CC BY
12
9. Шаблон Универсальный Камуфляж (ОГП). [Электронный ресурс]. - Доступный с http://translate.google.com/translate? sl=auto&hl=ru&tl=ru&u=. [Электронный ресурс]. - Доступный с https://en.wikipedia.org/wiki/Universal_Camouflage_Pattern#cite_note-1.
Сапожник Д.И. Современные подходы к формированию колористического оформления тканей ведомственного назначения
Исследован вопрос особенностей колористического оформления тканей ведомственного назначения, как важного фактора формирования потребительских свойств этой группы текстильных материалов.
Сделан вывод об обязательности учета влияния факторов физического изнашивания в реальных условиях эксплуатации как самого текстильного субстрата, так и нанесенных на него красителей и возможности потери ими маскировочных свойств и дешифрации при использовании современных средств оптического и электронного наблюдения.
Ключевые слова: ткань, колористика, дешифрация, камуфляж, маскировка.
Sapozhnik D.I. Modern Approaches to Coloristic Decor Design of Fabrics for Departmental Use
The question concerning the features of colour decor of fabrics for departmental use as an important factor of forming consumer properties of this group of textile materials is studied. A conclusion is done about the necessity of account of influence of factors of physical depreciation in the real terms of exploitation of both most textile material and the dyes and possibility of loss inflicted by their camouflage properties and decoding at the use of modern facilities of optical and electronic supervision.
Keywords: fabric, painting, decoding, camouflage, disguise.
УДК667.621.6:678.74 Астр. У.В. Фуч; асист. ОМ. Оробчук;
доц. Р. О. Субтельний, канд. техн. наук; проф. Б. О. Дзтяк, д-р техн. наук - НУ "Львiвська полтехшка "
ДОСЛ1ДЖЕННЯ ЕМУЛЬС1ЙНО1 КООЛ1ГОМЕРИЗАЦН ФРАКЦ11 С9 ЗА Р1ЗНИХ СПОСОБ1В СТАБ1Л1ЗАЦН КОЛОЩНО1 СИСТЕМИ
Дослщжено процес емульсшно! коолтомеризацп ненасичених вуглеводшв фрак-ци С9. Встановлено залежшсть виходу та фiзико-хiмiчних характеристик вщ методу проведення коолтомеризацп. Вивчено вплив концентрацп емульгатора на процес. Дос-лщжено водно-вуглеводневi емульсшш системи без емульгатора, за концентраци емульгатора, яка вщповщае критичнш концентраци мщелоутворення (ККМ), та за концентраци значно вищо!, шж ККМ. Проведено сервд експерименпв за рiзноl штенсивност перемшування, метою яких е визначення розмiру частинок емульсп та змша 1х кшькос-тi в ходi процесу.
Ключовi слова: емульсшна коолiгомеризацiя, коолiгомер, емульгатор, поверхне-во-активна речовина, критична концентраця мiцелоутворення.
Вступ. В умовах сучасного розвитку нафтох1м1чно1 промисловосп пос-тае питания кватфшованого використання поб1чних продукпв. Щор1чне зрос-тання обсяпв виробництва етилену приводить до збшьшення кшькосп рдаих поб1чних продуктш шрол1зу (РППП). Ращональним способом утил1зацп РППП е 1х коол1гомеризащя з отриманням коол1гомер1в (нафтопол1мерних смол) [1].
Нафтополшерш смоли (НПС) використовують у багатьох галузях про-мисловостг у виробництв1 лакофарбових матер1ал1в (ЛКМ), типограф1чних фарб, адгезивш, мастик, паперу, пластику та ш. [2]. Вони е замшниками про-
дуктш природного i синтетичного походження: рослинних олш, кашфол^ аль-бумшу, фенол-формальдепдних i iнден-кумаронових смол. Також промислово виготовляють водоемульсiйнi композицп, що мктять коолкомер, каучук, ПАР, органiчний розчинник i добавки, якi використовують для покриття дерева, бетону та шших матерiалiв [3].
НПС отримують методами iонноí (каталiтичноí) або радикально!' (термiч-но1 або iнiцiйованоí) коолкомеризацц вуглеводневих фракцiй побiчних продук-пв пiролiзу. Кожен з промислово впроваджених методов мае низку недолiкiв [4]. Автори робгг [5, 6] запропонували способи коолiгомеризацií ненасичених вугле-водшв фракцй' С9 у суспензи та в розчинi, якi вiдрiзняються фiзико-хiмiчними характеристиками. Дослiдження емульсiйноí коолкомеризацц сумiшi ненасичених вуглеводшв фракцц С9 спрямоване на створення основ ново1 технологи, що характеризуеться зниженням температури i тривалостi процесу, низьким показ-ником кольору i високою молекулярною масою отриманих коолiгомерiв.
Матерiали i методика дослщжень. Емульсiйна коолкомеризащя мае певнi особливостi, пов'язанi з гетерогеннктю системи, високодисперсним станом мономерно", полiмерно-мономерноí та пол1мерно1 фаз, наявшстю емульга-тору, будовою мiжфазних шарiв [7].
Основними компонентами емульсшно1 системи е : дисперсiйне середови-ще (вода), в якому розчинено емульгатор. Емульгатор - водорозчинна анюноак-тивна ПАР Е-30 (сумiш лшшних алкансульфонатiв з довжиною вуглецевого ла-нцюга - С15); дисперсна фаза (нерозчинна у дисперсiйному середовищi) - фрак-цiя С9 (рiдкий побiчний продукт пiролiзу виробництва етилену, отримана на ТОВ "Карпатнафтохш" (м. Калуш, 1вано-Франювська обл.). Фракцiя С9 е сумт-шю насичених i ненасичених вуглеводшв, що мiстить до 50,0 % реакцшноздат-них алкш- та алкешлароматичних вуглеводшв С8-С10; iнiцiатор коолкомериза-цií - персульфат калда (K2S2O8) (розчинний у дисперсiйному середовишд).
Синтез коолiгомерiв емульсiйним методом здiйснювали у тригорлш кол-бi, оснащенiй мшалкою. Сировину (фракцда С9 i дисперсшне середовище) в об'емному спiввiдношеннi [1:2] подавали у тригорлу колбу, туди ж додавали розраховану кшьккть (1,0 % мас. (у розрахунку на фракцда С9)) iнiцiатора i емульгатора. Реакцда емульсiйноí коолiгомеризацií проводили за температури 333 К в умовах штенсивного перемтування. Пiсля завершения процесу водно-вуглеводневу сумiш центрифугували та досушували у вакуум-сушильнiй шафi. Для отриманих продуктк визначали вихiд продукту (у перерахунку на фракцда С9) i фiзико-хiмiчнi показники: ненасичешсть (бромне число), показник кольору за йодометричною шкалою (ИМШ), температуру розм'якшення, молеку-лярну масу.
Для кiлькiсноí характеристики отриманих емульсш визначали розмiр ча-стинок. Частинки емульсií мають, як правило, сферичну або близьку до не1 форму. Дiаметри, в основному, знаходяться в межах 10"5"10"7 см. Форма i розмiри частинок ткно пов'язанi з механiзмом i фiзико-хiмiчними особливостями процесу емульсшно1 полiмеризацií. Окрш капель емульсií мономеру, у водному дисперайному середовищi емульсiйноí системи е мiцели емульгатора. Деяка кшьккть молекул мономеру проникае всередину мiцел i розмiщуеться в !х вуг-леводневому ядрi. Цей процес називають солюбiлiзацiею.
Згiдно зi загальноприйнятими уявленнями, емульсiйна полiмеризацiя не-розчинного у водi мономеру, яка вщбуваеться внаслiдок введения в систему М-цiаторiв, протiкаe всерединi мщел емульгатора. У процесi перебiгу емульсшно!' полiмеризацií новi порцií мономеру надходять в зростаючi пол1мерно-мономер-нi частинки iз капель емульсií.
Середнi розмiри частинок в емульсií визначають оптичними методами: свiтлорозсiюванням, оптичною густиною розбавлених дисперсiй та методом ад-сорбцшного титрування, який використано в дослщженнях [8].
Результати дослщжень. Коолiгомеризацiю в емульси проведено за таких умов: температура процесу - 333 К, тривалкть процесу - 3 год, концентра-цiя iнiцiатора - 1,0 % мас. (у перерахунку на фракцда С9), концентрацiя емульгатора Е-30-0,7 % мас. (у перерахунку на фракцда С9), об'мне етквадношення [фракцiя С9: вода] = [1: 2].
Дослщження емульсiйноí коолкомеризацц здiйснено: а) у беземульга-торшй системi; б) у системi, що мiстить емульгатор за критично!' концентраци мiцелоутворения (0,7 % мас.); в) у системi з концентрацieю емульгатора, що значно перевишуе ККМ (3,0 % мас.) [10]. Залежнкть виходу та фiзико-хiмiчних характеристик коолiгомеру вщ концентраци емульгатора подано в табл. 1.
Табл. 1. Залежтсть виходу та характеристик коолкомеру вiд концентраци
емульгатора
Концентрац1я емульгатора Е-30 0,0 % мас. 0,7 % мас. 3,0 % мас.
Вих1д коол1гомеру, % мас 6,2 17,8 18,1
Бромне число, г Бг2/100 г 50,2 33,3 30,2
Молекулярна маса 600 810 800
Отримаш результати свщчать про те, що в разi критично1 концентраци мщелоутворення емульгатора - 0,7 % мас. досягаеться найвищий вихiд коолко-меру - 17,8 % мас. Унаслщок проведення процесу без емульгатора отримали коолiгомер з низьким виходом, порiвияно високим бромним числом та невисо-кою молекулярною масою. Також емульси, якi утворюються шд час диспергу-вання без додавання емульгатора, нестiйкi через значну вiльну поверхневу ене-ргiю. Краплi рiдини зливаються одна з одною (коалесцдають) i система швидко розшаровуеться.
Однак синтез беземульгаторних коолiгомерiв викликае значний штерес у зв'язку з кращими оптичними властивостями коолiгомерiв, а також вщсутнк-тю забруднень продукту емульгатором. Пiд час проведення реакиií за концентраци емульгатора, яка значно перевищуе ККМ, ПАР, що утворюють мщели, розчиняють неполярнi мономери. За концентраци емульгатора, вищо!, нiж ККМ, спостеркаемо незначне збiльшения виходу коолкомеру i покращення фь зико-хiмiчних характеристик. Однак використання емульгатора у великш юль-костi приведе до забруднення коолiгомеру. Збiльшения кiлькостi емульгатора до 3,0 % мас. збшьшуе вихщ всього на 0,3 % мас., тому недоцшьно використо-вувати концентрацда емульгатора вищу, нiж ККМ.
Проведено поркняльну оцiнку емульсiйного методу отримання коолко-мерiв iз суспензiйним та промисловим методом (у розчинi). Коолкомеризацда в
розчиш, з використанням iнiцiатора пероксиду лаурилу (ПЛ) 1,0 % мас, проводили за температури 373 К, впродовж 6 год. Суспензiйну коолкомеризащю проводили за температури 333 К, тривалкть процесу - 3 год, концентрация Ы-цiатора пероксиду бензошу (ПБ) - 1,0 % мас., концентрацк стабiлiзатора сус-пензií полшншового спирту (ПВС) - 0,1 % мас., об'мне сшвввдношення [фрак-щя С9: вода] = [1 : 2]. Результати дослвджень наведено у табл. 2.
Табл. 2. Залежшсть виходу та фiзико-хiмiчних показнитв вiд способу проведення коолкомеризаци
Найменування показника Суспенз1йна (Т= 333К, СПБ= 1,0 % мас., СПВС= 0,1 % мас., т = 3 год) У розчиш (Т= 373 К, Спл= 1,0 % мас., т= 6 год) Емульсшна (Т= 333 К, спк= 1,0 % мас. СЕ.зо= 0,7 % мас., т = 3 год)
Вихiд коолкомеру, % мас. 16,5 16,0 17,8
Бромне число, г Вг2/100 г 30,3 24,6 33,3
Молекулярна маса 490 900 810
Температура розм'якшення, К 350 333 358
Кол!р за ИМШ, мг 12/100 мл 30 60 40
Отримаш результати дають шдстави стверджувати, що кожен iз методiв мае як переваги, так i недолiки. За практично однакового виходу продукту (в межах 16,0-17,8 % мас.), перевагами суспензшно1 та емульайно1 коолкомери-зацií, порiвняно з коолiгомеризацiею в розчинi, е невисока температура проведення процесу, що дае змогу отримати коолкомери з низьким показником ко-льору. Мехашзм, який е специфiчним для емульсшно1 коолiгомеризацií, забез-печуе високу швидккть реакцií впродовж усього часу проведення дослщження. Отриманий коолiгомер характеризуеться дещо вищим виходом (17,8 % мас.), вищою молекулярною масою (810) i температурою розм'якшення (358 К) порш-няно з характеристиками продукту суспензшно1 коолiгомеризацií [6].
Iнтенсивнiсть перемiшування водно-вуглеводнево!' емульсií впливае на розподал частинок всерединi реакцiйного середовища, швидке i рiвномiрне роз-подшення Мщатора i емульгатора. Тому розглянуто вплив iнтенсивностi пере-мiшування реакцiйного середовища на вихвд коолiгомерiв, розмiр i кiлькiсть частинок емульсií. Вихвд коолкомеру пiдвищуеться зi збiльшенням женсив-носп перемiшування реакцiйноí сумiшi: за 800 об/хв вихвд становить 11,8 % мас, за 1400 об/хв - 16,7 % мас, за 1800 об/хв - 17,8 % мас. Змша швид-косп перемiшування, при цьому, не впливае на фiзико-хiмiчнi характеристики коолкомеру.
Визначено поверхневий натяг емульсп при ККМ сталагмометричним методом [9] (рис.). Пвд час реакцп емульсiйноí коолiгомеризацií впродовж однако-вих промiжкiв часу (пiсля кожних 30 хв) вiдбирали пробу, об'емом 5 мл. Далi 1х титрували 5 %-м розчином емульгатора до досягнення ККМ i визначали зна-чення поверхневого натягу в кожнш точцi.
1зотерми поверхневого натягу (див. рис. 1) мають характернi точки пере-гинiв, що вказуе на утворення асоцiатiв з макромолекул на межi роздшу фаз. За кшькктю витраченого емульгатора розраховано розмiр та кшьккть частинок емульсií у кожнш пробi методом адсорбцшного титрування [8]. Результати дос-лiджень наведено в табл. 3.
Кшькють обертiв мiшалки, об/хв Час, хв № проби Дiаметр частинки (йч), мкм Кшькють частинок (Ы)
30 1 0,498 1,05-1018
60 2 0,299 2,18-1018
800 90 3 0,206 3,32-1018
120 4 0,109 5,99-1018
150 5 0,106 1,44-1019
180 6 0,105 1,95-1019
30 1 0,560 5,49-1019
60 2 0,527 3,82-1020
1400 90 3 0,363 1,81-1020
120 4 0,188 4,65-1021
150 5 0,142 2,49-1021
180 6 0,104 1,42-1021
30 1 0,580 1,50-1018
60 2 0,366 3,78-1018
1800 90 3 0,342 4,32-1018
120 4 0,271 6,89-1018
150 5 0,171 1,71-1019
180 6 0,142 2,49-1019
№ проби
Дiаметр частин-ки (йч), мкм
Кiлькiсть частинок (Ы)
30
1
0,498
1,05-Ю1
60
0,299
2,18-101
800
90
0,206
3,32-Ю1
120
0,109
5,99-Ю1
150
0,106
1,44-Ю1
180
0,105
1,95-10'
30
0,560
5,49-Ю1
60
0,527
3,82-102
1400
90
0,363
1,81-102
120
0,188
4,65-102
150
0,142
2,49-102
180
0,104
1,42-102
30
0,580
1,50-Ю1
60
0,366
3,78-101
1800
90
0,342
4,32-101
120
0,271
6,89-101
150
0,171
1,71-Ю1
180
0 142
2 49-101
5 6 4 8 7 11 V. мл
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
Отриманi результати свiдчать про зменшення розмiрiв частинок емульсií впродовж усього процесу коолпюмеризацп.
Експериментальнi результати тдтверджуються теоретичними вщомос-тями про розмiри частинок, що характернi для емульсшно'' полiмеризащí окре-мих мономерiв (стирену, вшшхлориду тощо). Збтьшення концентрацп емуль-гатора супроводжуеться характерним для емульсшно'' полiмеризацií зменшен-ням дiаметра частинок емульсп (йч). Зменшення розмiру частинок, з одного боку, приводить до збшьшення стабтьносл внаслiдок зменшення гравггацшно1 складово'', а з шшого - активiзуе поверхню частинки i збiльшуе адсорбцiю ему-льгатора на и поверхнi.
Розмiр частинок емульсп та ''х кiлькiсть визначаються концентращею емульгатора i режимом перемшування реакцшного середовища.
Висновки. Проведено дослiдження емульсшного методу процесу кооль гомеризацп ненасичених вуглеводнiв фракцп С9. Проведено порiвняльну оцiнку емульсiйного методу отримання коолiгомерiв iз суспензiйним та коол^омериза-щею в розчинi (промисловий метод). Проведено емульсшну коолiгомеризацiю
у: беземульгаторнш систему систем^ що мiстить емульгатор за критично!' кон-центрацй' мщелоутворення; систем^ що значно перевищуе ККМ емульгатора. Встановлено, що найбшьш дощльно проводити процес за концентрацп емульгатора Е-30 0,7 % мас. (ККМ). Розраховано розмiр i шльккть частинок емульсй', встановлено залежнiсть ix вiд iнтенсивностi перемiшування. За розмiром частинок пiдтверджено перебiг саме емульсшно! коолкомеризацп.
Лiтература
1. Беренц А.Д. Переработка жидких продуктов пиролиза / А.Д. Беренц А.Б. Воль-Епштейн, Т.М. Мухина, Г.Л. Аверх. - М. : Изд-во "Химия", 1987. - 240 с.
2. Лакокрасочные материалы и покрытия. Современное состояние и тенденции развития : сб. статей Всерос. науч.-практ. конф. студентов и молодых ученых (Казань, 2006 г.). - Казань. : Изд-во Казан, гос. технол. ун-та, 2006. - С. 43-47.
3. Лесняк В.П. Синтез, модификация и применение нефтеполимерных смол на основе мо-номерсодержащих пиролызних фракций, химические проблемы создания новых материалов и технологий / В.П. Лесняк, Л.В. Гапоник, Д.И. Шиман, С.В. Костюк, Ф.Н. Капуцкий. - Минск 2008. - 236 с.
4. Дзшяк Б.О. Технологи одержання нафтошшмерних смол олнпмеризапдею фракцл С9 : автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук: спец. 05.17.04 / Б.О. Дзшяк, ДУ "Льв1в-ська полгтехшка". - Льв1в, 1995. - 19 с.
5. Курташ Ю.А. Одержання нафтопол1мерних смол з використанням ол1гопероксид1в : автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук: спец. 05.17.04 / Ю.А. Курташ; НУ "Льв1в-ська полгтехшка". - Льв1в, 2010. - 25 с.
6. Субтельний Р.О. Суспензшна коолнпмеризацш вуглеводн1в фракцл C9 з використанням гщропероксиду ¡зопропшбензолу / Р.О. Субтельний, О.М. Оробчук, Ю.А. Курташ, Б.О. Дзшяк // Вюник Национального ун1верситету "Льв1вська шштехнжа". - Сер.: Ххмш, технологи речовин i !х застосування. - Львiв : Вид-во НУ "Львiвська полгтехшка". - 2012. - .№ 726. - С. 187-189.
7. Нижник В.В. Пол1меризацш в гомо- та гетерогенних системах i властивост розчишв пол1мер1в / В.В. Нижник, В.А. Волошинещ, Н.М. Юхименко. - К. : Вид-во "Фгтосоцюцентр", 2010. - 254 с.
8. Практикум по коллоидной химии (Коллоидная химия латексов и поверхностно-активных веществ) / под ред. Р.З. Неймана. - М. : Изд-во "Высш. шк.", 1972. - 176 с.
9. Нижник В.В. Колощна х1мш з елементами ншохГмп / В.В. Нижник, В.А. Волошинець, Т.Ю. Нижник. - К. : Вид-во "Наука", 2012. - 506 с.
10. Фуч У.В. Вивчення впливу природи емульгатора на процес коолтемеризаци в емульсй' вуглеводнево! фракцл / У.В. Фуч, Р.О. Субтельний, Б.О. Дзшяк // Восточно-Европейский журнал передовых технологий : сб. науч. тр. - 2015. - № 4/6 (76). - С. 54-57.
Фуч У.В., Оробчук О.М., Субтельный Р.А., ДзинякБ.О. Исследование эмульсионной коолигомеризации фракций С9 при разных способах стабилизации коллоидной системы
Исследован процесс получения коолигомеров в эмульсии ненасыщенных углеводородов фракции С9. Установлена зависимость выхода и физико-химических характеристик от метода проведения коолигомеризации. Изучен процесс эмульсионной кооли-гомеризации при различных концентрациях эмульгатора, а именно: без эмульгатора, при концентрации эмульгатора, соответствующей критической концентрации мицелло-образования (ККМ), и при концентрации значительно выше, чем ККМ. Проведена серия экспериментов при разной интенсивности перемешивания, целью которых является определение размера частиц эмульсии и изменение их количества в ходе процесса.
Ключевые слова: эмульсионная коолигомеризация, коолигомер, эмульгатор, поверхностно-активное вещество, критическая концентрация мицеллообразования.
Fuch U.V., Orobchuk O.M., SubtelnyyR.A, DzinyakB.O. The Research of Emulsive Cooligomerisation Fractions of C9 Using Different Methods of Colloid System Stabilizing
The process of cooligomers obtained by cooligomerization at the emulsion of C9 hydrocarbon fraction of liquid pyrolysis products has been investigated. The dependence of the yield and physical and chemical characteristics of cooligomers on the cooligomerization method has been elucidated. The influence of the emulsifier concentration on the process has been studied. Water-hydrocarbon emulsion systems without emulsifier, with the emulsifier concentration that meets the critical micelle concentration (CMC), and at concentrations much higher than the CMC have been studied. A series of experiments with different mixing intensity was carried out, in order to determine the particle size of the emulsion and their number changing during the process.
Keywords: emulsion cooligomerization, cooligomer, emulsifier, surfactant, critical micelle concentration.
242
36ipHiiK HayKOBO-TexHi^HHX npa^
