Научный руководитель проекта — Жұрынов Мұрат, академик НАН РК, д.х.н., профессор (Author ID в Scopus 6602177960, Researcher ID Web of Science AAP-5304-2020, ORCID ID 0000-0000-0153-14121)
Достигнутые результаты за 2024 год:
1. Проведённый анализ литературы показывает, что исследовательские работы в области создания защитных оксидноциркониевых покрытий в большинстве случаев рассматривают влияние не более 1-3 параметров процесса. Несмотря на большое количество опубликованных работ, такой подход к исследованиям не позволяет оценить одновременное воздействие на процесс большего количества факторов. Однако процесс формирования оксидноциркониевого покрытия достаточно сложен и состоит из нескольких стадий, потому необходим комплексный подход к оценке качества и коррозионной стойкости образующихся покрытий в засисимости от многих факторов и условий их получения. Это подтверждает актуальность и необходимость проводимых исследований, поскольку обобщённое уравнение процесса позволит не только оценить вклад каждого отдельного параметра в целевое свойство продукта (коррозионную стойкость), но и рассчитать прогнозируемые свойства покрытий при изменении входных параметров процесса, либо состава используемых химических реагентов, температуры, концентрации, продолжительности нанесения и др.
2. Анализ тенденций в области получения антикоррозионных покрытий показал, что среди различных методов нанесения защитных и адгезионных покрытий фосфатирование металлов является одним из самых старых и наиболее часто применяемых на практике, однако остается во многом недостаточно изученным как с точки зрения теоретических основ процесса, так и его технологических аспектов. Методы нанесения фосфатирующих покрытий можно разделить на два принципиально разных направления — погружение деталей в рабочие ванны с раствором и распыление раствора на поверхность металлических конструкций. Процессы, связанные с погружением, позволяют вносить множество различных добавок, которые в ходе промывки перед нанесением дополнительного защитного слоя (лакокраска, промасливание и т.д.), могут быть удалены с поверхности фосфатной пленки – в частности, высокомолекулярные, не высыхающие поверхностно активные вещества, способные понизить адгезию краски к фосфатной пленке. Последние десятилетия развитие погружного метода фосфатирования направлено также на уход от введения добавок токсичных соединений тяжелых металлов типа хромовых герметиков. Несомненным положительным качеством данного метода является возможность контролировать процесс фосфатирования по скорости (температура, время) и химическому составу ванны с раствором, который в процессе фосфатирования может менять свой состав.
В случае фосфатирования методом напыления важным фактором является полнота протекания процесса (остатки свободной фосфорной кислоты могут сорвать нанесенный лакокрасочный слой вследствие выделения газообразного водорода при взаимодействии с металлом изделия), отсутствие трудно испаряемых и или других добавок, снижающих адгезию краски, а также наличие активных ускорителей процесса. Немаловажную роль здесь играют добавки, способствующие получению качественных покрытий, а также их безопасность для человека и окружающей среды, как в процессе распыления, так и в ходе эксплуатации готового изделия, т.к. после распыления, фосфатирования и сушки стадия отмывки, как правило отсутствует. В обоих методах важно учитывать совокупное влияние компонентов раствора на его итоговые характеристики, в частности, совместное влияние разнообразных ускорителей процесса и добавок, влияющих на смачиваемость и вязкость фосфатирующего раствора. Исследование последнего — взаимного влияния разных добавок к фосфатсодержащим композициям для последующего нанесения на итоговые характеристики покрытий — имеет особую актуальность.
3. Анализ научной литературы, связанной с производством кремнийорганических покрытий, позволяет заключить, что существует ряд нерешенных вопросов, касающихся механизмов взаимодействия определенных органосиланов с отдельными соединениями в составе адгезионного композита. Кроме того, остается под вопросом влияние некоторых органосилановых добавок на структуру и физико-химические свойства адсорбционных слоев. Дальнейшие исследования по влиянию условий формирования адсорбционных слоев на прочность и устойчивость получаемых покрытий стали бы подспорьем в раскрытии общих механизмов промотирующего действия органосиланов, в особенности, если такие исследования проводились бы с последующим испытанием конечных покрытий в агрессивных средах. Установление причин плохо воспроизводимых результатов при моделировании технологических процессов, применяемых кремнийорганические модификаторы, также представляет большой практический интерес и требует скорейшего и всеохватывающего решения.
4. Проведенный анализ литературы показывает, что за последние десятилетия происходит интенсивное развитие исследований в области ингибирования коррозии. Систематические поиски новых ингибиторов, исследование процессов протекания коррозионного процесса в их присутствии, обоснование механизмов ингибирования позволили создать эффективные реагенты, разработать схемы и технологии применения, определить пределы возможного влияния с помощью ингибиторов в производственных процессах добычи и переработки нефти.
Рассмотрены ключевые защитные механизмы в зависимости от основного действующего вещества, а также приведены наиболее популярные коммерческие составы.
5. Анализ коррозионных рисков предприятий нефтедобычи выявил наличие значительных потерь, связанных с процессами солеотложения. Известны два метода борьбы с отложением солей: удаление существующих отложений и предотвращение их образования. Показано, что профилактические меры по предотвращению образования солей технологически и экономически выгоднее, нежели их последующее удаление. Рассмотрены основные типы солей, условия их возникновения, механизмы образования и различные способы его предотвращения. Проанализировано влияние состава ингибиторов на процесс солеотложения и защитный механизм, предложены наиболее эффективные, современные коммерческие ингибиторы солеотложений.
6. Проведенный анализ данных по оценке запасов тяжелой нефти и роли метода деметаллизации в нефтепереработке в Казахстане и мире показал:
— за последние годы Казахстан увеличил добычу нефти в 3,5 раза и занимает 13 место в мире (2% от общемировой добычи).
— большие перспективы в вопросах деметаллизации нефти и нефтепродуктов имеют способы, основанные на глубокой деструкции исходного сырья (коксование, термоконтактный крекинг).
— обзор традиционных и новых технологий переработки тяжёлых нефтей в основном базируются на комбинировании классических методов переработки нефтяных остатков, таких как: коксование, крекинг, гидроочистка, удаление серы.
Предложены новые технологические решения по улучшению технологии переработки тяжелых нефтей.
Проведен обзор и анализ методов адсорбционно-каталитических методов очистки тяжелого нефтяного сырья и предложены такие методы как экстракционно-осадительные; адсорбционные и адсорбционно–каталитические; гидрогенизационные; термические; химические и другие.
Проведен анализ методов получения алюмосиликатов (гидротермальный, золь-гель, ионообменный и горячее прессование). Показано, что эти методы являются универсальными для получения алюмосиликатов с высокой степенью чистоты и специфической структурой.
7. Изучено влияние трех видов полиамидных отвердителей на физико-механические свойства эпоксидной смолы. Показано:
— высокие физико-механические характеристики были получены при введении в эпоксидную смолу отвердителя G-A0533 с аминным числом 310–350 мг КОН/г.
— увеличение адгезии на 21,0%, прочности на растяжение на 10% и твердости на 2% при введение 3% — го кремнезема от общей массы эпоксидной смолы, смешанной с отвердителем G-A0533.
— снижение адгезии эпоксидных смол при добавление 5% — го талька в эпоксидную смолу, смешанную с G-A0533 и повышение твердости материала на 5%.
— увеличение адгезии на 10%, прочности на изгиб на 86%, и снижение прочности на растяжение и твердость при использовании отвердителя G-A0533 при предварительном смешивание 15% — го сульфата бария с эпоксидной смолой.
Исследованы механические свойства эпоксидной смолы, смешанной с 10% оксида железа и полиамидными отвердителями. Показано, что отвердитель G-A0533 имеет:
— наибольшую адгезию (170 кгс/см²);
— прочность на растяжение (703 кгс/см²);
— твердость по Шору D (92).
Изучено влияние неорганического пигмента на механические свойства эпоксидной смолы, смешанной с различными отвердителями в соотношении 1:0,5.
Добавление 3% неорганического пигмента (кобальт синий) привело к улучшению механических свойств эпоксидной смолы с отвердителем G-A0533 по сравнению с другими отвердителями. Добавление органического пигмента (технический углерод) в эпоксидную смолу, смешанную с различными отвердителями, не оказало значительного влияния.