CC BY
0Рис. 2. Кинематическая схема машины трения
Механизм нагружения образца и измерение момента трения. Механизм нагружения образца при трении можно также рассмотреть на рис. 2. Механизм нагружения выполнен в виде коромысла (6). С противоположной стороны от конца, где устанавливается образец (9) имеется груз с резьбой (7), предназначенный для уравнивания рычага (коромысла). Нагруже-ние непосредственно осуществляется установкой грузов (8) над той частью коромысла, где закреплен образец. Выбор того или иного значения нагрузки производится подбором грузов. Тензометрический датчик (10), установленный в сам рычаг, используется для измерения сил, отклоняющих образец при вращении диска, из которых рассчитывается коэффициент трения.
Электроника. Электронное управление осуществляется на основе Arduino UNO. В задачи электроники входит, управление электромотором, считывание сигнала с датчика момента трения и расчет коэффициента трения, запись данных на карту памяти, отсчитывание количества времени, которое соответствует определенному пути трения. Рассчитанные значения коэффициента трения также передаются через последовательный порт, на случай если необходимо отображать данные на компьютере в режиме реального времени.
Тарировка датчика момента трения. В качестве датчика момента трения используется тензометрический датчик (измерение силы до 200H) совместно с платой АЦП HX711. Данный датчик можно калибровать при помощи весовых гирь, установив машину трения в горизонтальное положение, чтобы вектор направления силы датчика совпадал с вектором ускорения свободного падения тел, т. е. вертикально вниз. Другой способ калибровки подразумевает использование поверенного динамометра.
Заключение. Разработана машина трения для исследования полимерных материалов. Уникальностью данной машины является мобильность и компактность, которые смогут способствовать обеспечению определенных условий при проведении триботехнических испытаний.
DOI: 10.24412^-37269-2024-1-253-256
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ СТАБИЛИЗАТОРОВ ДЛЯ ПОЛИЭТИЛЕНА
Федоров А.Л., Петухова Е.С., Аргунова А.Г.
Институт проблем нефти и газа СО РАН, г. Якутск [email protected]
В работе представлены результаты исследования эффективности отечественных стабилизаторов на основе пространственно-затрудненных фенолов, введенных в полиэтилен. Эффективность оценена по времени, которое необходимо для начала окисления полимера при температурном воздействии в среде воздуха.
Полиэтилен является наиболее распространенным полимерным материалом во многих отраслях. Изделия из полиэтилена должны быть устойчивы к воздействию окружающей среды, особенно к солнечному излучению при эксплуатации на открытом воздухе. Длительное
воздействие ультрафиолетового (УФ) излучения вызывает фотодеградацию полиэтилена, приводящую к изменению цвета, структуры поверхности, а также ухудшению механических, физических и химических свойств материала. Фотодеградация вызывает окисление, разрыв полимерных цепей и потерю функциональных групп. Для защиты полиэтилена от УФ-излучения в него добавляют стабилизаторы, в частности, пространственно-затрудненные фенолы, которые прерывают цепь радикальных окислительных реакций. Сами по себе пространственно-затрудненные фенолы являются достаточно эффективными, однако их эффективность может быть существенно повышена путем добавления в их структуру других фрагментов или функциональных групп, например, 2-аминотиазола, фосфатной группы, серы и многих других [1]. Среди гибридных стабилизаторов наиболее привлекательными, благодаря нетоксичности и высокой эффективности, являются серосодержащие производные пространственно-затрудненных фенолов [2]. В данной работе исследовано стабилизирующее действие на полиэтилен отечественных марок стабилизаторов путем определения времени окислительной индукции (ВОИ) на дифференциальном сканирующем калориметре (ДСК). Оценка эффективности добавок, предназначенных для защиты от УФ-излучения, вполне может быть осуществлена путем сравнения термической стойкости образцов, содержащих эти добавки, так как при ультрафиолетовом и термическом воздействии происходят одни и те же деструктивные процессы, радикально-окислительного типа [3].
Объекты и методы исследования. В качестве полимерной матрицы использован полиэтилен низкого давления марки Снолен ЕР 0.26/51N (Газпром Нефтехим Салават). В роли добавок были выбраны стабилизаторы марок СО-3, СО-4, Y-меркаптан, Каликсарен и Стафен, представляющие собой пространственно-затрудненные фенолы, в том числе, с сульфидными группами. Структурные формулы данных марок стабилизирующих добавок представлены на рисунке 1.
Для оценки эффективности представленных стабилизаторов проведена серия измерений с использованием дифференциального сканирующего калориметра NETZSCH DSC 204 HP Phoenix. Испытание проведено согласно ГОСТ Р 56756-2015, в котором подразумевается нагрев полимерного образца в среде инертного газа (азот), с последующей сменой инертного газа на окислительную атмосферу (воздух) и отсчет времени до момента начала термической деструкции. Термограмма испытаний приведена на рис. 2. В данном случае нагрев осуществляли до 240 °С. Навеска образца составляла 5±0,2 мг.
г) Каликсарен д) у-меркаптан
Рис. 1. Структурные формулы стабилизирующих добавок
Время, мин
Рис. 2. Термограмма ДСК образца при определении времени окислительной индукции (ВОИ)
Содержание стабилизаторов в полиэтилене составляла 1 масс.%. Результаты. По результатам испытаний образцы имеют следующие ВОИ:
Таблица 1. Время окислительной индукции образцов в зависимости от типа стабилизатора
Образец ВОИ, мин
Без стабилизатора 3,4
+1 мас.% СО3 40,4
+1 мас.% СО4 33,8
+1 мас.% у-меркаптан 9,3
+1 мас.% Каликсарен 21,9
+1 мас.% Стафен 26,8
Полимер без добавок начал термически разлагаться уже по прошествии 3-х минут и имеет самое низкое ВОИ. Наиболее продолжительное ВОИ имеет образец с добавлением стабилизатора СО3 (более 40 минут). Чуть менее стабильным оказался образец с добавлением СО4 (почти 34 минут). В то же время образец, имеющий в своем составе третий серосодержащий стабилизатор Y-меркаптан продемонстрировал самое малое ВОИ среди стабилизированных образцов.
Заключение. Показана высока эффективность стабилизаторов, содержащих серу (СО3, СО4), однако, в случае Y-меркаптана несмотря на наличие серы, данный стабилизатор оказался наименее эффективным.
Литература
1. Mankar V. H., Chhavi (2020) Sterically Hindered Phenols as Antioxidant // European Journal of Molecular & Clinical Medicine, vol. 7, no. 7, P. 3481-3491.
2. Синтез и исследование антиокислительных свойств новых серосодержащих производных пространственно-затрудненных фенолов / A. E. Просенко, E. И. Терах, H. В. Канда-линцева [и др.] // Журнал прикладной химии. 2001. Т. 74. № 11. С. 1839-1842.
3. Wang, Y.; Feng, G.; Lin, N.; Lan, H.; Li, Q.; Yao, D.; Tang, J. Degradation and Life Prediction of Polyethylene. Encyclopedia. URL: https://encyclopedia.pub/entry/42013.
DOI: 10.24412/cl-37269-2024-1-256-259
ПРИМЕСНЫЕ ДЕФЕКТЫ И ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ ВЫРАЩЕННЫХ МЕТОДАМИ НРНТ И БАРС АЛМАЗОВ
Федотова M.A.1, Эверстова Д.Г.2, Иванов M.A.1
1 Северо-восточный федеральный университет имени М.К. Aммосова, г. Якутск 2 Институт физико-технических проблем Севера им. В.П. Ларионова СО РAH, г. Якутск
Объектами исследования являются 22 выращенных методами НРНТ и БАРС алмаза, ограненных в форме Кр-57. Методом ИК-спектроскопии были обнаружены азот в одиночной и агрегированных формах, также водород и другие дефекты. Вычислены концентрации выявленных дефектных центров. В образцах, выращенных НРНТ-методом, выявлены В- и Х-цен-тры; в алмазах БАРС - С-, А-, В-, Х-, Н-центры, определены их концентрации. Описана люминесценция исследованных образцов.
Выращенные в лабораторных условиях алмазы являются аналогами природных, имея одинаковые с ними кристаллическую структуру, физические и химические свойства. Поскольку отличить их можно по примесному составу, для идентификации природных/синтетических алмазов требуется специальное лабораторное оборудование, основанное на физических методах. Одним из основных методов диагностики алмаза является ИК-спектроскопия. В данной работе ставилась цель определить примесные дефекты и их концентрации в 22 синтетических ограненных в форме Кр-57 алмазах, 12 из которых были выращены методом НРНТ (high pressure high temperature), и 10 - методом БAРС (беспрессовый аппарат разрезная сфера). Вес образцов варьировался от 0,15 до 1,16 карат.
Спектры регистрировались на ИК-микроскопе Perkin-Elmer Spotlight 200i (Perkin Elmer Inc., СШЛ). Обработка спектров проводилась методом базовой линии и нормирования по 3 точкам в программе Excel. В настоящее время используют разные методики расчета концентраций дефектных центров, которые применяются к различным типам алмаза по физической классификации. В данной работе для расчета концентрации A- и В- агрегированного азота в смешанном типе алмаза был использован унифицированный метод, предложенный в работе [1]. Для «чистых» типов алмаза использовался метод линейной зависимости содержания при-
