CC BY
14
КОМПОЗИТЫ ТРУБНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Петухова Евгения Спартаковна
к.т.н.,
Саввинова Мария Евгеньевна
к.т.н., ФБГУНИнститут проблем нефти и газа СО РАН, г. Якутск
В течение 2009-2014 гг. в ФГБУН Институте проблем нефти и газа проводились работы ориентированные на создание полимерных композиционных материалов трубного назначения. В данной статье приведен краткий обзор [1-7] результатов исследования, включающий результаты следующих основных работ: конкурс РФФИ р_восток_а № 09-03-98503 «Влияние армирования углеродными волокнами на структуру и свойства бимодальных полиэтиленов» (2009-2011 гг.) [2]; Государственный контракт № 627 «Разработка нанотехнологических способов упрочнения трубных марок полиэтиленов» (2009-2011 гг.) [1]; Грант Президента Республики Саха (Якутия) «Разработка методов упрочнения трубных марок полиэтиленов для повышения эксплуатационной надежности трубопроводов в условиях Севера» (договор №2 1 от 2 апреля 2014 г.). Исследования велись с использованием приемов нанона-полнения и дисперсного-армирования.
В качестве полимерной матрицы использовался полиэтилен ПЭ80Б (ОАО «Казаньоргсинтез», г. Казань). В качестве наполнителей использовали наношпи-нель магния (Институт твердого тела СО РАН), природные цеолиты Хонгурин Кемпендяйского месторождения Республики Саха (Якутия), углеродные нановолокна (УНВ) (Институт катализа СО РАН), рубленые углеродные микроволокна марки УКН-М, УВИС
АК-П (ООО НПЦ «Увиком»), углеродные волокна в сочетании с нановолокнами, наноструктурированные волокна УКН-М.
Для введения наполнителей в полиэтилен использовали лабораторный пластикордер «ВгаЬеМег». Смешение наполнителя с полимером осуществляли на роторном смесителе пластикордера при температуре 180 °С и скорости вращения валков 30 об/мин в течение 10 мин. Полученную массу механически измельчали до размера гранулированного материала. Полученный измельченный гранулированный материал экструдиро-вали с применение щелевой экструзионной головки пластикордера при температуре 180-200 °С.
Равномерность распределения наполнителя в полимерном связующем оценивалась на основании результатов исследования физико-механических характеристик нескольких партий композита, для каждой отдельной партии образцы-лопатки изымались (вырубались ножом стандартного типоразмера) из различных частей экструдата, в том числе, середины, краев ленты, а также участков отстающих друг от друга не менее чем на 50 см. Результат считался удовлетворительным при условии разброса механических показателей в пределах 5%. Технологическая схема изготовления композитов приведена на рис. 1.
Рис. 1. Технологическая схема изготовления полиэтиленовых композитов трубного назначения
В таблице 1 приведены результаты исследования физико-механических характеристик и износостойкости полиэтиленовых композитов. Определение осу-
ществлялось согласно ГОСТ 11262-80 на универсальной разрывной машине UTS-2. Испытания на абразивный износ производилось на машине АР-40 по методике описанной в ГОСТ 11012-69.
Таблица 1
Физико-механические характеристики полиэтиленовых композитов_
Материал ю, масс.% От, МПа е„, % Е, МПа Ат, мг
1 ПЭ80Б - 21,2 620,0 986,0 114
2 + шпинель магния 1,0 22,2 628,0 1169,0 61
3 + цеолитов 1,0 20,0 669,0 823,0 109
4 + УНВ* 10,0 21,8-22,8 540-637 977-1068 115-121
5 + УКН-М 10,0 23,8 6,0 1499,6 188
6 + УВИС АК-П 10,0 24,7 99,4 1538,0 176
7 + УКН-М + УНВ 10,0+1,0 25,8 18,8 1626,2 172
8 + МУВ** 10,0 26,3 164,1 1323,3 165
*УНВ - углеродные нановолокна (диапазон указан для трех различных морфологических конфигураций нановолокон); **МУВ - модифицированные углеродные волокна
т - массовая доля наполнителя; ат - прочность материала при пределе текучести; ер - удлинение при разрыве; Е - модуль упругости при растяжении; Ат - массовый износ
Показано, что наиболее эффективными наполнителями для повышения физико-механических характеристик полиэтилена являются углеродные волокна, в том числе, наноструктурированные и в сочетании с нановолокнами, однако деформационные характеристики таких материалов снижены. Наиболее низкими значениями износа при абразивном воздействии харак-
теризуются композиты, модифицированные наношпи-нелью магния. Таким образом, в зависимости от природы и дисперсности наполнителя можно регулировать как физико-механические характеристики, так и износостойкость полиэтилена.
На рис. 1 представлены результаты исследования структуры композитов методом сканирующей электронной микроскопии.
д е ж з
Рисунок 2. СЭМ-исследования:
а - ПЭ80Б (х5000); б - ПЭ80Б+1,0 масс.% наношпинели магния (х1000); в - ПЭ80Б + 10,0 масс.% природных цеолитов (х1000); г - ПЭ80Б + 1,0 масс.% УНВ (х5000); д - ПЭ80Б + 10,0 масс.% УКН-М (х2000); е - ПЭ80Б + 10,0 масс.% УВИС АК-П (х2000); ж - ПЭ80Б + 10,0 масс.% УКН-М + 1,0 масс.% УНВ (х2000); з - ПЭ80Б + 10,0 масс.% МУВ (х5000)
Структура исходного полиэтилена (рис. 2, а) характеризуется мелкими структурными образованиями, введение минеральных наполнителей приводит к сглаживанию поверхности скола (рис. 2, б, в) и появлению чешуйчатых образований, что, по-видимому, связано с централизующей функцией нанонаполнителей или их концентрированием. Вид поверхности скола композита, наполненного УНВ (рис. 2, г), отличается несколько более крупными образованиями, по сравнению с исходным полимером. Структура полиэтилена в композитах, наполненных рублеными волокнами (рис. 2, д, е), идентична структуре исходного полиэтилена. Граница раздела полимер-волокно характеризуется чередованием участков с плотным и неплотным прилеганием полимера к волокну. Сочетание нано- и микроволокон
(рис. 2, ж) обеспечивает более плотное взаимодействие между полимером и микроволокном, а структура матрицы становится равномерной с мелкими образованиями. На рис. 2, з, видно, что наноструктурирование поверхности обеспечивает смену механизма взаимодействия волокно-полимер: между наполнителем и полиэтиленом имеются дополнительные нитевидные сцепки, которые обеспечивают композиту повышенную прочность.
Таким образом, представлены результаты исследования полиэтиленовых композитов трубного назначения, содержащих в качестве наполнителей вещества различной природы и дисперсности. Показано, что для повышения прочностных характеристик полиэтилена
эффективен прием дисперсного армирования углеродными волокнами, в том числе, наноструктурирован-ными и в сочетании с нановолокнами. Для повышения износостойкости полиэтилена в состав композита эффективно использование синтетической шпинели магния.
Список литературы:
1. Итоговый отчет по государственному контракту (договору) № 627 от 26.03.2008 г. на НИР «Разработка нанотехнологических методов упрочнения трубных марок полиэтиленов». 2010. 50 с.
2. Отчет по проекту РФФИ р_восток_а - Региональный конкурс "ДАЛЬНИЙ ВОСТОК" №09-03-98503«Влияние армирования углеродными волокнами на структуру и свойства бимодальных полиэтиленов»
3. Петухова Е. С., Саввинова М. Е., Соловьева С. В. Композиции трубного полиэтилена с углеродными волокнами для регионов Севера России // Новые материалы и технологии в машиностроении: сборник научных трудов по итогам международной научно-технической конференции. Выпуск 15. - Брянск: БГИТА, 2012. - С.205-208.
4. Семенова (Петухова) Е. С., Саввинова М. Е., Соколова М. Д. Влияние наполнителей различной природы на свойства полиэтилена марки ПЭ80Б // Ремонт, восстановление, модернизация. 2011. № 3. С. 5-8.
5. Семенова (Петухова) Е. С., Саввинова М. Е., Соколова М. Д., Соловьева С. В. Исследование влияния шпинели магния и цеолитов на структуру полиэтиленов ПЭ80Б и ПЭ2НТ11 // Пластические массы. № 1. 2012. С. 40-45.
6. Саввинова М. Е., Семенова (Петухова) Е. С., Соколова М. Д., Попов С.Н. Технологические особенности модификации трубных полиэтиленов ПЭ80Б и ПЭ2НТ11 // Вестник машиностроения. № 7. 2012. С. 57-60.
7. Саввинова М. Е., Петухова Е. С. Выбор перспективных наполнителей для полиэтиленов ПЭ80Б и ПЭ2НТ11//Электронный журнал «Инженерный Вестник Дона», http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n1y2013/15 18, 2013. Т. 24. № 1 (24). С. 38.
ПРИМЕНЕНИЕ ПРИРОДНЫХ АЛЮМОСИЛИКАТОВ МЕСТОРОЖДЕНИИ ПРИМОРСКОГО КРАЯ ДЛЯ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ АНТИБИОТИКОВ ЛЕВОМИЦЕТИНА И ТЕТРАКЦИКЛИНА
Привар Юлия Олеговна
Магистрантка 2-го года обучения, Дальневосточный федеральный университет, г. Владивосток
Соколова Лариса Ивановна к.х.н. профессор кафедры физической и аналитической химии, Дальневосточный федеральный университет, г. Владивосток
Шапкин Николай Павлович Д.х.н. профессор кафедры неорганической и элементоорганической химии, Дальневосточный федеральный университет, г. Владивосток
Белюстова Карина Олеговна Аспирантка 3-го года обучения, ассистент кафедры физической и аналитической химии,
Дальневосточный федеральный университет, г. Владивосток
Антибиотики, тетрациклин и левомицетин, являются наиболее распространенными в ветеринарии для лечения и профилактики заболеваний сельскохозяйственных животных и птицы. Вторым источником этих антибиотиков и, в первую очередь, тетрациклина в пищевой продукции является их введение в продукт для удлинения сроков его хранения и предотвращения микробной порчи [1,2]. В результате этого антибиотики довольно часто обнаруживаются в продуктах животного происхождения, что предопределяет необходимость проведения выборочного или систематического их контроля [3].
Обеспечить полную безопасность продуктов, содержащих остаточные количества антибиотиков, может только строгий контроль применения антибиотиков в ветеринарии и животноводстве и выявление их в продуктах питания животного происхождения с помощью чувствительных методов.
Ранее нами была исследована возможность выделения и концентрирования левомицетина из пищевых
продуктов с высоким содержанием жира с применением сорбентов на основе природных алюмосиликатов [4]. В отдельную группу можно выделить продукты с высоким содержанием углевода, в частности мед, в котором углеводы являются основным матричным компонентом.
Пищевой продукт чаще всего представляет собой многокомпонентную систему, содержащую белки, жиры, углеводы. Выделение антибиотиков в этом случае осложняется влиянием мешающих компонентов различной природы.
Целью настоящей работы является исследование возможности применения природных алюмосиликатов месторождений Приморского края для выделения и концентрирования антибиотиков (левомицетина и тетрациклина) из пищевых продуктов с углеводной и многокомпонентной матрицами.
Объекты исследования
Определяли содержание левомицетина и тетрациклина в следующих пищевых продуктах, приобретенных в розничной сети г. Владивостока:
