книги / Структурно-механическое исследование полимерного связующего на основе олигоэфируретана

Примеры надписей по оси абсцисс:

время, мин.; концентрация, моль/л.

Примеры надписей по оси ординат:

коэффициент динамической вязкости, Па·с; температура стеклования, Со.

В ряде отечественных журналов приняты очень короткие надписи у осей, в виде буквенного обозначения измеряемого параметра, например по абсциссе – φm, а по ординате – φ2, φ3. В этом случае в тексте или в подписи к рисунку следует расшифровать эту аббревиатуру (см. рисунок 3).

Нанесение экспериментальных точек. Необходимо отметить, что все

экспериментальные точки должны быть обязательно обозначены на графике достаточно крупными значками (точки, кружочки, крестики, треугольники и т.д.); форма значков (labels) должна отличаться непременно, в то время как соединяющие линии могут быть и одинаковыми. Процедура нанесения экспериментальных точек с использованием компьютерных программ сводится к выбору значков для их обозначения.

Рис. 5 − Зависимость предельной степени объёмного наполнения (φm) полимерной суспензии от соотношения объёмных долей трёх фракций:

1 мкм (φ1); 50 мкм (φ2); 250 мкм (φ3)

Рисование экспериментальных кривых. Простейший способ построить график по точкам – это соединить точки отрезками прямой. Но во многих случаях – это не лучший способ, потому что кривая представляет собой наше обобщение. Предполагается, что функция Y от X непрерывна, и проводится плавная кривая, которая эту функцию описывает с наибольшей вероятностью. В некоторых случаях, когда предполагается, что это – сравнительно простая функция, например, экспонента, можно попробовать провести между точками кривую регрессии, рассчитываемую обычно методом наименьших квадратов.

21

В других случаях возможно использование для расчетов формальных формул, например полином. Часто бывает полезно пересчитать данные таким образом, чтобы зависимость Y от X описывалась прямой линией. При работе с некоторыми компьютерными программами (одним из самых доступных является редактор диаграмм в Microsoft Excel) возможно использование встроенной в эти программы математической обработки полученных экспериментальных данных и получение готовых кривых и прямых. При этом также часто показывается уравнение, при помощи которого строится данная зависимость экспериментальных данных между собой.

После построения кривых (или прямых) линий, описывающих функции, около каждой кривой следует сделать надпись, обозначающую данную линию. Такой надписью может быть номер кривой, несколько цифр (например, температура, рН, концентрация) или аббревиатура из букв (например, Fe2+). В подписи под рисунком должно быть сделано разъяснение каждого из этих обозначений (см. раздел «Подпись к рисункам»). При этом важно, чтобы надписи около кривых были сделаны таким образом, чтобы было ясно, какая к какой относится. Если кривые расположены близко друг от друга, то эти точки нужно обозначить различными значками и четко объяснить в подписи (или на самом рисунке), что какой означает.

Подпись к рисунку. Одновременно с нанесением надписей на сам рисунок пишется подпись к рисунку. Как мы видели на примерах рисунков 1 и 2, подписи могут быть составлены по-разному (подробно или кратко). Это во многом определяется требованиями к авторам конкретного журнала. В подробной подписи приводятся: заголовок рисунка, обозначения кривых, обозначения осей, методические пояснения. В краткой подписи обычно приводится только заголовок рисунка, все остальные параметры приводятся на самом рисунке.

Многие международные редколлегии требуют, чтобы основные результаты опыта были ясны из рисунка без дополнительного обращения к тексту, поэтому подписи бывают иногда довольно обширными. Следует обращать внимание на знаки препинания в пределах подписи в соответствии с правилами для авторов журнала. Как уже говорилось, подпись к рисунку может быть и короче, если только все необходимые сведения об осях и кривых на рисунке и в подписи налицо.

Запись прибора (trace). Нередко в качестве графика используют непрерывную кривую, записываемую прибором. По-английски такая запись называется trace (след). Примером такой записи может служить ИК-спектр олигооксипропиленуретаналлилата, представленный на рисунке 3.

Правила оформления рисунков с записью в целом аналогичны тем, которые существуют для графиков. Если прибор сам не наносит оси с требуемыми обозначениями, их приходится «подрисовывать» на записи или на её копии.

22

Основные элементы таблицы, как видно из этого примера, это следующее.

1)Заголовок таблицы. Он включает в себя номер таблицы (Таблица 1, 2, 3 и т.д. в порядке упоминания в тексте) и ее название.

2)«Шапка» – первая строка таблицы, в которой обозначено, какие величины приводятся в столбцах, с обязательным указанием размерности этих величин.

3)Первый столбец таблицы. Обычно это текст, поясняющий содержание строк.

4)Числовые данные, на пересечении строк и столбцов.

5)Примечание. Это могут быть методические пояснения, или объяснение значения какой-либо величины в таблице.

2.2.3. Математические формулы

Основой блока для написания научной статьи может также служить математическая зависимость в виде формулы. Обычно такой прием написания статьи используется, когда получаемая формула является основным результатом обработки других математических формул (например, путем обобщения, интегрирования, дифференцирования, подстановки одних формул в другие и т.д.). Ниже приведен пример такого блока в виде математической зависимости [13]:

Подставляя выражение … в формулу …, получим дифференциальное уравнение, описывающее течение наполненной полимерной композиции в цилиндрической трубе:

Интегрирование уравнения (11) по радиусу трубы в пределах от 0 до R позволяет определить закон, описывающий распределение скоростей потока по сечению:

причём максимальная скорость течения потока полимерной суспензии (при r = 0) будет соответствовать выражению:

24

лее широкой области науки, а потом тема сужается всё больше и больше, направляя внимание читателя непосредственно к предмету исследования. Приличное число ссылок в обзоре литературы для экспериментальной статьи – от 5 до 20 и более. Наибольшую ценность представляют публикации последних 2–5 лет непосредственно по теме работы и немногие обзоры последних 1– 2 лет. Всякое утверждение должно быть подкреплено ссылкой.

Форма ссылок в тексте и порядок расположения статей в списке литературы могут быть разными для разных журналов. В кратких экспериментальных работах ссылки нумеруются в порядке их упоминания в тексте и в таком же порядке расположены литературные источники в списке литературы. В больших обзорах и в дипломных работах и диссертациях более принято расположение статей в списке литературы по алфавиту по фамилии первого автора. Для того чтобы не сделать ошибок, лучше всего не ограничиться чтением инструкции для авторов, а просмотреть несколько статей, уже опубликованных в данном журнале.

Обычно на основе введения формулируются цель работы и решаемые задачи. Формулировка делается чаще всего прямолинейно, например:

-целью данной работы было исследование… .

-задачей настоящей работы было выяснить, какое влияние… .

Часто имеет смысл изложить, каким путем мы намерены решить поставленную задачу, например: «Одним из вариантов решения этой проблемы является применение олигомерного связующего (например, олигоэфируретана), позволяющего снизить вязкость композиции».

Материалы и методы исследований. Методический раздел статьи включает в себя обычно такие подразделы, как объекты исследования, ре-

активы, процедуры, приборы и методы измерений и обработка данных.

Эти подразделы в небольших статьях обычно сформированы просто в виде отдельных абзацев, без подзаголовков.

При изложении методик исследования обычно делаются ссылки на аналогичные методики из литературы. Если же автор внес изменения в методику, то в статье необходимо описать лишь изменения в методике

При описании использованных в работе реактивов можно просто упоминать их названия и свойства, но в некоторых случаях необходимо сказать о фирме-производителе. То же самое касается процедур, например приготовления растворов или синтеза веществ. Если процедура является общепринятой и стандартной, то дается ее краткое описание. Если же автор внес что-то новое, то дается подробное описание процедуры. При написании статьи необходимо указывать используемые методы измерений и приборы (например: «Кинетические исследования проводили методом ИК-спектроскопии на ИКспектрометре Nicolet 380».

Экспериментальная часть или результаты исследований. Представ-

ление результатов исследований является одним из важнейших элементов работы над статьей. Обычно результаты представляются в наглядной форме, в виде графиков, таблиц, диаграмм, формул. При этом часто необходимо использование значительного математического аппарата. Если автору прихо-

26

дится прибегать при обработке экспериментальных данных к расчетам, советуем давать формулы, по которым они проводились. Например: «Стандартную энтропию активации вычисляем по формуле:

So = R(lnA – ln (kT/ ħ) – n),

где So энтропия активации, R – универсальная газовая постоянная, А – предэкспоненциальный множитель в уравнении Аррениуса, k – постоянная Больцмана, ħ – постоянная Планка; Т – стандартная температура; n – молекулярность реакции, n=3».

В то же время нужно помнить о том, что перегружать статью громоздкими математическими формулами тоже не следует, т.к. в этом случае может теряться физическая сущность исследований.

Обсуждение результатов. В этом разделе нужно раскрыть объяснение полученных автором данных, связать и сравнить полученные результаты не только между собой, но и с аналогичными исследованиями. Непосредственная задача обсуждения – обосновать общее заключение.

Выводы. В этом разделе приводятся краткие тезисы подводящие итог работы. Раздел выводы не содержат ни рисунков, ни подписей, а только до предела сжатый текст.

Литература. Здесь приводится список использованной в статье (как и в любой научной работе) литературы. Важно правильно оформить ссылку на источник в списке литературы. Разные издательства предъявляют разные требования к его оформлению. Единственный практичный способ правильно составить список литературы – это посмотреть, как составляются списки в одном из номеров журнала, в который направляется статья.

Окончательное оформление статьи. В первую очередь необходимо провести авторское редактирование написанной статьи. Нужно сократить все, что не несет полезной информации (даже если первоначально это казалась полезным), сократить слова, непонятные термины и т.д. Многие редакции журналов предъявляют очень высокие требования к качеству текста, так

ив особенности к качеству рисунков. Поэтому необходимо внимательно сверить требования, предъявляемые к статьям в выбранном для печати журнале,

ито, что написано в статье.

После этого статья отсылается в редакцию выбранного журнала. В ней статья также может редактироваться, и автора могут попросить провести дополнительную корректировку текста.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе использованы методические рекомендации, разработанные в ходе выполнения Гранта – «Приоритетные направления работ» (ПНР-3 – «Нанотехнологии», лот №17). Методические рекомендации даны для выполнения индивидуальной курсовой или научно-исследовательской работы студентов (НИРС) по разработке нового полимерного связующего на основе олигоэфируретана для СТРТ или композиций гражданского назначения.

27

Во введении показано местокурсовой работы в учебном процессе в ВУЗе, а также цели и задачи, которые в общем случае решает дисциплина «Технология смесевых энергонасыщенных материалов».

В разделе, посвященном курсовой работе «Структурно-механическое исследование полимерного связующего на основе олигоэфируретана» показаны цель и задачи, решаемые при выполнении студентом последующих учебных научно-исследовательских целей.

В задании на выполнение курсовых исследований представлены объекты, предметы и задачи работы, изучаемые в дисциплине «Технология смесевых энергонасыщенных материалов». Приведены методики по исследованию синтеза веществ, проведению кинетических измерений, определению и анализу реологических, физико-химических, структурно-механических характеристик полимерных композиций типа СТРТ.

Вперечне ожидаемых результатов представлены: физико-химические модели синтеза и отверждения олигоэфируретанов, экспериментальные образцы полученных веществ, математические зависимости реологических и механических характеристик СТРТ от их основных структурных параметров.

Раздел «Общие сведения о написании научной статьи» содержит сведения необходимые при оформлении студентом результатов выполненной индивидуальной курсовой работы, в том числе, порядок написания научной статьи, примеры оформления рисунков, графиков, таблиц, математических формул.

Вприложении представлен пример выполнения индивидуальной НИРС

вформе научной статьи. Статья-пример оформлена в соответствии с требованиями к научному изданию, входящему в перечень ВАК. В качестве научного издания выбран журнал «Пластические массы».

28

ПРИЛОЖЕНИЕ

Исследование свойств полимерного связующего на основе линейного олигоэфируретана

С.А. Котельников, А.С. Ермилов, М.И. Гимазисламова Пермский государственный технический университет

В работе представлены реологические исследования растворов олигоэфируретана c концевыми двойными связями в смешанном полярном пластификаторе. Обнаружена зависимость вязкости этих растворов от скорости сдвига. Определена энергия активации вязкого течения для различных соотношений олигоэфируретана и пластификатора. Предложена математическая модель, описывающая зависимость вязкости раствора от содержания пластификатора. Исследована кинетика отверждения олигоэфируретана пластифицированного смешанным пластификатором в соотношении 50:50 %масс. динитрилоксидным отвердителем при различных температурах. Определены кинетические и термодинамические параметры отверждения.

Ключевые слова: олигомер, олигоэфируретан, реология, пластификатор, модель, кинетика, отверждение.

In this work presents rheological studies of the solutions of terminally unsaturated oligoesterurethane in the mixed polar plasticizer. The dependence of the viscosity of these solutions on the shearing rate is discovered. Is determined the energy of the activation of viscous flow for different relationships of oligoesterurethane and plasticizer. Is proposed the mathematical model, which describes the dependence of viscosity of the solution on the plasticizer content. Is investigated the kinetics of curing of oligoesterurethane plasticized by mixed plasticizer in the relationship 50:50 % masses. by dinitriloxide at different temperatures. The kinetic and thermodynamic parameters of curing are determined.

The keywords: oligomer, oligoesterurethane, rheology, plasticizer, model, kinetics, curing.

Благодаря широкому комплексу полезных свойств широкое применение

впромышленности находят уретановые полимеры. Они часто используются

вклеевых композициях, в производстве конструкционных материалов, композиций специального назначения.[1,2] Следует отметить, что при использовании высокомолекулярных каучуков возрастает вязкость системы, и, как следствие, увеличиваются затраты энергии на перемешивание. Одним из вариантов решения этой проблемы является применение олигомерного связующего (например, олигоэфируретана), позволяющего снизить вязкость композиции. Олигоэфируретаны, дают возможность регулирования физикомеханических характеристик их вулканизатов. Наряду с этим олигоэфируретаны на основе полиэфиров являются вещества, совместимыми с полярными

29

пластификаторами.[3] Кроме того, использование форполимерного метода синтеза уретановых олигомеров, позволяет получать олигомерные соединения с различными функциональными группами, а использование новых систем отверждения позволяет отверждать изделия при низких температурах, что также снижает энергозатраты при производстве полимерных композиций. Значительный интерес в этом плане представляют олигоэфируретаны с концевыми двойными связями, низкотемпературное отверждение которых можно осуществлять нитрилоксидами. В литературе приводятся данные о перспективности применения нитрилоксидов в качестве низкотемпературных отвердителей непредельных каучуков.[4,5] Их преимуществом является способность проводить отверждение при температуре 0÷80оС, при этом продолжительность отверждения сокращается в 3÷4 раза [6].

Экспериментальная часть

В продолжение работ кафедры по созданию новых олигомерных связующих низкотемпературного отверждения был синтезирован олигоэфируретан на основе сложного линейного полиэфира П-9, 2,4- толуилендиизоцианата (ТДИ) и аллилового спирта. Реакция проводилась в две стадии, с получением на первой стадии в качестве промежуточного соединения изоцианатсодержащего уретанового форполимера при взаимодействии полиэфира с ТДИ при соотношении групп NCO:OH равным 2:1. На второй стадии к нему добавлялся аллиловый спирт. В результате был получен олигоэфируретаналлилат с содержанием концевых двойных связей 3,6 % масс., названный П-9Д.

На первом этапе работ проведены исследования реологических свойств растворов олигоэфируретана П-9Д в бинарном полярном пластификаторе. Исследования проводились на рео-вискозиметре Хепплера по стандартной методике при температурах 303, 313 и 323 К. На рисунках 1 и 2 приведены зависимости вязкости растворов олигоэфируретана П-9Д (3,6% двойных связей) в смешанном пластификаторе (при различных соотношениях олигоэфируретан : пластификатор) от скорости сдвига.

Кинетику отверждения раствора олигоэфируретана П-9Д в бинарном пластификаторе отвердителем 2,6-динитрилоксид-1,3,5-триэтилбензола изучали методом ИК-спектроскопии по изменению оптической плотности полосы поглощения нитрилоксидных групп (-СNO) в области 2290см-1. Для исследования кинетики отверждения использовался раствор олигоэфируретана П-9Д в пластификаторе в соотношении 50:50% масс. Исследования проводились при температурах 40ºС, 50ºС и 60ºС.

30