоэкономичных красок. Поэтому создают различные пигменты и добавки, которые улучшают цвет лакокрасочного покрытия, его укрывистость, а также и другие свойства.
Выпускная квалификационная работа посвящена исследованию влияния добавления неорганических пигментовна основе взаимодействия каолина, кальцинированной соды, кремнистых добавок, различного рода углеродсодержащих восстановителей: каменноугольный пек, антрацит, кислая смолка без ПАВ, на свойства и качество лакокрасочных покрытий.
Таким образом можно сформулировать цель выпускной квалификационной работы - изучить изменение свойств ЛКМ при добавлении синтетического ультрамарина.
Исходя из поставленной цели, выделяем следующие задачи:
Сделать обзор литературных данных по лакокрасочным материалам: дать общую характеристику, изучить свойства, технологический процесс производства и нанесения материалов, рассмотреть марки, а также выполнить обзор по добавкам лакокрасочных смесей;
Приготовить лакокрасочные смеси к проведению испытаний;
Изучить физико-химические, физико-механические и малярно-технические свойства полученных лакокрасочных покрытий.
В ходе выпускной квалификационной работы выполнен обзор литературных данных о свойствах, стадиях и методах нанесения лакокрасочных материалов, о свойствах и методах получения ультрамарина; подобран состав эмали ЭП-51; на основе эмали ЭП-51 приготовлены лакокрасочные смеси с добавлением пигментов на основе ультрамарина с различными восстановителями: каменноугольный пек, антрацит, кислая смолка без ПАВ; смеси нанесены на пластинки для последующего проведения исследований свойств лакокрасочных покрытий.
Таким образом, исследовано влияние добавления пигментов на свойства лакокрасочных материалов и покрытий. Испытания свойств эмалей показали, что все испытуемые образцы удовлетворяют ряду требований ГОСТ 9640-85: внешний вид пленки, условная вязкость, твердость пленки, блеск пленки, адгезия, стойкость покрытия к статическому воздействию воды, эластичность пленки, время высыхания, укрывистость.
При добавлении синтетического ультрамарина в эмаль покрытие не удовлетворяет требованиям ГОСТ 9640-85 по показателю массовой доли нелетучих пленкообразующих веществ (больше на 0,5... 2% от требуемой).
Выявлено улучшение свойств эмали при добавлении синтетического ультрамарина, а именно уменьшение вязкости на 8,2%, увеличение блеска пленки на 17,6% (за исключением одного образца), уменьшение значения укрывистости и уменьшение твердости пленки(на 2.20,4%).
При добавлении пигмента синтезированного с добавлением каменноугольного пека в качестве восстановителя укрывистость уменьшилась на 9,6% и 11,7%, с добавлением антрацита на 2,4%, а с добавлением отвержденной кислой смолки на 0,7% по сравнению с эмалью без добавления ультрамарина.
Так как к лакокрасочным материалам и покрытиям на их основе предъявляются все более жесткие требования в связи с появлением новых технологий в промышленности, строительстве и формированием современных эстетических вкусов у потребителя, выявление закономерностей, определяющих структуру и температурный режим получения пигментов с целью улучшения эмалей при их добавлении, требует дальнейших более детальных исследований.
Таким образом, исследовано влияние добавления пигментов на свойства лакокрасочных материалов и покрытий. Испытания свойств эмалей показали, что все испытуемые образцы удовлетворяют ряду требований ГОСТ 9640-85: внешний вид пленки, условная вязкость, твердость пленки, блеск пленки, адгезия, стойкость покрытия к статическому воздействию воды, эластичность пленки, время высыхания, укрывистость.
При добавлении синтетического ультрамарина в эмаль покрытие не удовлетворяет требованиям ГОСТ 9640-85 по показателю массовой доли нелетучих пленкообразующих веществ (больше на 0,5... 2% от требуемой).
Выявлено улучшение свойств эмали при добавлении синтетического ультрамарина, а именно уменьшение вязкости на 8,2%, увеличение блеска пленки на 17,6% (за исключением одного образца), уменьшение значения укрывистости и уменьшение твердости пленки(на 2.20,4%).
При добавлении пигмента синтезированного с добавлением каменноугольного пека в качестве восстановителя укрывистость уменьшилась на 9,6% и 11,7%, с добавлением антрацита на 2,4%, а с добавлением отвержденной кислой смолки на 0,7% по сравнению с эмалью без добавления ультрамарина.
Так как к лакокрасочным материалам и покрытиям на их основе предъявляются все более жесткие требования в связи с появлением новых технологий в промышленности, строительстве и формированием современных эстетических вкусов у потребителя, выявление закономерностей, определяющих структуру и температурный режим получения пигментов с целью улучшения эмалей при их добавлении, требует дальнейших более детальных исследований.
