Министерство образования и науки России Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет» А.В. Косточко, З.Т. Валишина, О.Т. Шипина ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СОВМЕСТИМОСТИ В СИСТЕМЕ ПОЛИМЕР–РАСТВОРИТЕЛЬ Учебное пособие Казань Издательство КНИТУ 2014 УДК 678.01:54 ББК Г713:Г57 К72 Косточко А. В. <...> Прогнозирование совместимости в системе полимер– растворитель : учебное пособие / А. В. Косточко, З. Т. Валишина, О. Т. Шипина; М-во образ. и науки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. <...> Рассмотрены сведения по теории растворимости полимеров и методы определения параметров растворимости полимеров. <...> ФКП «Казанский гос. казенный пороховой завод» Е. Л. Матухин ISBN 978-5-7882-1552-5 © Косточко А. В., Валишина З. Т., Шипина О.Т., 2014 © Казанский национальный исследовательский технологический университет, 2014 2 ПРЕДИСЛОВИЕ Предлагаемое пособие посвящено разработке программного комплекса на основе математической модели процесса совместимости в системе полимер–растворитель. <...> Приведены краткие сведения по теории растворимости полимеров, а также методы определения параметров их растворимости. <...> Они необходимы в качестве исходных данных для построения математической модели процесса совместимости в системе нитрат целлюлозы–растворитель. <...> Данное пособие предназначено для использования в процессе обучения магистров, изучающих дисциплину «Технология природных и искусственных полимеров», аспирантов по специальностям 05.17.07 «Химическая технология топлива и высокоэнергетических веществ» и 05.17.06 «Технология и переработка полимеров и композитов», а также может быть полезно всем лицам, обучающимся по дисциплине «Химия и технология эфиров целлюлозы». <...> Учет межмолекулярного взаимодействия полимер–растворитель и установление корреляций растворяющей способности растворителей по отношению к нитрату целлюлозы <...>
Прогнозирование_совместимости_в_системе_полимер-растворитель.pdf
УДК 678.01:54
ББК Г713:Г57
К72
Косточко А. В.
Прогнозирование совместимости в системе полимер–
растворитель : учебное пособие / А. В. Косточко, З. Т. Валишина, О.
Т. Шипина; М-во образ. и науки России, Казан. нац. исслед. технол.
ун-т. – Казань : Изд-во КНИТУ, 2014. – 84 с.
ISBN 978-5-7882-1552-5
Представлена разработка программного комплекса на основе
математической модели процесса совместимости в системе полимер–
растворитель. Рассмотрены сведения по теории растворимости
полимеров и методы определения параметров растворимости
полимеров.
Предназначено для использования в процессе обучения
магистров по дисциплине «Технология природных и искусственных
полимеров», а также аспирантов по специальностям 05.17.07
«Химическая технология топлива и высокоэнергетических веществ» и
05.17.06 «Технология и переработка полимеров и композитов».
Подготовлено на кафедре химии и технологии
высокомолекулярных соединений.
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Казанского
университета
национального исследовательского технологического
Рецензенты: д-р техн. наук, проф., науч. консультант
директора ФКП «ГосНИИХП» Н. М. Ляпин
д-р техн. наук, гл. науч. сотр. ФКП «Казанский
гос. казенный пороховой завод» Е. Л. Матухин
ISBN 978-5-7882-1552-5 © Косточко А. В., Валишина З. Т.,
Шипина О.Т., 2014
© Казанский национальный исследовательский
технологический университет, 2014
2
Стр.2
СОДЕРЖАНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ………………………………………………..
ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ОЦЕНКЕ
РАСТВОРИМОСТИ ПОЛИМЕРОВ………………………..
1.1. Основные положения теории ГильдебрандаСкатчарда...
1.2. Оценка параметров растворимости полимеров…………..
1.3. Способы использования концепции трехмерного
параметра растворимости………………………………………..
1.6. Теоретические предпосылки к оценке растворимости
нитратов целлюлозы……………………………………………..
1.8. Расчет числа степеней свободы с помощью
правила фаз…...............................................................................
3
4
6
6
9
1.4. Параметры растворимости смесевых растворителей…… 13
1.5. Фазовое равновесие в системе полимеррастворитель…..
1.7. Расчет теплоты смещения двух компонентов по закону
Гесса……………………………………………………………… 23
24
1.9. Определение δ полимеров по инкрементам энергии
атомов…………………………………………………………… 24
1.10. Выбор растворителя с использованием кругов
растворимости…………………………………………………..
1.11. Определение когезионных характеристик нитратов
целлюлозы. ……………………………………………………...
2. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРА
РАСТВОРИМОСТИ ПОЛИМЕРОВ………………………...
2.1 Расчетные методы определения параметра
растворимости…..........................................................................
2.2 Экспериментальные методы оценки параметра
растворимости…………………………………………………..
2.3 Расчет параметра растворимости и силы водородной связи
нитратов целлюлозы и растворителей………………...
2.3.1. Расчет параметра растворимости и силы водородной
связи нитратов целлюлозы……………………………………..
2.3.2. Расчет параметра растворимости и силы водородной
связи растворителей…………………………………………….
83
29
30
31
31
39
46
45
48
11
15
20
Стр.83
2.4. Факторы, влияющие на растворимость нитрата
целлюлозы…….............................................................................
3. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ……………………………........
49
52
4. СОЗДАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
ПРОЦЕССА СОВМЕСТИМОСТИ В СИСТЕМЕ
ПОЛИМЕР–РАСТВОРИТЕЛЬ………………………………. 52
4.1. Исходные данные…………………….…………………… 52
4.2. Основные этапы построения математических моделей… 57
4.3. Математическая модель…………………….......................
4.4. Программный комплекс…………………………………...
57
58
4.5. Построение кругов растворимости для НЦ (N=12 %) и НЦ
(N=13 %)
5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………..…… 65
6. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК..………………......
ПРИЛОЖЕНИЯ………………………………………………….. 68
62
66
Редактор Е.И. Шевченко
Компьютерный набор и дизайн А.А. Александров
Подписано в печать 27.08.2014
Бумага офсетная
5,25 уч.-изд. л.
Формат 6084/16
Печать Riso
Тираж 60 экз.
Заказ
4,88 усл. печ. л.
«С» 37
Издательство Казанского национального исследовательского
технологического университета
Офсетная лаборатория Казанского национального
исследовательского технологического университета
420015, г. Казань, К. Маркса, 68
84
Стр.84