авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 |

Теоретические и экспериментальные подходы к разработке технологии производства присадок, повышающих качество дизельных топлив

-- [ Страница 3 ] --

В четвертой главе приведены экспериментальные результаты, полученные при исследовании механизма действия различных присадок в ДТ. Используя различные физико-химические методы, такие как: УФ-спектроскопия, электропроводность, имидж-анализ, электронная микроскопия, светорассеяние, метод квантово-химической механики и другие, было однозначно доказано, что основной вклад в механизм действия присадок различной химической природы и назначения вносят межмолекулярные взаимодействия (ММВ). Так, например, на рис. 1 и 2 представлены результаты исследований, проведенных нами, с помощью имидж - анализа. На рис. 1 приведена фотография ДТ, содержащего диспергирующую присадку, диспергатор «А», а на рис. 2 – фотография ДТ без присадки.

Из результатов, представленных на рис. 2, хорошо видно, что ДТ, не содержащее диспергатор «А», представляет собой гетерогенную систему, ТДС, дисперсная фаза которой состоит из частиц, сферической формы. Такая ТДС, как и любая гетерогенная система, не может обладать ни агрегативной, ни седиментационной устойчивостью, особенно при отрицательных температурах. Исходя из полученных нами экспериментальных данных, представленных на рис. 2, на наш взгляд, можно с большой долей вероятности предположить, что шарообразные частицы сформированы из молекул н - парафинов ДТ в процессе их кристаллизации при понижении температуры. Можно также предположить, что эти частицы достаточно устойчивы, поэтому они четко различимы на фотографии рис. 2. Устойчивость частиц, образованных н-парафинами ДТ, можно объяснить тем, что их поверхность покрыта сольватной оболочкой, образованной из молекул различных углеводородов (УГ) ДТ. Именно сольватная оболочка препятствует распаду достаточно крупных парафиновых частиц на более мелкие частицы. При введении в ДТ диспергатора «А» сольватная оболочка вокруг частиц дисперсной фазы исчезает, и происходит разрушение парафиновых агрегатов, что хорошо видно на фотографии рис. 1. Понятно, что с разрушением парафиновых агрегатов под влиянием диспергатора происходит и повышение устойчивости гетерогенной ТДС. Вероятно, процесс разрушения парафиновых агрегатов происходит, благодаря ММВ между УГ ДТ и диспергатором «А». Таким образом, предлагаемый механизм действия диспергирующей присадки хорошо объясняет существенное повышение агрегативной и седиментационной устойчивости ТДС в присутствии диспергатора.

 Результаты имидж-анализа: ДТ с-0

Рис. 1. Результаты имидж-анализа: ДТ с диспергатором «А».

 Результаты имидж-анализа: ДТ без-1

Рис. 2. Результаты имидж-анализа: ДТ без присадок.

На наш взгляд, ММВ всегда существуют в ДТ, независимо от их фракционного и углеводородного состава, с присадками различной химической структуры и назначения, и именно такие ММВ вносят весьма существенный вклад в улучшение эксплуатационных свойств ДТ. Следует отметить, как особенно важный, тот факт, что наличие ММВ в ДТ с присадками доказано экспериментально. Так, например, о ММВ между депрессорами различной химической природы и УГ ДТ различных марок («Л», «З» и «ГШЗ») однозначно свидетельствуют экспериментальные результаты, полученные нами методом УФ-спектроскопии, приведенные на рис. 3. Из представленных на рис. 3 УФ-спектров: ДТ различных марок без присадок и депрессоров различной химической природы, таких как сополимеры ЭВА и АМА-АН, хорошо видно, что, если длина световой волны падающего света находится в диапазоне от 250 нм до 360 нм, то поглощения света не происходит ни ДТ, ни сополимерами-депрессорами (кривые 1- 5). В то же время, в УФ-спектрах растворов исследованных депрессоров в различных марках ДТ наблюдается появление новых полос поглощения, отсутствующих в спектрах индивидуальных компонентов, что является неопровержимым доказательством ММВ между ними, приводящих, либо к образованию комплексов с переносом заряда (КПЗ), либо сольвато-комплексов (кривые 6 - 11). Из рис. 3 также следует, что, по сравнению с сополимерами ЭВА, ММВ, возникающие между сополимерами АМА-АН и ДТ «Л», более сильные, так как новая полоса поглощения возникает в более длинноволновой области (360 нм, по сравнению с 320 нм). Таким образом, для образования комплекса между сополимерами АМА-АН и ДТ требуется меньшая энергия, чем для образования комплекса между сополимерами ЭВА и ДТ (h/). Вероятно, это связано с тем, что сополимеры АМА-АН обладают большей полярностью, по сравнению с сополимерами ЭВА. Что касается ДТ, различного химического состава и марок, то из результатов, представленных на рис. 3, следует, что более слабые ММВ проявляются в зимних марках ДТ («З-35» и «ГШЗ»), в которых полоса поглощения сдвигается в область с меньшей длиной волны, по сравнению с ДТ «Л». Иными словами, для образования комплекса между присадками и УГ зимних марок ДТ потребуется затратить большую энергию, по сравнению с энергией, необходимой для процесса комплексообразования в летних марках ДТ. Вероятно, это связано с большей полярностью ДТ, марки «Л», по сравнению с зимними марками ДТ: «З» и «ГШЗ».

 УФ-спектры. Еще одним-2

Рис. 3. УФ-спектры.

Еще одним экспериментальным доказательством наличия ММВ в растворах сополимеров - депрессоров в ДТ различных марок, то есть различного фракционного и УГ состава, является отсутствие влияния концентрации сополимеров – депрессоров (Сп) на кинематическую вязкость ДТ () (рис. 4).

 Зависимость кинематической-3

Рис. 4. Зависимость кинематической вязкости ДТ различных марок от содержания в них сополимеров-депрессоров.

В таблице 4 приведены результаты исследования зависимости удельной электропроводности () ДТ, от его марки, концентрации и химической структуры сомономеров, использованных при получении сополимеров – депрессоров, и полученных сополимеров.

Таблица 4.

Зависимость от марки ДТ, химической структуры сомономеров, использованных для синтеза сополимеров-депрессоров (АМА-АН), а также от состава исследованных смесей

№ п.п. Марка ДТ, химическая структура сомономеров, использованных для синтеза сополимеров-депрессоров (АМА-АН) Состав исследованных смесей, % масс. х 109, Ом-1 см-1
1. АМА (С11-С20) 100 0,8400
2. АН 100 0,0056
3. АМА (С11-С20) + АН 50 + 50 1,2800
4. ДТ «Л» 100 0,0060
5. АМА (С11-С20) + ДТ «Л» 50 + 50 0,1500
6. АН + ДТ «Л» 50 + 50 0,0055
7. АМА (С11-С20) + АН + ДТ «Л» 25 + 25 + 50 0,2834
8. Сополимер АМА + АН + ДТ «Л» (50% концентрат) 50 + 50 1,4891
9. ДТ «З» 100 0,0083
10. АМА (С11-С20) + ДТ «З» 50 + 50 0,2136
11. АН + ДТ «З» 50 + 50 0,0041
12. АМА (С11-С20) + АН + ДТ «З» 25 + 25 + 50 0,3449
13. Сополимер АМА – АН + ДТ «З» (50% концентрат) 50 + 50 1,5177
14. ДТ «ГШЗ» 100 0,0091
15. АМА (С11-С20) + ДТ «ГШЗ» 50 + 50 0,2546
16.
АН + ДТ «ГШЗ» 50 + 50 0,0040
17. АМА (С11-С20) + АН + ДТ «ГШЗ» 25 + 25 + 50 0,3648
18. Сополимер АМА – АН + ДТ «ГШЗ» (50% концентрат) 50 + 50 1,5528

Исходя из экспериментальных данных, представленных в табл. 4, из которых следует, что значения «» для ДТ различных марок, содержащих сополимер - депрессор, существенно выше, чем значения «» для тех же ДТ, но без депрессора, мы предположили, что такое возрастание значений «» связано с ММВ, возникающими между депрессорными присадками и УГ ДТ. Более того, мы предположили, что эти ММВ происходят по адсорбционному механизму. Для подтверждения этого предположения нами была исследована зависимость поверхностного натяжения () от концентрации различных присадок (Сп) (рис. 5). Из результатов, представленных на рис. 5, следует, что с увеличением Сп различной химической природы и назначения, вплоть до оптимального ее значения, значения «» уменьшались. Используя классические представления химии дисперсных систем и поверхностных явлений, можно утверждать, что присадки, несомненно, обладающие свойствами ПАВ, адсорбируются на границе раздела фаз ТДС (ДТ), ориентируясь определенным образом, причем, процесс адсорбции сопровождается образованием комплексов, типа КПЗ, или сольвато-комплексов. При повышении Сп будет возрастать и количество УГ ДТ, вовлеченных в образование комплексов с присадками, и, таким образом, значения «» будут уменьшаться, что является прямым доказательством повышения стабильности ТДС. Независимость от Сп при превышении ее оптимального значения свидетельствует о достижении максимально возможной в присутствии данной присадки стабильности ТДС.

 Зависимость поверхностного-4

Рис. 5. Зависимость поверхностного натяжения ДТ от концентрации присадок, содержащихся в нем.

Важные результаты, проливающие свет на механизм действия присадок в ДТ, были получены нами при исследовании методом электронной микроскопии морфологии сополимеров-депрессоров, синтезированных в различных средах: в среде ДТ и в среде ароматического растворителя, толуола. На микрофотографиях, представленных на рис. 6 – 7, хорошо видно, что морфология сополимеров АМА-АН, полученных в среде ДТ, существенно отличается от морфологии этих же сополимеров, синтезированных в среде толуола. Так, если сополимеры АМА-АН, полученные в среде толуола, имели конформацию глобул (рис. 6), то морфология этих же сополимеров, синтезированных в среде ДТ, отличается наличием четко выраженных распрямленных цепей макромолекул, которые иллюстрируют конформацию «палочки» (рис. 7).

Следует отметить, что, как показали полученные нами результаты, сополимеры АМА-АН, синтезированные в среде ДТ, проявляли высокую эффективность в качестве депрессоров в ДТ различных марок, в то время как сополимеры АМА-АН, синтезированные в среде толуола, при введении их в ДТ не проявляли депрессорный эффект.

Рис. 6. Морфология структуры сополимера АМА с АН, синтезированного в среде толуола.

Рис. 7. Морфология структуры сополимера АМА с АН, синтезированного в среде ДТ.

Таким образом, результаты, полученные методом электронной микроскопии, однозначно подтвердили, что ДТ для сополимеров АМА-АН является «хорошим» растворителем, в котором в максимальной степени осуществляются ММВ между сополимером и растворителем, приводя к образованию вытянутых, распрямленных макромолекул, обеспечивающих максимальный депрессорный эффект этих сополимеров в ДТ.

Следует отметить, что все исследованные присадки, независимо от их функционального назначения, по своей химической структуре представляют собой олеофильные ПАВ, молекулы которых, по определению, дифильны, то есть содержат полярную и неполярную часть. Более того, нами однозначно экспериментально доказано, что все присадки понижают ДТ на границе с воздухом (рис. 5 и табл. 5).

Таблица 5.

Зависимость поверхностного натяжения на границе раздела фаз: воздух ДТ от содержания различных присадок в ДТ

№ п.п. Наименование присадки, состав, % масс. Концентрация присадки в ДТ, % масс. , Дж/м2 , Дж/м2
1. - 0,00 66,93 -
2. ЭГН, 100 0,05 63,50 3,43
3. ЭГН, 100 0,10 63,00 3,93
4. «А», 100 0,05 60,00 6,93
5. «А», 100 0,10 59,40 7,53
6. АМА-АН, 100 0,05 50,21 16,72
7. АМА-АН, 100 0,10 49,20 17,73
8. АССа, 100 0,05 60,00 6,93
9. АССа, 100 0,10 59,00 7,93
10. СМ-1, 100 0,01 51,40 15,53
11. СМ-1 0,05 49,00 17,93
12. ЭГН: «А»:АССа:АМА-АН:СМ-1 = 20:20:20:20:20 0.02 36.90 30.03
13. «----------» 0,03 31.73 35.20
14. ЭГН: «А»:АМА-АН:АССа:СМ-1 = 9:8:8:40:35 0.02 41.34 25.59
15. ---------- 0.03 40.52 26.41
16. ЭГН:«А»:АМА-АН:АССа:СМ-1 = 25:25:25:12:13 0.02 40.88 26.05
17. --------- 0,03 40.00 26.93


Pages:     | 1 | 2 || 4 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.