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.

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.

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.