РАЗРАБОТКА РЕЦЕПТУРЫ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ РЖАВЧИНЫ НА ОСНОВЕ ЭКСТРАКТА КОРЫ ЛИСТВЕННИЦЫ
|
Введение 4
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 7
1.1. Коррозия металлов 7
1.1.1. Классификация видов коррозии металлов 7
1.2. Методы борьбы с коррозией 10
1.2.1. Фосфатирование 10
1.2.2. Ингибирование 12
1.2.3. Классификация ингибиторов коррозии 14
2.2. Преобразователи ржавчины 17
2.2.1. Классификация преобразователей ржавчины 17
2.2.2. Основные компоненты преобразователей ржавчины 22
2.3. Танины 23
2.3.1. Классификация танинов 23
2.3.2. Содержание танина в растительных материалах 26
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 28
2.1. Фотометрические методы анализа 28
2.1.1. Происхождение молекулярных спектров поглощения 28
2.1.2. Основной закон светопоглощения (объединенный закон Бугера—Ламберта—
Бера) 30
2.1.3. Аппаратура и техника фотометрических измерений 32
2.2 Микроскопический метод анализа 35
2.3 Методика приготовления экстракта коры лиственницы 35
ГЛАВА 3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 37
3.1. Приготовление экстракта коры лиственницы сибирской 37
3.2. Нахождение средней длины волны для определения содержания танинов в
исследуемых экстрактах фотометрическим методом 37
3.3. Определение количества танинов в экстрактах коры лиственницы 39
3.3.1. Фотоколориметрический анализ экстрактов 40
3.3.2. Спектрофотометрический анализ экстрактов коры лиственницы 42
3.3.3. Определение массы танинов 43
3.4. Исследование экстракта коры лиственницы на антикоррозионные свойства44
3.4.1. Качественное определение антикоррозионных свойств экстракта 44
3.4.2. Количественное определение антикоррозионных свойств экстракта в
различных средах (рН 3,5,7,11) 46
3.5. Подбор рецептуры преобразователя ржавчины на основе экстракта коры лиственницы 49
3.5.1 Количественное определение антикоррозионных свойств экстракта в кислой
среде (рН 3) при разных способах нанесения 49
3.5.2 Количественное определение антикоррозионных свойств экстракта в кислой
среде (рН 3) с коллагеновой добавкой 53
3.5.3. Смешивание трех компонентов (Экстракт коры лиственницы, коллаген, фосфорная кислота) 55
Вывод 59
Список использованной литературы
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 7
1.1. Коррозия металлов 7
1.1.1. Классификация видов коррозии металлов 7
1.2. Методы борьбы с коррозией 10
1.2.1. Фосфатирование 10
1.2.2. Ингибирование 12
1.2.3. Классификация ингибиторов коррозии 14
2.2. Преобразователи ржавчины 17
2.2.1. Классификация преобразователей ржавчины 17
2.2.2. Основные компоненты преобразователей ржавчины 22
2.3. Танины 23
2.3.1. Классификация танинов 23
2.3.2. Содержание танина в растительных материалах 26
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 28
2.1. Фотометрические методы анализа 28
2.1.1. Происхождение молекулярных спектров поглощения 28
2.1.2. Основной закон светопоглощения (объединенный закон Бугера—Ламберта—
Бера) 30
2.1.3. Аппаратура и техника фотометрических измерений 32
2.2 Микроскопический метод анализа 35
2.3 Методика приготовления экстракта коры лиственницы 35
ГЛАВА 3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 37
3.1. Приготовление экстракта коры лиственницы сибирской 37
3.2. Нахождение средней длины волны для определения содержания танинов в
исследуемых экстрактах фотометрическим методом 37
3.3. Определение количества танинов в экстрактах коры лиственницы 39
3.3.1. Фотоколориметрический анализ экстрактов 40
3.3.2. Спектрофотометрический анализ экстрактов коры лиственницы 42
3.3.3. Определение массы танинов 43
3.4. Исследование экстракта коры лиственницы на антикоррозионные свойства44
3.4.1. Качественное определение антикоррозионных свойств экстракта 44
3.4.2. Количественное определение антикоррозионных свойств экстракта в
различных средах (рН 3,5,7,11) 46
3.5. Подбор рецептуры преобразователя ржавчины на основе экстракта коры лиственницы 49
3.5.1 Количественное определение антикоррозионных свойств экстракта в кислой
среде (рН 3) при разных способах нанесения 49
3.5.2 Количественное определение антикоррозионных свойств экстракта в кислой
среде (рН 3) с коллагеновой добавкой 53
3.5.3. Смешивание трех компонентов (Экстракт коры лиственницы, коллаген, фосфорная кислота) 55
Вывод 59
Список использованной литературы
Со времен, когда человек начал добывать и использовать металл, существовала проблема коррозии. Для борьбы с коррозией наши предки использовали свинцовые белила, гипс для защиты железных шляпок гвоздей от ржавчины. И всего лишь несколько десятков лет назад начали исследования и разработки антикоррозийных способов обработки, такие как ингибиторы и стабилизаторы коррозии, преобразователи ржавчины. Одним из основных признаков эффективного преобразователя является образование прочных соединений с защищаемым материалом, которые блокируют поверхность от действия агрессивной среды.
В настоящее время ингибиторы можно применять практически в любой отрасли промышленности. Например, в нефтяной и газодобывающей промышленности ингибитор значительно увеличивает срок службы оборудования и трубопроводов, транспортирующих нефть и газ. Весьма эффективно применение ингибиторов в металлургической промышленности, при травлении проката, труб, стальных изделий, а также в машиностроении при травлении изделий перед окраской, эмалированием, нанесением гальванических и химических покрытий. В некоторых случаях применение ингибиторов коррозии при травлении является необходимым условием получения высококачественной продукции.
В данное время изучено огромное количество органических и неорганических веществ, которые оказывают влияние на скорость коррозии металлов в агрессивной среде. Но, как известно, что преобразователи ржавчины в большинстве своем токсичны, поэтому в настоящее время преимущественно ведется поиск новых натуральных ингибиторов коррозии, которые были бы, намного дешевле и экологически безопаснее. Еще с давних времен известно, что растительные материалы использовались в травильном производстве металлов. И только в начале ХХ века были получены патенты на использование растительных материалов в травлении металлов, а во второй половине этого века в промышленных масштабах для защиты металлов в качестве ингибитора начали использовать экстракты растений: семян пажитника, люпина, плодов дум-пальмы, баклажана и др.
Но у ингибиторов органического происхождения есть ряд недостатков:
1. Получение некоторых ингибиторов является трудоемким и многостадийным, базируется на дорогом и труднодоступном сырье;
2. Некоторые органические ингибиторы являются высокотоксичными, оказывают отрицательное влияние на окружающую среду;
3. Под действием воды и кислорода воздуха многие органические реагенты
подвергаются различным химическим превращениям, за счет чего снижается их защитный эффект, и появляются новые, порой токсичные продукты;
4. Ряд соединений, применяемых в качестве ингибиторов, способствует развитию микроорганизмов и водорослей и, тем самым, вызывают появление биообрастаний на поверхности и провоцируют биокоррозию;
5. Некоторые органические ингибиторы не могут использоваться в хлорированной воде, в воде с высоким содержанием ионов хлора и кальция, в кислых или щелочных средах;
6. Низкомолекулярные полифункциональные органические соединения, защищая черные металлы, усиливают коррозию некоторых цветных металлов и сплавов, по-видимому, за счет образования комплексных соединений.
Отсюда вытекает проблема поиска новых органических ингибиторов коррозии. В качестве ингибиторов используют отходы природных материалов, такие как экстракты растений или древесины и др.
Использование растительных отходов как ингибиторов коррозии, по сравнению с другими методами защиты от коррозионного разрушения имеет ряд преимуществ:
• не требуется изменения существующих технологических процессов,
• улучшаются санитарно-гигиенические условия труда,
• сокращаются простои оборудования, возможна замена дефицитных, дорогостоящих сталей (например, нержавеющих) обычными углеродистыми.
Из природных ингибиторов коррозии следует выделить танины - органические соединения, содержащие фенольные группировки, которые образуют с катионом железа (III) прочный комплекс подобно фенолята железа (III), черного цвета:
Так как танины в промышленных масштабах получают при утилизации отходов деревообрабатывающих предприятий из коры дуба, ивы, лиственницы, а также некоторых травянистых растений (таран, таволга или лабазник, ревень, зверобоя трава), в данной работе предлагается разработка компонентного состава преобразователя ржавчины на основе экстракта коры лиственницы.
Целью работы является исследование антикоррозионного защитного действия преобразователя ржавчины на основе экстракта коры лиственницы с добавками фосфорной кислоты и коллагена.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1) Выявить защитное действие экстракта коры лиственницы;
2) Определить оптимальный способ нанесения преобразователя ржавчины - с предварительной обработкой поверхности металла Н3РО4 или без;
3) Установить защитное действие преобразователя ржавчины с тремя компонентами: экстракт коры лиственницы, фосфорная кислота, коллаген.
Объектом исследования является экстракт коры лиственницы сибирской (Larix sibirica),а предметом исследования - улучшение антикоррозионных свойств экстракта коры лиственницы сибирской различными добавками. Применялся фотометрический метод исследования.
Научная новизна исследования состоит в том, что в работе впервые изучены антикоррозионные свойства экстракта коры лиственницы сибирской (Larix sibirica)и предложено улучшение его свойств добавлением двух различных компонентов (30% раствор H3PO4, коллаген).
В совокупности с результатами, полученными антикоррозионными свойствами экстракта коры лиственницы, впервые была подтверждена гипотеза о связывании танина с катионами железа в комплексное соединение, которое защищает металл от коррозии подобно оксидной пленке. Так же экспериментально было подтверждено, что фосфорная кислота, образует с металлом пористые фосфаты, улучшает сцепление грунтовки, лакокрасочных материалов с поверхностью металла. Работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы. Объем работы - 63 стр. Первая глава раскрывает проблему коррозии металлов, методов борьбы против коррозии.
Вторая глава посвящена методам и объекту исследования, которые использовались в данной работе.
В третьей главе даны результаты экспериментов проведенных для улучшения антикоррозионных свойств экстракта коры лиственницы.
В настоящее время ингибиторы можно применять практически в любой отрасли промышленности. Например, в нефтяной и газодобывающей промышленности ингибитор значительно увеличивает срок службы оборудования и трубопроводов, транспортирующих нефть и газ. Весьма эффективно применение ингибиторов в металлургической промышленности, при травлении проката, труб, стальных изделий, а также в машиностроении при травлении изделий перед окраской, эмалированием, нанесением гальванических и химических покрытий. В некоторых случаях применение ингибиторов коррозии при травлении является необходимым условием получения высококачественной продукции.
В данное время изучено огромное количество органических и неорганических веществ, которые оказывают влияние на скорость коррозии металлов в агрессивной среде. Но, как известно, что преобразователи ржавчины в большинстве своем токсичны, поэтому в настоящее время преимущественно ведется поиск новых натуральных ингибиторов коррозии, которые были бы, намного дешевле и экологически безопаснее. Еще с давних времен известно, что растительные материалы использовались в травильном производстве металлов. И только в начале ХХ века были получены патенты на использование растительных материалов в травлении металлов, а во второй половине этого века в промышленных масштабах для защиты металлов в качестве ингибитора начали использовать экстракты растений: семян пажитника, люпина, плодов дум-пальмы, баклажана и др.
Но у ингибиторов органического происхождения есть ряд недостатков:
1. Получение некоторых ингибиторов является трудоемким и многостадийным, базируется на дорогом и труднодоступном сырье;
2. Некоторые органические ингибиторы являются высокотоксичными, оказывают отрицательное влияние на окружающую среду;
3. Под действием воды и кислорода воздуха многие органические реагенты
подвергаются различным химическим превращениям, за счет чего снижается их защитный эффект, и появляются новые, порой токсичные продукты;
4. Ряд соединений, применяемых в качестве ингибиторов, способствует развитию микроорганизмов и водорослей и, тем самым, вызывают появление биообрастаний на поверхности и провоцируют биокоррозию;
5. Некоторые органические ингибиторы не могут использоваться в хлорированной воде, в воде с высоким содержанием ионов хлора и кальция, в кислых или щелочных средах;
6. Низкомолекулярные полифункциональные органические соединения, защищая черные металлы, усиливают коррозию некоторых цветных металлов и сплавов, по-видимому, за счет образования комплексных соединений.
Отсюда вытекает проблема поиска новых органических ингибиторов коррозии. В качестве ингибиторов используют отходы природных материалов, такие как экстракты растений или древесины и др.
Использование растительных отходов как ингибиторов коррозии, по сравнению с другими методами защиты от коррозионного разрушения имеет ряд преимуществ:
• не требуется изменения существующих технологических процессов,
• улучшаются санитарно-гигиенические условия труда,
• сокращаются простои оборудования, возможна замена дефицитных, дорогостоящих сталей (например, нержавеющих) обычными углеродистыми.
Из природных ингибиторов коррозии следует выделить танины - органические соединения, содержащие фенольные группировки, которые образуют с катионом железа (III) прочный комплекс подобно фенолята железа (III), черного цвета:
Так как танины в промышленных масштабах получают при утилизации отходов деревообрабатывающих предприятий из коры дуба, ивы, лиственницы, а также некоторых травянистых растений (таран, таволга или лабазник, ревень, зверобоя трава), в данной работе предлагается разработка компонентного состава преобразователя ржавчины на основе экстракта коры лиственницы.
Целью работы является исследование антикоррозионного защитного действия преобразователя ржавчины на основе экстракта коры лиственницы с добавками фосфорной кислоты и коллагена.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1) Выявить защитное действие экстракта коры лиственницы;
2) Определить оптимальный способ нанесения преобразователя ржавчины - с предварительной обработкой поверхности металла Н3РО4 или без;
3) Установить защитное действие преобразователя ржавчины с тремя компонентами: экстракт коры лиственницы, фосфорная кислота, коллаген.
Объектом исследования является экстракт коры лиственницы сибирской (Larix sibirica),а предметом исследования - улучшение антикоррозионных свойств экстракта коры лиственницы сибирской различными добавками. Применялся фотометрический метод исследования.
Научная новизна исследования состоит в том, что в работе впервые изучены антикоррозионные свойства экстракта коры лиственницы сибирской (Larix sibirica)и предложено улучшение его свойств добавлением двух различных компонентов (30% раствор H3PO4, коллаген).
В совокупности с результатами, полученными антикоррозионными свойствами экстракта коры лиственницы, впервые была подтверждена гипотеза о связывании танина с катионами железа в комплексное соединение, которое защищает металл от коррозии подобно оксидной пленке. Так же экспериментально было подтверждено, что фосфорная кислота, образует с металлом пористые фосфаты, улучшает сцепление грунтовки, лакокрасочных материалов с поверхностью металла. Работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы. Объем работы - 63 стр. Первая глава раскрывает проблему коррозии металлов, методов борьбы против коррозии.
Вторая глава посвящена методам и объекту исследования, которые использовались в данной работе.
В третьей главе даны результаты экспериментов проведенных для улучшения антикоррозионных свойств экстракта коры лиственницы.
• Установлено, что защитное действие экстракта коры лиственницы при непосредственном нанесении на поверхность железа составляет 37,5%.
• Выявлено, что защитное действие экстракта при нанесении после фосфорной кислоты увеличивается до 65%, так как образующиеся фосфаты железа, имея пористую структуру, являются хорошей грунтовкой, повышают сцепление преобразователя ржавчины.
• Определено, что добавление коллагена повышает защитное действие экстракта коры лиственницы до 85%. Это объясняется тем, что помимо действия танина на поверхности металла образуется тонкая коллагеновая защитная пленка, которая предотвращает доступ окислителя. Защитное действие экстракта с коллагеновой добавкой после обработки Нз?О4 составляет 65%. Синергетический эффект действия смеси трех компонентов (экстракт коры лиственницы, коллаген, 30% раствор Н3РО4) в одном составе не обнаружен.
• Выявлено, что защитное действие экстракта при нанесении после фосфорной кислоты увеличивается до 65%, так как образующиеся фосфаты железа, имея пористую структуру, являются хорошей грунтовкой, повышают сцепление преобразователя ржавчины.
• Определено, что добавление коллагена повышает защитное действие экстракта коры лиственницы до 85%. Это объясняется тем, что помимо действия танина на поверхности металла образуется тонкая коллагеновая защитная пленка, которая предотвращает доступ окислителя. Защитное действие экстракта с коллагеновой добавкой после обработки Нз?О4 составляет 65%. Синергетический эффект действия смеси трех компонентов (экстракт коры лиственницы, коллаген, 30% раствор Н3РО4) в одном составе не обнаружен.