Химическая технология. Рубрика в журнале - Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий
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
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
Статья научная
На сегодняшний день возрастает интерес к производству синтетических полимеров, которые находят широкое применение в производстве современных материалов. Особый интерес представляет изготовление каучуков методом эмульсионной полимеризации. Резиновые смеси и вулканизаты, изготовленные на их основе, обладают характеристиками, благодаря которым их активно используют в различных промышленных отраслях. Процесс коагуляции в производстве эмульсионных полимеров повышает экологическую напряженность. Применяемый на некоторых предприятиях в качестве коагулирующего агента хлористый натрий расходуется в больших количествах - до 200 кг/т каучука, и усиливает загрязнение окружающей среды. В представленной работе впервые рассмотрена возможность утилизации остатка производства пива - инактивированных дрожжей, которые предлагается использовать для снижения агрегативной устойчивости дисперсных систем. Введение дрожжей в технологию выделения эмульсионного полимера дает возможность понизить количество хлористого натрия в сбрасываемых с предприятия водах. Использование системы на основе белкового коагулянта способствует полному выделению коагулюма из латекса при расходе инактивированных дрожжей в количестве 10-15 кг/т каучука. Максимально эффективные результаты получены при применении в данном процессе дрожжей предварительно подкисленных серной кислотой, что приводило к зарядке атома азота белкового компонента. Отмечено, что наилучшим температурным режимом процесса коагуляции латексных частиц является 1-20 ℃. Повышение температуры до 60 ℃ приводит к повышению расхода коагулянта до 25 кг/т каучука. Оптимизированы соотношения расхода серной кислоты и подкисленных дрожжей, позволяющие получить наиболее полную коагуляцию латекса. Установлено, что каучуки выделенные с применением отхода пищевого производства по основным физико-механическим показателям соответствуют требованиям, предъявляемым к каучукам марки СКС-30АРК
Бесплатно
Оценка влагоудерживающей способности подсластителей
Статья научная
Влагоудерживающая способность является важным свойством для химических компонентов пищевой продукции, так как относится к одной из характеристик, определяющих товарное свойство продуктов. При этом данные о гидрофильности подсластителей в литературе практически отсутствуют, определенный критерий для ее оценки не приводится. Как правило, гидрофильность устанавливают как технофункциональное свойство, т.е. для конкретного пищевого продукта при замене в нем классического подсластителя другим, например, более дешевым. Из литературных данных известно применение изопиестического метода для оценки гидрофильности изомальта по сравнению с сахарозой. Статья посвящена выбору параметра, который может стать универсальным критерием для оценки влагоудерживающей способности подсластителей. Методом изопиестирования изучена гидрофильность эритрита, цикломата натрия, глюкозы, сахарозы, сорбита. В качестве аналитического сигнала для оценки гидрофильности подсластителей применялась гравиметрически установленная площадь S под изопиестами. Рассмотрена корреляция S c различными критериями оценки гидрофильности (гидрофобности) веществ: критерий Дэвиса, Гриффина, упрощенный критерий гидрофобности, интегральная энергия Гиббса, растворимость веществ в воде. Показано наличие корреляции площади под изопиестами S только с интегральной энергией Гиббса из всех рассмотренных критериев. Полученные данные позволяют рекомендовать интегральную энергию Гиббса для оценки гидрофильности, и, следовательно, влагоудерживающей способности подсластителей.
Бесплатно
Оценка деструкции модифицированного прооксидантами полиэтилена в контексте экобезопасности
Статья научная
В работе приведены результаты оценки деструкции полиэтилена марки ПВД (ПЭ), модифицированного прооксидантами – карбоксилатами железа, меди и кобальта (в количестве 1,5 масс. %) при ускоренном термическом и ультрафиолетовом старении в течение 192 часов. Оценка деструкции в контексте экобезопасности включала установление степени соответствия исследуемых материалов требованиям ГОСТ 33747-2016 «Оксобиоразлагаемая упаковка», согласно которому критерием эффективности оксобиоразложения полиолефинов может являться снижение прочности и относительного удлинения при разрыве образца при ускоренном старении, а также количественное определение выделения формальдегида при термодеструкции модифицированного прооксидантами ПЭ для сравнения с показателями предельно-допустимой концентрации. В работе изучены реологические показатели материалов и проведена сравнительная оценка снижения вязкости расплава и снижения относительно удлинения при разрыве в динамике ускоренного термического и ультрафиолетового старения модифицированного прооксидантами ПЭ в выбранном временном интервале 192 часа воздействия...
Бесплатно
Оценка деструкции модифицированных полиолефинов в различных внешних условиях
Статья научная
Гибридные композиты на основе синтетических термопластов (СТП) являются перспективой замены традиционных пластиков в различных отраслях народного хозяйства: растениеводстве (композитные гидропонные субстраты, контейнеры и пр.), водоочистке (композитные загрузки биофильтров), упаковочной индустрии и др. Цель работы - оценка деструкции композитов на основе СТП, модифицированных прооксидантами (ПР) и полисахаридами (ПС), в различных внешних условиях, имитирующих факторы окружающей среды (термическое, фотохимическое (уф-облучение), химическое, биохимическое воздействие). В качестве объектов исследования применялись опытные образцы на основе сополимера этилена с винилацетатом и полиэтилена высокого давления, модифицированные микроцеллюлозой и стеаратом кобальта. Время воздействия внешних факторов - 3 месяца. Также в работе проводилась оценка степени влияния технологии компаудирования (одностадийное, двухстадийное) трехкомпоненной системы «СТП: ПР: ПС» на степень деструкции композита. Установлено, что эффективная деструкция модифицированных прооксидантами полиолефинов наблюдается только в условиях теплового и ультрафиолетового воздействия. При содержании полисахаридов в полиолефиновой матрице 40 об.% и менее композиты не подвержены значительному влиянию химических и биологических факторов окружающей среды. Одновременная модификация полиолефинов прооксидантом и полисахаридом не приводит к синергетическому эффекту деструкции в исследуемый период воздействия. В условиях теплового воздействия и уф-облучения поведение трехкомпонентного композита схоже с поведением модифицированного прооксидантом ПО, но с менее выраженным эффектом старения, а в водосодержащих средах такие материалы ведут себя как модифицированные полисахаридами ПО, но также с менее выраженной деструкцией. Одностадийное компаудирование трехкомпонентной системы «СТП: ПР: ПС» значительно снижает эффективность деструкции композита.
Бесплатно
Оценка показателя жесткости углепластиков с гибридной матрицей
Статья научная
Одной из важнейших характеристик конструкционных материалов является их жесткость. Обеспечение требуемой жесткости является залогом долговечности и эффективной эксплуатации конструкции. Вариация составов полимерных композиционных материалов (ПКМ), внедрение в их структуру различных добавок и модификаторов приводит к изменению не только эксплуатационных свойств композитов, но также и их жесткости. Достижение положительного эффекта по ряду одних свойств может привести к потере других. В данной статье представлено описание технологии формования полимерных композиционных материалов с гибридной матрицей. Особенностью данных материалов является то, что гибридная матрица формируется двумя материалами, один из которых (основное связующее) после формования полностью отверждается, а второй сохраняет свое «жидкое» состояние и представляет в структуре композита самостоятельную фазу. Такие ПКМ обладают переменной по объему материала жесткостью, вследствие чего возникает необходимость экспериментального исследования влияния количества и схемы локации компонента «жидкой» фазы на данный показатель. Изложена технология лабораторного метода определения жесткости образцов ПКМ, заключающаяся в измерении максимального прогиба плоского образца под действием статически приложенной нагрузки. Измерение осуществлюсь на образцах углепластиков с гибридной матрицей, формируемой эпоксидным связующим и силиконовым эластомером. Оценивалось влияние количества и схемы локации силиконового эластомера в структуре композита, а также масштабного эффекта на величину максимального прогиба. Количество силиконового эластомера суммарно во всех зонах локации принималось 0,25 и 0,50 мл, при этом варьировалось количество зон локации и их направление относительно длины образца. Установлено, что продольная локация силиконового эластомера в образцах ПКМ приводит к наибольшему снижению их жесткости. Количество силиконового эластомера в зоне локации не оказывает существенного влияния на изменение жесткости образцов. Увеличение количества слоев армирующей ткани в 2 раза позволяет снизить прогиб испытуемых образцов в 7-10 раз в зависимости от прикладываемой нагрузки, а удвоение ширины образцов и зон локации силиконового эластомера приводит к уменьшению максимального прогиба в 2 раза. С увеличением толщины ПКМ у образцов с силиконовым эластомером значения максимального прогиба под действием различных статически приложенных нагрузок аналогичны значениям данного показателя углепластиков такой же толщины без компонента «жидкой» фазы.
Бесплатно
Оценка сорбционных свойств сорбента на основе диоксида кремния
Статья научная
Для решения вопросов повышения безопасности пищевой продукции используют эффективные сорбенты. Экономическая целесообразность очистки повышается при использовании в качестве сорбентов отходы пищевых производств. С помощью современных методов были изучены состав и свойства сорбента АДК полученного из рисовой шелухи. Сорбент является разновидностью пирогенного кремнезёма. С помощью современных методов оценки качества веществ были изучены химический состав и морфологические особенности поверхности сорбента. Кроме того, исследована статическая обменная ёмкость для различных загрязнителей. Установлено, что АДК хорошо задерживает неорганические соединения, в состав которых входили железо, марганец и алюминий. Десорбция химических соединений из использованного сорбента не оказывает существенного влияния на содержание тяжелых металлов в воде. Это свидетельствует о прочности сорбционных связей. Для установления характера связи влаги в сорбенте с определением температурных интервалов, при которых происходит дегидратация проведен синхронный термический анализ, позволивший определить температурные зоны, которые соответствуют удалению влаги, влагоудалению с разной энергией связи, а также прогнозировать режимные параметры процесса влагоудаления и выбрать наиболее эффективный способ их дегидратации...
Бесплатно
Оценка усталостной прочности углепластиков с различными типами гибридных матриц
Статья научная
Полимерные композиционные материалы (ПКМ) нашли широкое применение в различных отраслях промышленности благодаря возможности создавать изделия пониженной массы с заданными эксплуатационными свойствами. В процессе эксплуатации композитные изделия подвергаются воздействию статических и циклические нагрузок, климатических и многих других факторов. Оценка усталостной прочности композиционных материалов и влияния на нее различных добавок и модификаторов является актуальной научно-практической задачей. В статье описана технология получения ПКМ с различными типами гибридных матриц, формируемых основным материалом связующего и материалом, представляющим в структуре композита самостоятельную «жидкую» фазу. На основе анализа кинетики отверждения в качестве материалов компонентов «жидкой» фазы были выбраны анаэробный полимерный материал (Loctite 638), силиконовый эластомер (Юнисил-9628) и синтетический воск. Испытания по оценке усталостной прочности осуществлялись путем приложения к образцам циклически изменяющихся нагрузок растяжение-сжатие. Нагрузка при выполнении циклических испытаний составила 70% от статической прочности образцов при растяжении. Остаточная прочность оценивалась путем испытания образцов на растяжение до полного разрушения после циклического нагружения. Представлены результаты испытаний на усталостную прочность углепластиков с различными типами гибридных матриц (формируемых различными компонентами «жидкой» фазы), анализ которых показал, что использование анаэробного полимерного материала в качестве компонента «жидкой» фазы гибридной матрицы позволяет повысить как начальную статическую прочность материала (на ~1%), так и остаточную прочность после циклического нагружения (на ~11%) по сравнению с данными показателями, полученными при испытании контрольных образцов. После выполнения циклического нагружения у углепластиков с анаэробным полимерным материалом и силиконовым эластомером наблюдается повышение остаточной прочности по сравнению с предварительно выполненными статическими испытаниями на растяжение на ~8% и ~13% соответственно. Использование в качестве компонента «жидкой» фазы анаэробного полимерного материала и силиконового эластомера позволяет повысить модуль упругости углепластиков после циклического нагружения на ~13% и 5% соответственно по сравнению с результатами предварительных статических испытаний.
Бесплатно
Оценка эффективности иммобилизации активного ила на композитных материалах "полиэтилен:полисахариды"
Статья научная
Целью работы является изучение иммобилизационной способности новых композитных материалов на основе полиэтилена (ПЭ) и полисахаридов (ПС) по отношению к биоценозу активного ила (АИ). Объектами исследования были выбраны композитные материалы следующего состава: ПЭ:микроцеллюлоза чистая (МЦч), ПЭ:микроцеллюлоза отработанная (МЦо), ПЭ:крахмал (К), при соотношении компонентов ПЭ:ПС = 70:30 мас.%. В задачи исследования входило определение основных морфологических показателей новых композитов (пористость, шероховатость, плотность), оценка гидрохимического и гидробиологического состояния АИ (иловый индекс, массовая концентрация ила, видовой состав) до фиксации на композитах, оценка иммобилизационной способности исследуемых материалов по привесу биомассы, контроль состояния АИ после фиксации. В результате испытаний установлено, что композит состава ПЭ:МЦч имеет плотность 410 кг/м3, пористость 60%, шероховатость 3,5; композит состава ПЭ:МЦо имеет плотность 590 кг/м3, пористость 40%, шероховатость 2,0; композит состава ПЭ:К имеет плотность 640 кг/м3, пористость 50%, шероховатость 2,5; при этом образец сравнения - чистый ПЭ - имеет показатели: плотность 860 кг/м3, пористость 0%, шероховатость 0...
Бесплатно
