ПОВЕРХНЕВО-АКТИВНІ СИСТЕМИ ДЛЯ МІНІМІЗАЦІЇ ВИПАРОВУВАННЯ ВУГЛЕВОДНЕВИХ РІДИН.

Abstract

У дисертаційній роботі дано нове вирішення науково-технічної задачі, що полягає у створенні надлегких поверхнево-активних композиційних систем, і регулюванні їх властивостей для мінімізації випаровування низькокип’ячих вуглеводнів і рідких палив. 1. Вперше синтезовано високоефективні стабільні аеровані гідрофільні фтортензидовмісні композиції та надлегкі мікродисперні системи з використанням газонаповнених скляних, алюмосилікатних і полімерних мікрокульок. 2. Дослідженням стійкості і газопроникності розроблених ПАС у поєднанні з хроматографічним аналізом та ІЧ-спектроскопією доведено, що ізолююча здатність покриття підвищується зі збільшенням ГЛБ системи через хімічну взаємодію СООН-групи фтортензиду і гідроксигруп твіну-80 з наступним зв’язуванням їх полімерною матрицею полівінілового спирту у зв’язнодисперсну ліофобну систему. 3. Встановлено, що задовільна плавучість покриття досягається 20-30 кратним аеруванням розчинів ПАР та їх синергетичних сумішей повітрям, чи уведенням до їх складу газонаповнених мікрокульок. 4. Вперше виявлено, що самі газонаповнені мікрокульки, завдяки низькій густині (200-410 кг/м3), забезпечують плавучість, але не захищають, а підвищують швидкість випаровування індивідуальних вуглеводнів. Доведено, що це обумовлено тепловим рухом і обертанням мікрокульок в адсорбційному шарі. 5. Вперше встановлено, що покриття поверхні нафтопродуктів (бензин, дизпаливо) газонаповненими скляними мікрокульками, внаслідок сорбції оксигенатів, як і попереднє апретування мікрокульок амінопропілтриетокси-силаном, заторможує їх як поступальний рух, так і обертання, завдяки чому зменшує випаровування вуглеводневих рідин. 6. Доведено, що розроблені полегшені мікродисперсії мають низьку густину і теплопровідність, добру пластичність та підвищену адгезію до стінок сталевих ємностей, і одночасно слугують як пасивною теплоізоляцією, так і покриттям, що мінімізує випаровування вуглеводнів і їх технічних сумішей в межах 99,0–99,6% в діапазоні температур до 40 оС. 7. Проведено апробацію функціональних характеристик ПАС, новизна яких захищена двома патентами України, на ДП «Антонов». Показана перспективність використання розроблених систем при зберіганні рідких вуглеводневих палив.

АННОТАЦИЯ Спасская Е.А. Поверхностно-активные системы для минимизации ис-парения углеводородных жидкостей. - Рукопись. Дисертациия на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.17.07 - Химическая технология топлива и горючесмазочных материалов. - Национальный авиационный университет, Киев, 2016. Диссертация посвящена созданию поверхностно-активных систем (ПАС) как эффективных защитных покрытий для уменьшения испарения углеводородных жидкостей, повышения безопасности их хранения и защиты окружающей среды от их испарений. После проведения научно-обоснованного экспериментального выбора среди различных классов поверхностно-активных веществ (ПАВ), являющихся барьерными для жидких углеводородов, установлена связь между их молекулярной структурой и изолирующей способностью. При конструировании композиций ПАС исходно ориентировались на поверхностную активность ПАВ, их растворимость в воде и способность к связыванию молекул воды при образовании водородных связей между компонентами. Химическое взаимодействие между компонентами при их смешивании – главное условие стабильности покрытия и образования композиций, которые не разрушаются углеводородами. За счет сложноэфирной связи, образовавшейся при химическом взаимодействии между карбоксильной группой 2-n-этилперфтороктансульфамидацетата с гидроксильными группами моноолеата сорбитана полиэтиленгликоля с последующим связыванием их полимерной матрицей поливинилового спирта в связнодисперсную лиофобную систему, увеличивается гидрофильно-липофильный баланс молекул, повышается стабильность и устойчивость образовавшихся систем, как защитных покрытий от испарения углеводородных гидкостей. Включение газонаполненных микросфер обеспечивает плавучесть, высокую механическую прочность и повышает пожаробезопасность защитного покрытия, а в сочетании с полимерной матрицей поливинилового спирта уменьшает испарение индивидуальных углеводородных жидкостей и их смесей до 99,6%. С использованием газонаполненных стеклянных, алюмосиликатных и полимерных микросфер, возобновляемого растительного сырья для синтеза олеодина и фосфатидина, ФПАР, поливинилового спирта, воды и углеводородов, разработаны покрытия, которые могут одновременно быть как пассивной теплоизоляцией, так и минимизировать потери углеводородных жидкостей при их хранении. и предотвращать их испарение на 98-99,6%. Созданные инвертные микродисперсии имеют низкую плотность и теплопроводность, пластичность и удовлетворительную адгезию к стенкам стальных емкостей. Ключевые слова: испарение, углеводородные жидкости, нефтепродукты, поверхностно-активные вещества, поверхностно-активные системы, защитные покрытия, аэрированные, облегченные микродисперсии, микросферы газонаполненные.

ANNOTATION Spas`ka O.А. Surfactant system to minimize evaporation of hydrocarbon liquids. - Manuscript. The thesis submitted in conformity with the requirements for the degree of candidate of technical sciences on specialty 05.17.07 – Chemical technology of fuels and lubricant materials at National Aviation University, Kyiv, 2016 The thesis is devoted to the creation of the surfactant systems to provide the effective protective coatings for reducing the evaporation of hydrocarbon liquids, increasing the security at their storage and the environment protection. As a result of experimental evidence-based selection of components based on surface-active agents (SAA) of various classes which are barrier for liquid hydrocarbons, it was found a relationship between their molecular structure and insulating ability. At development of the SAA compositions were considered the surface activity of a surfactant, its solubility in water and ability to bind water molecules and hydrogen bonding formation between the components. The chemical interaction between the components at compounding is the main condition for the stability of the coating and a formation a composition that is not destroyed by alkanes. Due the esteric bond (which is formed by chemical interaction between the carboxyl group of 2-n-ethyl-perfluorooctanesulfonamide of acetic acid with the hydroxyl groups of sorbitone polyethylene monooleate when mixed) significantly increases the size of the hydrophilic part of the molecules, thus significantly grows the stability of the created system and its resistance to hydrocarbon fluids action. These parameters were significantly enhanced when incorporating into the resulting system which has a number of centers a product that can form hydrogen bonds, with subsequent bonding of the polymer matrix of polyvinyl alcohol into bound-dispersed liophobic system. Inclusion of gas-filled microspheres provide buoyancy, high mechanical strength and increase fire safety of coating which reduces evaporation of individual hydrocarbon fluids and mixtures thereof to 99.6%. Using a gas-filled glass, aluminosilicate and polymeric microspheres and recyclable green plant materials (oleodine, phosphatidine), fluorinated SAA, polyvinyl alcohol, water and hydrocarbon were developed coating that serve both a passive thermal insulation and to minimize evaporation of oil during storage to prevent evaporation of hydrocarbon liquids by 98-99,6%. The developed inverted microdispersions have low density and thermal conductivity, satisfactory flexibility and adhesion to the steel walls of the containers. Key words: evaporation, hydrocarbon liquids, petrochemicals, surfactants, surface-active systems, protective coatings, aerated light-weight microdispersion, gas-filled microspheres.