Цели. Исследование энергетической эффективности применения неадиабатической экстрактивной ректификации при разделении смеси ацетон-толуол-н-бутанол с диметилформамидом в качестве разделяющего агента в схеме с предварительным отделением азеотропообразующих компонентов.

Методы. В качестве основного метода исследования применялось математическое моделирование с использованием программного комплекса Aspen Plus V. 12. Моделирование парожидкостного равновесия производилось по уравнению локальных составов Non-Random Two Liquid. Параметрическая оптимизация неадиабатических схем проводилась по критерию приведенных энергетических затрат.

Результаты. На основе схемы экстрактивной ректификации смеси ацетон-толуол-н-бутанол с предварительным отделением азеотропообразующих компанентов было рассмотрено пять вариантов организации схем неадиабатической ректификации, как с использованием компрессора для достижения необходимой температуры потоков, так и без него.

Выводы. Показано, что применение неадиабатической экстрактивной ректификации в схеме разделения смеси ацетон-толуол-н-бутанол с диметилформамидом с предварительным отделением азеотропообразующих компонентов позволяет снизить приведенные энергетические затраты на 8.9-43.5%, при этом максимальное снижение энергозатрат достигается в схеме с использованием для обогрева колонны отделения азеотропообразующих компонентов верхних паровых потоков двух других колонн.

Цели. Определение равновесных параметров молекулы 3,4-дицианофуроксана посредством оптимизации геометрии молекулы методами квантовой химии, проверка адекватности используемых методов, а также сопоставление полученных результатов с данными рентгенодифракционного анализа (РСА) и газовой электронографии (ГЭ) родственных соединений.

Методы. Квантовохимические расчеты методами B3LYP, MP2 и CCSD(T) c базисными наборами 6-31G(d,p), cc-pVTZ и aug-cc-pVTZ.

Результаты. Уточнена равновесная молекулярная структура 3,4-дициано- фуроксана с помощью квантово-химических расчетов в программе Gaussian09. Проведено сравнение геометрических параметров со структурой данного соединения в твердой фазе и с рядом родственных соединений в газовой и твердой фазе. Теоретически установлено, что равновесная структура молекулы дицианофуроксана является плоской и имеет симметрию CS. Установлено, что структура свободной молекулы дицианофуроксана в зависимости от фазы различается. Методы CCSD(T) и B3LYP точнее описывает молекулярную структуру дицианофуроксана по сравнению с методом MP2. Выявлена закономерность, согласно которой увеличение базиса, как правило, приводит к лучшему согласованию геометрии независимо от функционала.

Выводы. Проведенные расчеты хорошо согласуются с литературными данными, а также результатами совместного анализа методами ГЭ и РСА. Влияние циано-заместителей на геометрию кольца наблюдается в сравнении с литературными данными для молекулы дицианофуроксана. Для рассматриваемой молекулы лучше использовать метод B3LYP/aug-cc-pVTZ. Значения геометрических параметров, полученные этим методом, лучше согласуются со структурой в газовой фазе. Расхождения с экспериментальными результатами РСА могут быть обусловлены взаимодействиями в кристаллической структуре. Различия в геометрических параметрах, полученных на основе разных функционалов и базисов, делают эту молекулу интересной для проведения экспериментального структурного исследования методами ГЭ или микроволновой спектроскопии, что позволит в будущем найти оптимальные методы и базисы для получения геометрических параметров молекул класса фуроксанов.

Цели. Установить фундаментальные закономерности для проектирования составов дисперсно-наполненных полимерных композиционных материалов (ДНПКМ) с разными обобщенными и приведенными параметрами и типами дисперсной структуры с высокой стойкостью к горению, а также разработать алгоритм создания негорючих полимерных композитов с наполнителями-антипиренами.

Методы. Оценку формы, размера и распределения частиц по размерам для наполнителей-антипиренов всех марок определяли на сканирующем электронном микроскопе и методом лазерной дифракции. Согласно представленной классификации ДНПКМ по структурному принципу были получены стандартные образцы брусков для определения кислородного индекса (КИ) и категории стойкости к горению.

Результаты. Установлено, что для структуры ДНПКМ типа СНС-2 (средне-наполненная система) и ВНС (высоконаполненная система) при обобщенном параметре ® ≤ 0.40 об. Д. достигается максимальная стойкость к горению (категория ПВ-0), а значение КИ возрастает в 2 раза (до ~40%) относительно полимерной матрицы.

Выводы. Показано, что для получения стойких к горению ДНПКМ (КИ = 40%, категория ПВ-0) на основе сэвилена с КИ = 20% и гидроксида магния (брусита), количество выделяющихся паров воды должно составлять не менее ~250 мл/г при разложении наполнителя-антипирена, а коксовый остаток ~32%. Представлен алгоритм расчета составов, обобщенных параметров и создания ДНПКМ с заданным типом дисперсной структуры и высокой стойкостью к горению.

Цели. Получение и исследование свойств, а также способности к деструкции полимерных композиционных материалов (ПКМ) на основе полиэтилена низкой плотности (ПЭНП), получаемых за счет введения экологически безопасной оксоразлагающейся добавки (ОРД) на основе амфифильного полимерного металлокомплекса железа, ускоряющей процесс разложения полимеров.

Методы. ПКМ на основе ПЭНП и ОРД получали в лабораторных экструдерах в виде стренг, гранул и пленок. Термодинамические свойства определяли дифференциально-сканирующей калориметрией в интервале температур 20-130 °C. Для оценки эксплуатационных свойств (физико-механических характеристик) ПКМ определяли разрушающее напряжение при растяжении и относительное удлинение при разрыве. Способность к биоразложению ПКМ оценивали методом Штурма, определяя индекс биоразложения по количеству выделившегося СО₂ в результате жизнедеятельности микроорганизмов, а также путем компостирования, помещая ПКМ на полгода в биогумус. В процессе хранения определяли изменение физико-механических свойств, а также водопоглощение пленок. Способность ПКМ к фотохимической деструкции определяли, подвергая образцы ультрафиолетовому излучению в отсутствии других источников света в течение 100 ч (эквивалентно приблизительно году экспозиции пленок в природных условиях). Внешний вид композиционных образцов после изъятия из биогумуса определяли при помощи оптического микроскопа с увеличением ×50 в проходящем и отраженном свете.

Результаты. В процессе биоразложения методом компостирования до полугода физико-механические свойства снижаются, в среднем, на 40.6%, что связано со структурными изменениями, протекающими в композитах в процессе хранения в биогумусе: формированием более рыхлой структуры вследствие образования и продуцирования крупных кластеров микроорганизмов, влияющих на образование микротрещин, что приводит к стадии фрагментации полиэтиленовой матрицы и свидетельствует о протекании процесса биологической деструкции композиционных материалов. При этом водопоглощение композиционных образцов спустя 96 ч экспозиции изменилось на 63%. Индекс биоразлагаемости, определенный методом Штурма по истечении 28 суток барботирования, изменился на 82%, что свидетельствует об интенсивном протекании процесса биоразложения. Воздействие ультрафиолетового излучения в течение 96 ч показало полное разрушение ПКМ до образования мелких «хлопьев». Данный метод является наиболее эффективным для процесса разложения ПКМ на основе ПЭНП и ОРД.

Выводы. Исследование ПКМ, содержащих ОРД на основе амфифильного полимерного металлокомплекса железа, показало, что исследуемый наполнитель-модификатор можно рекомендовать для изготовления ПКМ с ускоренным сроком разложения.

Цели. Основная цель данного обзора - обобщить существующие знания об использовании метода рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) для характеризации наночастиц и наноматериалов.

Результаты. Метод РФЭС или электронной спектроскопии для химического анализа может предоставить информацию о качественном и количественном составе, валентных состояниях элементов исследуемых образцов, химическом составе поверхности и границ раздела, которые определяют свойства наночастиц и наноструктурных материалов. В обзоре описана роль нескольких различных методов для характеристики наноразмерных материалов, подчеркнуты их преимущества, ограничения и возможности эффективной комбинации. Описаны основные характеристики РФЭС. Приведены различные примеры ее использования для анализа наночастиц и наноматериалов в совокупности с дополнительными методами для получения комплементарной информации об изучаемом объекте.

Выводы. РФЭС предоставляет информацию о глубине, сравнимой с размером наночастиц (до 10 нм глубины от поверхности), и не вызывает значительного повреждения образцов. Двумя недостатками анализа РФЭС являются подготовка образцов (требуется сухая твердая форма без загрязнения) и интерпретация данных. РФЭС предоставляет информацию не только о химической идентичности, но и о диэлектрических свойствах наноматериалов, регистрируя их поведение при зарядке/разрядке. Химическая информация с поверхности наночастиц, проанализированная с помощью РФЭС, может использоваться для оценки толщины покрытий наночастиц. РФЭС обладает высокой селективностью, поскольку разрешающая способность метода позволяет различить характерный набор линий в фотоэлектронном спектре при кинетических энергиях, определяемых энергией фотонов и соответствующими энергиями связи в элементах. Интенсивность линий зависит от концентрации соответствующего элемента. Получение достаточно полной картины свойств наноматериалов требует использования группы взаимодополняющих инструментальных методов анализа.