Preview

Тонкие химические технологии

Расширенный поиск
Том 12, № 5 (2017)
Скачать выпуск PDF
https://doi.org/10.32362/2410-6593-2017-12-5

СИНТЕЗ И ПЕРЕРАБОТКА ПОЛИМЕРОВ И КОМПОЗИТОВ НА ИХ ОСНОВЕ

5-20 480
Аннотация
Развитие современных медицинских технологий было бы невозможно без применения различных материалов со специальными свойствами. В последнее десятилетие наблюдается все возрастающий интерес к биоразлагаемым материалам для использования в медицине и других областях народного хозяйства. Синтетические биоразлагаемые полимеры широко используются в медицине для создания систем контролируемой доставки лекарственных препаратов, шовных хирургических материалов, для изготовления ортопедических изделий (винты, штифты, стержни), а также нетканых материалов и матриксов для тканевой инженерии. Наиболее востребованными полимерами для изготовления изделий биомедицинского назначения являются сложные полиэфиры α-гидроксикислот: полилактид, полигликолид, поли(ε-капролактон), полидиоксанон, а также их сополимеры. Регулирование молекулярной и надмолекулярной структуры биоразлагаемых полимеров позволяет управлять физико-химическими и физико-механическими характеристиками материалов, а также кинетикой их биодеградации. Это дает возможность подбирать оптимальный состав и структуру материала для разработки широкого ассортимента биомедицинских изделий. Введение различных функциональных наполнителей, таких как кальций-фосфаты, в структуру материала позволяет создавать биоактивные композиционные материалы с улучшенными физико-механическими характеристиками. Для получения высокодисперсных биомедицинских материалов для регенеративной медицины применяют такие методы как электроформование и лиофилизация. Варьирование технологических параметров процесса обеспечивает возможность изготовления материалов и изделий с заданным размером пор и различными механическими характеристиками. Повысить эффективность действия многих лекарственных средств можно путем включения их в наноразмерные полимерные мицеллы на основе амфифильных блочных сополимеров лактида и этиленоксида. Различная способность блоков лактида к кристаллизации и направленное изменение длины блоков позволяет получать мицеллы с различным размером и морфологией. В данной статье мы попытались сделать обзор основных работ, проводимых в нашем научном коллективе в области биоразлагаемых полимеров.
21-27 169
Аннотация
Целью данной работы являлось повышение физико-химических и механических свойств эпоксидных композитов с применением в качестве структурирующей добавки нанодисперсного оксида алюминия. В результате проведенных исследований доказана возможность направленного регулирования эксплуатационных свойств эпоксидных композитов за счет использования малых добавок наноразмерного Al2O3, обеспечивающего создание эпоксидных композитов с высокими эксплуатационными свойствами, удовлетворяющими требованиям большинства отраслей промышленности. Выбрано рациональное содержание Al2O3 как наноструктурирующей добавки в составе эпоксидной композиции (0.05 масс. ч.), обеспечивающее повышение изученного комплекса физико-механических свойств: в 3.3 раза возрастает разрушающее напряжение и на 27% повышается модуль упругости при изгибе, на 43% повышается разрушающее напряжение при сжатии, на 47-50% возрастает разрушающее напряжение и модуль упругости при растяжении, в 3 раза возрастает ударная вязкость, а также на 67% возрастает твердость, при сохранении термостойкости. Установлено, что введение Al2O3 оказывает влияние на процессы структурообразования эпоксидной композиции при отверждении - увеличивается продолжительность гелеобразования с 45 до 75 мин и продолжительность отверждения с 53 до 100 мин, при этом максимальная температура отверждения не изменяется. Таким образом, разработанные материалы могут быть использованы для герметизации изделий электронной техники, для пропитки и заливки узлов в авиа-, судо- и автомобилестроении.
28-33 92
Аннотация
Рассмотрены способы получения искусственных латексов на основе бутадиен-стирольного термопластичного эластомера в присутствии катионных поверхностно-активных веществ, а также их смеси с неионными и кремнийорганическими поверхностно-активными веществами. Полученные результаты сравниваются для распределения частиц по размерам и сделаны выводы об устойчивости полимерной суспензии. Размер частиц полимерных суспензий определяли методом фотонной корреляционной спектроскопии (динамического рассеяния света) с использованием лазерного анализатора частиц. Этот метод позволяет рассматривать свойства полученных полимерных суспензий и непосредственно делать выводы о влиянии природы и концентрации поверхностно-активных веществ на стабильность полученных латексов. Можно предположить, что в этом случае в поверхностных слоях частиц образуются структурно-механический и электростатический барьеры, совместное действие которых позволило получить стабильные полимерные эмульсии. Таким образом, можно сделать вывод, что используемые смеси поверхностно-активных веществ позволяют повысить стабильность искусственных латексов на стадиях эмульгирования и отгонки

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

34-46 120
Аннотация
Рассмотрена экстрактивная ректификация смеси ацетон-хлороформ-н-бутанол с диметилформамидом в схемах из двухотборных колонн. Определены оптимальные по критерию суммарных энергетических затрат в кипятильниках колонн параметры трех схем экстрактивной ректификации данной смеси. Расчеты проводились в проектно-поверочном варианте на 1000 кг/ч исходной смеси с концентрацией ацетона, хлороформа и н-бутанола 71.3, 14.7 и 14.0% масс., соответственно. Концентрацию диметилформамида в потоке экстрактивного агента задавали равной 99.99% масс. Концентрация основного компонента в продуктовых потоках составляла 99.9% масс. для хлороформа и 99.5% масс. для ацетона и н-бутанола. Оптимизируемыми параметрами являлись: число тарелок в колоннах, температура и расход диметилформамида, флегмовые числа, потоки дистиллята и положение тарелок питания в колоннах. Для колонны экстрактивной ректификации дополнительно находили оптимальный уровень ввода экстрактивного агента. Ограничения на оптимизацию - качество продуктов разделения. Оптимизация проводилась в Aspen Plus с применением сочетания методов Sensitivity Analysis и последовательного квадратичного программирования (SQP). Установлено, что наименее энергоемким вариантом разделения является схема П5, в первой колонне которой осуществляется отделение н-бутанола, а азеотропообразующие компоненты (ацетон и хлороформ) затем разделяются в комплексе экстрактивной ректификации. Для двух других схем (П1 и П2), в которых диметилформамид применяется в первой по ходу разделения колонне, энергозатраты существенно выше, чем для схемы П5 - на 69.1% и на 49.3%, соответственно. Полученные данные в дальнейшем будут использованы для синтеза и оптимизации схем экстрактивной ректификации данной смеси, включающих комплексы со связанными тепловыми и материальными потоками, а также для оценки энергетической эффективности применения последних для разделения смеси ацетон-хлороформ-н-бутанол и получения критерия оценки энергетической эффективности использования комплексов со связанными тепловыми и материальными потоками в технологиях экстрактивной ректификации многокомпонентных смесей.

ХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

47-55 86
Аннотация
В статье представлены первые результаты апробации макета светодиодного минифотометра, предназначенного для быстрого и чувствительного определения элементов в форме окрашенных комплексов с аналитическими реагентами в лаборатории и во внелабораторных условиях, например, для анализа природной воды на месте отбора проб. Новый прибор состоит из двух фотометрических устройств, объединенных общей системой управления, регистрации и представления результатов. Одно из устройств обеспечивает измерение коэффициента пропускания, другое - измерение коэффициента диффузного отражения. Сигнал регистрируется в видимой области излучения. Метрологические параметры прибора определены на примере двух систем: цветных комплексов марганца(II) с органическими аналитическими реагентами 1-(2-пиридилазо)-2-нафтолом (ПАН) и 2-(2-хинолиназо)-5-диэтиламинофенолом (ХАДАФ), известная реакция и новая, соответственно, а также по собственной окраске. Проведено сравнение спектров, полученных на минифотометре и серийных спектрофотометрах. Результаты проиллюстрированы на примере анализа образцов чая. Разработан компьютерный алгоритм обработки результатов измерений, учитывающий различия интенсивностей излучения светодиодов в разных спектральных интервалах. Показана возможность определения ионов металлов на уровне ≤1 мкг/см3.
56-64 109
Аннотация
Изучен синтез наночастиц золота в реакции восстановления золотохлористоводородной кислоты органическими восстановителями - формалином, цитратом натрия, гидрохиноном. Показано, что в зависимости от концентрации реагентов, температуры и типа восстановителя наблюдается изменение положения максимума плазмонной полосы в широком интервале от 520 до 720 нм. Разработан одностадийный метод синтеза длинноволновых плазмонных наночастиц золота (восстановитель - гидрохинон) с полосой поглощения в красной области спектра. Их коллоидная стабильность обеспечивается природным полимером - желатином, а также поверхностно-активными веществами: полидиметилдиаллиламмонийхлоридом и цетилтриметиламмонийбромидом.

ХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

65-70 99
Аннотация
Наличие в нефтяном и газоконденсатном сырье углеводородов парафинового ряда (н-алканов) во многом определяет структуру и свойства нефтяных дисперсных систем (НДС). Короткоцепные н-алканы (С8-С17) входят в состав дисперсионной среды НДС. При переработке нефти они концентрируются в дистиллятных фракциях и влияют на эксплуатационные характеристики товарных моторных топлив. В работе исследовали влияние гидродинамической кавитации на короткоцепные н-алканы Источником кавитации служил дезинтегратор высокого давления ДА-1. Давление сжатия, создаваемое плунжерным насосом в ДА-1, составляло 50 МПа, кавитационное воздействие осуществляли последовательно три раза. Объект исследования - нефтяной жидкий парафин, содержащий 96.5% масс. н-алканов С9-С21 (в том числе 88.2% масс. С14-С17) и 2.5% масс. изоалканов С10-С20, остальное - примеси углеводородов других классов. Результаты ГЖХ показали, что суммарная конверсия исходных н-алканов С14-С17 не велика, но устойчиво возрастала: после первого цикла кавитации она составила 1.4%, после второго - 2.7%, после третьего - 3.6%. При наибольшей конверсии содержание н-алканов С8-С13 в нефтяном жидком парафине увеличилось на 1.9% масс. (28% отн.), н-алканов С18-С22 - на 0.6% масс. (36% отн.). Полученная информация позволит прогнозировать, каким образом наличие в нефтяном и газоконденсатном сырье короткоцепных н-алканов скажется на изменении его углеводородного и фракционного состава после кавитации.

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

71-78 92
Аннотация
Разработана методика формализованного описания функциональных моделей химического производства на основе теории графов. Модель представляется в виде совокупности ориентированных помеченных графов, иерархически упорядоченную с помощью отношения детализации. Вначале описана процедура преобразования отдельной диаграммы в помеченный граф, включающая в себя добавление служебных вершин и дуг. Вершины графа соответствуют функциональным блокам, границам и точкам ветвления стрелок диаграммы; дуги графа соответствуют стрелкам диаграммы. Приведены графические описания типовых взаимосвязей функциональных блоков: выход-вход, выход-управление, выход-механизм. Разработаны процедуры для преобразования граничных и ветвящихся стрелок. Преобразование ветвящихся стрелок выполняется в зависимости от изменения меток ветвей. Каждой ветвящейся стрелке соответствует подграф, включающий несколько дуг и, возможно, дополнительные вершины. Помеченные ориентированные графы задаются в теоретико-множественной нотации, содержащей метки дуг и роли вершин. Иерархия диаграмм задается с помощью отношения декомпозиции, которое связывает родительскую диаграмму, дочернюю диаграмму и детализируемый блок. В качестве примера выполнено построение теоретико-множественного описания функциональной модели получения винилацетата. Применение мощного математического аппарата, накопленного в рамках теории графов, для верификации и анализа функциональных диаграмм на основе предложенного формализованного описания является областью дальнейших исследований.
79-87 75
Аннотация
Анализ экспериментальных спектров внутреннего трения tgδ - f(T) показывает, что наиболее «простым» спектром обладают монокристаллические металлические материалы, для которых диссипация части энергии внешнего силового воздействия представляется в виде фона внутреннего трения. Фон слабо и монотонно возрастает при гомологических температурах θ < 0. 2 ÷ 0.4 и экспоненциально возрастает при θ ˃ 0.4. Учитывая, что в монокристаллических системах могут присутствовать дефекты в виде дислокаций, а концентрация точечных дефектов, связанных с атомами внедрения, минимальна, можно допустить, что данная монокристаллическая система состоит из одной агрегатной подсистемы, имеющей линейные дефекты. Для описания неупругой реакции данной подсистемы в области релаксационно возрастающего фона диссипативных потерь были рассмотрены в качестве ядер релаксации различные аналитические функции, наиболее часто используемые при описании явлений неупругости. Показано, что ядра Работнова, Ржаницына и Гаврильяка-Негами не удовлетворяют асимптотическим условиям сходимости рядов при положительных значениях входящих в них параметров. В этом случае они не могут быть использованы в качестве функций релаксации, описывающей реакцию агрегатной подсистемы в интервале температур выше гомологической температуры 0.4. Описание вязкоупругой реакции высокотемпературной ветви фона внутреннего трения и соответственно температурно-частотного изменения модуля сдвига возможно лишь при использовании функции Максвелла или функции Кольрауша, которая переходит в функцию Максвелла при единичном значении параметра дробности.
88-96 82
Аннотация
Проведен системный анализ жизненного цикла продукции из эластомерных материалов. Приведены основные модули системы управления жизненным циклом для системы управления на основе интегрированной информационной системы ERP жизненным циклом разработки, производства и дистрибьюции продукции из эластомерных композитов. Обозначены основные контрольные точки управления процессом. Предложено подробное описание сложных химико-технологических процессов структурирования многокомпонентных эластомерных композитов с позиций системного подхода на основе комплекса информационных и продукционных моделей. Рассмотрена модель автоматизированной системы управления химико-технологическими процессами структурирования эластомерных композитов на основе данных виброреометрии, представляющая собой пример использования системы управления по косвенным показателям. Показано, что возмущающие воздействия, приводящие к отклонению показателей процесса от заданных, носят рецептурно-технологический характер. Предложена архитектура интегрированной информационной системы управления сложными химико-технологическими процессами смешения и структурирования многокомпонентных эластомерных композитов на основе системы продукционных правил. Приведена блок-схема алгоритма обработки основной реометрической информации процесса структурирования эластомерных композитов.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2410-6593 (Print)
ISSN 2686-7575 (Online)