Углеродная дисперсия

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК БРЕТ ТВУНИ Гсев,СГо" ифйа о- . ис 20-50 СССР солни-. турный АЯ ДИСПЕРСИ еродный нап высокостру ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЦЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОПИСАНИЕ ИЗ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ(71) Институт горючих ископаемыхучно-исследовательский и проектнконструкторский институт углеродтых пигментов и наполнителей(54)(57) 1. УГЛЕРОДН Ядержащая твердый угл отель, стаоилизатор - к технический углерод и дисперсионную углеводородную среду, о т л и ч аю ща я с я тем, что, с целью повышения седиментацибнной устойчивости она в качестве стабилизатора содержит печной активный технический углерод с плотностью О, 14-0,25 г/см и коэффициентом шероховатости 1,5- 2,4 при следующем соотношении кампо нентов, мас.Ф:Твердый углеродныйнаполнительПечной активныйтехнический углерод 2-6 Дисперсионная углеводородная среда Остальное 2. Углеродная дисперсия по и. 1, о т л и ч а ю ща я с я тем, что твердый углеродный наполнитель беру с дисперсностью 10-70 мкм.40 45 50 55 Изобретение относится к углеродным материалам, а именно к углеродным дисперсиям на основе жидкойуглеводородной среды, которые могутбыть использованы в качестве сырьядля производства топлива, смазочныхматериалов, а также в резиновой, лакокрасочной полиграфической и бумажной промышленности.Известна углеродная дисперсияпечного технического углерода в жидком углеводороде, содержащая в качестве стабилизатора предварительнорастворенные в том же углеводородетрет-алкилбензойные кислоты 1 .Однако указанная дисперсия имеетнедостаточную устойчивость и расслаивается через 20 ч.Наиболее близким техническим решением к изобретению является углеродная дисперсия, содержащая твердыйуглеродный наполнитель из высокоструктурного печного углерода с дисперсностью 50-ВО мкм, стабилизаторвысокоструктурный ацетиленовый угле"род с плотностью О, 12 г/см и ко 3эффициентом шероховатости 1,0-1,2,дисттерсионную углеводородную средуи добавку из порошка магния. Приэтом количество высокоструктурногопечного углерода в данной дисперсиисоставляет 15-403, а ацетиленовогоуглерода 4-104 2,Недостатком известной дисперсииявляется относительно невысокая седиментационная устойчивость и повышенйая вязкость, что не соответствует современным требованиям, предьявляемым к подобным углеродным дисперсиям. Целью изобретения является повышение седиментационной устойчивости углеродной дисперсии на основе жидкой углеводородной среды.Поставленная цель достигается тем, что дисперсия, содержащая твердый углеродный наполнитель с дисперс ностью 10-70 мкм, в качестве стабилизатора содержит печной активный технический углерод с плотностью О, 14-0,25 г/см и коэФфициентом шероховатости 1,5-2,4 и дисперсионную углеводородную среду при следующем соотношении компонентов, мас. Ф:Твердый углеродный наполниель 20-50Печной активный технический углерод 2-6 5 1 О 15 20 25 30 35 Дисперсионная углеводородная среда ОстальноеПри этом твердый наполнитель берут с дисперсностью 10-70 мкм.Предлагаемая углеродная дисперсия обеспечивает повышение седиментационной устойчивости на 15-253 по сравнению с известной углеродной дисперсией. Кроме того, печной активный технический углерод дешевле ацетиленового, поскольку технология его получения проще, а сырьевые ресурсы шире.Предельные значения плотности и коэффицйента шероховатости, взятого в качестве стабилизатора технического углерода, количественного соотношения компонентов и дисперсности наполнителя, обусловлены следующим.Введение в дисперсию печного активного технического углерода с коэффициентом шероховатости менее 1,5 не приводит к повышению устойчивости системы, а дисперсия, содержащая углерод с коэффициентом шероховатости выше 2,4, становится слишком вязкой и теряет подвижностьПлотность порядка 0,14 г/см является естественным пределом для активного технического углерода, получаемого в печном процессе, а использование печного активного технического углерода с плотностью выше 0,25 г/см не повышает устойчивости , дисперсии по сравнению с системой, содержащей ацетиленовый чглеооа. Концентрация печного технического углерода с вышеуказанными характеристиками в количестве менее 23 от массы дисперсии не оказывает стабили. зирующего действия по сравнению с известным техническим решением, а концентрация выше 6 приводит к потере подвижности высоконаполненных дисперсий, содержащих более 40 наполнителя.Аналогичное явление наблюдается при содержании .углеродного наполнителя более 504. Применение же дисперсий с содержанием углеродного наполнителя менее 203 экономически нецелесообразно.Использование углеродного наполнителя с дисперсностью более 70 мкм не повышает устойчивости дисперсии по сравнению с известной. Углеродный наполнитель с дисперсностью менее 10 мкм обеспечивает высокую устой039940 30 50 55 3чивость :дисперсии, однако доведениегрубодисперсных углеродных наполнителей до подобной дисперсности нецелесообразно из-за резкого повыше ния энергозатрат нэ измельчение.В качестве наполнителя предлагае-.мые дисперсии могут содержать иско-,паемые угли, малоактивный, полуактивный и активный канальный и печной углерод, кокс, полукокс, граФит 10Дисперсионная среда представляет собой индивидуальные. углеводоро" .ды, нефть и продукты ее переработки,а также жидкие продукты переработкиископаемого твердого топлива, такиекак бензин, лигроин, дизельное илидругое моторное топливо, термогазойль (т. кип. 200-460 С), тяжелыйкаталитический гаэойль (т. кип. 240" .420 С),зеленое масло пиролиза (т.кип. 20,190-365 С), коксовый дистиллат (т,кип,150-415 ОС), фенольный экстракт каталитического газойля (т.кип. 240460 С), хризеновую фракцию (т.кип.180-400 С),пековый дистиллат(т.кип,200-420 ОС 1, антраценовоемасло (т.кип. 220-360 С), а такжеих смеси.Приготовление предлагаемой углеродной дисперсии осуществляетсясмешиванием компонентов с предварительным измельчением твердого углеродного наполнителя или смешиваниемкомпонентов и последующим перетиромполученной при этом дисперсии.П р и м е р 1.Перемешивают 1,65 кг тер.35могазойля,1,65 кг зеленого масла,235 гпечного активного технического углерода с плотностью 0,20 г/см8.коэффициентом шероховатости.29,34 углеродного наполнителя дополнительно перетирают до дисперсности твердой фазы 50 мкм,Устойчивость полученной дисперсии составляет 0,92, а устойчивость аналогичной по составу дисперсии, полученной по известномурешению с 4,7l ацетиленового углерода в качестве стабилизатора, составляет О, 74. Устойчивость дисперсий определяют по следующей методике: 50 г дисперсии загружают в вертикальную стеклянную трубку высотой 500 мм, снабженную шкалой с ценой деления 1 мм. Трубку с дисперсией выдерживают в вертикальном положении 30 сут, а затем определяют концентраций твердой фазы в дисперсии, находящейся в верхней и в нижней зонах ,трубки. По соотношению этих концентраций судят об устойчивости дисперсии К, по формуле:сСнгде СВ и СН -.концентрация твердой Фазы в верхнем и нижнем слое дис.ф персии соответственно.П р и м е р 2 . Аналогично примеру 1 готовят дисперсию, содержащую 454 бензиновой Фракции, 50/ ископаемого угля и 54 печного активного технического углерода с плотностью 0,14 г/см и коэффициентом шероховатости 2,4, Полученная дисперсия имеет устойчивость 0,93.П р и м е р 3. Готовят дисперсию. содержащую 4 Я бензиновой фрак" ции, 503 ископаемого угля с размером частиц 0,3-1 мм и 5, печного активного технического углерода с плотностью 0,14 г/сми коэффициентом шероховатости 2,4, аналогично примеру 1, но перетирают ее до дисперсности твердой Фазы 80 мкм.Устойчивость полученной дисперсйи составляет 0,83.П р и м е р 4. Аналогично примеру 1 готовят дисперсию, содержащую 65/ лигроиновой Фракции, 303 ископаемого угля и 54 печного активного технического углерода с плотностью 0,14 г/см и коэффициентом шероховатости 2,4. Затем полученную дисперсию подвергают перетиру до дисперсности твердой фазы 10 мкм.Устойчивость полученной дисперсии О, 95.П р и м е р 5. Готовят дисперсию перемешиванием 3250 г керосина, 1500 г коллоидного графита и 250 г . печного активного технического углерода с плотностью 0,14 г/см и коЭ эффициентом шероховатости 2,4. Полученная дисперсия имеет следующий состав, Ф: керосина 65, коллоидного графита 30 и печного углерода 5. Устойчивость дисперсии составляет О 95П р и м е р 6.Аналогично примеру.5 готовят пять дисперсий, однакоСоставитель В. БожевольновТехред Т.Маточка Корректор О.Тигор Редактор В. Иванова Заказ 15/25 Тираж 39ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Иосква,Раушская наб д. 4/5 Подписное Филиал ППП Патент , г. Ужгород, ул. Проектная,5 1039 в качестве стабилизатора они содержат следующие виды технического углерода:,а) печной активный технический углерод с плотностью 0,27 г/см и коэффициентом шероховатости 1,4; 56) печной активный технический углерод с плотностью 0,25 г/см и коЭ эффициентом шероховатости 1,5;в) печной активный технический уг" лерод с плотностью 0,15 г/см и ко" Ю эффициентом шероховатости 2,3;г) ацетиленовый углерод;д) печной активный технический уг" лерод с плотностью 0,12 г/сма и коэффициентом шероховатости 2,6. 15 Устойчивость полученных предлагаемых углеродных дисперсий по данному решению (опыты а), 6), в составляет 940бО, 74 (а), О, 89(6) и О, 86 (в), а известной дисперсии (опыт г) - 0,72,Дисперсия, полученная в опыте д) при нормальной температуре представляет собой плотную массу, которая крошится при механическом нагружении.Технико-экономическая эффективность изобретения определяется повышением седиментационной устойчивости углеродной дисперсии, а также ее удешевлением, поскольку печной активный технический углерод в 2,5 раза дешевле ацетиленового углерода, а его сырьевые ресурсы, шире. Это делает ее перспективной для использования в ряде отраслей химической промышленности, а также в качестве исходного продукта при получении искусственного топли. ва.