Химическая технология. Рубрика в журнале - Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий
Статья научная
Изучена структура и свойства полифосфата аммония и натрия кремнефтористого, используемых в качестве дисперсных наполнителей для эпоксидных композиций. Изучена морфология наполнителей по отдельности и в матрице эпоксидного композита при помощи сканирующей электронной микроскопии с детектором рентгеновского энергодисперсионного анализа. В связи с тем что натрий кремнефтористый является побочным продуктом при производстве фосфорной кислоты, определен размер его частиц методом ситового анализа и статистически рассчитаны параметры частиц, при этом был произведен сравнительный анализ исследуемого наполнителя с широко использующимся в производстве композиционных материалов полифосфатом аммония, который в то же время не модифицировался поверхностно-активным веществом 3-аминопропилтриэтоксисиланом. Исследование морфологии и свойств является определяющим фактором, описывающим размер и вид частиц, что влечет за собой возможность регулирования технологических параметров, таких как динамическая вязкость системы, устойчивость к различным нагрузкам, поэтому существует возможность получения высоконаполненных композитов, имеющих высокие физико-механические характеристики...
Бесплатно
Непредельные фталаты из отходов производства как основа для синтеза пластификатора-антипирена
Статья научная
Оценена возможность использования непредельных фталатов, полученных этерификацией фталевого ангидрида кубовыми остатками ректификации бутиловых спиртов, в качестве основы для синтеза бромсодержащего пластификатора-антипирена. Отмечена нестабильность содержания непредельных эфиров фталевой кислоты в исследуемом объекте с наиболее вероятным интервалом колебаний по йодному числу, в пределах от 24,4 до 44,4. Установлена прямая зависимость указанных пределов варьирования от содержания в кубовом остатке ректификации бутанола 2-этилгексен-3-ол-1 в количестве 9,0-17,5 % и 2-этилгексен-2-ол в количестве 35-43 %. Найдено соотношение непредельных эфиров 2-этилгексил-2-этилгексен-3-фталата и 2-этилгексил-2-этилгексен-2-фталата в непредельном пластификаторе - 1:2÷5. Показано, что при дефиците в производстве бромированного пластификатора с низким содержанием брома его необходимое количество можно получить разбавлением бромированного пластификатора с высоким содержанием брома. В качестве разбавителей предложены диоктилфталат и исследуемый непредельный пластификатор. Отмечено, что при неполном бромировании непредельной основы ненасыщенные эфиры не оказывает отрицательного влияния на качество композиций, делают бромсодержащую систему более реакционноспособной, что приводит к дополнительной сшивке молекул полимеров и повышению прочности композиции. Показано, что модификация непредельного пластификатора бромированием позволит получить тройной эффект ингибирования процесса горения за счет элиминирования бромистого водорода из бромированных эфиров, увеличения продолжительности его элиминирования и способности непредельных эфиров реагировать с активными радикалами, выделяющимися при термораспаде и горении полимерных композиций.
Бесплатно
Низкомолекулярный полиизобутилен (PIB): производственно-экономическое назначение, анализ рынка
Статья научная
В статье рассмотрен один из наиболее востребованных полимеров на сегодняшний день - низкомолекулярный полиизобутилен (PIB). Раскрыто его производственно-экономическое назначение, а также проведен анализ рынка данного полимера. Низкомолекулярный полиизобутилен является одним из наиболее востребованных материалов в сфере производства и может использоваться в различных отраслях промышленности. Низкомолекулярный полиизобутилен идеален для использования в различных отраслях промышленности, таких как производство ленточных конвейеров, уплотнительных материалов, клеев, герметиков, эмульгаторов и многих других. Низкомолекулярный полиизобутилен также широко используется в производстве эластомеров, которые находят применение в автомобильной, аэрокосмической и нефтегазовой промышленности. Эластомеры, содержащие PIB, обладают высокой эластичностью и устойчивостью к различным видам воздействий, таким как высокая температура, нефтепродукты и другие химические вещества. Рынок низкомолекулярного полиизобутилена - один из самых динамично развивающихся в мире, мощности по производству ПИБ (низкомолекулярного, среднемолекулярного, высокомолекулярного) составляют более 1 млн тонн в год. Доля импорта полиизобутилена в России на сегодняшний день составляет 99%, а доля поставщиков, прекративших поставки в Россию в связи с санкциями в общем объеме импорта - порядка 85%. Единственным производителем высокомолекулярного и низкомолекулярного ПИБ в России является ОАО «Ефремовский завод синтетического каучука», производящий около 4000МТ полимера. Учитывая большую долю поставщиков, ушедших с российского рынка встала острая необходимость в поиске альтернативных поставщиков, а также импортозамещения. Российский рынок низкомолекулярного полиизобутилена является конкурентным и динамичным сектором, который в настоящее время испытывает рост спроса со стороны потребителей. С учетом санкций основным регионом поставки становится Азиатский, при этом российские производители активно инвестируют в создание отечественного производства низкомолекулярного полиизобутилена. Российский рынок полиизобутилена продолжает расти, и спрос на этот материал остается стабильным.
Бесплатно
Новый способ определения андростенона
Статья научная
С помощью «электронного носа» решена задача обнаружения в шпике андростенона, даже малые концентрации которого самым негативным образом сказываются на потребительской привлекательности продукта. Для детектирования андростенона применен массив из восьми разно селективных газовых сенсоров. Массив предварительно обучен по легко летучим соединениям различных классов (спирты, кетоны, вода, азотсодержащие соединения). Установлены значимые различия в аналитических сигналах массива сенсоров при содержании андростенона в модельной пробе шпика на уровне 0,5 предельно допустимой концентрации. Кроме андростенона в сыром шпике надежно фиксируются и ранние признаки порчи, а также завышенное содержание влаги. Изменения в пробе шпика при нарушении условий хранения также достоверно регистрируются набором сенсоров, хотя при этом изменений в цвете и запахе шпика дегустаторами не зафиксировано. установления тонких различий в запахе проб шпика рассчитаны параметры A (i/j), которые являются качественными критериями пьезокварцевого микровзвешивания...
Бесплатно
О возможности интенсификации извлечения полярными экстрагентами
Статья научная
В работе исследовано влияние переменного электрического поля на физико-химические свойства полярных жидкостей и эффективность экстракционных процессов с их применением. Проведен сравнительный анализ различных подходов к интенсификации массообменных процессов, в том числе с учетом надмолекулярной организации экстрагентов. Основное внимание уделено изменениям структурных характеристик этанола, воды и трибутилфосфата под воздействием переменного частотно-модулированного сигнала. Показано, что электрофизическая обработка приводит к снижению динамической вязкости на 14–20 %, уменьшению коэффициента поверхностного натяжения до 23 % и увеличению площади свободной поверхности жидкости. Это обусловливает рост коэффициентов диффузии и массопередачи, способствуя ускорению экстракционных процессов. Экспериментальные данные подтверждают, что предварительная обработка компонентов системы электрическим полем повышает проницаемость через полупроницаемые мембраны, усиливает капиллярный подъем и изменяет параметры осмотического давления. Установлено, что наибольшую эффективность демонстрирует селективное воздействие на один из компонентов системы — трибутилфосфат или водный раствор лантаноидов — в отличие от одновременной обработки обеих фаз. Коэффициент распределения при этом увеличивается до 69 %, что свидетельствует о перспективности такого подхода для интенсификации процессов экстракции. Полученные результаты имеют значимое прикладное значение для оптимизации технологий разделения в химической промышленности. Авторы подчеркивают необходимость дальнейших исследований по уточнению оптимальных параметров электрофизического воздействия и расширению круга исследуемых экстрагентов.
Бесплатно
О молекулярных превращениях биополимеров
Статья научная
Молекулярным процессам в организме в науках о человеке почти не уделяется внимание, обсуждаются эффективность метаболизма, температура, утомление и расслабление, растяжение и разрывы клеток тканей, их заживление, симптомы болезней и т. д. Системный подход к исследованиям превращений биополимеров пока не реализован в науках о человеке. Это связано с недостаточной подготовкой медиков, биологов, эпидемиологов, геронтологов в области физикохимии полимеров, хотя их интересует биополимерный объект - человек. Основой его организма являются белки (полипептиды) и полинуклеотиды, ДНК, их гены и витки. В работе рассмотрены изменения биополимеров при физических и умственных нагрузках, в заболевании и лечении. Описаны основные формы белков и полинуклеотидов, влияние водородного показателя (pH) среды, его изменения с температурой, на их стериоизометрию, макромолекулярную структуру и свойства. Исходной базой для представленного физикохимического анализа послужили процессы, происходящие при нагружении мышечных тканей. В основу превращений белков, ДНК и генов положено защелачивание биополимеров ацетилхолином, высвобождающимся при сокращении мышц с последующей нейтрализацией его действия холинэстеразой для остановки движения. При регулярных физических (и умственных) перегрузках происходят генетические превращения и появляется названная «генетической» усталость (изменяется геном клеток). Восстановление биополимеров осуществляется молочной кислотой, которая образуется при нагружении мышц в избытке и пролонгированно действует на макромолекулы. Представление о молекулярных превращениях биополимеров применены для описания заболеваний и лечения человека, в том числе инфаркта и COVID-19. Предложенные духовные, углекислотные восстановительные действия в сочетании с активной умственной работой и повышенными нагрузками, могут увеличить иммунитет, уменьшить заболеваемость (заражение микробами, а в случае с SARS-СоV 2 предупредить появление «белков-предателей» АТЕ 2), а также отсрочить старость.
Бесплатно
Статья научная
Экологическая безопасность занимает важнейшее место при добычи полезных ископаемых таких как нефть. Оптимальным решением при возникновении внештатных ситуаций на производстве и разливов углеводородов является использование механического способа ликвидации с применением специальных сорбентов. Эволюция нефтесорбирующих материалов на сегодня не имеет точной классификации. Условно их можно разделить на неорганические, природные и синтетические. Эффективность применения зависит от нефтесорбирующей емкости, многократности применения, гидрофобности и олеофильности, а также отсутствия токсичности при эксплуатации. Современные технологии позволили создавать сорбенты на основе вспененных полимерных материалов, способных перекачивать тонны нефти при весе 1 кг. За последние 10 лет авторы посвятили изучению модификации вспененных полимерных для создания супергидрофобных/суперолефиновых сорбентов. Однако, многие работы так и не вышли за рамки лаборатории, в виду сложности и дороговизны продукта. Цель данной статьи выявить наиболее перспективный класс полимерных материалов с эффективными нефтесорбирующими свойствами. Сравнительный анализ представленный в работе дает обоснования выбора в качестве нефтесорбирующего вспененного материала неполярных полимеров. Благодаря природной гидрофобности и олеофильности, эластичности, доступности сырья на отечественном рынке, дает потенциал развития в этом направлении. Не изученными остаются свойства вспененных полимерных материалов на основе этилен-пропилен-диеновых каучуков, обладающих, по мимо прочего, атмосферостойкостью, широким температурным диапазоном применения, что важно для эксплуатации в условиях крайнего севера или экваториальных морей, где многие другие полимеры теряют свои способности эффективно собирать разливы, высоконаполняемостью при производстве смеси, позволяющую модифицировать состав. К положительным фактам добавляется достаточно хорошо изученная технология вспенивания открытопористых полимерных материалов на основе неполярных эластомеров.
Бесплатно
Обзор: биодеградируемые упаковочные пленочные материалы
Статья обзорная
В настоящее время биопластики, представляющие собой пластмассы на биологической основе (биодеградируемые/небиодеградируемые), составляют около 1% от примерно 390 миллионов тонн пластика, производимого ежегодно. Однако по мере роста спроса и появления более сложных материалов, продуктов рынок биопластика уже растет очень динамично. Технологии получения биодеградируемых гибких полимерных упаковочных материалов стремительно развиваются в США, Европе. В России разработка технологий по созданию такого рода упаковочных материалов находится в стадии становления. Биодеградируемые упаковочные материалы производятся промышленными предприятиями из изначально биодеградируемых крахмала, полимолочной кислоты, целлюлозы. Также существуют биокомпозитные материалы, создаваемые путем смешения полимера с наполнителем, вводимым для улучшения физико-механических свойств и удешевления конечного продукта. Получение биодеградируемых полимерных материалов биотехнологическим путем является не выгодным дорогостоящим процессом. Традиционные синтетические пластики, получаемые из продуктов переработки нефти, даже с добавлением специальных добавок/присадок (в том числе с использованием оксобиоразлагаемых добавок) нуждаются в дополнительных условиях компостирования. В данной статье проведен анализ рынка упаковочной биодеградируемой продукции и рассмотрены основные пути получения биодеградируемых полимерных гибких упаковочных материалов на основе полимеров, получаемых непосредственно из природного материала. Большое количество исследований посвящено химической модификации таких полимеров, что позволяет получить гибкие упаковочные материалы с улучшенными физико-механическими характеристиками по сравнению с исходными и не уступающими традиционным синтетическим пластикам.
Бесплатно
Оптимизация свойств радиационного регенерата, применяемого в эластомерных кровельных материалах
Статья научная
Приведены результаты исследования по проблеме регенерации резин на основе бутилкаучука. Обоснованы преимущества радиационной деструкции бутиловых резин. В качестве объектов исследования выбраны диафрагмы форматоров-вулканизаторов, которые подвергались воздействию ионизирующих излучений на источнике Co60. Исследовано влияние дозы облучения на технологические свойства полученных регенератов и упруго-прочностные свойства композиций на их основе. Установлено, что обработка диафрагменных резин дозой 50, 70 кГр обеспечивает оптимальный комплекс свойств. Анализ структурных изменений, происходящих при радиационном облучении отработанных диафрагм показал, что при дозах 20–40 кГр сохраняется высокий уровень высокоэластической деформации, при этом сохраняется достаточное количество сшитых структур. При дозе облучения >40 кГр деструктант приобретает способность к вальцеванию. Изучено влияние механообработки на диафрагменные резины, подвергнутые радиационному воздействию. Выявлено, что обработка на оборудовании роторного типа снижает вязкость композиций. Выполнена процедура оптимизации составов кровельных резиновых смесей в зависимости от дозы облучения диафрагменных резин и дозировки регенерата. Регрессионная статистика и дисперсионный анализ подтвердили адекватность модели и значимость коэффициентов уравнения. Погрешность вычислений для прочности при растяжении составили 0,65%, для вязкости по Муни 1,23%. На основе разработанных регенератов изготовлены кровельные резиновые смеси и исследованы их свойства. Показано, что применение в рецептуре кровельных резин регенератов бутилкаучука с дозой 50, 70 кГр обеспечивает требуемый уровень свойств и снижает их себестоимость. Рекомендовано применение данных материалов в составе гидроизоляционных материалов для улучшения технологических свойств и снижения их себестоимости.
Бесплатно
Статья научная
Сырьевыми потоками промышленного производства мото- и авиа-алкилатов являются изобутановая и бутан-бутиленовая фракции, содержащие в своём составе инертный для реакции сернокислотного алкилирования изобутана олефинами компонент - н-бутан. В соответствии с Техническими условиями ТУ 0272-024-00151638-99 содержание н-бутана в изобутановой фракции в зависимости от марки фракции составляет 0,7÷20%мас. Его присутствие уменьшает полезный реакционный объём реактора алкилирования, а при разделении компонентов реакционной массы алкилирования необходимо использование ректификационной колонны (дебутанизатор). Рассматривается возможность включения в технологическую схему дополнительной колонны для вывода н-бутана из состава фракции (соответственно концентрирования изобутана) до её подачи в реактор алкилирования. Особенное значение это имеет для фракций с маркой ниже «Высшая марка». Исследование проводится с использованием программной системы Honeywell UniSim Design. Для расчета свойств компонентов технологических потоков использовали метод Peng-Robinson. Рассчитано теоретически оптимальное оформление аппарата: при использовании ректификационной колонны с давлением в аппарате порядка 400 кПа для уменьшения содержания н-пропана в дистилляте (получаемая изобутановая фракция) до 0,001 мол.доля и содержания изобутана в кубе (получаемая н-бутановая фракция) 0,001 мол.доля потребуется 48 теоретических тарелок, принятое флегмовое число R=8,9, температуры в конденсаторе и ребойлере 26,88 и 47,27 ℃ соответственно. Вычислительным экспериментом показано, что для достижения в получаемой изобутановой фракции практического отсутствия н-бутана (концентрация порядка 0.1%мас.) возможно использование ректификационной колонны со следующими технологическими режимами: число тарелок 60, тарелка питания 15, эффективность контактных устройств 0,8; давление в колонне порядка 400 кПа, температура в конденсаторе и ребойлере Тк=28,91÷29,05 ℃ и Тр=46,72÷47,25 ℃ соответственно, флегмовое число R=20,41. В этой фракции также нет пентанов.
Бесплатно
Статья научная
Одним из ответственных узлов для установок получения изопропилбензола является узел подготовки фракций реактантов, в частности используемой пропан-пропиленовой фракции. В соответствии с Техническими условиями ТУ 0272-024-00151638-99 содержание пропилена в этой фракции должно составлять не менее 65%мас. Такое достаточно низкое содержание пропилена для проведения реакции алкилирования бензола приводит к неэффективному использованию реакционного объёма реактора алкилирования. Рассматривается работа узла концентрирования пропилена из пропан-пропиленовой фракции промышленного производства изопропилбензола алкилированием бензола пропиленом. Исследование проводится с использованием моделирующей системы Honeywell UniSim Design. Моделируется протекание процесса в одной ректификационной колонне и при использовании двух колонн. Проведением вычислительного эксперимента показано, что для получения пропиленовой (расчетное содержание пропилена 99,1%мас.) и пропановой (расчетное содержание пропана 90%мас. пропилена - 4,47%мас.) фракций, удовлетворяющих параметрам действующих нормативных документов, возможно использование одной ректификационной колонны с технологическими режимами: Тниз=31,4 ℃, Тверх=21,17 ℃, давление в аппарате 1050кПа, флегмовое число R=13,43. При использовании двух колонн первая качественно «формирует» пропиленовую фракцию (расчетное содержание пропилена 99,1%мас., пропана 0.8%мас), а вторая колонна - пропановую фракцию с практическим отсутствием в ней пропилена (содержание пропана 94,42%мас., пропилена - 0.03%мас.). Разработанные модели технологических схем концентрирования пропилена из пропан-пропиленовой фракции могут использоваться для оценки режимных и конструкционных параметров колонн и анализа достигаемых показателей процесса. Расчетами показано, что на промышленном узле вероятной причиной высокого содержания пропана в получаемой пропиленовой фракции порядка 7%мас. является поддержание неоптимальных технологических режимов. Приводятся значения целесообразных режимных параметров.
Бесплатно
Статья научная
Сырьевые фракции, используемые на установках изомеризации, содержат изопентан, являющийся целевым продуктом, а его присутствие в сырье, как «баласта», занимает полезный объём реактора. Для оптимизации состава перерабатываемого сырья на ряде предприятий в технологическую схему включена колонна деизопентанизатор. В работе оценивается возможность оптимизации технологических режимов и конструкционных параметров деизопентанизатора для установки низкотемпературной изомеризации, не имеющей в технологической схеме колонны для извлечения изопентана из состава сырья. Исследования проводили с использованием моделирующей системы Honeywell UniSim Design. Свойства компонентов фракций рассчитывались по методу Peng-Robinson. Расчеты выполнены для двух видов сырья, имеющих в своем составе 8,7÷19,7%мас. изопентана. Выполненными расчетами установлено, что для достижения практически полного извлечения изопентана, находящегося в сырьевом потоке из секции гидроочистки, ректификационная колонна должна содержать 63 теоретические тарелки, а минимальное флегмовое число должно быть Rmin =12,3. При этом в дистилляте колонны присутствие нормального пентана составит величину не более 0,07%мас., а в кубовом продукте содержание изопентана - также не более 0,07%мас. Моделируется работа ректификационной колонны, содержащей 80 тарелок (эффективность контактного устройства 0.8), тарелка питания - 33. Расход сырья 62550 кг/ч, температура 40оС и давление 294.2 кПа. Сходимость итерационных процессов средой Honeywell UniSim Design получена с использованием активных спецификаций: содержание изопентана в кубе 0.0007 мас.доля и пентана в дистилляте 0.0007мас.доля. Полученные технологические режимы обеспечивают практически полное извлечение изопентана из состава сырья, а именно на 99,37÷99,7%, при этом для промышленных условий существенным является реализация рассчитанного профиля температур по высоте колонны. Показана возможность использования колонны с одинаковым диаметром в её исчерпывающей и укрепляющей частях.
Бесплатно
Статья научная
Процессом изомеризации легких бензиновых фракций синтезируют ценные компоненты для экологически чистых автомобильных бензинов. В продуктах реакции изомеризации наряду с целевыми высокооктановыми углеводородами содержатся низкоразветвленные С6-углеводороды, присутствие которых снижает октановое число изомеризата, поэтому в промышленных условиях целесообразно их выделение из реакционной массы с целью рециркулирования в сырьевой поток реактора как одних из исходных реактантов процесса. В промышленных условиях низкоразветвленные парафиновые С6 углеводороды отбираются в колонне-деизогексанизаторе боковым погоном. Сложность разделения компонентов изомеризата объясняется их достаточно близкими температурами кипения. В работе проводится оптимизация технологического режима работы колонны-деизогексанизатора с целью максимального извлечения данных компонентов в рецикл. Исследования проводили с использованием моделирующей программы Honeywell Unisim Design. Термодинамические свойства потоков рассчитывались по методу Пенга-Робинсона. Выполненными расчётами установлены технологические параметры колонны, которые обеспечивают практически полное извлечение в боковой погон нормального гексана и метилпентанов в количестве 99,99 и 99,72%масс. соответственно, при этом конструкционные параметры колонны-деизогексанизатора не менялись. Достигаемое увеличение количества сырьевых углеводородов в боковом погоне делает целесообразным использование в технологической схеме установки дополнительной колонны-деизопентанизатора с целью вывода изопентана из сырья реакторного блока изомеризации. Приводится фрагмент технологической схемы установки с включением колонны-деизопентанизатора с её оптимальными технологическими и конструкционными параметрами. Суммарный расчётный эффект от предложенных решений в виде увеличения октанового числа изомеризата составил 1,9 пунктов.
Бесплатно
Особенности высоконаполненных композитов на основе различных марок поливинилового спирта
Статья научная
Композиты на основе поливинилового спирта (ПВС) и полисахаридов (ПС) имеют значительный потенциал для применения в качестве компостируемых упаковочных материалов, а также в различных областях растениеводства. ПВС выпускаются промышленностью различных марок, отличающихся молекулярной массой (ММ) и остаточным содержанием винилацетатных (ВА) групп, и как следствие - степенью гидролиза. В зависимости от марки ПВС и природы наполнителя такие свойства композитов на их основе, как водостойкость, прочность, степень биоконверсии и т.д. будут существенно различаться. Цель работы: комплексная оценка свойств высоконаполненных композитов на основе ПВС различных марок, отличающихся степенью гидролиза, и полисахаридов. Объекты исследования: композиты, полученные с помощью прямого совмещения 5%- го раствора ПВС (марок 1799, ВС-05, ВР-05, KurarayPoval 3-83) и порошка ПС (древесной микроцеллюлозы - МЦД, кукурузного нативного крахмала - КК), с добавлением и без добавления пластификатора (П) - глицерина, с последующим обезвоживанием на воздухе либо в вакуум-сушильном шкафу. Исходя из наличия внешних дефектов после обезвоживания и прочностных показателей материала было установлено, что для ПВС-1799 возможно достичь степени наполнения 80 об.%, а для ПВС ВР-05, ВС-05 и KurarayPoval 3-83 - не более 50 об.% без пластификатора и до 70 об.% в присутствии пластификатора. Отмечено, что при наполнении ПВС крахмалом до 50 об.% обезвоженные композиты являются прозрачными или полупрозрачными, что дает им дополнительные преимущества в качестве упаковочных материалов (в т.ч. пленочных). Для композитов на основе ПВС-1799 установлено, что максимальное водопоглощение (250% масс.), имеет ПВС, наполненный МЦД (20:80 об.%), причем введение пластификатора (5 об.%) существено снижает степень водопоглощения (до 150% масс.), что не характерно для данной марки ПВС, наполненного КК (водопоглощение составило около 50 % масс. с пластификатором и без). Композиты на основе ПВС марок ВС-05, ВР-05, KurarayPoval 3-83 растворяются в воде при комнатной температуре за 5-10 минут. При предварительной оценке биодеградации исследуемых композитов на основе ПВС-1799 установлено, что в полимерной матрице при микроскопировании после 6 месяцев компостирования и почвенного теста наблюдались микротрещины и участки с иммобилизованной микробиотой, однако, значительных разрушений целостности полимера данной марки за указанный период компостирования не произошло, что подчеркивает сложный харакетр биодеградации ПВС с высокой ММ и низким содержанем ВА-групп.
Бесплатно
Особенности диффузионных процессов при получении препрегов способом слоевого нанесения компонентов
Статья научная
Современное производство изделий из композиционных материалов на основе термореактивных связующих в основном базируется на использовании предварительно пропитанных армирующих технических нитей - препрегов. Связующее, применяемое для таких полуфабрикатов должно отвечать двум важным технологическим требованиям: обладать низкой реакционной способностью (высокой жизнеспособностью) при хранении в температурном интервале от -5 до +25 ?С и возможностью регулирования времени отверждения при температурах формования изделия. Для устранения недостатков традиционного способа получения полимерных композиционных материалов, для улучшения их прочностных характеристик и удешевления получаемых армированных композитов в работе предложено использовать метод слоевого нанесения компонентов. Суть метода заключается в послойной пропитке волокнистого наполнителя раствором связующего, а затем разработанной отверждающей системой, состоящей из аминного отвердителя, который препятствует взаимодействию отвердителя со смолой в условиях хранения и эмульсий защитного полимера. Система связующее - наполнитель активизируется лишь при повышенной температуре в условиях отверждения. Установлено, что оптимальными параметрами для переработки методом прямого прессования полученных способом слоевого нанесения компонентов прерпегов является давление 15 МПа и температура 160-170 °C выдержкой под давлением 15 минут. Если получать изделия методом намотки, то для таких изделий оптимальной является термообработка в течение 6 часов при температуре 120 °C. В условиях формования изделий, то есть при повышенной температуре и при повышенном давлении протекает взаимодиффузия компонентов вследствие движения встречных потоков. Олигомерные молекулы из объёма смолы диффундируют из внутреннего слоя во внешний, а компоненты отверждающей системы навстречу им из внешнего слоя во внутренний. Способ слоевого нанесения компонентов дает возможность создания макрогетерогенной системы взаимопроникающих полимерных сеток в области контакта последовательно нанесенных слоев. Результатом исследований является увеличение сроков хранения, жизнеспособности препрегов (до 10 суток) и улучшение комплекса физико-механических свойств композитов: разрушающее напряжение при статическом изгибе увеличивается до 60 %, при динамическом изгибе (ударе) - до 50%. Применение в качестве защитного полимера карбоксиметилцеллюлозы обеспечивает более высокие показатели исследуемых свойств, чем при применении в качестве защитного полимера бутадиенстирольного латекса.
Бесплатно
Особенности моделирования плазменного синтеза унс в жидкой среде
Статья научная
Разработка углеродных наноструктурированных (УНС) материалов для промышленного применения является актуальной задачей, учитывая их широкое использование в различных отраслях. Основной целью исследования было рассмотреть особенности метода плазменного синтеза УНС в жидкой среде и подход определения рациональных параметров технологического процесса. Рассмотрены материалы, получаемые электродуговым методом в жидкой среде, и сама установка синтеза. Показаны существенные отличая синтеза УНС в жидкой среде от использования традиционной газовой буферной среды. Обозначены методы математического моделирования, позволяющие описывать плазменные процессы применительно к рассматриваемому синтезу. Показана целесообразность использования кинетического подхода для моделирования плазменных процессов синтеза УНС в жидкой среде. Использование системы уравнений Больцмана для каждого вида компонента плазмы межэлектродного пространства, дополненных условием парных упругих и неупругих столкновений, позволяет рассматривать процессы движения и взаимодействия частиц. Это дает возможность прогнозировать образование в плазме кластерных групп со связями С-С, С=С формирующих пентагоны и гексагоны, которые образуют архитектуру УНС и определяют количественный выход продукта синтеза. Дополнение модели системой уравнений Максвелла, позволяет описать параметры электромагнитного поля, а использование уравнения теплопроводности Фурье с учетом подвижных границ системы выполнить расчет температурного поля объекта и найти начальные скорости и энергии частиц. Предложенный подход математического моделирования плазменного синтеза, позволяет найти рациональные технологические условия синтеза УНС в жидкой среде, определяющие получение конечного продукта с заданными свойствами и максимальным выходом.
Бесплатно
Особенности наполнения композиций ПВХ/АБС
Статья научная
Работа посвящена наполнению коротковолокнистой базальтовой фиброй ПВХ (поливинилхлорид) композиций, модифицированных АБС (акрилонитрил-бутадиен-стирол) в широком интервале концентраций, предназначенных для производства профильно-погонажных изделий различного функционального назначения. Порошкообразные образцы изготовлены по экструзионной технологии (в виде плоских профилей) и методом термопластикации на вальцах (в виде пленок). Введение 10-40 мас.ч. АБС в ПВХ рецептуры позволяет облегчить перерабатываемость композиции. Аналогичная ситуация наблюдается при наполнении данных композиций базальтовой фиброй, приводящей к незначительному снижению ПТР (показателю текучести расплава) и термостабильности, что в целом не отражается отрицательно на условиях течения расплава, при этом происходит снижение показателя разбухания экструдата на 10-15%, которое свидетельствует о возможности придания изделиям более точных геометрических размеров. Изменение надмолекулярной структуры оценивалось по данным термомеханических испытаний и с помощью энергодисперсионного анализа по данным электронной микроскопии. Термомеханический анализ показал, что присутствие больших доз АБС положительно сказывается на технологических свойствах, приводя к более раннему развитию высокоэластических деформаций и снижению температуры текучести композиций. Базальтовая фибра способствует незначительному снижению величины высокоэластических деформаций и увеличению показателя плотности узлов сетки зацепления. Энергодисперсионный анализ показал, что введение базальтовой фибры приводит к формированию однородной структуры ПВХ при меньших концентрациях АБС в композиции, оказывая влияние на повышение текучести расплава и термостабильность. Повышенные технологические свойства наполненных коротковолокнистой базальтовой фиброй ПВХ композиций, модифицированных разной концентрацией АБС, позволяют их рекомендовать для производства широкого круга профильно-погонажных изделий.
Бесплатно
Особенности получения катализатора синтеза углеродных нанотрубок
Статья научная
В работе изучены особенности получения Со-Мо/Al2O3 катализатора синтеза углеродных нанотрубок (УНТ) методом термического разложения. Выявлено, что продолжительность реализации стадии термического разложения предкатализатора в процессе получения металлоксидной системы оказывает существенное влияние на ее активность в процессе синтеза углеродных наноструктурных материалов методом газофазного химического осаждения (ГФХО). Доказано, что эффективный катализатор синтеза УНТ можно получить методом термического разложения, при реализации термообработки в одну ступень (разложение предкатализтора), при этом отсутствует вторая ступень - стадия прокаливания металлоксидной системы. Использование Co-Mo/Al2O3 катализатора, полученного методом термического разложения без реализации стадии прокаливания, в процессе ГФХО способствует снижению себестоимости синтезируемых УНТ. С помощью сканирующей электронной микроскопии показано, что от условий термообработки предкатализатора зависит размер зерен, и удельная поверхность формируемого Со-Мо/Al2O3 катализатора...
Бесплатно
Особенности регулирования реакции среды в анаэробном биореакторе с гранулированным илом
Статья научная
Рассмотрено влияние нагрузки по органическим веществам и реагентов для коррекции рН на биохимическую активность, состав и свойства анаэробного гранулированного ила при очистке сточных вод молокоперерабатывающего предприятия. Технологический процесс моделировали в лабораторных биореакторах при 30оС в полунепрерывном режиме с подпиткой модельной сточной водой. В качестве реагентов для регулирования рН использовали гидрокарбонат натрия, гидроксид аммония и гидроксид натрия. Определены основные технологические характеристики работы лабораторных биореакторов: скорость утилизации органических веществ, эффективность очистки сточных вод, рН жидкости в биореакторах, стабильность гранул. Показано, что тип реагента для коррекции рН не оказывает влияния на скорость утилизации органических веществ. При коррекции рН гидрокарбонатом натрия достигается наибольшая эффективность очистки модельной сточной воды (83-88%) и оптимальный для метаногенных бактерий интервал рН (6,9-7,2). Самая высокая степень разрушения гранул наблюдалась при использовании для коррекции рН гидроксида натрия. Тип реагента для коррекции рН оказывает влияние на состав минеральной части ила и обуславливает увеличение в ней доли вносимого катиона. Предпочтительным для коррекции рН в анаэробных биореакторах признан гидрокарбонат натрия. Использование растворов аммиака и гидроксида натрия можно порекомендовать для средне- и высоконагружаемых систем.
Бесплатно
Статья научная
Вектор развития промышленности на современном этапе связан с дальнейшим ростом энергетических потребностей, что связано с модернизацией действующего и разработкой нового энергоэффективного генерирующего оборудования. Значительную долю в энергетическом балансе до сих пор занимают энергетические установки, использующие сжигание топлива и имеющие значительные экологические издержки. Приведены результаты теоретического и экспериментального исследования механизмов улавливания частиц дымовых газов энергетических установок перфорированными фильтровальными перегородками с целью снижения нагрузки выбросов на атмосферу. Систематизированы и предложены формулы для расчета коэффициента улавливания при действии различных механизмов улавливания частиц. Определена доминирующая роль инерционного механизма улавливания (?Stk) в начале процесса фильтрования и эффекта зацепления (?R) в последующей стадии. Вопросы формирования слоя осадка требуют учета адгезионных свойств материалов (параметр Т) и введения эффективного коэффициента Стокса (Stkeff). Отмечена особая роль для увеличения эффективности осаждения частиц дымовых газов при действии электростатического поля (?E). В перспективе полученные результаты исследований могут быть использованы при разработке и проектировании комбинированных газоочистных аппаратов, использующих совместное действие фильтрования и действия электростатического поля.
Бесплатно
