Тезисы в сборнике размещены по факту поступления материалов в оргкомитет - polpoz.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Пояснительная записка к проекту решения Совета народных депутатов... 1 26.77kb.
Тезисы доклада А. Н. Белоусова 1 34.97kb.
Требования к оформлению материалов для публикации в сборнике статей... 1 44.53kb.
Тезисы доклада нипии эт «стройрезерв» 1 140.11kb.
Оформление тезисов для публикации в сборнике конференции Формат предоставляемых... 1 16.26kb.
Тезисы лекции №1. Реинжиниринг бизнес-процессов с. Тезисы лекции... 7 793.13kb.
Самовозгорание органических и минеральных веществ и обеспечение пожаробезопасности... 1 92.05kb.
Борисов С. В. Юшкова Ю. Г. Выборы в Республике Коми: а была ли сенсация 1 275.3kb.
Окружающей среды по многим предметам. Они были изданы в сборнике... 7 634.82kb.
Альберт Эйнштейн Эйнштейн о религии 11 812.78kb.
1 в настоящем сборнике содержатся нормы на выполнение работ по разборке... 3 620.95kb.
Ковалева Анастасия. 10 1 279.53kb.
1. На доске выписаны n последовательных натуральных чисел 1 46.11kb.

Тезисы в сборнике размещены по факту поступления материалов в оргкомитет - страница №1/9

Федеральное агентство по образованию

Бийский технологический институт (филиал)

государственного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Алтайский государственный технический университет

имени И.И. Ползунова»
Факультет химической технологии и машиностроения

Кафедра «Теплогазоснабжение и вентиляция,

процессы и аппараты химической технологии»


Прикладные аспекты химической технологии полимерных материалов и наносистем

(Полимер-2009)
Материалы III Всероссийской

научно-практической конференции

студентов, аспирантов и молодых учёных

29–30 мая 2009 года



Бийск


Издательство Алтайского государственного технического университета

им. И.И. Ползунова

2009

УДК 678.02:678.85


Прикладные аспекты химической технологии полимерных материалов и наносистем (Полимер-2009): материалы III Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных 29–30 мая 2009 года / Алт. гос. техн. ун-т, БТИ. – Бийск:
Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2009. – 156 с.

ISBN 978-9257-0158-4


В сборнике представлены материалы III Всероссийской научно-практической конференции «Прикладные аспекты химической технологии полимерных материалов и наносистем» («Полимер-2009»). В докладах конференции обсуждаются проблемы химии и химической технологии полимеров и композиционных материалов на их основе. Значительное внимание уделено получению новых полимеров, полимерных материалов и наполнителей для них. Широко рассмотрены вопросы применения природных и синтетических полимеров в различных областях жизнедеятельности человека.
УДК 678.02:678.85


Тезисы в сборнике размещены по факту

поступления материалов в оргкомитет
конференции

Все материалы воспроизведены в том виде,

в котором были представлены авторами



I

SBN 978-9257-0158-4



© БТИ АлтГТУ, 2009


Учредители конференции

Федеральное агентство по образованию

Бийский технологический институт (филиал)

государственного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Алтайский государственный технический университет

имени И.И. Ползунова»
(БТИ АлтГТУ)



Институт проблем химико-энергетических

технологий Сибирского отделения

Российской академии наук
(ИПХЭТ СО РАН)





Федеральное государственное

унитарное предприятие

«Федеральный научно-производственный центр «Алтай» (ФГУП «ФНПЦ «Алтай»)

Организационный комитет III Всероссийской научно-практической конференции «Прикладные аспекты


химической технологии полимерных материалов
и наносистем» («Полимер-2009») выражает искреннюю
благодарность спонсорам за содействие
в успешном проведении конференции:


ФГУП

«ФНПЦ «Алтай»


http://frpc.biysk.secna.ru




ИПХЭТ СО РАН

www-страница: www.ipcet.ru





www.polimer-biysk.ru

ООО НПП «Системы


промышленной
безопасности»








ООО "Бия-Хим"


http://www.biysk.ru



Телефон: 8-(3854)-304091




СОДЕРЖАНИЕ
Исследование физико-механических характеристик модифицированных нефтеполимерных смол

О.В. Бондалетов, А.С. Уварова, Л.А. Гричневская……………..………11
Производство окисленного атактического полипропилена: результаты научных исследований, опыт эксплуатации установки и перспективы развития

В.П. Нехорошев, К.Н. Гаевой, А.В. Нехорошева………………………..13
Моделирование пористой структуры натурального коллагенсодержащего материала, модифицированного в потоке высокочастотной плазмы пониженного давления

И.Ш. Абдуллин, М.В. Антонова, Э.Ф. Вознесенский, И.В. Красина…..16
Образование октакарбона в процессе ультразвуковой кавитации

О.В. Стеблева, Г.В. Леонов, А.Л. Верещагин…………………………...19
Применение новых полимерных материалов в машиностроении

О.И. Волостнова, И.Ф. Мингазетдинов ………………………………..22
Использование модифицированной

нанокобальтом смазки для повышения износостойкости деталей машин



А.Ф. Мельников……………………………………………………………24
Акустическое исследование физико-механических свойств полимерных связующих на основе
поли-N-метилаллил-5-винилтетразола (МПВТ-А)

М.А. Калинин, П.В. Петреков, Е.Н. Лушин, И.А. Терещенко,

Н.И. Камбарова, И.В. Харламов………………………………………....28
Исследование электризуемости волосяного покрова меховой овчины после обработки плазмой индукционного разряда пониженного давления и антистатика

М.Н. Сагдеев, Ф.С. Шарифуллин, И.Ш. Абдуллин……………………..32

Полимеризация диэтилфумарата в ионных жидкостях



С.В. Казак, А.Ю. Федорин, Л.Я. Царик………………………………….35
Активация поверхности полиэтиленовой пластины ВЧЕ-разрядом

В.Х. Абдуллина, Е.А. Сергеева, М.Ф. Шаехов…………………………...38
Исследование эпоксидного связующего

серии КДА-ХИ



А.Г. Туисов, О.В. Быстрова, А.М. Белоусов ………….………….…..41
Изучение высокотемпературного окисления ингибированного ПЭ

Х.С. Бекназаров, А.Т. Джалилов, У.Ю. Останов, М.К. Асамов……....43
Модификация структуры натуральных ВММ

Г.Р. Рахматуллина…………………………………………….………….46
Применение метода послойного определения для исследования диффузии воды в полимерных композиционных системах

Н. Г. Игонин……………………………………………………………….48
ПОЛИМЕРНОСОЛЕВЫЕ КОМПОЗИЦИИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ГАЗОГЕНЕРИРУЮЩИХ И ПИРОТЕХНИЧЕСКИХ СМЕСЯХ

Д.В. Тихонов, В.Н. Попок…………………………………………………51
ВЛИЯНИЕ ТИПА ПОЛИМЕРА НА КРИТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ И ГОРЕНИЯ ГАЗОГЕНЕРИРУЮЩИХ КОМПОЗИЦИЙ

Ю.А. Пивоваров, В.Н. Попок……………………………………………..52
ВЛИЯНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ГРУПП КОМПОНЕНТОВ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ НА ТЕРМИЧЕСКУЮ СТОЙКОСТЬ СМЕСЕЙ С УЛЬТРАДИСПЕРСНЫМИ МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ НАПОЛНИТЕЛЯМИ

В.Н. Попок, Н.П. Вдовина………………………………………………..53

Синергетический эффект совместного воздействия ультразвука и стимуляторов роста на ризогенную активность одревесневших черенков винограда



А.Н. Хмелева, А.Л. Верещагин …………………………………………..54
Регулирование адгезионных свойств эпоксидного покрытия модификацией связующего силикатным наполнителем

Т.С. Коробщикова, Н.А. Орлова, Д.И. Дементьева,
Ю.Н. Денисов
…………………………………………………………. …57
Возможность использования охры в качестве пигмента для полимеров

Т.Н. Теряева, О.В. Костенко……………………………………………..63
Наностимулятор роста и развития растений

В.В. Кропоткина, А.Л. Верещагин……………………………………….65
Модификация биополимеров низкотемпературной плазмой

Е.А. Панкова………………………………………………………………68
Ацилирование древесины бензойной кислотой системой «тионилхлорид-трифторуксусная

кислота»


А.В. Протопопов, Н.Г. Крылова……………..…………………………..70
Исследование физико-химических свойств композиционных материалов на основе ацетилированной древесины и

соединений магния



Н.В. Игнатова, Д.А. Шевченко, В.А. Новоженов, М.В. Ефанов………72
Оптимизация технологии вспенивания

карбамидоформальдегидных смол



А.В. Кайзер, Е.А. Новиковский, Е.С. Ананьева………………………….75
Оптимизация физико-механических свойств стеклопластиков конструкционного назначения

А.В. Кайзер, Ф.М. Бетеньков, Е.С. Ананьева……………………..……78
Использование природных углеводородных газов в качестве холодильного агента

З.Х. Гаппарова, Х.С . Рахимов, Т.Т. Турсунов………...…..……………. 83
Огнезащитный компонент для покрытий и пропитки древесных композиционных материалов

М.А. Курбанова, А.Т. Джалилов, А.А. Тиллаев ……………………. …..85
применение фрактально-кластерного подхода для прогнозирования свойств полимера,

наполненного наноразмерными частицами



А.В. Рогалев, С.А. Хвостов, Е.С. Ананьева………….….……………….88
АНАЛИЗ МЕХАНИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ И МИКРОСТРУКТУРЫ ЭПОКСИДНОГО СВЯЗУЮЩЕГО, УПРОЧНЕННОГО НАНОЧАСТИЦАМИ

Е.Н.Федорова, Д. Окаб, В.Б. Маркин, Е.С. Ананьева………….……….96
Полимербитумная композиции для производства электрокабельной продукции энергетического назначения

П.А.Синьшинов, Д.А. Синьшинов, И.О. Дошлов., Н.Н. Николенко ......104
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО ПОЛУЧЕНИЮ СОВРЕМЕННЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ ВЯЖУЩИХ

П.А Синьшинов, Н.Н. Николенко, А.П. Горохов, И.О. Дошлов ……………..106
Исследование технологических свойств

вторичного полипропилена, наполненного охрой



Т.Н. Теряева, О.В. Касьянова, И.С. Исмайлова, С.В. Курлова……….108
Сравнение термического разложения полиэфиров и полиметиленэфиров фенолов и борной кислоты

М.А. Ленский, О.В. Корнева ……………………………………………110
Повышение физико-механических характеристик композиционных материалов добавками борорганических полимеров

Д.В. Корабельников, М.А. Ленский, А.А. Андрощук…………………...113

Исследование влияния малеино-терпеновых смол на свойства эластомерных композиций



Е.И. Лесик, М.А. Худолей, Т.Л. Кузнецова…………………………… .117
Влияние модифицирования поверхности частиц циклических нитраминов на процессы горения металлизированных и малометаллизированных энергетических конденсированных систем (ЭКС)

М.Б. Кузовкина, О.А. Трошина, Б.В. Певченко, Н.А. Бахолдина……...118
Исследование влияния ультразвуковых колебаний на состав фотополимерной композиции печатных форм флексографской печати

С.В. Медведев, С.А. Барташевич………………………………………123
Исследование упруго-прочностных характеристик эпоксидного связующего, модифицированного углеродными наночастицами неупорядоченной структуры

Е.А. Новиковский, Е.С. Ананьева………………………………………126
Исследование горения высоконаполненных композиций на основе нового активного азолового горючего связующего в диапазоне температур ±50 °С

Н.А. Бахолдина, Б.В. Певченко, М.Б. Кузовкина, Н.Ф. Панченко,

О.А. Трошина, Г.Т. Суханов………………….…………………….……131
Разработка ультразвуковых колебательных систем для формирования кольцевых сварных швов

В.Н. Хмелёв, А.Н. Сливин, А.Д. Абрамов……………………………….135
сравнительное Исследование свойств регенерата, полученного методом карбоксидирования

С.М. Васильев, В.Д. Ворончихин, К.А. Дубков, Д.П. Иванов,

С.В. Семиколенов..………………………………………………………138
МОДИФИКАЦИЯ ГАЛОГЕНПРОИЗВОДНЫХ УГЛЕВОДОВ АЗОТСОДЕРЖАЩИМИ СОЕДИНЕНИЯМИ

Е.В. Крюкова, Ю.В. Мороженко…………………………………….…140
Автоматизированная установка непрерывной полимеризации

В.М . Емельянов, А.М. Гумеров………………………..………………..146
Разработка модифицированного фрикционного материала на основе волластонита

О.М. Михальцова, М.А. Ленский…………………….………………….148
Применение ультразвуковых колебаний для ускорения процессов при производстве
полимерных материалов

В.Н. Хмелёв, С.С. Хмелёв, Д.С. Абраменко, С.Н. Цыганок…………...151
Влияние отверждающего агента на релаксационные свойства поли-N-метиалаллил-5-винилтетразола

Е.А. Пазников, П.В. Петреков, М.А. Калинин ..………..……………...154

Исследование физико-механических характеристик модифицированных нефтеполимерных смол
О.В. Бондалетов, А.С. Уварова, Л.А. Гричневская
Томский политехнический университет

г. Томск, пр. Ленина, 30; E-mail: OlegBondaletov@yahoo.com


В процессе пиролиза углеводородного сырья образуется значительное количество побочных продуктов, так называемых жидких продуктов пиролиза (ЖПП), которые в своем составе содержат различные предельные и непредельные углеводороды. Максимальное использование побочных и вторичных продуктов является одним из основных требований, предъявляемых к современным технологиям, как с экономической, так и с экологической точки зрения. Полное использование углеводородного сырья является важнейшей задачей развития нефтехимических производств, обеспечивающее их безотходность и безвредность.

Одним из направлений использования ЖПП является синтез нефтеполимерных смол путем сополимеризации непредельных компонентов (стирол, -метилстирол, циклопентадиен, дициклопентадиен, инден, винилтолулол и др.), входящих в их состав. Это направление позволяет решать проблему утилизации побочных продуктов, а также получать новые продукты, которые находят применение в лакокрасочной, резинотехнической, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности. Сополимеризацией непредельных компонентов жидких продуктов пиролиза в основном получают смолы, которые не содержат функциональных групп, кроме ненасыщенных связей, что существенно сужает область их практического использования.

В данной работе представлены результаты исследования синтеза и физико-механических свойств смол, полученных олигомеризацией фракций жидких продуктов пиролиза, модифицированных 10 и 20 % бутилметакрилата, под действием каталитической системы – тетрахлорид титана и диэтилалюминий хлорид, взятых в эквимолярном соотношении. Синтез смол проводили при температуре 80 оС в течение 2 часов. По окончании реакции каталитический комплекс дезактивировали окисью пропилена, при этом продукты взаимодействия комплекса с дезактиватором оставались в составе смолы.

Для получения смол использованы фракция С9 жидких продуктов пиролиза и дициклопентадиеновая фракция (ДЦПДФ), содержащая в качестве основного мономера дициклопентадиен.

Сополимеризация непредельных компонентов фракций и БМА приводит к образованию 35-45 % смолы, в состав которой входят звенья акрилата. Наличие акриловых звеньев в составе смол подтверждают спектральные исследования. В ПМР-спектрах переосажденных образцов смол зафиксировано наличие сигнала в области 4,13 м.д., свойственного метиленовым протонам бутилметакрилата, расположенным -положению к кислороду карбоксильной группы. Появление полос поглощения эфирных (1100…1150 см-1) и карбонильных (1700…1730 см-1) групп в ИК-спектрах также свидетельствует об образовании сополимера исследуемых фракций с БМА.

Физико-механические свойства пленок, полученных поливом растворов модифицированных смол, представлены в таблице. Все пленки – прозрачные, ровные и однородные – высыхают менее чем за 8 часов. Растворы модифицированных смол хорошо совмещаются с растворами окисленного подсолнечного масла.

Таблица – Физико-механические свойства пленок


Фракция

Количество БМА, %

Свойства пленок

Адгезия по методу решетчатых надрезов,

балл


Прочность при
изгибе, мм

Прочность при ударе,

см


С9

0

10

20



4

2

1



10

6

4



4

5

7



ДЦПДФ

0

10

20



4

3

2



12

6

4



3

3

3


Таким образом, полимеризацией фракций жидких продуктов пиролиза, модифицированных бутилметакрилатом, получены нефтеполимерные смолы, содержащие эфирные группы в составе и обладающие хорошой адгезией и эластичностью, которые могут быть использованы в качестве компонентов лакокрасочных материалов.









Производство окисленного атактического полипропилена: результаты научных исследований, опыт эксплуатации установки
и перспективы развития

В.П. Нехорошев, К.Н. Гаевой, А.В. Нехорошева
Сургутский государственный университет ХМАО–Югры

Тюменская область, г. Сургут, пр. Ленина, 1; E-mail: nvp.atact@mail.ru


В Сургутском государственном университете разработана новая технология получения окисленного атактического полипропилена (ОАПП), который используется: в качестве полимерного модификатора битумов, улучшающего свойства битумно-полимерных вяжущих материалов (БПВ); для приготовления герметизирующих материалов для строительства и автомобилестроения; в качестве специального модификатора высоконаполненных полимерных композиций на основе каучуков и полиолефинов, улучшающего свойства и технологичность приготовления композиций; для приготовления клеев-расплавов, используемых для маркировки и упаковки продукции; в качестве многофункциональных присадок к смазочным маслам и консистентным смазкам; для приготовления стабилизатора щебёночно-мастичного асфальтобетона. Инновационное малое предприятие ООО «Атактика» (г. Томск) синтезирует ОАПП на опытно-промышленной установке мощностью 400 тонн в год по непрерывной технологической схеме окисления расплава атактического полипропилена (АПП) кислородом воздуха. Выпускается три марки ОАПП, различающиеся степенью термоокислительной деструкции полимера, его строением, свойствами и областями использования в промышленности. Приводится принципиальная технологическая схема опытно-промышленной установки синтеза ОАПП.

Установлен состав и строение полимерных и побочных низкомолекулярных продуктов термоокислительной деструкции АПП. Показано, что на строение и свойства ОАПП влияют молекулярная масса исходного АПП, температура и время реакции окисления. Приведены кинетические зависимости: изменения средневязкостной молекулярной массы полимера, накопления карбонильных и гидроксильных групп в нем, выхода низкомолекулярных побочных продуктов окисления. Установлена общая формула ОАПП (рис. 1).

Низкомолекулярные побочные продукты окисления АПП содержат смесь алканов, алкенов, алкадиенов, алифатических и циклических непредельных кетонов. Обсуждаются схемы реакций синтеза ОАПП и побочных низкомолекулярных продуктов термоокислительной деструкции.

Рисунок 1 – Общая формула окисленного атактического
полипропилена: n = 123–898; k = 1,0–1,9; m = 1,1–2,0; l = 1,6–2,0
Проведено сравнение технологических и аппаратурных особенностей химического модифицирования битумов ОАПП и некристаллическими сополимерами пропилена. Модифицирование некристаллическими сополимерами требует специальных импортных гомогенизаторов большой мощности. Приведены экспериментальные данные о влиянии условий синтеза на состав и свойства микросферического катализатора полимеризации пропилена (МСК−1). Показана возможность выпуска некристаллических полимеров пропилена в качестве целевого продукта на заводе ООО «Томскнефтехим». Основными потребителями являются заводы по производству высококачественных кровельных рулонных материалов.

Показаны особенности строения промышленного АПП. Наибольшие отличия наблюдаются по содержанию двойных связей, молекулярной массе и вязкости расплава, которые подтверждают влияние примесей непредельных соединений в растворителе на структуру полимера. На основании полученных кинетических кривых ДТГ, ДТА и ТГ рассчитаны кинетические параметры реакции термоокислительной деструкции АПП. В ИК-спектрах ОАПП наблюдаются валентные колебания карбонильной группы кетонов с максимумом в области 1720 см−1; в области 3400−3200 см−1 имеются характерные широкие полосы поглощения слабой интенсивности валентных колебаний ОН-групп, связанных водородными связями, относящихся к спиртам и одиночных ОН-групп; малоинтенсивное поглощение в области 1660 см−1, относящееся к валентным колебаниям двойных >С=С<-связей, в сочетании с полосами поглощения деформационных колебаний при 830, 887, 898, 971 см−1 свидетельствует о присутствии большого количества винильных и винилиденовых двойных связей.

Изготовлена установка для получения ОАПП по непрерывной технологической схеме синтеза, содержащая три последовательно соединенных реактора барботажного типа при соотношении высоты реактора к его диаметру в пределах 2,0−5,0 и устройство для подачи воздуха, снабженное диспергирующей насадкой с прорезями по периметру нижней кромки с соотношением диаметра насадки к диаметру реактора 0,25-0,50. Насадка на конце барботера выполняет три функции одновременно: равномерно распределяет и диспергирует воздух в реакционной массе; перемешивает реакционную массу за счет архимедовой подъемной силы, поднимающей газожидкостную смесь с меньшей плотностью вверх реактора, и предохраняет ее от локальных перегревов у стенок реактора; защищает переливы между реакторами от забивки кусками не расплавившегося полимера, которые имеют большую плавучесть в газожидкостной реакционной массе. При несоблюдении указанных соотношений возрастает размер выходящих пузырьков воздуха из диспергатора – более 5 мм, что снижает эффективность использования кислорода в реакции, ухудшает перемешивание реакционной массы и уменьшает рабочий объем реакционной зоны, т.е. приводит к снижению производительности установки. Каждый колонный реактор снабжен электронагревателем, термопарой и регулятором температуры.

Состав и строение низкомолекулярных конденсирующихся соединений, полученных при ТОД АПП при 180 °С, предоставляет информацию о радикальном механизме реакции деструкции и строении ОАПП. Обсуждаются возможные схемы реакций образования низкомолекулярных продуктов окисления АПП.

Совместно с ОАО «Сибур» планируется организация промышленного производства ОАПП мощностью 1 тыс. тонн в год.

Выводы

1. Разработана новая технология получения нового модифицированного полимера – окисленного атактического полипропилена.

2. Сконструирована и создана опытно-промышленная установка получения ОАПП мощностью 400 тонн/год и разработан комплект научно-технической документации.

3. Отлажено производство ОАПП по непрерывному технологическому процессу синтеза согласно марочному ассортименту продукции.






Моделирование пористой структуры натурального коллагенсодержащего материала, модифицированного в потоке высокочастотной плазмы пониженного давления
И.Ш. Абдуллин, М.В. Антонова, Э.Ф. Вознесенский, И.В. Красина
Казанский государственный технологический университет

г. Казань, ул. К. Маркса, 68; E–mail: tkim1@kstu.ru


Обработка пористых материалов в потоке высокочастотной (ВЧ) плазмы пониженного давления позволяет осуществить модификацию их структуры во всем объеме – объемную модификацию [1]. В качестве объекта исследований выбран натуральный коллагенсодержащих материал – кожевенный полуфабрикат хромового метода дубления.

Основными структурными образованиями выбранного материала являются фибриллы коллагена, первичные и вторичные волокна. Процесс объемной ВЧ плазменной модификации вызывает деформации элементов структуры, изменение их взаимной ориентации, и как следствие изменение пористости материала.

Экспериментально определен режим плазменной обработки, приводящий к повышению обрабатываемости материала в растворах и получению высокоэластичной кожи (I-й режим: G=0,04г/с, P=13,3Па, t=5мин, Wp=1,2 кВт), определен режим, приводящий к снижению обрабатываемости материала и получению кож с пониженной эластичностью (II-й режим: G=0,04г/с, P=13,3Па, t=5мин, Wp=1,8 кВт). Также определен режим, позволяющий получать материал, инертный к большинству обработок (III-й режим: G=0,04г/с, P=13,3Па, t=5мин, Wp=2,0 кВт).

Предположено, что возникновение технологических эффектов в материале связано с преобразованиями его пористости. Натуральный коллагенсодержащий материал обладает двумя типами пор, порами в укладке первичных волокон (первичные поры, микропоры) и поры между вторичными волокнами (вторичные поры, макропоры).

На основе результатов экспериментальных и теоретических исследований рассчитаны деформации структурных элементов при разных режимах ВЧ плазменной обработки. Деформации структурных элементов материала характеризуют коэффициенты , , , , описывающие отношение поперечных размеров структурных элементов в исходном (контрольном) образце и после ВЧ плазменной обработки (табл. 1).

Таблица 1 – Значения коэффициентов изменения размеров структурных элементов при ВЧ плазменной модификации коллагенсодержащего материала в трех режимах



Режим ВЧ плазменной обработки

Коэффициент










I-й режим (G=0,04г/с, P=13,3Па, t=5мин, Wp=1,2 кВт)

1

0,9841

1,1384

0,8926

II-й режим (G=0,04г/с, P=13,3Па, t=5мин, Wp=1,8 кВт)

1

0,9841

0,8934

1,1355

III-й режим (G=0,04г/с, P=13,3Па, t=5мин, Wp=2,0 кВт)

1

0,9841

0,8934

0,8644

Построена плоскостная графическая модель структуры, в которой предложена равномерная укладка круглых элементов, со взаимным смещением на 600 (рис. 1).








di- диаметр поперечного сечения структурного элемента i-го типа;

Xi- размер пространств между элементами структуры i-го типа;

di- расстояние между центрами соседних структурных
элементов i-го типа
Рисунок 1 – Схема взаимного расположения элементов при
моделировании волокнистой структуры
При i=0, рассматривается уровень фибрилл, при i=1- уровень первичных волокон, при i=2- уровень вторичных волокон. Величины разных уровней пористости материала () можно выразить через соотношения , .

Если учесть, что часть пор в натуральном коллагенсодержащем материале занято балластным веществом, введем коэффициент Fi- коэффициент заполнения поры балластным веществом, 0≤Fi≤1. Также учем изменения размеров структурных элементов с коэффициентами , , , ; условную пористость трехуровневой системы можно выразить как:



при этом - функция взаимной ориентации элементов системы i-го уровня. Таким образом, формула (1) позволяет рассчитать трехуровневую пористую систему с любой закономерностью распределения элементов на разных уровнях структуры. Функция укладки элементов может варьироваться в зависимости от уровня структуры, если укладка элементов на разных уровнях не одинакова. При моделировании приняли как:



где α0 – угол в укладке элементов (рис. 1).

Проведен расчет пористости натурального коллагенсодержащего материала после ВЧ плазменной обработке в трех режимах, получены значения первичной (микропористости), вторичной (макропористости) и суммарной пористости модели. Зависимость изменений первичной, вторичной и суммарной пористости материала от режимов ВЧ плазменной обработки представлены на диаграмме, рис. 2.

Установлена зависимость между режимами ВЧ плазменной обработки, деформациями волокнистых элементов коллагенсодержащего материала и величиной его пористости на разных уровнях структуры. Полученное графическое и математическое описание может быть использовано для расчета пористости материалов волокнисто структуры при разнообразных обработках. Исходными данными могут служить результаты электронно-микроскопических исследований.






Рисунок 2 – Расчетные параметры пористости натурального

коллагенсодержащего материала при разных режимах

ВЧ плазменной обработки


Список используемой литературы

1. Абдуллин, И.Ш. Высокочастотная плазменно–струйная обработка материалов при пониженном давлениях. Теория и практика применения / И.Ш. Абдуллин, В.С. Желтухин, Н.Ф. Кашапов. – Казань: Изд-во Казан. ун-та, 2000. – 348 с.


Образование октакарбона в процессе ультразвуковой кавитации
О.В. Стеблева, Г.В. Леонов, А.Л. Верещагин
Бийский технологический институт

г. Бийск, ул. Трофимова, 27; E – mail: lov@bti.secna.ru


В последнее время наблюдается повышенный интерес специалистов в областях физики, химии, биологии к наночастицам. Особо среди таких частиц выделяются ультрадисперсные алмазы (УДА) и другие модификации углерода. Так УДА могут синтезироваться при детонации углеродсодержащих взрывчатых веществ [1], в процессе гидродинамической кавитации [2], т.е. эти методы основаны на использовании химических и физико-химических превращений веществ в ударных и детонационных волнах, происходящих в результате действия на вещества реализующихся при этом высоких давлений и температур. Недостатком этих технологий является необходимость создания специальных детонационных камер для подрыва взрывчатых веществ, использование агрессивных технологических сред на стадии выделения готового продукта из образовавшейся постдетонационной массы.

В данной работе рассматривается возможность создания наночастиц углеродной фазы в результате акустической кавитации, которая представляет собой эффективный механизм концентрации энергии и является основным инициатором физико-химических процессов, возникающих в жидкости под действием ультразвука [3]. При схлопывании кавитационных пузырьков в жидкой среде инициированных ультразвуком развиваются давления порядка нескольких МПа и температура 104 К.

В качестве объектов исследования были взяты гексан и этанол, в качестве эталона - образец детонационных НА (ДНА), полученных при детонации сплава тротил-гексоген производства ФГУП «ФНПЦ «Алтай» (г. Бийск). Длительность ультразвукового воздействия составляла 60 минут при мощности ультразвукового аппарата 68 Вт с частотой колебаний 22 кГц и интенсивностью волны 2 Вт/см2. После обработки образцы жидкости высушивали, а полученный сухой остаток темного цвета анализировался с помощью электронной микроскопии, термического и рентгеноструктурного анализа.

Анализ фотографий (рисунок 1), полученных на электронном микроскопе JSM-840, показал, что в центральной части частиц видны бурые включения (рисунок 1б), которые следует рассматривать как аморфную углеродную массу, выход которой составляет менее 1% от массы исходной органической жидкости.

Специалистами Томского материаловедческого центра коллективного пользования был проведен рентгеноструктурный анализ на дифрактометре Shimadzu XRD 6000. В полученном образце в качестве основной фазы обнаружены частицы октакарбона С8, размерами от 100-150 нм. Октакарбон является кубической аллотропной формой углерода, по типу ячейки и пропорциональности периодов структура С8 подобна плотным фазам Si и Ge. При нагревании он превращается в гексагональный графит. Октакарбон имеет плотность 4,1 г/см3, что на 15% больше плотности алмаза. Раннее он был получен только при конденсации в вакууме углеродной плазмы [4].

Полученные результаты можно объяснить тем, что в процессе схлопывания кавитационной полости при акустической кавитации выделяется количество энергии, достаточное для разрыва химических связей между С и Н в жидкости, что приводит к образованию углеродной фазы вещества. Развиваемое при этом давление (порядка нескольких атмосфер) достаточное для преобразования неалмазной фазы углерода в другую, более плотную модификацию.




a б


Рисунок 1 – a) ДНА; б) полученные кавитационные частицы из
этанола (при 2000- и 8000-кратном увеличении)
В дальнейшем планируется проведение дополнительных исследований по изучению влияния режимов ультразвукового воздействия на структуру и свойства полученных частиц углеродной фазы, и возможности получения наноалмазов в процессе ультразвуковой кавитации.
следующая страница >>