Обработка результатов и обсуждение полученных зависимостей
Термогравиметрические исследования модифицированных ДАЦ (МДАЦ) волокон свидетельствуют о том, что при 180°С в течение 6 ч они почти не претерпевают существенных превращений (Δm = 3,7-4,9 %). Это можно объяснить, главным образом, испарением содержащихся в них остатков бинарного растворителя. Однако введенный фурагин эффективно тормозит деструкцию в тех случаях, когда испытуемые образцы подвергаются длительному высокотемпературному воздействию. Действительно, термостабильность волокон, содержащих 2,2 % фурагина, после 12-часового нагрева при 210 °С в 1,8 раза превосходит обычные волокна.
Поведение МДАЦ волокон (табл.1-3, рисунок), в выбранных условиях изотермического нагрева вполне удовлетворительно описывается следующими функциями:
1) Δm=f(τ) – логарифмической,
2) Δm=f(t) – логистической,
3) Δm=f(с) – квадратичной функциями.
Òàáëèöà 1
Кинетика деструкции МДАЦ волокон при 200 °С
| Содержание фурагина в волокне, % от массы ДАЦ | Однофакторные аппроксимирующие зависимости деструкции волокон вида Δm= f(τ), где τ=0-12 ч | R²* | ε, %* |
| Без фурагина | Δm=6,0177* ln(τ+1)+0,1 | 0,987 | 4, 41 |
| 1,0 | Δm= 5,41* ln(τ+1)+0,1 | 0,931 | 10,27 |
| 2,0 | Δm= 4,043*ln(τ+1)+0,1 | 0,970 | 6,97 |
| 2,2 | Δm= 4,500*ln(τ+1)+0,1 | 0,957 | 8,84 |
* R² - коэффициент детерминации;
ε, % - относительная ошибка прогнозирования.
Математическое описание влияния температуры на
|
|
|
Убыль массы МДАЦ волокон после 6-часового нагрева
| Содержание фурагина в волокне, % (от массы ДАЦ) | Однофакторные аппроксимирующие зависимости термодеструкции волокон вида Δm= f(t) , где t=180-210 ˚С | R² | ε, % |
| Без фурагина | Δm 
| 0,996 | 4,30 |
| 1,0 | Δm 
| 0,971 | 7,00 |
| 2,0 | Δm 
| 0,986 | 4,62 |
| 2,2 | Δm 
| 0,969 | 8,09 |
Математическое описание влияния концентрации фурагина
На убыль массы МДАЦ волокон после 6-часового нагрева
| Температура нагрева волокон, °С | Однофакторные аппроксимирующие зависимости термодеструкции волокон вида Δm= f(с), где с=0-2,2 % (от массы ДАЦ) | R² | ε, % | Сфур(эфф), % (от массы ДАЦ) |
| 180 | Δm =0,424с2-1,382с+4,904 | 0,946 | 2,24 | 1,63 |
| 190 | Δm =1,648с2-4,763с+8,133 | 0,941 | 4,99 | 1,45 |
| 200 | Δm =1,631с2-5,673с+11,83 | 0,989 | 2,33 | 1,74 |
| 210 | Δm =-0,441с2-2,183с+16,28 | 0,998 | 0,93 | - |
Однако зависимость (1) трудно использовать для расчета константы скорости К и других постоянных, которые входят в кинетическое уравнение Аррениуса и количественно характеризуют особенности протекания реакции терморазложения МДАЦ волокон.
Поэтому для оценки К мы применили уравнение химической кинетики Аврами-Колмогорова-Ерофеева вида 
в линейных координатах lg[lg(1-α)]=f(lgτ), где α степень превращения (убыли) вещества, τ – время, k – постоянная, определяющая константу скорости реакции, n – коэффициент, зависящий от температуры, чистоты полимера и его предыстории. Полученные низкие значения параметра n (n<1) для МДАЦ, содержащих 2 и 2,2 % фурагина – следствие того, что в принятых условиях изотермического нагрева имеет место диффузионно-контролируемый перенос продуктов разложения в окружающую среду [6] (табл 4). Именно для диффузионных процессов константу скорости К термоокислительного 
разложения волокон рассчитывали из значений k, используя для этого соотношение К=nk1/n, предложенное Г.В. Саковичем [7].
|
|
|
Кинетические характеристики деструкции МДАЦ волокон при 200 °С
| Сфур, % (от массы ДАЦ) | Однофакторные аппроксимирующие зависимости термодеструкции волокон вида lg[-lg(1-α)]= f(lgτ) , где τ=0-12 ч; у = lg[-lg(1-α)]; х = lgτ | R² | ε, % | n | k | K, ч-1 |
| - | у=1,057х-2,116 | 0,976 | 4,11 | 1,057 | 17,6*10-3 | 23,2*10-3 |
| 1,0 | у =1,024х-2,150 | 0,975 | 3,93 | 1,024 | 16,3*10-3 | 18,4*10-3 |
| 2,0 | у =0,565х-1,891 | 0,986 | 1,43 | 0,565 | 29,6*10-3 | 1,1*10-3 |
| 2,2 | у=0,568х-1,845 | 0,986 | 1,47 | 0,568 | 32,9*10-3 | 1,4*10-3 |
Эффективность действия фурагина в торможении радикальных процессов термоокисления МДАЦ волокон, по-видимому, определяется подвижностью атома водорода амидной группы гидантоинового цикла, которая усиливается благодаря наличию в химической структуре этого соединения сильнополярной NO2 -группы.
|
|
|
Выводы
Установлено, что ДАЦ волокна, модифицированные фурагином, по термоокислительной устойчивости в изотермических условиях в диапазоне 180-210°С значительно превосходят обычные волокна.
Кинетические зависимости термодеструкции МДАЦ волокон при 200°С удовлетворительно описываются логарифмической функцией.
Показано, что МДАЦ волокна, имеющие в составе 2 % фурагина, характеризуются минимальным значением константы скорости К реакции терморазложения при 200 °С.
Ñïèñîê ëèòåðàòóðû
1. Малинин Л.Н. Этролы// Энциклопедия полимеров. Редколлегия: В.А.Кабанов (глав. ред.) - М.: Советская энциклопедия, 1977. - Т. 3. - С. - 1030-1032.
2. Авт. свид. 313830 СССР МПК С 08 в 27/68. Способ модификации сложных эфиров целлюлозы/ Л.А. Вольф, Б.О. Полищук, В.В. Котецкий, С.В.Виноградов, В.К.Беляков, Л.Н. Малинин (СССР); № 1348351/23-5; заявл. 14.VII.1969. опубл. 07.IX.1971, бюл. № 27.
3. Патент на изобретение № 2155831 РФ, МПК6 D01 F 2/28. Формовочный раствор для получения термостабилизированных волокон из триацетата целлюлозы/ Б.О. Полищук (РФ); Заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Тюменский государственный нефтегазовый университет». - № 97120388/04; заявл. 10.12.1997; опубл. 10.09.2000, бюл. № 25.
|
|
|
4. Бытенский В.Я., Кузнецова Е.П. Производство эфиров целлюлозы. Под ред. докт. хим. наук Н.И.Кленковой. - Л.: Химия, 1974. - 208 с.
5. Эгерт В.Е., Страдынь Я.П., Шиманская М.В. Методы аналитического определения соединений 5-нитрофуранового ряда. Под. ред. акад. С.А.Гиллера. - Рига: Издательство «Зинатне», 1968. - 175 с.
6. Булгакова Т.И. Реакции в твердых фазах. - М.: МГУ, 1972. - 54 с.
7. Сакович Г.В. Уч. зап. Томск. ун-та, Изд. ТГУ, 1955. - Вып. 26. - С. 103.
Сведения об авторах
Полищук Б.О., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Текстильное производство», Тюменский государственный нефтегазовый университет, тел.: (3452)68-27-20
Мезина Т.В., аспирант, кафедра «Текстильное производство», Тюменский государственный нефтегазовый университет, тел.:(3452) 68-27-20
Polyschuk B.O., Doctor of Technical Sciences, professor, Head of Department “Textile Manufacture”, Tyumen Oil and Gas University, phone: (3452) 68-27-20
Mezina T.V., graduate student at Department «Textile Manufacture» of the Tyumen State Oil and Gas University, phone: (3452) 68-27-20
(24) Тема 2010-3-17 С. Математическое моделирование оценки эффективности гидравлического разрыва пласта.
Иванов С.А., Галкин В.И., Растегаев А.В
Прогноз эффективности гидравлического разрыва пласта по геолого-технологическим показателям // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. 2010. № 3. С. 17 – 23
УДК 553.98:622.275.1/.4
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 251; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!