Получение и исследование свойств таллатов металлов

Из литературных данных известно, что талловое масло  и соли таллового масла используются в основном как сиккативы. Простота приготовления и относительно низкая стоимость способствуют их широкому применению в лакокрасочной промышленности.[25]

В литературных источниках упоминается, что из применяемых  сиккативов наибольшее распространение  получили соединения трех металлов: свинца, кобальта и марганца, реже соединения железа, меди, цинка. Соответственно различают свинцовые, марганцевые, кобальтовые и другие сиккативы.

Сиккативы классифицируют по химическому составу, по способу  получения и механизму действия. По химическому составу сиккативы  различают в зависимости от содержания в них металла и солеобразующей кислоты.

Сиккативы могут  содержать один активный металл (монометаллические) или несколько металлов (полиметаллические). Полимерами полиметаллических сиккативов являются свинцово – марганцевые, свинцово - марганцево-кобальтовые, свинцово –  марганцево-кальциевые и т.п.

В зависимости  от входящей в состав сиккативов органической кислоты различают нафтенаты  – соли нафтеновых кислот, линолеаты  – соли жирных кислот льняного масла, резинаты – соли смоляных кислот канифоли (в основном абиетиновой), таллаты  – соли жирных кислот таллового масла, октаты – соли 2 – этилгексановой (октановой) кислоты.

Нафтенаты, линолеаты  и резинаты свинца, магранца, кобальта, меди легко растворяются в маслах при нагревании (120 - 150ºС), а также  в растворителях.

Осажденные  нафтенаты имеют более светлый цвет и отличаются более постоянным содержанием активного металла по сравнению с плавлеными сиккативами.

Линолеатные сиккативы  сообщают маслосодержащим пленкообразующим веществам более высокую эластичность, но меньший глянец, чем резинатные сиккативы.[27]

Основным направлением наших исследований явилось разработка технологии получения и изучения физико-химических свойств таллатов металлов.

Таллаты получали в две стадии. На первой стадии в производстве обычно используют натриевую или калиевую щелочь. Они равноценны, но натриевая щелочь значительно дешевле, причем ее расходуется в 3-3,5 раза меньше, чем калиевой. Поэтому в выборе щелочи играет роль только экономическая целесообразность. При отсутствии дефицита лучший компонент – натриевая щелочь. В процессе применяют раствор щелочи низкой концентрации – 5% масс.     

На первой стадии реакция протекает в общем виде:

 

R – COOH + NaOH (KOH)

R – COONa(K) + H₂O

 

Окончание реакции  определяли по pH реакционной массы. Величина pH должна была составлять 7-8 ед. Самое важное в проведении реакции – не допустить излишней щелочности полученной реакционной массы, так как это приводит к образованию основных солей, которые нерастворимы в маслах. В свою очередь это пагубно влияет на свойства получаемых  пленок пленкообразующего вещества, ведя к их растрескиванию и матовости.

Вторая стадия замещения. Эта стадия предусматривает замещение щелочного металла в мыле на сиккативирующий металл. Реакция замещения выглядит следующим образом:

 

2R – COONa + ZnSO₄ → (R COO)₂Zn + Na₂SO₄

 

При получении  таллатов металлов, в качестве щелочных реагентов мы использовали и натрия и калия гидроокиси и кальцинированную соду, которые широко применяются в лакокрасочной промышленности, а также натрия метасиликат девятиводный. При использовании NaOH, КОН и Na₂СO₃ таллаты элементов плохо диспергируются. При применении девятиводного метасиликата натрия в качестве  щелочного реагента получали диспергированные таллаты за счет диоксида кремния, образующегося в результате реакции.

Таллаты представляют собой смесь солей железа, меди, марганца, кобальта, цинка, полученных на основе смоляных и жирных кислот таллового масла.

Таллаты элементов – аморфные порошки, без запаха, плотностью 0,58 – 0,98 г/см³, не растворимы в воде, растворимы в органических растворителях.

Таллаты железа, меди, марганца, кобальта и цинка исследовали методами ИК-спектроскопии, рентгенофазового и дифференциально-термического анализа, с помощью которых установили практически полное замещение металлами кислотного водородного атома смоляных и жирных кислот таллового масла. Что подтверждается и при определении кислотного числа (к.ч.). Так, К. Ч. таллового масла – 125 мг КОН, таллатов в пределах     5-11 мг КОН.

       Методом рентгено-фазового анализа  установлено, что таллаты являются рентгено-аморфными веществами, так как рентгенограммы всех испытанных таллатов не показали кристаллической структуры.

       Методом дифференциально-термического анализа выявлены экзо- и эндотермические превращения, происходящие в исходных солях и таллатах металлов при их нагревании определены температурные интервалы при которых эти превращения происходят. На всех термограммах нагрева таллатов присутствуют два обратимых эндотермических эффекта, которые наблюдаются в низкотемпературном интервале (от 50 до 200 °С) и хорошо воспроизводятся при повторных съемках термограмм. Последующие экзотермические эффекты (в температурном интервале от 200 до 400 °С)  воспроизводятся хуже, сопровождаются интенсивным газовыделением и могут быть связаны с разложением таллатов металлов. Также установлено, что дифференциальные кривые нагрева таллатов железа и марганца отличаются от дифференциальных кривых нагрева исходных минеральных (сернокислых) солей данных металлов.

Количественно определили содержание цинка в таллате. Для этого использовали метод мокрого озоления, с последующим титрованием трилоном Б с ксилиноловым оранжевым.

Применение  таллатов железа, меди, марганца, кобальта и цинка позволяет ускорить процесс  высыхания лакокрасочных материалов. Так, введение таллата кобальта и цинка, и таллата марганца и цинка способствуют уменьшению времени высыхания до степени 3  c 24 до 21 часа. Введение остальных таллатов также оказывает положительное влияние на высыхание масла.

 

 

 

 

 

 

 

4. ВЫВОДЫ

 

1. Разработаны оптимальные условия получения таллатов железа, меди, марганца, кобальта и цинка методом осаждения с применением в качестве щелочного реагента девятиводного метасиликата натрия.

2. Таллаты металлов представляют собой аморфный порошок, без запаха, не растворяются в воде, растворяются в органических растворителях.

3. Применение таллатов железа, меди, марганца, кобальта и цинка в качестве сиккатива способствуют ускорению высыхания лакокрасочных материалов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

       В химической лаборатории необходимо соблюдать следующие правила:

- не пробовать  вещества на вкус;

- все работы  с вредными газами или веществами, выделяющими вредные пары или  газы, следует проводить только  в хорошо действующем вытяжном  шкафу;

- перед каждой  операцией следует тщательно осматривать аппаратуру, посуду убедиться в её исправности и в правильной сборке установки или прибора;

- не выливать  и не выбрасывать в раковины  или в мусорные ящики остатки  огнеопасных, взрывоопасных, ядовитых  и сильно пахнущих веществ;

- подходы к  пожарному оборудованию (ящики с  песком, водопроводные раковины, электрощиты  и т. д.) всегда должны быть  свободными;

- уходя из  лаборатории, проверить не оставлены  ли включенными нагревательные  приборы;

- при работе  с едкими веществами (соляной, азотной, серной кислотами, твердой щелочью)опасаться поражения глаз, кожи;

- выполнять  работы с кислотами и щелочами  без предохранительных очков  запрещается;

- для приготовления  растворов серной кислоты и  других необходимо приливать  кислоту в воду, не наоборот;

- при мойке  посуды хромовой смесью необходимо  остерегаться попадания ее на  кожу, обувь;

-    все  работы с легковоспламеняющимися  и горючими веществами (толуол, ксилол, бензол, ацетон и др.) следует проводить  только в вытяжном шкафу;

- случайно пролитая ртуть должна быть немедленно собрана при помощи стеклянной ловушки с грушей, мельчайшие частицы ртути собираются амальгированными пластинками меди. После чего пол обрабатывается 3% - ным раствором перманганата калия с добавлением 5 мл. серной кислоты на 1 л. раствора или 20% - ным раствора хлорида железа (III). Пары ртути и большинство ее соединений (соли) имеют высокую токсичность. Предварительно допустимая концентрация паров ртути в воздухе рабочих помещений составляет 0,005 мг/м³ .

- при работе со стеклянной посудой необходимо соблюдать следующие меры:

1. стеклянные  трубки можно ломать после  надреза их напильником, предварительно  защитив руки полотенцем;

2.  нагретый  сосуд нельзя закрывать пробкой  до тех пор, пока не охладиться  жидкость;

3. при закрывании  тонкостенного сосуда пробкой  следует держать его за верхнюю  часть горла ближе к пробке, используя для защиты рук полотенце;

- при химических  ожогах необходимо сразу же  обильно промыть обожженные места  водой и обработать при ожогах  кислотой –2% - ным раствором соды. При ожогах щелочью –слабым раствором уксусной кислоты. При тепловых ожогах –наложить стерильную повязку и обратиться к врачу;

- при работе  с металлическим натрием необходимо  соблюдать особую осторожность:

1.  для защиты  лица и глаз следует применять очки и экраны из органического стекла;

2. хранить натрий  нужно под слоем керосина в  банке, закрытой тертой пробкой;

3. резать натрий  следует только на сухой бумаге;

4. не бросать  обрезки натрия в раковину  и не оставлять их на столе открытыми, а сразу же собирать в банку с керосином;

5. брать натрий  только пинцетом или щипцами;

6. не допускать  соприкосновения натрия с водой  или четыреххлористым углеродом;

7. небольшие  остатки не прореагировавшего  натрия уничтожают добавлением небольшого количества бутилового или амилового спирта;

8. не проводить  реакций с металлическим натрием  на кипящей бане, а применять  в этих случаях песчаную или  масляную;

- с огнеопасными  растворителями (эфиры, спирты, ацетон  и др.) следует работать особенно осторожно, т. к. пары могут легко воспламеняться.

 

Необходимо  помнить и соблюдать следующее:

1. Не держать эти растворители вблизи огня, в теплом месте или в близи нагревательных приборов;
2. Не нагревать их на открытом огне, на сетке, вблизи огня или открытых сосудах, а только на водяной бане с обратным водяным холодильником;
3. Не перегонять долго хранившийся эфир без предварительной проверки на присутствие примесей;
4. Если в лаборатории по какой-либо причине оказалось пролито значительное количество легковоспламеняющейся жидкости, то необходимо погасить все горелки и электронагревательные приборы, открыть окна и собирать пролитую жидкость тряпкой или полотенцем.

 

Меры первой помощи при термическом ожоге.

      Чтобы предупредить образование  пузырей, а также снять болевые ощущения, на протяженный участок кожи необходимо быстро наложить спиртовой компресс и держать его до тех пор, пока не прекратится жжение. При отсутствии спирта, можно наложить тампон, смоченный крепким раствором перманганата калия.

 

Первая помощь при химическом ожоге.

      Немедленно и тщательно удалить  едкую жидкость с пораженного  участка сильной струей воды. Обработать пораженный участок  кожи нейтрализующим раствором.  Для нейтрализации используют 2%-ый  раствор двууглекислой соды (при  попадании на кожу кислоты); 1%-ый раствор уксусной кислоты (при попадании веществ основного характера); при поражении глаз используют не уксусную кислоту, а 0,5%-ый раствор борной кислоты. После нейтрализации на пораженный участок кожи можно наложить компресс из этилового спирта для снятия термического ожога.

 

Первая помощь при поражении электрическим  током.

      Первая помощь пострадавшему  заключается в немедленном отключении  тока, вызове врача. Если пострадавший  находиться в сознании, обеспечить  ему покой. Если пострадавший потерял сознание, но дыхание сохраняется , надо положить его удобно, расстегнуть стесняющую одежду, создать приток свежего воздуха и дать понюхать нашатырный спирт, обрызгать водой, растереть и согреть тело. При судорожном и редком дыхании необходимо применять искусственное дыхание. [24]

 

 

 

 

 

 

 

ГРАЖДАНСКАЯ ОБОРОНА

 

Гражданская оборона  — это система общегосударственных  мероприятий, осуществляемых в мирное и военное время, в целях защиты населения, материальных ценностей, объектов народного хозяйства и сельскохозяйственного  производства от ядерного, химического и бактериологического оружия.