Phân tích hệ thống động học lưu hóa. Nguyên tắc cơ bản của quá trình lưu hóa cao su có tính chất khác nhau

Sergei G. Tikhomirov, Olga V. Karmanova, Yuri V. Pyatkov, Alexander A. Maslov Nhập tiêu đề bài viết tại đây Sergei G. Tikhomirov, Olga V. Karmanova, Yurii V. Pyatkov, Ale ksandr A. Maslov Nhập tiêu đề của bài viết ở đây bằng tiếng Anh Bản tin VSUIT/Kỷ yếu của VSUET, 3, 06 Bài viết phản biện/đánh giá bài viết UDC 6.53 DOI: http://doi.org/0.094/30-0-06-3-93-99 Gói phần mềm giải toán mô hình hóa các vấn đề quá trình lưu hóa đẳng nhiệt Sergey G. Tikhomirov, Olga V. Karmanova, Yury V. Pyatkov, Alexander A. Maslov [email được bảo vệ] [email được bảo vệ] [email được bảo vệ] [email được bảo vệ] Sở Hệ thống Thông tin và Kiểm soát, Voronezh. tình trạng đại học. Anh. Tekhn., Revolution Ave., 9, Voronezh, Nga Khoa Hóa học và Công nghệ hóa học về các hợp chất hữu cơ và chế biến polyme, Voronezh. tình trạng đại học. Anh. Tekhn., Đại lộ Leninsky, 4, Voronezh, Nga Tóm tắt. Dựa trên các nguyên tắc chung về lưu hóa lưu huỳnh của cao su diene, các nguyên tắc thực hiện quy trình hiệu quả sử dụng hệ thống cấu trúc đa thành phần được xem xét. Cần lưu ý rằng việc mô tả cơ chế hoạt động của các hệ thống liên kết ngang phức tạp rất phức tạp do sự tương tác đa dạng của các thành phần và ảnh hưởng của từng thành phần đến động học của quá trình lưu hóa, dẫn đến các công thức và công nghệ phức tạp khác nhau của quá trình lưu hóa. công nghệ thực tế và ảnh hưởng đến chất lượng, các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của quá trình sản xuất sản phẩm cao su. Một phân tích hệ thống của quá trình lưu hóa đẳng nhiệt được thực hiện trên cơ sở các phương pháp lý thuyết nổi tiếng và bao gồm việc tích hợp các phương pháp và kỹ thuật nghiên cứu khác nhau vào một tập hợp các phương pháp được kết nối với nhau. Trong quá trình phân tích động học lưu hóa, người ta nhận thấy rằng các thông số hình thành mạng lưới không gian của lưu hóa phụ thuộc vào nhiều yếu tố, việc đánh giá chúng cần có phần mềm toán học và thuật toán đặc biệt. Do sự phân tầng của đối tượng nghiên cứu, các hệ thống con chính đã được xác định. Một gói phần mềm đã được phát triển để giải các bài toán động học trực tiếp và nghịch đảo của quá trình lưu hóa đẳng nhiệt. Hỗ trợ thông tin “Lưu hóa đẳng nhiệt” được phát triển dưới dạng chương trình ứng dụng mô hình toán học của quá trình lưu hóa đẳng nhiệt và nhằm mục đích giải quyết các bài toán động học trực tiếp và nghịch đảo. Khi giải quyết vấn đề làm rõ sơ đồ chung của các biến đổi hóa học, một cơ chế phổ quát đã được sử dụng, bao gồm cả các phản ứng hóa học phụ. Sản phẩm phần mềm bao gồm các thuật toán số để giải hệ phương trình vi phân. Để giải bài toán động học nghịch đảo, các thuật toán tối thiểu hóa hàm được sử dụng khi có các hạn chế về các tham số cần thiết. Để mô tả cách làm việc với sản phẩm này, sơ đồ khối logic của chương trình được cung cấp. Một ví dụ về giải bài toán động học nghịch đảo bằng chương trình được đưa ra. Hỗ trợ thông tin đã phát triển được triển khai bằng ngôn ngữ lập trình C++. Để xác định nồng độ ban đầu của tác nhân lưu hóa thực tế, người ta đã sử dụng một sự phụ thuộc phổ quát, cho phép sử dụng mô hình với nhiều tính chất khác nhau của hệ thống cấu trúc đa thành phần Từ khóa: lưu hóa đẳng nhiệt, mô hình toán học, sơ đồ động học lưu hóa, hỗ trợ thông tin Gói phần mềm cho giải các bài toán mô hình toán của quá trình đóng rắn đẳng nhiệt Sergei G. Tikhomirov, Olga V. Karmanova, Yury V. Pyatkov, Alexander A. Maslov [email được bảo vệ] [email được bảo vệ] [email được bảo vệ] [email được bảo vệ] Khoa hệ thống thông tin và điều khiển, Đại học Công nghệ Kỹ thuật Bang Voronezh, Evolution Av., 9 Voronezh, Hóa học Hoa Kỳ và Công nghệ hóa học của các hợp chất hữu cơ và xử lý polyme, Đại học Công nghệ Kỹ thuật Bang Voronezh, Leninsky Av., 4 Voronezh, Tóm tắt Hoa Kỳ. Trên cơ sở các định luật chung về cao su lưu hóa diene lưu huỳnh, các nguyên tắc liên kết ngang hiệu quả bằng cách sử dụng tác nhân đa thành phần đã được thảo luận. Cần lưu ý rằng việc mô tả cơ chế hoạt động của các hệ thống liên kết ngang phức tạp rất phức tạp do sự đa dạng trong tương tác của các thành phần và ảnh hưởng của từng thành phần đến động học đóng rắn, dẫn đến nhiều biến chứng công nghệ của công nghệ thực và ảnh hưởng đến chất lượng và các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của sản xuất hàng cao su. dựa trên các phương pháp lý thuyết đã biết, việc phân tích hệ thống của quá trình đóng rắn đẳng nhiệt đã được thực hiện. Nó bao gồm việc tích hợp các kỹ thuật và phương pháp khác nhau vào một tập hợp duy nhất. Trong quá trình phân tích động học của quá trình lưu hóa, người ta nhận thấy rằng sự hình thành các tham số lưới không gian của quá trình lưu hóa phụ thuộc vào nhiều yếu tố, để đánh giá yếu tố nào cần hỗ trợ toán học và thuật toán đặc biệt. Nhờ sự phân tầng của đối tượng, các hệ thống con chính sau đây đã được xác định. Một gói phần mềm giải các bài toán động học trực tiếp và nghịch đảo trong quá trình đóng rắn đẳng nhiệt đã được phát triển. Thông tin hỗ trợ Lưu hóa đẳng nhiệt là tập hợp các ứng dụng mô hình toán học của quá trình lưu hóa đẳng nhiệt. Nó được thiết kế cho các bài toán động học trực tiếp và nghịch đảo. Khi giải bài toán làm rõ sơ đồ chung của các biến đổi hóa học đã sử dụng cơ chế phổ quát bao gồm các phản ứng hóa học thứ cấp. Thuật toán tối thiểu hóa hàm với các ràng buộc trên các tham số chưa biết được sử dụng để giải bài toán động học nghịch đảo. Hiển thị sơ đồ của chương trình. Một ví dụ về giải bài toán động học nghịch đảo bằng chương trình đã được giới thiệu. Dataware được triển khai bằng ngôn ngữ lập trình C++. Sự phụ thuộc phổ biến để xác định nồng độ ban đầu của chất đóng rắn đã được áp dụng. Nó cho phép sử dụng một mô hình với các đặc tính khác nhau của hệ thống xử lý đa thành phần. những quyết định sáng suốt. Từ khóa: đóng rắn đẳng nhiệt, mô hình toán học, sơ đồ động học đóng rắn, phần mềm thông tin Trích dẫn Tikhomirov S.G., Karmanova O. V., Pyatkov Yu.V., Maslov A.A. Gói phần mềm giải bài toán mô hình hóa quá trình lưu hóa đẳng nhiệt // Vestnik VGUIT. 06. 3. S 93 99. doi:0.094/30-0-06-3-93-99 Để trích dẫn Tihomirov S.G., Karmanova O.V., Pyatkov Yu.V., Maslov A.A Gói phần mềm giải các bài toán mô hình toán đẳng nhiệt quá trình đóng rắn. Vestnik VSUET. 06. số 3 trang. 93 99 (ở Mỹ.). doi:0,094/30-0-06-3-93-99 93

Bản tin của VGUIT/Kỷ yếu của VSUET, 3, 06 94 Giới thiệu Cho đến nay, các nguyên tắc chung về lưu hóa lưu huỳnh của cao su diene đã được thiết lập, dựa trên sự tồn tại của các tác nhân lưu hóa đàn hồi thực (EAV) trong chế phẩm. Tuy nhiên, các nguyên tắc thực hiện hiệu quả quy trình sử dụng hệ thống cấu trúc đa thành phần vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ. Việc mô tả cơ chế hoạt động của chúng rất phức tạp do sự tương tác đa dạng của các thành phần và ảnh hưởng của từng thành phần đến động học của quá trình lưu hóa. Điều này dẫn đến sự phức tạp về công thức và công nghệ khác nhau của công nghệ thực tế và ảnh hưởng đến chất lượng cũng như các chỉ số kinh tế kỹ thuật trong sản xuất sản phẩm cao su. Phân tích động học của quá trình lưu hóa đã chỉ ra rằng các phương pháp mô tả hiện tại dựa trên phản ứng hóa học của các đại phân tử với các tác nhân lưu hóa và các thông số để hình thành mạng lưới không gian của lưu hóa phụ thuộc vào nhiều yếu tố, chỉ có thể đánh giá được ảnh hưởng của chúng sử dụng phần mềm toán học và thuật toán đặc biệt. Để tăng hiệu quả nghiên cứu, xác định nguyên nhân dẫn đến việc sản xuất ra sản phẩm không đáp ứng yêu cầu quy định và dự đoán diễn biến của quy trình, cần phải tạo ra phần mềm đặc biệt. Mục đích của công việc này là phát triển gói phần mềm để giải các bài toán động học trực tiếp và nghịch đảo của quá trình lưu hóa đẳng nhiệt. Phân tích hệ thống quá trình lưu hóa Phân tích các phương pháp lý thuyết đã biết để mô tả quá trình lưu hóa, cũng như các quá trình khác trong ngành hóa chất [4] và các khía cạnh thực hiện chúng trong thực tế, có tính đến đặc điểm của từng giai đoạn, giúp xác định các đặc tính chung của hệ thống và các mô hình cơ bản của quy trình và xác định hướng nghiên cứu để thu được thông tin mới về tối ưu hóa các chế độ lưu hóa và các đặc tính của thành phẩm. Phân tích hệ thống bao gồm việc tích hợp các phương pháp và kỹ thuật nghiên cứu khác nhau (toán học, phương pháp phỏng đoán), được phát triển trong khuôn khổ các lĩnh vực khoa học khác nhau thành một tập hợp các phương pháp được kết nối với nhau. Phân tích đa biến của quy trình cho phép chúng tôi phát triển cấu trúc chung của nghiên cứu (Hình). Đối tượng nghiên cứu có cấu trúc yếu, vì nó chứa cả các yếu tố chất lượng cao (chất đàn hồi, chất độn, điều kiện xử lý) và những yếu tố ít được nghiên cứu (hệ thống cấu trúc đa thành phần, nhiễu loạn không kiểm soát được), có xu hướng chiếm ưu thế. Cấu trúc chung bao gồm các yếu tố cần được chứng minh về mặt lý thuyết (mô hình động học, quá trình truyền nhiệt và khối lượng, tối ưu hóa chế độ, quy trình xử lý). Vì vậy, để đánh giá các phương pháp giải pháp, cần xác định tất cả các mối quan hệ hiện có và thiết lập ảnh hưởng của chúng, có tính đến các tương tác đối với hành vi của toàn bộ hệ thống. Phân tích cấu trúc chung cho thấy tính chất cơ học của lưu hóa được xác định bởi các phản ứng hóa học của các đại phân tử với tác nhân lưu hóa, và để đánh giá các thông số của mạng lưới không gian của lưu hóa, cần phải phát triển phần mềm toán học và thuật toán đặc biệt. Do sự phân tầng của đối tượng nghiên cứu, các hệ thống con chính sau đây đã được xác định:) phân tích và tính toán các hiện tượng dao động nhiệt đảm bảo tăng tốc các phản ứng hóa học;) mô hình động học của quá trình lưu hóa; 3) tối ưu hóa các chế độ lưu hóa, đảm bảo các tính chất cơ học cần thiết. Mô hình toán học của quá trình lưu hóa đẳng nhiệt Việc thu được thông tin đáng tin cậy về các quá trình liên kết ngang của chất đàn hồi với các hệ thống cấu trúc phức tạp có liên quan chặt chẽ đến các vấn đề về thiết kế, tối ưu hóa và kiểm soát các chế độ lưu hóa trong công nghiệp. Được biết, một trong những cách truyền thống để mô tả động học hình thức của quá trình lưu hóa là sử dụng các hàm được xác định từng phần cho các giai đoạn riêng lẻ của quy trình: chu kỳ cảm ứng, cấu trúc và đảo ngược. Việc mô tả toàn bộ quá trình và tính toán các hằng số động học hiện chỉ được thực hiện đối với một số loại cao su và hệ thống lưu hóa nhất định. Các kết luận chính về động học của quá trình dựa trên các hệ thống mô hình có chất đàn hồi tương tự có trọng lượng phân tử thấp. Đồng thời, không phải lúc nào cũng có thể mở rộng dữ liệu định lượng thu được sang các quy trình sản xuất.

Bản tin VSUIT/Kỷ yếu VSUET, 3, 06 Hình. Sơ đồ nghiên cứu quá trình lưu hóa vật liệu đàn hồi Hình. Đề án quy trình nghiên cứu lưu hóa chất đàn hồi Đánh giá tính chất cơ lý của cao su công nghiệp, theo số liệu thu được tại doanh nghiệp, tất nhiên là một phương pháp tiến bộ trong việc giải quyết vấn đề mô hình hóa quá trình lưu hóa, nhưng đòi hỏi sự thống nhất nội bộ chặt chẽ của phương pháp vật lý và hóa học ở từng giai đoạn nghiên cứu và phát triển các thuật toán và chương trình tính toán. Câu hỏi này chỉ có thể được trả lời bằng cách thực hiện cẩn thận các thí nghiệm theo thiết kế phù hợp với mô hình động học đề xuất và tính toán một số phương án thay thế của mô hình. Điều này đòi hỏi một phương pháp độc lập để thiết lập số lượng cơ chế phản ứng chính thức chịu trách nhiệm về cấu trúc của chế phẩm đàn hồi. Các phương pháp truyền thống để phân tích các quy trình trong miền thời gian không giúp tách biệt rõ ràng các quy trình với các tương tác hiệp đồng, do đó, không cho phép sử dụng chúng để phân tích cao su công nghiệp. Khi giải quyết vấn đề làm rõ sơ đồ chung của các biến đổi hóa học, nên tiến hành theo cơ chế tối đa theo một nghĩa nào đó. Do đó, sơ đồ động học bao gồm các phản ứng bổ sung mô tả sự hình thành và phá hủy các liên kết polysulfide không bền (phòng thí nghiệm Vu), chu kỳ nội phân tử và các phản ứng khác dẫn đến biến đổi các đại phân tử, hình thành gốc vĩ mô và phản ứng của nó với mặt dây DAV. Hệ phương trình vi phân (DE) cho các giai đoạn của quá trình sẽ có dạng: dca/dt k CA k4ca C*, dc/dt k CA kc k4ca C*k 8C*, dc*/dt k C k3 k5 k7 C * k C k C C, 6 VuLab 4 A * dcvust / dt k3 C *, dcvulab / dt k5c k6cvulab, dcc / dt k7 C *, dc * / dt k8c k 8C *, dc / dt k8 C. () 95

Bản tin VGUIT/Kỷ yếu VSUET, 3, 06 96 Điều kiện ban đầu: 0 0 CA S8 AC Akt C ; C 0 0; C 0 0; * VuSt C 0 0; C 0 0; VuLab C C 0 C 0, * C 0 0; C0 4,95; trong đó ς, θ, η, các hệ số, nồng độ ban đầu của lưu huỳnh, nồng độ ban đầu của chất xúc tiến, θ nồng độ ban đầu của chất hoạt hóa (oxit kẽm), [C (0)] η nồng độ ban đầu của các gốc vĩ mô. Ở đây A là tác nhân lưu hóa thực tế; Tiền thân của khâu; B* dạng hoạt động của nó; C lưu huỳnh liên kết nội phân tử; các đơn vị lưới lưu hóa ổn định và không ổn định VuSt, VuLab; cao su; * gốc vĩ mô cao su là kết quả của sự phân hủy dao động nhiệt; các hệ số cân bằng hóa học α, β, γ và δ, hằng số tốc độ phản ứng k, k, k 8, k 9 (k 8) liên quan đến các giai đoạn tương ứng của quá trình. Bài toán động học trực tiếp (DKP) là nhiệm vụ tìm nồng độ của các đơn vị lưu hóa như là một hàm của thời gian. Dung dịch của PZK được khử thành dung dịch của hệ DE () trong các điều kiện ban đầu đã cho. Đường cong động học của quá trình lưu hóa được xác định bởi độ lớn của mô men xoắn Mt. Bài toán động học nghịch đảo (IKP) là bài toán xác định hằng số tốc độ phản ứng, hệ số cân bằng hóa học và các biến trong hệ (). Giải pháp OZK được thực hiện bằng cách giảm thiểu hàm số: trong đó Ф k, k,..., k, k, 8 8 t к q k, k,..., k8, k 8, tdt 0 q k, k,.. ., k, k, t 8 8 M t M M M С min / max min Vu (), (3) M max, M min lần lượt là giá trị cực đại và cực tiểu của hệ số. Mt, quy mô lớn Mô tả phần mềm Phần mềm “Lưu hóa đẳng nhiệt” được phát triển dưới dạng một bộ chương trình ứng dụng (APP) để giải các bài toán liên quan đến mô hình toán học của quá trình lưu hóa đẳng nhiệt. Để giải hệ DE, gói cung cấp các phương pháp số bao gồm: phương pháp Runge-Kutta bậc 4; Phương pháp Adams. Lời giải của bài toán động học nghịch đảo là ước tính các hằng số tốc độ phản ứng, các hệ số cân bằng hóa học và các biến trong hệ DE (). Để giảm thiểu chức năng () trong gói phần mềm, người dùng có thể tùy ý sử dụng các phương pháp sau: tọa độ gốc, Hook-Jeeves, Rosenbrock, Powell, Nelder-Mead, lấy trung bình tọa độ (sử dụng các phần tử tìm kiếm ngẫu nhiên). Phương pháp chuyển màu (thứ tự đầu tiên): giảm dần độ dốc nhất, hướng liên hợp (Fletcher-Reeves), số liệu thay đổi (Davidon-Fletcher-Powell), độ dốc song song (Zangwill). Hình vẽ minh họa sơ đồ khối của phần mềm được phát triển. Quá trình xác định các hằng số tốc độ phản ứng, hệ số phương trình và hệ số cân bằng hóa học được thực hiện theo nhiều giai đoạn: số hóa biểu đồ; chuyển đổi mô men xoắn thành nồng độ; xác định nồng độ ban đầu; xác định giá trị của các tham số bắt buộc của các hằng số cung cấp chức năng tối thiểu (). Việc số hóa các biểu đồ có thể được thực hiện thủ công hoặc tự động bằng chương trình GrDigit được tích hợp trong gói. Việc xử lý dữ liệu thực nghiệm có thể được thực hiện cho cả một phép đo và cho một bộ (tối đa 6 biểu đồ). Việc quy đổi mô men thành nồng độ các nút lưới lưu hóa được thực hiện như sau: các giá trị mô men được quy đổi về đơn vị quy ước: quy ước/M M M M M (4) tech min max min sau đó quy đổi đơn vị quy ước thành (mol/kg) bằng cách nhân M thông thường với hệ số tỷ lệ. Việc xác định nồng độ ban đầu của C 0 DAV được thực hiện theo công thức: A 0 0 CA S8 AC Akt C (5)

Bản tin VSUIT/Kỷ yếu VSUET, 3, 06 Hình. Sơ đồ khối phần mềm Hình . Sơ đồ phần mềm cấu trúc Phê duyệt phần mềm đã phát triển Các đường cong lưu biến thu được theo các điều kiện ban đầu sau đây được sử dụng làm dữ liệu ban đầu:. Giá trị nồng độ lưu huỳnh trong hỗn hợp: = 0,0078 mol/kg, nồng độ chất xúc tác: = 0,009 mol/kg. 3. Nồng độ chất hoạt hóa: θ = 0,00 mol/kg. Hình 3 cho thấy các giá trị thử nghiệm và tính toán của nồng độ các đơn vị lưu hóa thu được khi giải OKZ. Bảng hiển thị các giá trị tính toán của các hằng số tốc độ phản ứng, bảng hiển thị các giá trị ước tính của các hệ số cân bằng hóa học và các tham số mô hình. Bảng Giá trị của các hằng số tốc độ phản ứng Bảng Giá trị của các hằng số tốc độ phản ứng Hằng số Giá trị không đổi Hằng số Giá trị không đổi Giá trị k 0, k6 0,553 k 0, k7 0,96 k3 4,8 0-0 k8.3 k4.3 k8" 0, k5.89 0-0 Hình 3. Sự thay đổi nồng độ của các điểm lưới lưu hóa theo thời gian. phạm vi tìm kiếm các hằng số, sau đó chọn phương pháp tối ưu hóa Bảng Giá trị các hệ số và tham số cân bằng hóa học của mô hình pas α β γ δ ξ θ η,4,0,9,65 0 8 0, 97- 4, 97

Bản tin của VGUIT/Kỷ yếu của VSUET, 3, 06 Kết luận Dựa trên phân tích có hệ thống các phương pháp lý thuyết để mô tả quá trình lưu hóa, sơ đồ cấu trúc chung của nghiên cứu quá trình này đã được cải tiến. Mô hình toán học của quá trình lưu hóa được bổ sung các điều kiện ban đầu, được xác định là hàm số của nồng độ ban đầu của các thành phần của nhóm lưu hóa. Để giải bài toán động học nghịch đảo, tiêu chí bổ sung về chất lượng của mô hình được đề xuất. Một sản phẩm phần mềm đã được phát triển được thiết kế để thực hiện công việc nghiên cứu về quá trình lưu hóa các hợp chất cao su sử dụng hệ thống cấu trúc đa thành phần. Hộp số có cấu trúc mô-đun khối, cho phép mở rộng mà không làm mất chức năng. Các hướng hiện đại hóa của nó là đưa vào mô tả toán học của chế độ lưu hóa không đẳng nhiệt với sự tích hợp sâu hơn vào mạch hệ thống điều khiển quy trình tự động như một hệ thống quản lý và thông tin chuyên môn để đưa ra các khuyến nghị nhằm quản lý quá trình lưu hóa và đưa ra quyết định. Công việc được thực hiện với sự hỗ trợ tài chính của nhiệm vụ nhà nước 04/ (số nghiên cứu 304) về chủ đề “Tổng hợp các hệ thống kiểm soát chất lượng đa chức năng cho ngành thực phẩm và hóa chất” TÀI LIỆU THAM KHẢO Tikhomirov S.G., Bityukov V.K., Podkopaeva S.V., Khromykh E. A. . và các vấn đề khác.Mô hình toán học của các đối tượng điều khiển trong ngành hóa chất. Voronezh: VGUIT, 0, 96 tr. Khaustov I.A. Kiểm soát quá trình tổng hợp polyme bằng phương pháp hàng loạt dựa trên việc cung cấp từng phần các thành phần phản ứng // Vestnik TSTU. 04. 4 (0) P. 787 79. 3 Khaustov I.A. Kiểm soát quá trình phân hủy polyme trong dung dịch dựa trên tải phân đoạn của chất khởi đầu // Vestnik VGUIT. 04. 4. P. 86 9. 4 Bityukov V.K., Khaustov I.A., Khvostov A.A. và những thứ khác Phân tích hệ thống về quá trình phân hủy polyme do oxy hóa nhiệt trong dung dịch làm đối tượng điều khiển // Vestnik VGUIT. 04.3 (6). P. 6 66. 5 Karmanova O.V. Cơ sở hóa lý và các thành phần hoạt hóa của quá trình lưu hóa polydiene: luận văn. Tiến sĩ công nghệ. Khoa học. Voronezh, 0,6 Molchanov V.I., Karmanova O.V., Tikhomirov S.G. Mô hình hóa động học của quá trình lưu hóa polydienes // Vestnik VGUIT. 03.. P. 4 45.7 Hardis., Jessop J.L.P., Peters F.E., Kessler M.. Xác định đặc tính động học và giám sát động học của nhựa epoxy bằng cách sử dụng DSC, quang phổ aman và DEA // Composite. 03. Phần A. V. 49. P. 00 08. 8 Javadi M., Moghiman M., eza Erfanian M., Hosseini N. Điều tra số học về quá trình xử lý trong phản ứng Đúc phun cao su để cải thiện chất lượng // Vật liệu kỹ thuật chính. 0. V. 46 463. P. 06. TÁC ĐỘNG Tikhomirov S.G., ityukov V.K. Podkopaeva S.V., Khromykh E.A. et al. Matematicheskoe model ob ektov upravleniya v khimicheskoi promyshlennosti Voronezh, VSUET, 0. 96 p. (bằng tiếng Nga). Khaustov I.A. Quản lý quá trình tổng hợp polyme theo mẻ dựa trên dòng phân đoạn của các thành phần phản ứng. Vestnik TGTU 04, không. 4 (0), trang. 787 79. (bằng tiếng Nga). 3 Khaustov I.A. Kiểm soát quá trình phân hủy polyme trong dung dịch dựa trên tải phân đoạn của chất khởi đầu. Vestnik VGUIT 04, không. 4, trang. 86 9 (bằng tiếng Nga). 4 ityukov V.K., Khaustov I.A., Khvostov A.A. Phân tích hệ thống về sự phân hủy nhiệt oxy hóa của polyme trong dung dịch như một đối tượng kiểm soát. Vestnik VGUIT 04, không. 3(6), tr. 6 66. (bằng tiếng Nga). 5 Karmanova O.V. Fiziko-khimicheskie osnovy i aktiviruyushchie komponty vulknizatsii polidienov Voronezh, 0. (bằng tiếng Nga). 6 Molchanov V.I., Karmanova O.V., Tikhomirov S.G. Mô hình hóa động học của polydienes lưu hóa. Vestnik VGUIT 03, số, trang. 4 45. (bằng tiếng Nga). 7 Hardis., Jessop J.L.P., Peters F.E., Kessler M.. Xác định đặc tính động học chữa bệnh và giám sát nhựa epoxy bằng cách sử dụng DSC, quang phổ aman và DEA. Tổng hợp, 03, phần A, tập. 49, trang. 00 08. 8 Javadi M., Moghiman M., eza Erfanian M., Hosseini N. Điều tra số học về quá trình xử lý trong phản ứng Đúc phun cao su để cải thiện chất lượng. Vật liệu kỹ thuật chính. 0, tập. 46 463, tr. 06.98

Bản tin VSUIT/Kỷ yếu của VSUET, 3, 06 THÔNG TIN VỀ TÁC GIẢ Sergey T. Tikhomirov Giáo sư, Khoa Hệ thống Thông tin và Điều khiển, Đại học Công nghệ Kỹ thuật Bang Voronezh, Revolution Ave., 9, Voronezh, 394036, Nga, [email được bảo vệ] Người đứng đầu Olga V. Karmanova Khoa, Giáo sư, Khoa Hóa học và Công nghệ hóa học các hợp chất hữu cơ và chế biến polyme, Đại học Công nghệ Kỹ thuật Bang Voronezh, Leninsky Prospekt, 4, Voronezh, 394000, Nga, [email được bảo vệ] Yuri V. Pyatkov Phó Giáo sư, Khoa Hệ thống Thông tin và Điều khiển, Đại học Công nghệ Kỹ thuật Bang Voronezh, Revolution Ave., 9, Voronezh, 394036, Nga, [email được bảo vệ] Alexander A. Maslov sinh viên sau đại học, Khoa Hệ thống Thông tin và Điều khiển, Đại học Công nghệ Kỹ thuật Bang Voronezh, Revolution Ave., 9, Voronezh, 394036, Nga, [email được bảo vệ] THÔNG TIN VỀ TÁC GIẢ Sergei G. Tikhomirov Giáo sư, khoa hệ thống thông tin và điều khiển, trường đại học công nghệ kỹ thuật bang Voronezh, tiến hóa Av., 9 Voronezh, ussia, [email được bảo vệ] Giáo sư Olga V. Karmanova, trưởng khoa, khoa hóa học và công nghệ hóa học các hợp chất hữu cơ và xử lý polyme, trường đại học công nghệ kỹ thuật bang Voronezh, Leninsky Av., 4 Voronezh, ussia, [email được bảo vệ] Yurii V. Pyatkov phó giáo sư, khoa hệ thống thông tin và điều khiển, trường đại học công nghệ kỹ thuật bang Voronezh, tiến hóa Av., 9 Voronezh, ussia, [email được bảo vệ] Aleksandr A. Maslov nghiên cứu sinh, khoa hệ thống thông tin và điều khiển, trường đại học công nghệ kỹ thuật bang Voronezh, tiến hóa Av., 9 Voronezh, ussia, [email được bảo vệ] TIÊU CHÍ CỦA TÁC GIẢ Sergei T. Tikhomirov đề xuất một phương pháp tiến hành một thí nghiệm và tổ chức các thử nghiệm sản xuất Alexander A. Maslov đã xem xét các nguồn tài liệu về vấn đề đang nghiên cứu, tiến hành một thí nghiệm, thực hiện các phép tính với sự tư vấn của Olga V. Karmanova trong quá trình nghiên cứu. bản thảo, sửa chữa trước khi nộp cho biên tập viên và chịu trách nhiệm về việc đạo văn XUNG ĐỘT LỢI ÍCH Các tác giả cam kết không có xung đột lợi ích. TIẾP TỤC Sergei G. Tikhomirov đề xuất một sơ đồ thí nghiệm và tổ chức các thử nghiệm sản xuất Aleksandr A. Maslov xem xét tài liệu về một vấn đề được điều tra, tiến hành một thí nghiệm, thực hiện các tính toán Tham khảo ý kiến của Olga V. Karmanova trong quá trình nghiên cứu. sửa nó trước khi nộp đơn chỉnh sửa và chịu trách nhiệm về đạo văn XUNG ĐỘT LỢI ÍCH Các tác giả tuyên bố không có xung đột lợi ích. ĐÃ NHẬN 7.07.06 ĐÃ NHẬN 7.7.06 ĐÃ ĐƯỢC CHẤP NHẬN CHO PRINT.08.06 ĐÃ ĐƯỢC CHẤP NHẬN 8..06 99

Các phương pháp lưu hóa cao su cơ bản. Để thực hiện quá trình hóa học chính của công nghệ cao su - lưu hóa - lưu hóa được sử dụng. Tính chất hóa học của quá trình lưu hóa bao gồm sự hình thành mạng lưới không gian, bao gồm các đại phân tử cao su tuyến tính hoặc phân nhánh và các liên kết ngang. Về mặt công nghệ, lưu hóa bao gồm xử lý hỗn hợp cao su ở nhiệt độ từ bình thường đến 220˚C dưới áp suất và ít thường xuyên hơn khi không có áp suất.

Trong hầu hết các trường hợp, quá trình lưu hóa công nghiệp được thực hiện bằng cách sử dụng hệ thống lưu hóa bao gồm tác nhân lưu hóa, máy gia tốc và chất kích hoạt lưu hóa và góp phần vào quá trình hình thành mạng lưới không gian hiệu quả hơn.

Tương tác hóa học giữa cao su và tác nhân lưu hóa được xác định bởi hoạt động hóa học của cao su, tức là. mức độ không bão hòa của chuỗi của nó, sự hiện diện của các nhóm chức năng.

Hoạt tính hóa học của cao su chưa bão hòa là do sự hiện diện của các liên kết đôi trong chuỗi chính và sự gia tăng tính linh động của các nguyên tử hydro trong các nhóm α-methylene liền kề với liên kết đôi. Do đó, cao su chưa bão hòa có thể được lưu hóa bằng tất cả các hợp chất phản ứng với liên kết đôi và các nhóm lân cận của nó.

Tác nhân lưu hóa chính cho cao su chưa bão hòa là lưu huỳnh, thường được sử dụng làm hệ thống lưu hóa kết hợp với máy gia tốc và chất kích hoạt của chúng. Ngoài lưu huỳnh, bạn có thể sử dụng peroxit hữu cơ và vô cơ, nhựa alkylphenol-formaldehyde (APFR), hợp chất diazo và hợp chất polyhalua.

Hoạt tính hóa học của cao su bão hòa thấp hơn đáng kể so với hoạt tính của cao su chưa bão hòa, vì vậy để lưu hóa cần sử dụng các chất có khả năng phản ứng cao, ví dụ như nhiều peroxit khác nhau.

Quá trình lưu hóa cao su chưa bão hòa và bão hòa có thể được thực hiện không chỉ với sự có mặt của các tác nhân lưu hóa hóa học mà còn dưới tác động của các tác động vật lý gây ra các biến đổi hóa học. Đó là bức xạ năng lượng cao (lưu hóa bức xạ), bức xạ cực tím (quang lưu hóa), tiếp xúc kéo dài với nhiệt độ cao (nhiệt lưu hóa), tác động của sóng xung kích và một số nguồn khác.

Cao su có các nhóm chức năng có thể được lưu hóa giữa các nhóm này bằng cách sử dụng các chất phản ứng với các nhóm chức năng để tạo thành liên kết ngang.

Nguyên tắc cơ bản của quá trình lưu hóa. Bất kể loại cao su và hệ thống lưu hóa được sử dụng, một số thay đổi đặc trưng về tính chất của vật liệu xảy ra trong quá trình lưu hóa:

Độ dẻo của hỗn hợp cao su giảm mạnh, độ bền và độ đàn hồi của chất lưu hóa xuất hiện. Do đó, độ bền của hỗn hợp cao su thô dựa trên NC không vượt quá 1,5 MPa và độ bền của vật liệu lưu hóa không nhỏ hơn 25 MPa.

Hoạt tính hóa học của cao su giảm đáng kể: ở cao su chưa bão hòa số lượng liên kết đôi giảm, ở cao su bão hòa và cao su có nhóm chức thì số lượng trung tâm hoạt động giảm. Do đó, khả năng chống lưu hóa của chất lưu hóa đối với quá trình oxy hóa và các ảnh hưởng tích cực khác tăng lên.

Độ bền của vật liệu lưu hóa ở nhiệt độ thấp và cao đều tăng. Do đó, NK cứng lại ở 0°С và trở nên dính ở +100°С, còn lưu hóa vẫn giữ được độ bền và độ đàn hồi trong khoảng nhiệt độ từ –20 đến +100°С.

Bản chất của sự thay đổi tính chất của vật liệu trong quá trình lưu hóa cho thấy rõ sự xuất hiện của các quá trình cấu trúc, kết thúc bằng việc hình thành mạng lưới không gian ba chiều. Để lưu hóa giữ được độ đàn hồi, các liên kết ngang phải đủ hiếm. Do đó, trong trường hợp NC, tính linh hoạt nhiệt động của chuỗi được bảo toàn nếu có một liên kết ngang trên 600 nguyên tử carbon của chuỗi chính.

Quá trình lưu hóa cũng được đặc trưng bởi một số kiểu thay đổi chung về tính chất tùy thuộc vào thời gian lưu hóa ở nhiệt độ không đổi.

Do đặc tính độ nhớt của hỗn hợp thay đổi đáng kể nhất nên nhớt kế quay cắt, đặc biệt là lưu biến kế Monsanto, được sử dụng để nghiên cứu động học của quá trình lưu hóa. Những thiết bị này cho phép bạn nghiên cứu quá trình lưu hóa ở nhiệt độ từ 100 đến 200°С trong 12 - 360 phút với nhiều lực cắt khác nhau. Bộ ghi của thiết bị ghi lại sự phụ thuộc của mô men xoắn vào thời gian lưu hóa ở nhiệt độ không đổi, tức là. đường cong lưu hóa động học, có hình chữ S và một số phần tương ứng với các giai đoạn của quá trình (Hình 3).

Giai đoạn đầu tiên của quá trình lưu hóa được gọi là giai đoạn cảm ứng, giai đoạn cháy sém hoặc giai đoạn tiền lưu hóa. Ở giai đoạn này, hỗn hợp cao su phải duy trì ở trạng thái lỏng và lấp đầy toàn bộ khuôn, do đó tính chất của nó được đặc trưng bởi mômen cắt tối thiểu M min (độ nhớt tối thiểu) và thời gian t s trong đó mô men cắt tăng 2 đơn vị so với mức tối thiểu. .

Khoảng thời gian của giai đoạn cảm ứng phụ thuộc vào hoạt động của hệ thống lưu hóa. Việc lựa chọn hệ thống lưu hóa có giá trị ts cụ thể được xác định bởi trọng lượng của sản phẩm. Trong quá trình lưu hóa, vật liệu lần đầu tiên được nung nóng đến nhiệt độ lưu hóa và do tính dẫn nhiệt của cao su thấp nên thời gian gia nhiệt tỷ lệ thuận với khối lượng của sản phẩm. Vì lý do này, để lưu hóa các sản phẩm có trọng lượng lớn, nên chọn hệ thống lưu hóa có thời gian cảm ứng đủ dài và ngược lại đối với các sản phẩm có trọng lượng thấp.

Giai đoạn thứ hai được gọi là giai đoạn lưu hóa chính. Vào cuối giai đoạn cảm ứng, các hạt hoạt động tích tụ trong khối lượng hỗn hợp cao su, gây ra sự kết cấu nhanh chóng và theo đó, mô-men xoắn tăng lên đến một giá trị tối đa nhất định M max. Tuy nhiên, việc hoàn thành chặng 2 không được coi là thời điểm đạt M max mà là thời điểm t 90 tương ứng với M 90. Thời điểm này được xác định theo công thức

M 90 =0,9 M + M phút,

trong đó M là chênh lệch mômen xoắn (M = M max – M min).

Thời gian t 90 là thời gian lưu hóa tối ưu, giá trị của nó phụ thuộc vào hoạt động của hệ thống lưu hóa. Độ dốc của đường cong trong chu kỳ chính đặc trưng cho tốc độ lưu hóa.

Giai đoạn thứ ba của quá trình này được gọi là giai đoạn tái lưu hóa, trong hầu hết các trường hợp tương ứng với một mặt cắt ngang có các đặc tính không đổi trên đường cong động học. Vùng này được gọi là cao nguyên lưu hóa. Cao nguyên càng rộng thì hỗn hợp càng có khả năng chống lưu hóa quá mức.

Chiều rộng của cao nguyên và chiều dài tiếp theo của đường cong chủ yếu phụ thuộc vào bản chất hóa học của cao su. Trong trường hợp cao su tuyến tính không bão hòa, chẳng hạn như NK và SKI-3, mặt bằng không rộng và sau đó các đặc tính sẽ xấu đi, tức là. sự suy giảm của đường cong (Hình 3, đường cong MỘT). Quá trình suy giảm tính chất ở giai đoạn tái lưu hóa được gọi là đảo ngược. Nguyên nhân của sự đảo ngược là do sự phá hủy không chỉ các chuỗi chính mà còn cả các liên kết ngang được hình thành dưới tác động của nhiệt độ cao.

Trong trường hợp cao su bão hòa và cao su chưa bão hòa có cấu trúc phân nhánh (một số lượng đáng kể các liên kết đôi ở cạnh 1,2 đơn vị) trong vùng tái lưu hóa, các tính chất thay đổi một chút và trong một số trường hợp thậm chí còn được cải thiện (Hình 2). 3, đường cong b Và V.), do quá trình oxy hóa nhiệt của liên kết đôi của các đơn vị bên đi kèm với cấu trúc bổ sung.

Hoạt động của hỗn hợp cao su ở giai đoạn lưu hóa quá mức rất quan trọng trong việc sản xuất các sản phẩm lớn, đặc biệt là lốp ô tô, vì do sự đảo ngược, quá trình lưu hóa quá mức của các lớp bên ngoài có thể xảy ra trong khi các lớp bên trong chưa được lưu hóa. Trong trường hợp này, cần có hệ thống lưu hóa để cung cấp thời gian cảm ứng dài để làm nóng lốp đồng đều, tốc độ cao trong giai đoạn chính và ổn định lưu hóa rộng ở giai đoạn tái lưu hóa.

3.2. Hệ thống lưu hóa lưu huỳnh cho cao su chưa bão hòa

Tính chất của lưu huỳnh như một tác nhân lưu hóa. Quá trình lưu hóa cao su tự nhiên bằng lưu huỳnh được phát hiện vào năm 1839 bởi C. Goodyear và độc lập vào năm 1843 bởi G. Gencock.

Lưu huỳnh đất tự nhiên được sử dụng để lưu hóa. Lưu huỳnh nguyên tố có một số biến đổi tinh thể, trong đó chỉ có biến đổi  hòa tan một phần trong cao su. Bản sửa đổi này có điểm nóng chảy là 112,7 oC, được sử dụng để lưu hóa. Các phân tử dạng  là vòng tám cạnh S 8 có năng lượng hoạt hóa trung bình khi đứt vòng E tác dụng = 247 kJ/mol.

Đây là mức năng lượng khá cao và sự phân tách vòng lưu huỳnh chỉ xảy ra ở nhiệt độ từ 143°C trở lên. Ở nhiệt độ dưới 150°C, sự phân hủy dị thể hoặc ion của vòng lưu huỳnh xảy ra cùng với sự hình thành biion lưu huỳnh tương ứng, và ở nhiệt độ 150°C trở lên, sự phân hủy đồng phân (gốc) của vòng S xảy ra với sự hình thành các lưỡng cực lưu huỳnh:

t150°С S 8 →S + – S 6 – S – → S 8 +–

t150ºС S 8 →Sֹ–S 6 –Sֹ→S 8 ֹ.

Hai gốc S 8 ·· dễ dàng phân hủy thành các mảnh nhỏ hơn: S 8 ֹֹ→S x ֹֹ + S 8 ֹ.

Các biion lưu huỳnh và lưỡng cực thu được sau đó tương tác với các đại phân tử cao su ở liên kết đôi hoặc tại vị trí của nguyên tử cacbon α-methylene.

Vòng lưu huỳnh cũng có thể phân hủy ở nhiệt độ dưới 143°С nếu có một số hạt hoạt động trong hệ thống (cation, anion, gốc tự do). Kích hoạt xảy ra theo sơ đồ sau:

S 8 + A + →A – S – S 6 – S +

S 8 + B – → B – S – S 6 –

S 8 + Rֹ→R – S – S 6 – Sֹ.

Các hạt hoạt động như vậy có mặt trong hỗn hợp cao su khi sử dụng hệ thống lưu hóa với máy gia tốc lưu hóa và chất kích hoạt của chúng.

Để biến cao su dẻo mềm thành cao su đàn hồi cứng, một lượng nhỏ lưu huỳnh là đủ - 0,10,15% trọng lượng. Tuy nhiên, liều lượng thực tế của lưu huỳnh dao động từ 12,5 đến 35 phần trọng lượng. trên 100 phần theo trọng lượng cao su.

Lưu huỳnh có khả năng hòa tan hạn chế trong cao su, do đó liều lượng lưu huỳnh quyết định dạng phân phối của nó trong hỗn hợp cao su. Ở liều lượng thực tế, lưu huỳnh ở dạng giọt nóng chảy, từ bề mặt của các phân tử lưu huỳnh khuếch tán vào khối cao su.

Việc chuẩn bị hỗn hợp cao su được thực hiện ở nhiệt độ cao (100-140°С), làm tăng khả năng hòa tan lưu huỳnh trong cao su. Do đó, khi hỗn hợp được làm lạnh, đặc biệt trong trường hợp sử dụng liều lượng cao, lưu huỳnh tự do bắt đầu khuếch tán lên bề mặt hỗn hợp cao su với sự hình thành một màng mỏng hoặc cặn lưu huỳnh. Quá trình này được gọi là phai màu hoặc đổ mồ hôi trong công nghệ. Sự phai màu hiếm khi làm giảm độ dính của phôi, do đó, để làm mới bề mặt phôi, chúng được xử lý bằng xăng trước khi lắp ráp. Điều này làm xấu đi điều kiện làm việc của các nhà lắp ráp và làm tăng nguy cơ cháy nổ trong sản xuất.

Vấn đề phai màu đặc biệt nghiêm trọng trong sản xuất lốp dây thép. Trong trường hợp này, để tăng độ bền liên kết giữa kim loại và cao su, liều lượng S được tăng lên 5 phần trọng lượng. Để tránh phai màu trong các công thức như vậy, nên sử dụng một sửa đổi đặc biệt - cái gọi là lưu huỳnh polymer. Đây là dạng , được hình thành khi dạng  được nung nóng đến 170°C. Ở nhiệt độ này, độ nhớt của chất tan chảy tăng mạnh và polyme lưu huỳnh Sn được hình thành, trong đó n lớn hơn 1000. Trong thực tế thế giới, nhiều biến thể khác nhau của lưu huỳnh polyme được sử dụng, được biết đến với tên thương hiệu “Cristex”.

Các lý thuyết về lưu hóa lưu huỳnh. Các lý thuyết hóa học và vật lý đã được đưa ra để giải thích quá trình lưu hóa lưu huỳnh. Năm 1902, Weber đưa ra lý thuyết hóa học đầu tiên về lưu hóa, các nguyên tố trong đó vẫn tồn tại cho đến ngày nay. Bằng cách chiết xuất sản phẩm của sự tương tác giữa NC với lưu huỳnh, Weber nhận thấy rằng một phần lưu huỳnh được đưa vào đã không được chiết xuất. Ông gọi phần này là liên kết và phần được giải phóng là lưu huỳnh tự do. Tổng lượng lưu huỳnh liên kết và tự do bằng tổng lượng lưu huỳnh được đưa vào cao su: S tổng = S tự do + S liên kết. Weber cũng đưa ra khái niệm hệ số lưu hóa là tỷ lệ giữa lưu huỳnh liên kết với lượng cao su trong hỗn hợp cao su (A): K vulc = liên kết S/A.

Weber đã cố gắng cô lập polysulfide (C 5 H 8 S) n như một sản phẩm của việc bổ sung lưu huỳnh nội phân tử tại các liên kết đôi của các đơn vị isopren. Do đó, lý thuyết của Weber không thể giải thích được sự gia tăng độ bền do quá trình lưu hóa.

Năm 1910, Oswald đưa ra một lý thuyết vật lý về lưu hóa, giải thích tác động của lưu hóa bằng tương tác hấp phụ vật lý giữa cao su và lưu huỳnh. Theo lý thuyết này, các phức hợp cao su-lưu huỳnh được hình thành trong hỗn hợp cao su, chúng tương tác với nhau cũng do lực hấp phụ dẫn đến tăng độ bền của vật liệu. Tuy nhiên, lưu huỳnh bị hấp phụ phải được chiết xuất hoàn toàn khỏi lưu hóa, điều này không được quan sát thấy trong điều kiện thực tế và lý thuyết hóa học về lưu hóa bắt đầu chiếm ưu thế trong tất cả các nghiên cứu tiếp theo.

Bằng chứng chính của lý thuyết hóa học (lý thuyết cầu) là như sau:

Chỉ cao su chưa bão hòa mới được lưu hóa bằng lưu huỳnh;

Lưu huỳnh tương tác với các phân tử cao su chưa bão hòa để tạo thành các liên kết cộng hóa trị (cầu nối) thuộc nhiều loại khác nhau, tức là. với sự hình thành lưu huỳnh liên kết, lượng lưu huỳnh tỷ lệ thuận với độ không bão hòa của cao su;

Quá trình lưu hóa đi kèm với hiệu ứng nhiệt tỷ lệ thuận với lượng lưu huỳnh bổ sung;

Lưu hóa có hệ số nhiệt độ xấp xỉ 2, tức là gần với hệ số nhiệt độ của phản ứng hóa học nói chung.

Sự gia tăng cường độ do quá trình lưu hóa lưu huỳnh xảy ra do cấu trúc của hệ thống, do đó mạng lưới không gian ba chiều được hình thành. Các hệ thống lưu hóa lưu huỳnh hiện tại có thể tổng hợp cụ thể hầu hết mọi loại liên kết ngang, thay đổi tốc độ lưu hóa và cấu trúc cuối cùng của lưu hóa. Vì vậy, lưu huỳnh vẫn là tác nhân tạo liên kết ngang phổ biến nhất đối với cao su chưa bão hòa.

Hoạt tính hóa học của cao su chưa bão hòa là do sự hiện diện của các liên kết đôi trong chuỗi chính và sự gia tăng tính linh động của các nguyên tử hydro trong các nhóm a-methylene gần với liên kết đôi. Do đó, cao su chưa bão hòa có thể được lưu hóa bằng tất cả các hợp chất phản ứng với liên kết đôi và các nhóm lân cận của nó.

· Độ dẻo của hỗn hợp cao su giảm mạnh, xuất hiện độ bền và độ đàn hồi của lưu hóa. Do đó, độ bền của hỗn hợp cao su thô dựa trên NC không vượt quá 1,5 MPa và độ bền của vật liệu lưu hóa không nhỏ hơn 25 MPa.

· Hoạt tính hóa học của cao su giảm đáng kể: ở cao su chưa bão hòa số lượng liên kết đôi giảm, ở cao su bão hòa và cao su có nhóm chức thì số lượng trung tâm hoạt động giảm. Do đó, khả năng chống lưu hóa của chất lưu hóa đối với quá trình oxy hóa và các ảnh hưởng tích cực khác tăng lên.

· Độ bền của vật liệu lưu hóa ở nhiệt độ thấp và cao đều tăng. Do đó, NK cứng lại ở 0°С và trở nên dính ở +100°С, còn lưu hóa vẫn giữ được độ bền và độ đàn hồi trong khoảng nhiệt độ từ –20 đến +100°С.

Quá trình lưu hóa cũng được đặc trưng bởi một số kiểu thay đổi chung về tính chất tùy thuộc vào thời gian lưu hóa ở nhiệt độ không đổi.

M 90 =0,9 DM + M phút,

trong đó DM là chênh lệch mô-men xoắn (DM = M max – M min).

Cao su tự nhiên không phải lúc nào cũng thích hợp để chế tạo các bộ phận. Điều này là do độ đàn hồi tự nhiên của nó rất thấp và phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ bên ngoài. Ở nhiệt độ gần bằng 0, cao su trở nên cứng hoặc khi hạ xuống thấp hơn sẽ trở nên giòn. Ở nhiệt độ khoảng + 30 độ, cao su bắt đầu mềm và khi tiếp tục đun nóng, nó sẽ chuyển sang trạng thái nóng chảy. Khi nguội trở lại, nó không khôi phục được tính chất ban đầu.

Để đảm bảo các đặc tính vận hành và kỹ thuật cần thiết của cao su, nhiều chất và vật liệu khác nhau được thêm vào cao su - muội than, phấn, chất làm mềm, v.v.

Trong thực tế, một số phương pháp lưu hóa được sử dụng, nhưng chúng có một điểm chung - xử lý nguyên liệu thô bằng lưu huỳnh lưu hóa. Một số sách giáo khoa và quy định nêu rõ rằng các hợp chất lưu huỳnh có thể được sử dụng làm tác nhân lưu hóa, nhưng trên thực tế chúng chỉ có thể được coi là như vậy vì chúng có chứa lưu huỳnh. Mặt khác, chúng có thể ảnh hưởng đến quá trình lưu hóa giống như các chất khác không chứa hợp chất lưu huỳnh.

Cách đây một thời gian, nghiên cứu đã được thực hiện liên quan đến việc xử lý cao su bằng các hợp chất hữu cơ và một số chất, ví dụ:

phốt pho;
selen;
trinitrobenzen và một số chất khác.

Nhưng các nghiên cứu đã chỉ ra rằng những chất này không có giá trị thực tế về mặt lưu hóa.

Quá trình lưu hóa

Quá trình lưu hóa cao su có thể được chia thành lạnh và nóng. Loại đầu tiên có thể được chia thành hai loại. Việc đầu tiên liên quan đến việc sử dụng lưu huỳnh semichloride. Cơ chế lưu hóa sử dụng chất này trông như thế này. Một phôi làm bằng cao su tự nhiên được đặt trong hơi của chất này (S2Cl2) hoặc trong dung dịch của nó, được chế tạo trên cơ sở một số dung môi. Dung môi phải đáp ứng hai yêu cầu:

Nó không nên phản ứng với lưu huỳnh semichloride.
Nó sẽ hòa tan cao su.

Theo quy định, carbon disulfide, xăng và một số loại khác có thể được sử dụng làm dung môi. Sự hiện diện của lưu huỳnh semichloride trong chất lỏng ngăn không cho cao su hòa tan. Bản chất của quá trình này là bão hòa cao su bằng hóa chất này.

Thời gian của quá trình lưu hóa với sự tham gia của S2Cl2 cuối cùng quyết định các đặc tính kỹ thuật của thành phẩm, bao gồm độ đàn hồi và độ bền.

Thời gian lưu hóa trong dung dịch 2% có thể là vài giây hoặc vài phút. Nếu quá trình này mất quá nhiều thời gian, cái gọi là quá trình lưu hóa quá mức có thể xảy ra, tức là phôi sẽ mất độ dẻo và trở nên rất giòn. Kinh nghiệm cho thấy rằng với độ dày sản phẩm khoảng một milimet, hoạt động lưu hóa có thể được thực hiện trong vài giây.

Công nghệ lưu hóa này là giải pháp tối ưu để xử lý các bộ phận có thành mỏng như ống, găng tay, v.v. Tuy nhiên, trong trường hợp này, cần phải tuân thủ nghiêm ngặt các chế độ xử lý, nếu không, lớp trên cùng của bộ phận có thể được lưu hóa nhiều hơn lớp trên cùng của bộ phận. các lớp bên trong.

Khi kết thúc quá trình lưu hóa, các bộ phận thu được phải được rửa bằng nước hoặc dung dịch kiềm.

Có một phương pháp lưu hóa lạnh thứ hai. Các phôi cao su có thành mỏng được đặt trong môi trường bão hòa SO2. Sau một thời gian nhất định, phôi được chuyển vào buồng nơi bơm H2S (hydro sunfua). Thời gian giữ phôi trong các buồng như vậy là 15 – 25 phút. Thời gian này là đủ để hoàn thành quá trình lưu hóa. Công nghệ này được sử dụng thành công để xử lý các đường nối được dán, mang lại độ bền cao cho chúng.

Cao su đặc biệt được xử lý bằng nhựa tổng hợp, quá trình lưu hóa bằng cách sử dụng chúng không khác gì mô tả ở trên.

Lưu hóa nóng

Công nghệ lưu hóa như sau. Một lượng lưu huỳnh nhất định và các chất phụ gia đặc biệt được thêm vào cao su thô đúc. Theo quy định, thể tích lưu huỳnh phải nằm trong khoảng 5 - 10%, con số cuối cùng được xác định dựa trên mục đích và độ cứng của phần tương lai. Ngoài lưu huỳnh, cái gọi là cao su sừng (cao su cứng) chứa 20–50% lưu huỳnh cũng được thêm vào. Ở giai đoạn tiếp theo, các khoảng trống được hình thành từ vật liệu thu được và được nung nóng, tức là. chữa bệnh.

Việc sưởi ấm được thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau. Các phôi được đặt trong khuôn kim loại hoặc cuộn thành vải. Các cấu trúc thu được được đặt trong lò nung nóng đến 130 - 140 độ C. Để tăng hiệu quả lưu hóa, có thể tạo ra áp suất dư trong lò.

Các phôi đã tạo hình có thể được đặt trong nồi hấp có chứa hơi nước quá nhiệt. Hoặc chúng được đặt trong máy ép nóng. Trên thực tế, phương pháp này là phổ biến nhất trong thực tế.

Các tính chất của cao su lưu hóa phụ thuộc vào nhiều điều kiện. Đó là lý do tại sao lưu hóa được coi là một trong những hoạt động phức tạp nhất được sử dụng trong sản xuất cao su. Ngoài ra, chất lượng của nguyên liệu thô và phương pháp sơ chế đóng vai trò quan trọng. Chúng ta không được quên về khối lượng lưu huỳnh thêm vào, nhiệt độ, thời gian và phương pháp lưu hóa. Cuối cùng, các tính chất của thành phẩm cũng bị ảnh hưởng bởi sự hiện diện của tạp chất có nguồn gốc khác nhau. Thật vậy, sự hiện diện của nhiều tạp chất cho phép lưu hóa thích hợp.

Trong những năm gần đây, máy gia tốc đã được sử dụng trong ngành cao su. Những chất này được thêm vào hỗn hợp cao su sẽ đẩy nhanh quá trình xử lý, giảm chi phí năng lượng, nói cách khác, những chất phụ gia này sẽ tối ưu hóa quá trình xử lý phôi.

Khi thực hiện lưu hóa nóng trong không khí, cần có sự có mặt của oxit chì; ngoài ra, có thể cần có sự có mặt của muối chì kết hợp với các axit hữu cơ hoặc với các hợp chất có chứa hydroxit axit.

Các chất sau đây được dùng làm chất xúc tác:

thiuramid sulfua;
xanthate;
Mercaptobenzothiazol.

Quá trình lưu hóa được thực hiện dưới tác động của hơi nước có thể giảm đáng kể nếu bạn sử dụng các hóa chất như kiềm: Ca(OH)2, MgO, NaOH, KOH hoặc muối Na2CO3, Na2CS3. Ngoài ra, muối kali sẽ giúp đẩy nhanh quá trình.

Ngoài ra còn có các chất gia tốc hữu cơ, đây là các amin và cả một nhóm hợp chất không thuộc nhóm nào. Ví dụ, đây là dẫn xuất của các chất như amin, amoniac và một số chất khác.

Diphenylguanidine, hexamethylenetetramine và nhiều loại khác thường được sử dụng nhiều nhất trong sản xuất. Không có gì lạ khi oxit kẽm được sử dụng để tăng cường hoạt động của máy gia tốc.

Ngoài các chất phụ gia và chất xúc tiến, môi trường cũng đóng một vai trò quan trọng. Ví dụ, sự hiện diện của không khí trong khí quyển tạo ra điều kiện bất lợi cho quá trình lưu hóa ở áp suất tiêu chuẩn. Ngoài không khí, anhydrit cacbonic và nitơ có tác động tiêu cực. Trong khi đó, amoniac hoặc hydro sunfua có tác động tích cực đến quá trình lưu hóa.

Quy trình lưu hóa mang lại cho cao su những đặc tính mới và sửa đổi những đặc tính hiện có. Đặc biệt, độ đàn hồi của nó được cải thiện, v.v. Quá trình lưu hóa có thể được kiểm soát bằng cách liên tục đo các đặc tính thay đổi. Theo quy định, việc xác định độ bền kéo và độ bền kéo được sử dụng cho mục đích này. Nhưng những phương pháp kiểm soát này không chính xác và không được sử dụng.

Cao su là sản phẩm của quá trình lưu hóa cao su

Cao su kỹ thuật là loại vật liệu tổng hợp có chứa tới 20 thành phần mang lại nhiều tính chất khác nhau cho loại vật liệu này. Cao su được sản xuất bằng cách lưu hóa cao su. Như đã lưu ý ở trên, trong quá trình lưu hóa, các đại phân tử được hình thành đảm bảo tính chất hoạt động của cao su, do đó đảm bảo độ bền cao su.

Sự khác biệt chính giữa cao su và nhiều vật liệu khác là nó có khả năng chịu các biến dạng đàn hồi, có thể xảy ra ở các nhiệt độ khác nhau, từ nhiệt độ phòng đến nhiệt độ thấp hơn nhiều. Cao su vượt trội đáng kể ở một số đặc tính, chẳng hạn như nó được phân biệt bởi độ đàn hồi và độ bền, khả năng chống thay đổi nhiệt độ, tiếp xúc với môi trường khắc nghiệt, v.v.

Xi măng để lưu hóa

Xi măng để lưu hóa được sử dụng cho hoạt động tự lưu hóa, nó có thể bắt đầu từ 18 độ và lưu hóa nóng lên đến 150 độ. Xi măng này không chứa hydrocarbon. Ngoài ra còn có xi măng loại OTR được sử dụng để phủ lên các bề mặt gồ ghề bên trong lốp xe, cũng như các loại keo loại Top RAD và PN OTR có thời gian khô kéo dài. Việc sử dụng xi măng như vậy giúp có thể đạt được tuổi thọ lâu dài cho lốp đắp lại được sử dụng trên các thiết bị xây dựng đặc biệt có quãng đường đi được cao.

Tự làm công nghệ lưu hóa nóng cho lốp xe

Để thực hiện lưu hóa nóng lốp hoặc săm, bạn sẽ cần một máy ép. Phản ứng hàn giữa cao su và bộ phận xảy ra trong một khoảng thời gian nhất định. Thời gian này phụ thuộc vào quy mô của khu vực được sửa chữa. Kinh nghiệm cho thấy rằng sẽ mất 4 phút để sửa chữa những hư hỏng sâu 1 mm ở nhiệt độ quy định. Tức là, để sửa chữa một khuyết điểm có độ sâu 3 mm, bạn sẽ phải mất 12 phút thời gian thuần túy. Chúng tôi không tính đến thời gian chuẩn bị. Trong khi đó, việc đưa thiết bị lưu hóa vào hoạt động tùy theo model có thể mất khoảng 1 giờ.

Nhiệt độ cần thiết cho quá trình lưu hóa nóng dao động từ 140 đến 150 độ C. Để đạt được nhiệt độ này không cần sử dụng thiết bị công nghiệp. Để tự sửa lốp, việc sử dụng các thiết bị điện gia dụng, chẳng hạn như bàn ủi là hoàn toàn có thể chấp nhận được.

Loại bỏ các khuyết tật trên lốp hoặc săm ô tô bằng thiết bị lưu hóa là một công việc khá tốn nhiều công sức. Nó có nhiều sự tinh tế và chi tiết, và do đó chúng tôi sẽ xem xét các giai đoạn sửa chữa chính.

Để có thể tiếp cận vị trí hư hỏng, lốp phải được tháo ra khỏi bánh xe.
Làm sạch cao su gần khu vực bị hư hỏng. Bề mặt của nó sẽ trở nên thô ráp.
Thổi sạch vùng được xử lý bằng khí nén. Dây xuất hiện bên ngoài phải được tháo ra, có thể dùng dao cắt dây để cắt đứt. Cao su phải được xử lý bằng hợp chất tẩy dầu mỡ đặc biệt. Việc xử lý phải được thực hiện ở cả hai mặt, bên ngoài và bên trong.
Ở bên trong, nên dán một miếng vá có kích thước đã chuẩn bị trước lên vùng bị hư hỏng. Quá trình rải bắt đầu từ phía bên của lốp về phía giữa.
Từ bên ngoài, những miếng cao su thô cắt thành từng miếng 10–15 mm phải đặt lên chỗ bị hư hỏng, trước tiên phải đun nóng trên bếp.
Cao su đã trải phải được ép và san phẳng trên bề mặt lốp. Trong trường hợp này, cần đảm bảo lớp cao su thô cao hơn bề mặt làm việc của buồng từ 3–5 mm.
Sau vài phút, dùng máy mài góc (máy mài góc) cần loại bỏ lớp cao su thô đã bôi. Nếu bề mặt trần bị lỏng lẻo, tức là có không khí trong đó thì phải loại bỏ toàn bộ cao su đã bôi và thao tác dán cao su phải được lặp lại. Nếu không có không khí trong lớp sửa chữa, nghĩa là bề mặt nhẵn và không có lỗ rỗng, bộ phận đang được sửa chữa có thể được gửi đi làm nóng trước đến nhiệt độ nêu trên.
Để định vị chính xác lốp trên máy ép, bạn nên đánh dấu tâm của khu vực bị lỗi bằng phấn. Để các tấm đã được gia nhiệt không bị dính vào cao su, giữa chúng phải đặt giấy dày.

lưu hóa tự làm

Bất kỳ thiết bị lưu hóa nóng nào cũng phải chứa hai thành phần:

một bộ phận làm nóng;
nhấn.

Để tự làm máy lưu hóa, bạn có thể cần:

sắt;
bếp điện;
piston của động cơ đốt trong.

Máy lưu hóa tự làm phải được trang bị bộ điều chỉnh có thể tắt khi đạt đến nhiệt độ hoạt động (140-150 độ C). Để kẹp hiệu quả, bạn có thể sử dụng kẹp thông thường.

Phương pháp kiểm soát liên quan đến việc sản xuất các sản phẩm cao su, cụ thể là các phương pháp kiểm soát quá trình lưu hóa. Phương pháp được thực hiện bằng cách điều chỉnh thời gian lưu hóa tùy thuộc vào thời điểm đạt được mô đun cắt tối đa của hỗn hợp cao su trong quá trình lưu hóa mẫu trên máy đo lưu biến và độ lệch của mô đun kéo của cao su trong thành phẩm so với giá trị cho trước. Điều này giúp có thể tìm ra những ảnh hưởng đáng lo ngại lên quá trình lưu hóa dựa trên đặc tính của các thành phần ban đầu và các thông số vận hành của các quá trình thu được hỗn hợp cao su và lưu hóa. Kết quả kỹ thuật là làm tăng tính ổn định của đặc tính cơ học của sản phẩm cao su. 5 bệnh.

Sáng chế đề cập đến việc sản xuất các sản phẩm cao su, cụ thể là các phương pháp kiểm soát quá trình lưu hóa.

Quá trình sản xuất các sản phẩm cao su bao gồm các giai đoạn thu được hỗn hợp cao su và lưu hóa chúng. Lưu hóa là một trong những quá trình quan trọng nhất trong công nghệ sản xuất cao su. Quá trình lưu hóa được thực hiện bằng cách giữ hỗn hợp cao su trong máy ép, nồi hơi đặc biệt hoặc máy lưu hóa ở nhiệt độ 130-160°C trong một thời gian nhất định. Trong trường hợp này, các đại phân tử cao su được kết nối bằng liên kết hóa học ngang thành mạng lưu hóa không gian, nhờ đó hỗn hợp cao su dẻo biến thành cao su có độ đàn hồi cao. Mạng không gian được hình thành do kết quả của các phản ứng hóa học được kích hoạt bằng nhiệt giữa các phân tử cao su và các thành phần lưu hóa (chất lưu hóa, máy gia tốc, chất kích hoạt).

Các yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình lưu hóa và chất lượng thành phẩm là bản chất của môi trường lưu hóa, nhiệt độ lưu hóa, thời gian lưu hóa, áp suất trên bề mặt sản phẩm lưu hóa và điều kiện gia nhiệt.

Với công nghệ hiện có, chế độ lưu hóa thường được xây dựng trước bằng các phương pháp tính toán, thử nghiệm và lập chương trình cho quá trình lưu hóa trong quá trình sản xuất sản phẩm. Để đảm bảo thực hiện đúng chế độ quy định, quy trình này được trang bị các công cụ điều khiển và tự động hóa để thực hiện chính xác nhất chương trình nghiêm ngặt theo quy định để thực hiện chế độ lưu hóa. Nhược điểm của phương pháp này là tính không ổn định về đặc tính của sản phẩm được sản xuất do không thể đảm bảo khả năng tái tạo hoàn toàn của quy trình, do hạn chế về độ chính xác của hệ thống tự động hóa và khả năng chuyển đổi chế độ, cũng như thay đổi đặc tính. của hỗn hợp cao su theo thời gian.

Có một phương pháp lưu hóa đã biết với việc kiểm soát nhiệt độ trong nồi hơi, tấm hoặc vỏ khuôn bằng cách thay đổi tốc độ dòng chất làm mát. Nhược điểm của phương pháp này là sự khác biệt lớn về đặc tính của sản phẩm thu được do thay đổi điều kiện vận hành, cũng như thay đổi khả năng phản ứng của hỗn hợp cao su.

Có một phương pháp đã biết để kiểm soát quá trình lưu hóa bằng cách theo dõi liên tục các thông số quy trình xác định tiến trình của nó: nhiệt độ của chất làm mát, nhiệt độ bề mặt của sản phẩm lưu hóa. Nhược điểm của phương pháp này là tính không ổn định về đặc tính của sản phẩm thu được do tính không ổn định của khả năng phản ứng được cung cấp cho quá trình đúc hỗn hợp cao su và thu được các đặc tính khác nhau của sản phẩm trong quá trình lưu hóa trong cùng điều kiện nhiệt độ.

Có một phương pháp đã biết để điều chỉnh chế độ lưu hóa, bao gồm xác định trường nhiệt độ trong sản phẩm lưu hóa bằng cách sử dụng các điều kiện nhiệt độ bên ngoài được kiểm soát trên bề mặt lưu hóa của sản phẩm, xác định động học của quá trình lưu hóa không đẳng nhiệt của các tấm phòng thí nghiệm mỏng bằng mô đun động của sóng hài. sự thay đổi trong các điều kiện không đẳng nhiệt đã tìm thấy, xác định khoảng thời gian của quá trình lưu hóa tại đó tập hợp tối ưu các tính chất quan trọng nhất của cao su, xác định trường nhiệt độ cho các mẫu chuẩn nhiều lớp mô phỏng thành phần lốp về thành phần và hình học, thu được động học lưu hóa không đẳng nhiệt các tấm nhiều lớp và xác định thời gian lưu hóa tương đương dựa trên mức đặc tính tối ưu đã chọn trước đó, lưu hóa các mẫu nhiều lớp trên máy ép trong phòng thí nghiệm ở nhiệt độ không đổi trong quá trình lưu hóa tương đương và phân tích các đặc tính thu được . Phương pháp này chính xác hơn đáng kể so với các phương pháp được sử dụng trong công nghiệp để tính toán hiệu ứng và thời gian lưu hóa tương đương, nhưng nó phức tạp hơn và không tính đến sự thay đổi độ không ổn định của khả năng phản ứng của hỗn hợp cao su được cung cấp cho quá trình lưu hóa.

Có một phương pháp đã biết để điều chỉnh quá trình lưu hóa, trong đó nhiệt độ được đo ở các khu vực giới hạn quá trình lưu hóa của sản phẩm, mức độ lưu hóa được tính toán từ những dữ liệu này và khi mức độ lưu hóa được chỉ định và tính toán bằng nhau. , chu trình lưu hóa dừng lại. Ưu điểm của hệ thống là điều chỉnh thời gian lưu hóa khi biến động nhiệt độ của quá trình lưu hóa thay đổi. Nhược điểm của phương pháp này là sự phân tán lớn về đặc tính của sản phẩm thu được do tính không đồng nhất của hỗn hợp cao su về khả năng phản ứng với quá trình lưu hóa và độ lệch của hằng số động học lưu hóa được sử dụng trong tính toán so với hằng số động học thực tế của cao su. hỗn hợp đang được xử lý.

Có một phương pháp đã biết để kiểm soát quá trình lưu hóa, bao gồm tính toán nhiệt độ ở vùng vai được kiểm soát trên lưới R-C sử dụng các điều kiện biên dựa trên các phép đo nhiệt độ bề mặt của khuôn và nhiệt độ của khoang màng ngăn, tính toán lưu hóa tương đương thời điểm xác định mức độ lưu hóa trong khu vực được kiểm soát, khi thực hiện lưu hóa theo thời gian tương đương trong quy trình thực thì quá trình dừng lại. Nhược điểm của phương pháp này là độ phức tạp và sự khác biệt lớn về đặc tính của sản phẩm thu được do thay đổi khả năng phản ứng với quá trình lưu hóa (năng lượng hoạt hóa, hệ số nhân của hằng số động học theo cấp số nhân) của hỗn hợp cao su.

Gần nhất với phương pháp đề xuất là phương pháp điều khiển quá trình lưu hóa, trong đó, đồng bộ với quá trình lưu hóa thực tế theo các điều kiện biên, trên cơ sở đo nhiệt độ trên bề mặt khuôn kim loại sẽ tính được nhiệt độ của sản phẩm lưu hóa. sử dụng mô hình điện lưới, các giá trị nhiệt độ tính toán được đặt trên lưu hóa kế, trên đó song song với chính. Trong quá trình lưu hóa, động học của quá trình lưu hóa không đẳng nhiệt của một mẫu từ mẻ hỗn hợp cao su đang được xử lý là được nghiên cứu, khi đạt đến mức lưu hóa nhất định, các lệnh điều khiển sẽ được tạo ra trên máy đo lưu hóa cho bộ lưu hóa sản phẩm [AS Liên Xô số 467835]. Nhược điểm của phương pháp là độ phức tạp lớn trong việc thực hiện quy trình công nghệ và phạm vi áp dụng hạn chế.

Mục tiêu của sáng chế là tăng cường tính ổn định của các đặc tính của sản phẩm được sản xuất.

Mục tiêu này đạt được là do thời gian lưu hóa của các sản phẩm cao su trên dây chuyền sản xuất được điều chỉnh tùy thuộc vào thời gian đạt được mô đun cắt tối đa của hỗn hợp cao su trong quá trình lưu hóa các mẫu hỗn hợp cao su đã qua xử lý trong điều kiện phòng thí nghiệm trên máy đo lưu biến và độ lệch của mô đun kéo của cao su trong sản phẩm được sản xuất so với giá trị quy định.

Giải pháp đề xuất được minh họa trong Hình 1-5.

Hình 1 thể hiện sơ đồ chức năng của hệ thống điều khiển thực hiện phương pháp điều khiển được đề xuất.

Hình 2 thể hiện sơ đồ khối của hệ thống điều khiển thực hiện phương pháp điều khiển được đề xuất.

Hình 3 cho thấy chuỗi thời gian về độ bền kéo của khớp nối Jubo, được sản xuất tại OJSC Balakovorezinotekhnika.

Hình 4 thể hiện các đường cong động học đặc trưng của mômen cắt của mẫu hỗn hợp cao su.

Hình 5 cho thấy chuỗi thời gian thay đổi trong thời gian lưu hóa các mẫu hỗn hợp cao su đến 90% mô đun cắt có thể đạt được của lưu hóa.

Sơ đồ chức năng của hệ thống thực hiện phương pháp điều khiển đề xuất (xem Hình 1) thể hiện các giai đoạn chuẩn bị hỗn hợp cao su 1, lưu hóa giai đoạn 2, lưu biến kế 3 để nghiên cứu động học quá trình lưu hóa các mẫu hỗn hợp cao su, cơ lý thiết bị phân tích động lực 4 (hoặc máy kiểm tra độ bền kéo) để xác định mô đun kéo giãn cao su cho thành phẩm hoặc mẫu vệ tinh, thiết bị điều khiển 5.

Phương pháp điều khiển được thực hiện như sau. Các mẫu từ các mẻ hỗn hợp cao su được phân tích trên máy đo lưu biến và các giá trị thời gian lưu hóa, tại đó mômen cắt của cao su đạt giá trị lớn nhất, được gửi đến thiết bị điều khiển 5. Khi phản ứng của hỗn hợp cao su thay đổi, thiết bị điều khiển sẽ điều chỉnh thời gian lưu hóa của sản phẩm. Do đó, các nhiễu loạn được xử lý theo đặc tính của các thành phần ban đầu, ảnh hưởng đến khả năng phản ứng của hỗn hợp cao su thu được. Mô đun kéo của cao su trong thành phẩm được đo bằng phân tích cơ động hoặc trên máy kiểm tra độ bền kéo và cũng được gửi đến thiết bị điều khiển. Sự không chính xác của việc điều chỉnh kết quả, cũng như sự thay đổi nhiệt độ của chất làm mát, điều kiện trao đổi nhiệt và các ảnh hưởng đáng lo ngại khác đến quá trình lưu hóa được giải quyết bằng cách điều chỉnh thời gian lưu hóa tùy thuộc vào độ lệch của mô đun kéo của cao su trong sản phẩm được sản xuất từ giá trị quy định.

Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển thực hiện phương pháp điều khiển này và được trình bày trên Hình 2 bao gồm thiết bị điều khiển kênh điều khiển trực tiếp 6, thiết bị điều khiển kênh phản hồi 7, đối tượng điều khiển quá trình lưu hóa 8, thiết bị vận chuyển liên kết trễ 9 để tính đến khoảng thời gian xác định các đặc tính của cao su thành phẩm, phần tử so sánh của kênh phản hồi 10, bộ cộng 11 để tổng hợp các điều chỉnh thời gian lưu hóa thông qua kênh điều khiển trực tiếp và kênh phản hồi , bộ cộng 12 để tính đến ảnh hưởng của các nhiễu loạn không kiểm soát được đến quá trình lưu hóa.

Khi khả năng phản ứng của hỗn hợp cao su thay đổi thì ước lượng τmax thay đổi và thiết bị điều khiển thông qua kênh điều khiển trực tiếp 1 điều chỉnh thời gian lưu hóa trong quy trình công nghệ theo giá trị Δτ 1.

Trong quy trình thực, các điều kiện lưu hóa khác với các điều kiện trên máy đo lưu biến, do đó thời gian lưu hóa cần thiết để đạt được giá trị mô-men xoắn cực đại trong quy trình thực cũng khác với giá trị thu được trên thiết bị và sự khác biệt này thay đổi theo thời gian do tính không ổn định. về điều kiện lưu hóa. Các nhiễu f này được xử lý thông qua kênh phản hồi bằng cách đưa ra hiệu chỉnh Δτ 2 bởi thiết bị điều khiển 7 của vòng phản hồi, tùy thuộc vào độ lệch của mô-đun cao su trong các sản phẩm được sản xuất so với giá trị E quy định.

Liên kết độ trễ vận chuyển 9, khi phân tích động lực học của hệ thống, có tính đến ảnh hưởng của thời gian cần thiết để phân tích các đặc tính của cao su của thành phẩm.

Hình 3 cho thấy chuỗi thời gian của lực phá vỡ có điều kiện của khớp nối Juba, do OJSC Balakovorezinotekhnika sản xuất. Dữ liệu cho thấy có nhiều loại sản phẩm cho chỉ số này. Chuỗi thời gian có thể được biểu diễn dưới dạng tổng của ba thành phần: tần số thấp x 1, tần số trung bình x 2, tần số cao x 3. Sự hiện diện của thành phần tần số thấp cho thấy hệ thống kiểm soát quy trình hiện tại chưa đủ hiệu quả và khả năng cơ bản là xây dựng một hệ thống kiểm soát phản hồi hiệu quả nhằm giảm sự lan truyền các thông số của thành phẩm theo đặc tính của nó.

Hình 4 thể hiện các đường cong động học thực nghiệm đặc trưng của mô men cắt trong quá trình lưu hóa các mẫu hỗn hợp cao su, thu được trên máy đo lưu biến Alfa Technologies MDR2000. Dữ liệu cho thấy tính không đồng nhất của hỗn hợp cao su về khả năng phản ứng với quá trình lưu hóa. Khoảng thời gian để đạt mô-men xoắn cực đại dao động từ 6,5 phút (đường cong 1,2) đến hơn 12 phút (đường cong 3,4). Sự chênh lệch khi hoàn thành quá trình lưu hóa dao động từ việc không đạt giá trị mô-men xoắn cực đại (đường cong 3,4) đến sự hiện diện của quá trình lưu hóa quá mức (đường cong 1,5).

Hình 5 thể hiện chuỗi thời gian lưu hóa đến mức 90% của mô men cắt tối đa, thu được bằng cách nghiên cứu quá trình lưu hóa các mẫu hỗn hợp cao su trên máy đo lưu biến MDR2000 Alfa Technologies. Dữ liệu cho thấy sự hiện diện của sự thay đổi tần số thấp trong thời gian lưu hóa để đạt được mômen cắt tối đa của chất lưu hóa.

Sự hiện diện của sự phân tán lớn trong các đặc tính cơ học của khớp nối Juba (Hình 3) cho thấy sự liên quan của việc giải quyết vấn đề tăng tính ổn định của các đặc tính của sản phẩm cao su nhằm tăng độ tin cậy hoạt động và khả năng cạnh tranh của chúng. Sự hiện diện của sự không ổn định trong khả năng phản ứng của hỗn hợp cao su với quá trình lưu hóa (Hình 4, 5) cho thấy sự cần thiết phải thay đổi thời gian trong quá trình lưu hóa các sản phẩm được làm từ hỗn hợp cao su này. Sự hiện diện của các thành phần tần số thấp trong chuỗi thời gian của lực phá vỡ có điều kiện của thành phẩm (Hình 3) và trong thời gian lưu hóa để đạt được mô men cắt tối đa của lưu hóa (Hình 5) cho thấy khả năng cơ bản của việc tăng chỉ số chất lượng của thành phẩm bằng cách điều chỉnh thời gian lưu hóa.

Những điều trên xác nhận sự hiện diện trong giải pháp kỹ thuật được đề xuất:

Kết quả kỹ thuật, tức là giải pháp đề xuất nhằm mục đích tăng tính ổn định của các đặc tính cơ học của sản phẩm cao su, giảm số lượng sản phẩm bị lỗi và theo đó, giảm tỷ lệ tiêu hao riêng của các thành phần ban đầu và năng lượng;

Các tính năng cơ bản bao gồm việc điều chỉnh thời gian của quá trình lưu hóa tùy thuộc vào khả năng phản ứng của hỗn hợp cao su với quá trình lưu hóa và tùy thuộc vào độ lệch của mô đun kéo cao su trong thành phẩm so với giá trị quy định;