Расчет количества составляющих для проведения гидролиза этилсиликата (ЭТС)

Расчет количества составляющих для проведения гидролиза этилсиликата (ЭТС)

Это позволяет получить необходимую прочность оболочки.

Необходимыми данными являются заданный способ сушки, состав силиката, содержание SiO,, С,Н.О и соляной кислоты. Отноше-ние воды к этоксильной группе принимают от 0,25 до 0,35 при воздушно-аммиачной сушке, 0,6-0,7 при сушке во влажном воздухе и 1,0 при сушке в сухом воздухе. По номограмме определяют количество воды для проведения гидролиза 1 кг ЭТС, ацетона и соляной кислоты, являющейся катализатором процесса.

Расчет ведется следующим образом. Сначала определяют количество воды для получения связующего раствора из 1 кг этилсиликата. Для этого на оси абсцисс номограммы наносят точку, соответствующую содержанию Si02 в ЭТС. Далее из нее восстанавливают перпендикуляр до пересечения с необходимыми заштрихованными областями «Вода» при разных способах сушки. Вода1 соответствует сушке в воздушно-аммиачной среде, Вода II — сушке во влажном воздухе, Вода III — сушке в сухом воздухе. Из точек пересечения перпендикуляра с заштрихованными областями проводят горизонталь до пересечения с осью ординат, на которой показан диапазон необходимого количества воды. Например, для отверждения в сухом воздухе объем воды составит ~ 0,26-0,31 л на 1 кг ЭТС, во влажном воздухе ~ 0,18-0,21 л, в воздушно-аммиачной среде от 0,07 до ОД л.

Количество растворителя, допустим ацетона, выбирают также по количеству Si02 в ЭТС. Оттого же перпендикуляра проводят горизонтальные линии от точек пересечения с одной из линий «Ацетон для получения в растворе до правой вертикальной оси, на которой отложено необходимое количество ацетона в килограммах и литрах. Следует отметить, что нисходящие прямые номограммы характеризуют «Ацетон для получения в растворе» 10, 12, 14, 16 18 % Si02. И наконец, номограммой можно пользоваться, если в качестве катализатора используют соляную кислоту плотностью р = 1190 кг/см3. Ее количество определяют аналогично второму случаю, используя линию «Соляная кислота».

Обычно содержание катализатора получают расчетным путем, так как содержание соляной кислоты не зависит от остальных компонентов и составляет — 0,3 % от связующего в ЭТС-40 и 0,2 — при ЭТС-32. Объем соляной кислоты в см3 на 1 кг
ЭТС.

При связующем с 16 % Si02 и отверждении во влажном воздухе требуется 1 кг
этилсиликата, 1,3 кг
ацетона и 0,18-0,21 кг
воды (в среднем 0,195 кг). В расчете данного случая авторы использовали соляную кислоту плотностью 1149 кг/м3. Тогда, согласно, необходимо ввести в связующее соляную кислоту в объеме.

Расчет соляной кислоты, приведенный выше, является более общим случаем, поскольку учитывает возможность применения кислоты различной плотности.

Для закрепления материала предлагается задача и ее решение по расчету компонентов, необходимых для получения связующего раствора на базе ЭТС-32.

1. Допустим, что в ЭТС-32 содержится 33 % Si02.

2. Необходима высокая прочность оболочки, поскольку согласно существующим условиям производства получают отливку большой массы и при этом используют многослойную оболочку с пятью слоями.

Воспользуемся приведенной номограммой. Для определения количества воды восстанавливаем перпендикуляр из точки 33 горизонтальной оси до пересечения с заштрихованной областью Вода I (Сушка воздушно-аммиачная). Из точек выбранной области проводим горизонтальную линию, характеризующую среднее количество воды, которое, исходя из диапазона необходимого объема воды от 0,08 до 0,11, соответствует 0,095 кг на 1 кг ЭТС. При этом высыхание оболочки происходит медленно и в воздухе должны присутствовать пары аммиака (NH3).

Для определения количества растворителя из уже известной нам точки на оси абсцисс, соответствующей содержанию’ Si02 в ЭТС (в нашем случае 33), проводим тот же перпендикуляр до его пересечения с линией «Ацетон для получения в растворе 18 % Si02». Из этой точки проводим горизонталь до правой вертикальной оси, на ней обозначено 0,65 кг ацетона (или 0,8 л), т. е. его оптимальное количество.

Теперь определяем количество соляной кислоты плотностью р = 1190 кг/м3. По номограмме следует, что точка пересечения нашего перпендикуляра с линией «Соляная кислота» показывает, что соляной кислоты необходимо добавить для ускорения процесса ~ 9,1 мл на 1 кг ЭТС.

Таким образом, для получения связующего раствора на базе ЭТС-32 необходимо на 1 л
этилсиликата 95 г
воды, 650 г
ацетона и 9,1 мл СН1.

Причем оболочка, высушенная в воздухе с добавкой аммиака, будет характеризоваться высокой прочностью при медленном высыхании.

При двухступенчатом гидролизе количество растворителя и воды вводят в два приема. Его преимущества заключаются в большей устойчивости раствора, который можно хранить при температуре не выше 23 °С до 10 месяцев. Приводим пример двухступенчатого гидролиза. Количество дистиллированной воды и растворителя (С2Н5ОН) или ЭАФ (эфироальдегидной фракции) определяют в зависимости от модельного состава и количества кремнезема в этилсиликате.