Технологический процесс вулканизации резины. Математическое обеспечение системы нейро-нечёткого управления многосвязными тепловыми объектами агрегата гуммированных покрытий металла Системный анализ кинетики вулканизации

12.07.2020

Технологически процесс вулканизации представляет собой преобразование в резину «сырого» каучука. Как химическая реакция, он предполагает объединение линейных каучуковых макромолекул, легко теряющих стабильность при внешнем воздействии на них, в единую вулканизационную сетку. Она создается в трехмерном пространстве благодаря поперечным химическим связям.

Такая как бы «сшитая» структура наделяет каучук дополнительными прочностными показателями. Улучшаются его твердость и эластичность, морозо- и теплостойкость при снижении показателей растворимости в органических веществах и набухания.

Полученная сетка отличается сложным строением. Она включает не только узлы, соединяющие пары макромолекул, но и те, что объединяют одновременно несколько молекул, а также поперечные химические связи, представляющие собой как бы «мостики» между линейными фрагментами.

Их образование происходит под действием специальных агентов, молекулы которых частично выступают строительным материалом, химически реагируя друг с другом и макромолекулами каучука при высокой температуре.

Свойства материала

От вида примененного реагента во многом зависят эксплуатационные свойства полученной вулканизированной резины и изделий из нее. К таким характеристикам относят устойчивость к пребыванию в агрессивных средах, скорость деформирования при сжатии или повышении температуры, сопротивляемость термоокислительным реакциям.

Возникающие связи необратимо ограничивают подвижность молекул под механическим воздействием, одновременно сохраняя высокую эластичность материала со способностью к пластическим деформациям. Структура и численность этих связей определяется методом вулканизации резины и использованными для нее химическими агентами.

Процесс протекает не монотонно, и отдельные показатели вулканизируемой смеси в своем изменении достигают своего минимума и максимума в разное время. Наиболее подходящее соотношение физико-механических характеристик получаемого эластомера называется оптимумом.

Вулканизируемый состав, помимо каучука и химических агентов, включает ряд дополнительных веществ, способствующих производству резин с заданными эксплуатационными свойствами. По назначению их делят на ускорители (активаторы), наполнители, мягчители (пластификаторы) и противостарители (антиокислители). Ускорители (чаще всего это оксид цинка) облегчают химическое взаимодействие всех ингредиентов резиновой смеси, способствуют сокращению расхода сырья, времени на его переработку, улучшают свойства вулканизаторов.

Наполнители, такие как мел, каолин, сажа, повышают механическую прочность, сопротивление износу, истиранию и другие физические характеристики эластомера. Пополняя объем исходного сырья, они тем самым уменьшают расход каучука и понижают себестоимость получаемого продукта. Мягчители добавляют для повышения технологичности обработки резиновых смесей, снижения их вязкости и увеличения объема наполнителей.

Также пластификаторы способны повышать динамическую выносливость эластомеров, стойкость к истиранию. Стабилизирующие процесс антиокислители вводятся в состав смеси, чтобы предупредить «старение» каучука. Разные комбинации этих веществ применяют при разработке специальных рецептур сырой резины для прогнозирования и корректировки процесса вулканизации.

Виды вулканизации

Чаще всего общеупотребимые каучуки (бутадиен-стирольный, бутадиеновый и натуральный) вулканизируют в сочетании с серой, нагревая смесь до 140-160°С. Этот процесс называется серной вулканизацией. В образовании межмолекулярных поперечных связей участвуют атомы серы. При добавлении в смесь с каучуком до 5% серы производят мягкий вулканизат, используемый для изготовления автомобильных камер, покрышек, резиновых трубок, мячей и т.п.

Когда присоединяется более 30% серы, то получается довольно жесткий, малоэластичный эбонит. В качестве ускорителей в этом процессе используют тиурам, каптакс и др., полноту действия которых обеспечивает добавление активаторов, состоящих из окислов металлов, как правило, цинка.

Еще возможна радиационная вулканизация. Ее проводят посредством ионизирующей радиации, применяя потоки электронов, излучаемых радиоактивным кобальтом. Такой процесс без использования серы способствует получению эластомеров, наделенных особой стойкостью к химическому и термическому воздействию. Для производства специальных видов резин добавляют органические перекиси, синтетические смолы и другие соединения при тех же параметрах процесса, что и в случае добавление серы.

В промышленных масштабах вулканизируемый состав, помещенный в форму, нагревают при повышенном давлении. Для этого формы помещают между нагретыми плитами гидропресса. При изготовлении неформовых изделий смесь засыпают в автоклавы, котлы или индивидуальные вулканизаторы. Нагревание резины для вулканизации в этом оборудовании проводится при помощи воздуха, пара, нагретой воды или высокочастотного электрического тока.

Крупнейшими потребителями резинотехнической продукции на протяжении многих лет остаются предприятия автомобильного и сельскохозяйственного машиностроения. Степень насыщенности их продукции изделиями из резины служит показателем высокой надежности и комфорта. Кроме того, детали из эластомеров часто используют при производстве монтажа сантехники, изготовлении обуви, канцелярских и детских товаров.

Основные способы вулканизации каучуков . Для проведения основного химического процесса резиновой технологии – вулканизации – применяются вулканизующие агенты. Химизм процесса вулканизации заключается в образовании пространственной сетки, включающей линейные или разветвленные макромолекулы каучука и поперечные связи. Технологически вулканизация заключается в обработке резиновой смеси при температурах от нормальной до 220˚С под давлением и реже без него.

В большинстве случаев промышленная вулканизация проводится вулканизующими системами, включающими вулканизующий агент, ускорители и активаторы вулканизации и способствующими более эффективному протеканию процессов образования пространственной сетки.

Химическое взаимодействие между каучуком и вулканизующим агентом определяется химической активностью каучука, т.е. степенью ненасыщенности его цепей, наличием функциональных групп.

Химическая активность ненасыщенных каучуков обусловлена наличием в основной цепи двойных связей и повышенной подвижностью атомов водорода в a-метиленовых группах, соседних с двойной связью. Поэтому ненасыщенные каучуки можно вулканизовать всеми соединениями, взаимодействующими с двойной связью и соседними с ней группами.

Основным вулканизующим агентом для ненасыщенных каучуков является сера, которая обычно используется в виде вулканизующей системы совместно с ускорителями и их активаторами. Кроме серы можно использовать органические и неорганические пероксиды, алкилфенолформальдегидные смолы (АФФС), диазосоединения, полигалоидные соединения.

Химическая активность насыщенных каучуков существенно ниже активности ненасыщенных, поэтому для вулканизации нужно использовать вещества с высокой реакционной способностью, например различные пероксиды.

Вулканизация ненасыщенных и насыщенных каучуков может проводиться не только в присутствии химических вулканизующих агентов, но и под влиянием физических воздействий, инициирующих химические превращения. Это излучения высоких энергий (радиационная вулканизация), ультрафиолетовое излучение (фотовулканизация), длительное воздействие высоких температур (термовулканизация), действие ударных волн и некоторых других источников.

Каучуки, имеющие функциональные группы, можно вулканизовать по этим группам с помощью веществ, взаимодействующих с функциональными группами с образованием поперечной связи.

Основные закономерности процесса вулканизации. Независимо от типа каучука и применяемой вулканизующей системы в процессе вулканизации происходят некоторые характерные изменения свойств материала:

· Резко уменьшается пластичность резиновой смеси, появляется прочность и эластичность вулканизатов. Так, прочность сырой резиновой смеси на основе НК не превышает 1,5 МПа, а прочность вулканизованного материала - не менее 25 МПа.

· Существенно снижается химическая активность каучука: у ненасыщенных каучуков уменьшается количество двойных связей, у насыщенных каучуков и каучуков с функциональными группами – число активных центров. За счет этого повышается устойчивость вулканизата к окислительным и другим агрессивным воздействиям.

· Увеличивается устойчивость вулканизованного материала к действию пониженных и повышенных температур. Так, НК затвердевает при 0ºС и становится липким при +100ºС, а вулканизат сохраняет прочность и эластичность в температурном интервале от –20 до +100ºС.

Такой характер изменения свойств материала при вулканизации однозначно свидетельствует о протекании процессов структурирования, заканчивающихся формированием трехмерной пространственной сетки. Для того чтобы вулканизат сохранил эластичность, поперечные связи должны быть достаточно редкими. Так, в случае НК термодинамическая гибкость цепи сохраняется, если одна поперечная связь приходится на 600 атомов углерода основной цепи.

Процесс вулканизации характеризуется также некоторыми общими закономерностями изменения свойств в зависимости от времени вулканизации при постоянной температуре.

Поскольку наиболее существенно изменяются вязкостные свойства смесей, для исследования кинетики вулканизации используют сдвиговые ротационные вискозиметры, в частности реометры Монсанто. Эти приборы позволяют исследовать процесс вулканизации при температурах от 100 до 200ºС в течение 12 - 360 мин с различными сдвиговыми усилиями. Самописец прибора выписывает зависимость крутящего момента от времени вулканизации при постоянной температуре, т.е. кинетическую кривую вулканизации, имеющую S-образную форму и несколько участков, соответствующих стадиям процесса (рис. 3).

Первая стадия вулканизации называется индукционным периодом, стадией подвулканизации или стадией преждевременной вулканизации. На этой стадии резиновая смесь должна сохранять текучесть и хорошо заполнять всю форму, поэтому ее свойства характеризуются минимальным моментом сдвига М мин (минимальная вязкость) и временем t s , в течение которого сдвиговый момент увеличивается на 2 единицы по сравнению с минимальным.

Продолжительность индукционного периода зависит от активности вулканизационной системы. Выбор вулканизующей системы с тем или иным значением t s определяется массой изделия. При вулканизации происходит сначала прогрев материала до температуры вулканизации, и вследствие низкой теплопроводности каучука время прогрева пропорционально массе изделия. По этой причине для вулканизации изделий большой массы должны выбираться вулканизующие системы, которые обеспечивают достаточно длительный индукционный период, а для изделий с малой массой - наоборот.

Вторая стадия называется главным периодом вулканизации. По завершении индукционного периода в массе резиновой смеси накапливаются активные частицы, вызывающие быстрое структурирование и соответственно нарастание крутящего момента до некоторого максимального значения М макс. Однако завершением второй стадии считается не время достижения М макс, а время t 90 , соответствующее М 90 . Этот момент определяется по формуле

М 90 =0,9 DМ + М мин,

где DМ – разность крутящих моментов (DМ=М макс – М мин).

Время t 90 – это оптимум вулканизации, величина которого зависит от активности вулканизующей системы. Угол наклона кривой в главном периоде характеризует скорость вулканизации.

Третья стадия процесса называется стадией перевулканизации, которой в большинстве случаев на кинетической кривой соответствует горизонтальный участок с постоянными свойствами. Эта зона называется плато вулканизации. Чем шире плато, тем устойчивее смесь к перевулканизации.

Ширина плато и дальнейший ход кривой в основном зависят от химической природы каучука. В случае ненасыщенных линейных каучуков, таких как НК и СКИ-3, плато неширокое и затем происходит ухудшение свойств, т.е. спад кривой (рис. 3, кривая а ). Процесс ухудшения свойств на стадии перевулканизации называется реверсией . Причиной реверсии является деструкция не только основных цепей, но и образовавшихся поперечных связей под действием высокой температуры.

В случае насыщенных каучуков и ненасыщенных каучуков с разветвленной структурой (значительное количество двойных связей в боковых 1,2-звеньях) в зоне перевулканизации свойства изменяются незначительно, а в ряде случаев даже улучшаются (рис. 3, кривые б и в ), поскольку термоокисление двойных связей боковых звеньев сопровождается дополнительным структурированием.

Поведение резиновых смесей на стадии перевулканизации важно в производстве массивных изделий, особенно автомобильных покрышек, поскольку за счет реверсии может произойти перевулканизация наружных слоев при недовулканизации внутренних. В этом случае требуются вулканизующие системы, которые обеспечивали бы продолжительный индукционный период для равномерного прогрева покрышки, высокую скорость в главном периоде и широкое плато вулканизации на стадии перевулканизации.

Химическая активность ненасыщенных каучуков обусловлена наличием в основной цепи двойных связей и повышенной подвижностью атомов водорода в -метиленовых группах, соседних с двойной связью. Поэтому ненасыщенные каучуки можно вулканизовать всеми соединениями, взаимодействующими с двойной связью и соседними с ней группами.

Резко уменьшается пластичность резиновой смеси, появляется прочность и эластичность вулканизатов. Так, прочность сырой резиновой смеси на основе НК не превышает 1,5 МПа, а прочность вулканизованного материала - не менее 25 МПа.

Существенно снижается химическая активность каучука: у ненасыщенных каучуков уменьшается количество двойных связей, у насыщенных каучуков и каучуков с функциональными группами – число активных центров. За счет этого повышается устойчивость вулканизата к окислительным и другим агрессивным воздействиям.

Увеличивается устойчивость вулканизованного материала к действию пониженных и повышенных температур. Так, НК затвердевает при 0ºС и становится липким при +100ºС, а вулканизат сохраняет прочность и эластичность в температурном интервале от –20 до +100ºС.

М 90 =0,9 М + М мин,

где М – разность крутящих моментов (М=М макс – М мин).

3.2. Серные вулканизующие системы для ненасыщенных каучуков

Свойства серы как вулканизующего агента. Процесс вулканизации натурального каучука серой был открыт в 1839 г. Ч. Гудьиром и независимо в 1843 г. Г. Генкокком.

Для вулканизации применяют природную молотую серу. Элементная сера имеет несколько кристаллических модификаций, из которых только -модификация частично растворима в каучуке. Именно эта модификация, имеющая температуру плавления 112,7 ºС, и используется при вулканизации. Молекулы -формы представляют собой восьмичленный цикл S 8 со средней энергией активации разрыва кольца Е акт = 247 кДж/моль.

Это достаточно высокая энергия, и расщепление кольца серы происходит только при температуре 143ºС и выше. При температуре ниже 150ºС происходит гетеролитический или ионный распад кольца серы с образованием соответствующего бииона серы, а при 150ºС и выше - гомолитический (радикальный) распад кольца S с образованием бирадикалов серы:

t150ºС S 8 →S + – S 6 – S – → S 8 +–

t150ºС S 8 →Sֹ–S 6 –Sֹ→S 8 ֹֹ.

Бирадикалы S 8 ·· легко распадаются на более мелкие фрагменты: S 8 ֹֹ→S х ֹֹ + S 8-х ֹֹ.

Образовавшиеся биионы и бирадикалы серы затем взаимодействуют с макромолекулами каучука либо по двойной связи, либо по месту -метиленового углеродного атома.

Кольцо серы может распадаться и при температуре ниже 143ºС, если в системе имеются какие-то активные частицы (катионы, анионы, свободные радикалы). Активация происходит по схеме:

S 8 + A + →A – S – S 6 – S +

S 8 + B – → B – S – S 6 –

S 8 + Rֹ→R – S – S 6 – Sֹ.

Такие активные частицы присутствуют в резиновой смеси, когда используются вулканизующие системы с ускорителями вулканизации и их активаторами.

Для превращения мягкого пластичного каучука в твердую эластичную резину достаточно небольшого количества серы - 0,10,15% мас. Однако реальные дозировки серы составляют от 12,5 до 35 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука.

Сера имеет ограниченную растворимость в каучуке, поэтому от дозировки серы зависит, в каком виде она распределена в резиновой смеси. При реальных дозировках сера находится в виде расплавленных капелек, с поверхности которых молекулы серы диффундируют в массу каучука.

Приготовление резиновой смеси проводят при повышенной температуре (100-140ºС), что повышает растворимость серы в каучуке. Поэтому при охлаждении смеси, особенно в случаях ее высоких дозировок, начинается диффузия свободной серы на поверхность резиновой смеси с образованием тонкой пленки или налета серы. Этот процесс в технологии называется выцветанием или выпотеванием. Выцветание редко снижает клейкость заготовок, и поэтому для освежения поверхности заготовок перед сборкой их обрабатывают бензином. Это ухудшает условия труда сборщиков и повышает пожаро- и взрывоопасность производства.

Особенно остро проблема выцветания стоит в производстве металлокордных шин. В этом случае для повышения прочности связи между металлом и резиной дозировку S повышают до 5 мас.ч. Для исключения выцветания в таких рецептурах следует применять особую модификацию - так называемую полимерную серу. Это -форма, которая образуется при нагревании -формы до 170ºС. При этой температуре происходит резкий скачок вязкости расплава и образуется полимерная сера S n , где n свыше 1000. В мировой практике используются различные модификации полимерной серы, известные под маркой «кристекс».

Теории серной вулканизации. Для объяснения процесса серной вулканизации выдвигались химические и физические теории. В 1902 г. Вебер выдвинул первую химическую теорию вулканизации, элементы которой сохранились до сих пор. Экстрагируя продукт взаимодействия НК с серой, Вебер установил, что часть введенной серы не экстрагируется. Эта часть была им названа связанной, а выделившаяся - свободной серой. Сумма количества связанной и свободной серы равнялась общему количеству серы, введенному в каучук:S общ =S своб +S связ. Вебер также ввел понятие коэффициента вулканизации как отношение связанной серы к количеству каучука в составе резиновой смеси (А): К вулк =S связ / А.

Веберу удалось выделить полисульфид (С 5 H 8 S) n как продукт внутримолекулярного присоединения серы по двойным связям изопреновых звеньев. Поэтому теория Вебера не могла объяснить повышения прочности в результате вулканизации.

В 1910 г. Освальдом была выдвинута физическая теория вулканизации, объяснявшая эффект вулканизации физическим адсорбционным взаимодействием между каучуком и серой. По этой теории в резиновой смеси образуются комплексы каучук - сера, которые взаимодействуют друг с другом также за счет адсорбционных сил, что приводит к повышению прочности материала. Однако адсорбционно связанная сера должна полностью экстрагироваться из вулканизата, чего не наблюдалось в реальных условиях, и химическая теория вулканизации стала преобладать во всех дальнейших исследованиях.

Основными доказательствами химической теории (мостичной теории) являются следующие положения:

Серой вулканизуются только ненасыщенные каучуки;

Сера взаимодействует с молекулами ненасыщенных каучуков с образованием ковалентных поперечных связей (мостиков) различного типа, т.е. с образованием связанной серы, количество которой пропорционально ненасыщенности каучука;

Процесс вулканизации сопровождается тепловым эффектом, пропорциональным количеству присоединенной серы;

Вулканизация имеет температурный коэффициент, равный примерно 2, т.е. близкий к температурному коэффициенту химической реакции вообще.

Повышение прочности в результате серной вулканизации происходит за счет структурирования системы, в результате которого формируется трехмерная пространственная сетка. Существующие серные вулканизационные системы позволяют направленно синтезировать практически любой тип поперечной связи, изменять скорость вулканизации, конечную структуру вулканизата. Поэтому сера до сих пор является самым популярным сшивающим агентом для ненасыщенных каучуков.

Определение кинетики вулканизации имеет большое значение в производстве резиновых изделий. Вулканизуемость резиновых смесей неидентична их способности к подвулканизации, и для ее оценки необходимы методы, позволяющие определять не только лишь начало (по уменьшению текучести), да и оптимум вулканизации по достижении максимального значения какого-либо показателя, например динамического модуля.39

Обычным методом определения вулканизуемости является изготовление нескольких образцов из одной резиновой смеси, различающихся продолжительностью термообработки, и испытание их, например иа разрывной машине. По окончании испытания строят кривую кинетики вулканизации. Этот метод весьма трудоемок и требует значительной затраты времени.39

Испытания на реометре не дают ответа на все вопросы, и для большей точности результаты определения плотности, предела прочности при растяжении и твёрдости должны быть обработаны статистическими методами и перекрёстно сверены с кривыми кинетики вулканизации . В конце 60-х гг. в связи с разработкой контроля приготовления смесей при помощи реометров началось использование более крупных закрытых резиносмесителей и значительно сократились циклы смешения на некоторых производствах стало возможным выпускать тысячи тонн заправок резиновых смесей в день.

Значительные усовершенствования также отмечались в скорости перемещения материала по заводу. Эти достижения привели к отставанию техники проведения испытаний. Завод, приготовляющий ежедневно 2 тысячи заправок смесей, требует, чтобы бьшо проведено испытание примерно для 00 контрольных параметров (табл. 17.1), предполагая при480

Определение кинетики вулканизации резиновых смесей

При проектировании тепловых режимов вулканизации моделируются одновременно протекающие и взаимосвязанные тепловой (динамическое изменение температурного поля по профилю изделия) и кинетический (формирование степени вулканизации резины) процессы. В качестве параметра для определения степени вулканизации может быть выбран любой физико-механический показатель, для которого имеется математическое описание кинетики неизотермической вулканизации. Однако в силу различий кинетики вулканизации по каждому417

В первой части главы 4 описываются существующие методы оценки эффекта вулканизующего действия переменных по времени температур. Приближенность упрощающих допущений, положенных в основу принятой в промышленности оценки, становится очевидной в свете рассмотрения общих закономерностей изменения свойств резин при вулканизации (кинетики вулканизации по различным показателям свойств, определенных лабораторными методами).

Формирование свойств резин при вулканизации многослойных изделий протекает иначе, чем тонких пластин, используемых для лабораторных механических испытаний из однородного материала. При наличии материалов различной деформируемости большое влияние оказывает сложнонапряженное состояние этих материалов. Вторая часть главы 4 посвящена вопросам механического поведения материалов многослойного изделия в вулканизационных пресс-формах, также способам оценки достигаемых степеней вулканизации резин в изделиях.7
Следует также отметить, что при определении кинетики вулканизации по данному свойству небезразличен режим испытания. Например, стандартная резина из натурального каучука при 100° С имеет иные, чем при 20° С, оптимум, плато и распределение показателей сопротивления разрыву зависимо от степени вулканизации .

Как надо из рассмотрения зависимости основных свойств резины от степени ее поперечного сшивания, проведенного в предыдущем разделе, оценку кинетики и степени вулканизации можно производить различными способами. Применяемые методы делятся на три группы 1) химические методы (определение путем химического анализа резины количества прореагировавшего и непрореагировавшего агента вулканизации) 2) физико-химические методы (определение тепловых эффектов реакции, инфракрасных спектров, хроматографирование, люминесцентный анализ и др.) 3) механические методы (определение механических свойств, в том числе и методами, специально разработанными для определения кинетики вулканизации).

Радиоактивные изотопы (меченые атомы) легко обнаружить, измеряя радиоактивность продукта, в каком они содержатся. Для исследования кинетики вулканизации после определенного времени реагирования каучука с радиоактивной серой (агентом вулканизации) продукты реакции подвергаются холодной непрерывной экстракции бензолом в течение 25 дней. Непрореагировавший агент вулканизации удаляется с экстрактом, а концентрация оставшегося связанного агента определяется по радиоактивности конечного продукта реакции.

Вторая группа методов служит для определения собственно кинетики вулканизации.

ГОСТ 35-67. Резина. Метод определения кинетики вулканизации резиновых смесей .

Развитие в последние годы новых способов полимеризации способствовало созданию типов каучуков, обладающих более совершенными свойствами. Изменения свойств в главном обусловлены различиями в строении молекул каучуков, а это, естественно, повышает роль структурного анализа. Спектроскопическое определение 1,2-, цис-, А- и гране-1,4-структур в синтетических каучуках имеет такое же практическое и теоретическое значение, как и анализ физико-химических и эксплуатационных характеристик полимера. Результаты количественного анализа дают возможность изучить 1) влияние катализатора и условий полимеризации на структуру каучука 2) структуру неизвестных каучуков (идентификация) 3) изменение микроструктуры при вулканизации (изомеризация) и кинетику вулканизации 4) процессы, происходящие при окислительной и термической деструкции каучука (структурные изменения при сушке каучука, старении) 5) влияние стабилизаторов на устойчивость каучукового молекулярного каркаса и процессы, происходящие при прививке и пластификации каучука 6) соотношение мономеров в каучуковых сополимерах и в связи с этим дать качественный вывод о распределении блоков по длинам в сополимерах бутадиена со стиролом (разделение блок- и статистических сополимеров).357

При выборе органических ускорителей вулканизации каучука для промыщленного их использования необходимо принимать во внимание следующее. Ускоритель выбирается для определенного типа каучука, потому что зависимо от типа и строения каучука наблюдается различное влияние ускорителя на кинетику вулканизации.16

Для характеристики кинетики вулканизации на всех стадиях процесса целесообразно наблюдать за изменением эластических свойств смеси. В качестве одного из показателей эластических свойств при испытаниях, осуществляемых в стационарном режиме нагружения, может быть использован динамический модуль.

Подробно об этом показателе и о методах его определения будет сказано в разделе 1 главы IV, посвященном динамическим свойствам резин. Применительно к задаче контроля резиновых смесей по кинетике их вулканизации определение динамического модуля сводится к наблюдению за механическим поведением резиновой смеси, подвергаемой деформации многократного сдвига при повышенной температуре.

Вулканизация сопровождается ростом динамического модуля. Завершение процесса определяется по прекращению этого роста. Таким макаром, непрерывное наблюдение за изменением динамического модуля резиновой смеси при температуре вулканизации может служить основой определения так называемого оптимума вулканизации (по модулю), являющегося одной из важнейших технологических характеристик каждой резиновой смеси.37

В табл. 4 приведены значения температурного коэффициента скорости вулканизации натурального каучука, определенные по скорости связывания серы. Температурный коэффициент скорости вулканизации может быть вычислен также по кинетическим кривым изменения физико-механических свойств каучука при вулканизации при разных температурах, например по величине модуля. Значения коэффициентов, вычисленных по кинетике изменения модуля, приведены в той же таблице.76

Способ определения степени вулканизации (Т) на лимитирующем процесс вулканизации участке изделия. В данном случае различают методы и устройства оптимального управления режимами вулканизации изделий, кинетика неизотермической вулканизации в каких определяется 419

Место определения (Т). Известны методы и устройства, позволяющие определить кинетику неизотермической вулканизации 419

Полученные при помощи описанных методов кинетические кривые используют для расчета таких параметров, как константы скорости, температурные коэффициенты и энергия активации процесса в соответствии с уравнениями формальной кинетики химических реакций. Долгое время считали, что большинство кинетических кривых описывается уравнением первого порядка. Было найдено, что температурный коэффициент процесса равен в среднем 2, а энергия активации меняется от 80 до кДж/моль зависимо от агента вулканизации и молекулярного строения каучука. Однако более точное определение кинетических кривых и их формально-кинетический анализ, проведенный В. Шееле 52, показал, что в почти всех случаях порядок реакции меньше 1 и равен 0,6-0,8, а реакции вулканизации являются сложными и многостадийными.

Кюрометрмодели VIIфирмы Уоллес» (Великобритания) определяет кинетику вулканизации резиновых смесей в изотермических условиях. Образец помещают между плитами, одна из которых смещается на определенный угол. Преимущество такой конструкции заключается в отсутствии пористости в образце, поскольку он находится под давлением, также возможности использования образцов меньшего размера, что сокращает время прогрева.499

Изучение кинетики вулканизации резиновых смесей имеет не только теоретический интерес, но и практическое значение для оценки поведения резиновых смесей при переработке и вулканизации. Для определения режимов технологических процессов в производстве должны быть известны показатели вулканизуе-мости резиновых смесей, т. е. их склонность к преждевременной вулканизации - начало вулканизации и ее скорость (для переработки), а собственно для процесса вулканизации - кроме приведенных показателей - оптимум и плато вулканизации, область реверсии.

Книга составлена на основе лекций, прочитанных для инжене-ров-резинщиков США в Акронском университете ведущими американскими исследователями. Целью этих лекций явилось систематическое изложение имеющихся сведений о теоретических основах и технологии вулканизации в доступном и достаточно полном виде.

В соответствии с этим в начале книги излагается история вопроса и характеристика изменения основных свойств резины, происходящих при вулканизации. Далее при изложении кинетики вулканизации критически рассмотрены химические и физические методы определения скорости, степени и температурного коэффициента вулканизации. Обсуждено влияние на скорость вулканизации размеров заготовки и теплопроводности резиновых смесей.8

Приборы для определения кинетики вулканизации обычно работают либо в режиме заданного амплитудного значения перемещения (вулкаметры, вискюрометры или реометры), либо в режиме заданного амплитудного значения нагрузки (кюрометры, СЕРАН). Соответственно измеряются амплитудные значения нагрузки или перемещения.

Поскольку для лабораторных испытаний обычно применяют образцы 25, заготовленные из пластин толщиной 0,5-2,0 мм, которые вулканизуются практически в изотермических условиях (Г == = onst), то кинетика вулканизации для них измеряется при постоянной температуре вулканизации. На кинетической кривой определяются продолжительность индукционного периода, время начала плато вулканизации, или оптимума, величина плато и другие характерные времена.

Каждому из них отвечают определенные эффекты вулканизации, согласно (4.32). Эквивалентными временами вулканизации будут считаться такие времена которые при температуре 4кв = onst приведут к тем же эффектам, что и при переменных температурах. Таким образом

Если кинетика вулканизации при Г = onst передается уравнением (4.20а), в котором т -время собственно реакции, можно предложить следующий метод определения кинетики неизотермической реакции вулканизации.

Оперативный контроль процесса вулканизации позволяю осуществить специальные приборы для определения кинетики вулка-1 низации — вулкаметры (кюрометры, реометры), непрерывно фиксирующие амплитуды сдвиговой нагрузки (в режиме заданной амплитуды гармонического сдвига) или сдвиговой деформации (в режиме заданной амплитуды сдвиговой нагрузки). Наиболее широко используются приборы вибрационного типа, в частности реометры 100 и 100S фирмы Монсанто, обеспечивающие автоматическое проведение испытаний с получением непрерывной диаграммы изменения свойств смеси в процессе вулканизации согласно ASTM 4-79, МС ISO 3417-77, ГОСТ 35-84.492

Выбор режима отверждения или вулканизации обычно проводят путем исследования кинетики изменения какого-либо свойства отверждаемой системы электрического сопротивления и тангенса угла диэлектрических потерь, прочности, ползучести, модуля упругости при различных видах напряженного состояния, вязкости, твердости, теплостойкости, теплопроводности, набухания, динамических механических характеристик, показателя преломления и целого ряда других параметров, -. Широкое распространение нашли также методы ДТА и ТГА, химического и термомеханического анализа, диэлектрической и механической релаксации, термометрического анализа и дифференциальной сканирующей калориметрии, -.

Все эти методы условно можно разбить на две группы методы, позволяющие контролировать скорость и глубину процесса отверждения по изменению концентрации реакционноспособных функциональных групп, и методы, позволяющие контролировать изменение какого-либо свойства системы и установить его предельное значение. Методы второй группы имеют тот общий недостаток, что то или иное свойство отверждающейся системы ярко проявляется лишь на определенных стадиях процесса так, вязкость отверждающейся системы можно измерять лишь до точки гелеобразования, тогда как большинство физико-механических свойств начинает отчетливо проявляться лишь после точки гелеобразования. С другой стороны, эти свойства сильно зависят от температуры измерения, и если осуществлять непрерывный контроль какого-либо свойства в ходе процесса, когда необходимо для достижения полноты реакции менять и температуру в ходе реакции или реакция развивается существенно неизотермично, то интерпретация результатов измерений кинетики изменения свойства в таком процессе становится уже весьма сложной.37

Исследование кинетики сополимеризации этилена с пропиленом на системе VO I3-А12(С2Н5)зС1д показало, что модифицирование ее тетрагидрофураном позволяет в определенных условиях повысить интегральный выход сополимера. Этот эффект обусловлен тем, что модификатор, изменяя соотношение между скоростями роста и обрыва цепи, способствует образованию сополимеров с более высоким молекулярным весом. Эти же соединения используются в ряде случаев при сополимеризации этилена и пропилена с дициклопентадиеном, норборненом и другими циклодиенами, . Присутствие элект-ронодонорных соединений в сфере реакции при получении ненасыщенных тройных сополимеров предотвращает протекание последующих более медленных реакций сшивки макромолекул и позволяет получить сополимеры, обладающие хорошей способностью к вулканизации.45

Кинетика присоединения серы. Кинетические кривые Вебера, как видно из рис. , имеют вид ломаных линий.

Вебер объяснял такой вид кривых тем, что в отдельные моменты вулканизации образуются различные стехиометрические соединения каучука с серой - сульфиды состава КаЗ, КаЗг. КаЗз и т. д. Каждый из этих сульфидов образуется со свойственной ему скоростью, причем образование сульфида с определенны.м содержанием серы не начинается до тех пор, пока не закончится предыдущая стадия образования сульфида с меньшим числом атомов серы.

Однако позднейшие и более тщательные исследования Спенс и Юнга привели к более простым кинетическим кривым, изображенным на рис. и. Как видно из этих302

Результаты определения структурных параметров вулканизационной сетки методом золь-гель анализа, в частности данные кинетики изменения обшего числа цепей сетки (рис. 6А), показывают, что важнейшей особенностью дитиодиморфолиновых вулканизатов является значительно меньшая реверсия и, как следствие этого, меньшее снижение прочностных свойств вулканизатов с повышением температуры вулканизации. На рис. 6Б показана кинетика изменения сопротивления разрыву смесей при309

Научные Нубы — "Кинетический песок"

Вот те раз, слушай музыку у нас , блин давай к нам у нас есть все, что тебе необходимо друг, подружка! Новинки песен, концерты и клипы, популярные релизы, соберись и вперед на сайт muzoic.com. Только у нас столько музыки , что голова кругом, что же слушать!

Рубрики

Выберите рубрику 1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕФТИ, ПРИРОДНОГО ГАЗА 3. ОСНОВЫ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ И ЭКСПЛУАТА 3.1. Фонтанная эксплуатация нефтяных скважин 3.4. Эксплуатация скважин погружными электроцентробежны 3.6. Понятие о разработке нефтяных и газовых скважин 7. МЕТОДЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПРИЗАБОЙНУЮ ЗОНУ ПЛАСТА ОСНОВНЫЕ УЗЛЫ ИСПЫТАТЕЛЯ ПЛАСТОВ ВИНТОВЫЕ ЗАБОЙНЫЕ ДВИГАТЕЛИ АВАРИЙНЫЕ И ОСОБЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ АГРЕГАТЫ ДЛЯ РЕМОНТА И БУРЕНИЯ СКВАЖИН АНАЛИЗ ПРИЧИН МАЛОДЕБИТНОСТИ СКВАЖИН АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЙ КАПИТАЛЬНЫХ РЕМОНТОВ СКВАЖИН Арматура устьевая АСФАЛЬТОСМОЛО-ПАРАФИНОВЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ Без рубрики БЕЗДЫМНОЕ СЖИГАНИЕ ГАЗА БЕСШТАНГОВЫЕ СКВАЖИННЫЕ НАСОСНЫЕ УСТАНОВКИ блогун БЛОКИ ЦИРКУЛЯЦИОННЫХ СИСТЕМ. борьба с гидратами БОРЬБА С ОТЛОЖЕНИЕМ ПАРАФИНА В ПОДЪЕМНЫХ ТРУБАХ бурение Бурение боковых стволов БУРЕНИЕ НАКЛОННО НАПРАВЛЕННЫХ И ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН Бурение скважин БУРИЛЬНАЯ КОЛОННА БУРОВЫЕ АВТОМАТИЧЕСКИЕ СТАЦИОНАРНЫЕ КЛЮЧИ БУРОВЫЕ АГРЕГАТЫ И УСТАНОВКИ ДЛЯ ГЕОЛОГО-РАЗВЕДОЧНОГО БУРЕНИЯ БУРОВЫЕ ВЫШКИ БУРОВЫЕ НАСОСЫ БУРОВЫЕ НАСОСЫ БУРОВЫЕ РУКАВА БУРОВЫЕ УСТАНОВКИ В МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ПОРОДАХ (ММП) ВЕНТИЛИ. ВИДЫ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ СТРОЕНИЯ НЕФТЯНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ Виды скважин ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ С ПРИВОДОМ НА УСТЬЕ ВЛАГОСОДЕРЖАНИЕ И ГИДРАТЫ ПРИРОДНЫХ ГАЗОВ СОСТАВ ГИДРАТ Влияние различных факторов на характеристики ВЗД ВОПРОСЫ ОПТИМИЗАЦИИ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ПЛАСТ — УЭЦН ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ И РЕЖИМА РАБОТЫ УЭЦН ВЫБОР СТАНКА-КАЧАЛКИ Газлифтная установка ЛН Газлифтная эксплуатация нефтяных скважин Газлифтный способ добычи нефти ГАЗЫ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ И ИХ СВОЙСТВА ГИДРАТООБРАЗОВАНИЕ В ГАЗОКОНДЕНСАТНЫХ СКВАЖИНАХ ГИДРАТООБРАЗОВАНИЕ В СИСТЕМЕ СБОРА НЕФТИ гидрозащита погружного электродвигателя ГИДРОКЛЮЧ ГКШ-1500МТ гидропоршневой насос Глава 8. СРЕДСТВА И МЕТОДЫ ГРАДУИРОВКИ И ПОВЕРКИ РАСХОДОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ГЛУБИННЫЕ НАСОСЫ Горизонтальное бурение ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ БУРЕНИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ (МЕХАНИЧЕСКИЙ) СОСТАВ ПОРОД ДАЛЬНИЙ ТРАНСПОРТ НЕФТИ И ГАЗА ДЕФОРМАЦИОННЫЕ МАНОМЕТРЫ Диафрагменные электронасосы ДИЗЕЛЬ-ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ АГРЕГАТ САТ-450 ДИЗЕЛЬНЫЕ И ДИЗЕЛЬ-ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ АГРЕГАТЫ ДИНАМОМЕТРИРОВАНИЕ УСТАНОВОК ДНУ С ЛМП КОНСТРУКЦИИ ОАО «ОРЕНБУРГНЕФТЬ» добыча нефти добыча нефти в осложненых условиях ДОБЫЧА НЕФТИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ШСНУ ЖИДКОСТНЫЕ МАНОМЕТРЫ ЗАБОЙНЫЕ ДВИГАТЕЛИ Закачка растворов кислот в скважину ЗАПОРНАЯ АРМАТУРА. ЗАЩИТа НЕФТЕПРОМЫСЛОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ ОТ КОРРОЗИИ ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ НЕФТЕПРОМЫСЛОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ ИЗМЕНЕНИЕ КУРСА СТВОЛА СКВАЖИНЫ измерение давления, расхода, жидкости, газа и пара ИЗМЕРЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ ИЗМЕРЕНИЕ РАСХОДА ЖИДКОСТЕЙ, ГАЗОВ И ПАРОВ ИЗМЕРЕНИЕ УРОВНЯ ЖИДКОСТЕЙ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОДУКЦИИ МАЛОДЕБИТНЫХ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В НЕФТЕГАЗОДОБЫЧЕ ИСПЫТАНИЕ СКВАЖИННЫХ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЕЙ Исследование глубинно-насосных скважин ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ кабель УЭЦН капитальный ремонт скважин Комплекс оборудования типа КОС и КОС1 КОНСТРУКЦИЯ ВИНТОВОГО ШТАНГОВОГО НАСОСА КОНСТРУКЦИЯ КЛАПАННОГО УЗЛА коррозия Краны. КРЕПЛЕНИЕ СКВАЖИН КТППН МАНИФОЛЬДЫ Маятниковая компоновка Меры безопасности при приготовлении растворов кислоты МЕТОДИКА РАСЧЕТА БУРИЛЬНЫХ КОЛОНН МЕТОДЫ БОРЬБЫ С ОТЛОЖЕНИЯМИ ПАРАФИНА В ФОНТАННЫХ СКВАЖИНАХ Методы воздействия на призабойную зону для увеличения нефтеотдачи пластов МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКОСТЕЙ Методы изучения разрезов скважин. МЕТОДЫ КОСВЕННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ ДАВЛЕНИЯ МЕТОДЫ УДАЛЕНИЯ СОЛЕЙ МЕХАНИЗМЫ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ И ВЫРАВНИВАНИЯ БУРОВЫХ УСТАНОВОК МЕХАНИЗМЫ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ И ВЫРАВНИВАНИЯ МЕХАНИЗМЫ ПРИ СПУСКО-ПОДЪЕМНЫХ ОПЕРАЦИЙ ПРИ БУРЕНИИ НАГРУЗКИ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА УСТАНОВКУ Наземное оборудование Насосная эксплуатация скважин НАСОСНО-КОМПРЕССОРНЫЕ ТРУБЫ неоднородный пласт Нефть и нефтепродукты Новости портала НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРОЦЕССОВ ДОБЫЧИ ОБОРУДОВАНИЕ ГАЗЛИФТНЫХ СКВАЖИН ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ МЕХАНИЗАЦИИ СПУСКО-ПОДЪЕМНЫХ ОПЕРАЦИЙ Оборудование для нефти и газа ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННОЙ РАЗДЕЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРЕДУСМОТРЕНИЯ ОТКРЫТЫХ ФОНТАНОВ ОБОРУДОВАНИЕ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ Оборудование ствола скважины, законченной бурением ОБОРУДОВАНИЕ УСТЬЯ КОМПРЕССОРНЫХ СКВАЖИН ОБОРУДОВАНИЕ УСТЬЯ СКВАЖИНЫ Оборудование устья скважины для эксплуатации УЭЦН ОБОРУДОВАНИЕ ФОНТАННЫХ СКВАЖИН ОБОРУДОВАНИЕ ФОНТАННЫХ СКВАЖИН обработка призабойной зоны ОБРАЗОВАНИЕ ГИДРАТОВ И МЕТОДЫ БОРЬБЫ С НИМИ ОБРАЗОВАНИЕ КРИСТАЛЛОГИДРАТОВ В НЕФТЯНЫХ СКВАЖИНАХ ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О ПОДЗЕМНОМ И КАПИТАЛЬНОМ РЕМОНТЕ ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О СТРОИТЕЛЬСТВЕ СКВАЖИН ОГРАНИЧЕНИЕ ПРИТОКА ПЛАСТОВЫХ ВОД Опасные и вредные физические факторы ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ НА ВЫХОДЕ НАСОСА ОПРОБОВАНИЕ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ГОРИЗОНТОВ ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМА РАБОТЫ ШСНУ ОПЫТ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДНУ С ГИБКИМ ТЯГОВЫМ ЭЛЕМЕНТОМ ОСВОЕНИЕ И ИСПЫТАНИЕ СКВАЖИН ОСВОЕНИЕ И ПУСК В РАБОТУ ФОНТАННЫХ СКВАЖИН ОСЛОЖНЕНИЯ В ПРОЦЕССЕ УГЛУБЛЕНИЯ СКВАЖИНЫ ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ПОЛОЖЕНИЯ ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ПОЛОЖЕНИЯ ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О НЕФТЯНЫХ, ГАЗОВЫХ И ГАЗОКОНДЕНСАТНЫ ОСНОВЫ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ В БУРЕНИИ ОСНОВЫ НЕФТЕГАЗОДОБЫЧИ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ НАПРАВЛЕННЫХ СКВАЖИН ОСНОВЫ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ОЧИСТКА БУРЯЩЕЙСЯ СКВАЖИНЫ ОТ ШЛАМА ОЧИСТКА ПОПУТНЫХ ГАЗОВ пайка и наплавка ПАКЕР ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ДВУХМАНЖЕТНЫЙ ПГМД1 ПАКЕРЫ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ, ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ ПАКЕРЫ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ КОЛОНН ПАКЕРЫ РЕЗИНОВО-МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ПЕРЕКРЫТИЯ ПРМП-1 ПАКЕРЫ И ЯКОРИ ПАРАМЕТРЫ И КОМПЛЕКТНОСТЬ ЦИРКУЛЯЦИОННЫХ СИСТЕМ Параметры талевых блоков для работы с АСП ПЕРВИЧНОЕ ВСКРЫТИЕ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ ПЕРВИЧНЫЕ СПОСОБЫ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ПЕРЕДВИЖНЫЕ НАСОСНЫЕ УСТАНОВКИ И АГРЕГАТЫ ПЕРЕРАБОТКА ЛОВУШЕЧНЫХ НЕФТЕЙ (НЕФТЕШЛАМОВ) ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ГАЗЛИФТ ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДНУ ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ШСНУ Погружение насосов под динамический уровень Подземное оборудование фонтанных скважин ПОДЪЕМ ВЯЗКОЙ ЖИДКОСТИ ПО ЗАТРУБНОМУ ПРОСТРАНСТВУ СКВАЖИНЫ ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЕ ИНСТРУМЕНТЫ ПОРШНЕВЫЕ МАНОМЕТРЫ Потери давления при движении жидкости по нкт Правила безопасности при эксплуатации скважин Правила ведения ремонтных работ в скважинах РД 153-39-023-97 ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ СОЛЕЙ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ АСПО ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ АСПО при работе ШГН ПРЕИМУЩЕСТВА ДЛИННОХОДОВЫХ Приготовление растворов кислот. ПРИГОТОВЛЕНИЕ, ОЧИСТКА БУРОВЫХ РАСТВОРОВ ПРИМЕНЕНИЕ СТРУЙНЫХ КОМПРЕССОРОВ ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ПРИМЕНЕНИЕ УЭЦН В СКВАЖИНАХ ОАО «ОРЕНБУРГНЕФТЬ» ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ ДНУ С ЛМП ПРИЧИНЫ И АНАЛИЗ АВАРИЙ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ОТЛОЖЕНИЯ НОС ПРИ ДОБЫЧЕ НЕФТИ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТРАЕКТОРИИ НАПРАВЛЕННЫХ СКВАЖИН ПРОЕКТИРОВАНИЕ, ОБУСТРОЙСТВО И АНАЛИЗ РАЗРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ Производительность насоса ПРОМЫВКА СКВАЖИН И БУРОВЫЕ РАСТВОРЫ ПРОМЫСЛОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОМЫСЛОВЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗОН ОБРАЗОВАНИЯ НОС ПРОМЫСЛОВЫЙ СБОР И ПОДГОТОВКА НЕФТИ, ГАЗА И ВОДЫ ПРОТИВОВЫБРОСОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СКВАЖИН РАЗМЕЩЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ И НАГНЕТАТЕЛЬНЫХ СКВАЖИН НА Разное РАЗРУШЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ОБРЫВОВ ПО ДЛИНЕ КОЛОННЫ ШТАНГ РАСЧЕТ ДНУ РАСЧЕТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ДНУ Регулирование свойств цементного раствора и камня с помощью реагентов Режимы добывающих и нагнетательных скважин. РЕЗЕРВЫ СНИЖЕНИЯ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИ РЕМОНТЫ ПО ЭКОЛОГИЧЕСКОМУ ОЗДОРОВЛЕНИЮ ФОНДА СКВАЖИН РОЛЬ ФОНТАННЫХ ТРУБ САМОХОДНЫЕ УСТАНОВКИ С ПОДВИЖНЫМ… СЕТКА РАЗМЕЩЕНИЯ СКВАЖИН СИСТЕМЫ УЛАВЛИВАНИЯ ЛЕГКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ Скважинные уплотнители (пакеры) Скважинные центробежные насосы для добычи нефти СОСТАВ И НЕКОТОРЫЕ СВОЙСТВА ВОД НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ МЕСТ СПЕЦИАЛЬНЫЙ НЕВСТАВНОЙ ШТАНГОВЫЙ НАСОС СПОСОБЫ ДОБЫЧИ НЕФТИ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ НА МЕСТОРОЖДЕНИЯХ ОАО СПОСОБЫ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ПЗП СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ИСПЫТАНИЯ НАСОСНЫХ УСТАНОВОК СРЕДСТВА И МЕТОДЫ ПОВЕРКИ СЧЕТЧИКОВ КОЛИЧЕСТВА ГАЗОВ СРЕДСТВА И МЕТОДЫ ПОВЕРКИ СЧЕТЧИКОВ КОЛИЧЕСТВА ЖИДКОСТЕЙ СТАДИИ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ Станки-качалки Струйные насосы струйный насос СЧЕТЧИКИ КОЛИЧЕСТВА ГАЗОВ СЧЕТЧИКИ КОЛИЧЕСТВА ЖИДКОСТЕЙ ТАЛЕВЫЕ МЕХАНИЗМЫ ТЕМПЕРАТУРА И ДАВЛЕНИЕ В ГОРНЫХ ПОРОДАХ И СКВАЖИНАХ Теоретические основы безопасности ТЕХНИКА ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА Техническая физика ТРАЕКТОРИЮ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ЗАБОЯ СКВАЖИНЫ Трубы УКАЗАНИЯ ПО РАСЧЕТУ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ УСЛОВИЯ ПРИТОКА ЖИДКОСТИ И ГАЗА В СКВАЖИНЫ Установки гидропоршневых насосов для добычи нефти Установки погружных винтовых электронасосов Установки погружных диафрагменных электронасосов Устьевое оборудование УТЯЖЕЛЕННЫЕ БУРИЛЬНЫЕ ТРУБЫ УЭЦН уэцн полностью ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ИНТЕНСИВНОСТЬ ОБРАЗОВАНИЯ АСПО Физико-механические свойства пород-коллекторов ФИЗИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГАЗОВ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ МЕСТ ФИЛЬТРЫ Фонтанный способ добычи нефти ЦЕМЕНТИРОВАНИЕ СКВАЖИН ЦИРКУЛЯЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ БУРОВЫХ УСТАНОВОК Шлакопесчаные цементы Шлакопесчаные цементы совместного помола Штанги насосные (ШН) ШТАНГОВЫЕ НАСОСНЫЕ УСТАНОВКИ (ШСНУ) ШТАНГОВЫЕ НАСОСЫ ДЛЯ ПОДЪЕМА ВЯЗКОЙ НЕФТИ ШТАНГОВЫЕ СКВАЖИННЫЕ НАСОСЫ Штанговые скважинные насосы ШСН ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОВЫХ СКВАЖИН эксплуатация малодебитных скважин ЭКСПЛУАТАЦИЯ МАЛОДЕБИТНЫХ СКВАЖИН НА НЕПРЕРЫВНОМ РЕЖИМЕ ЭКСПЛУАТАЦИЯ ОБВОДНЕННЫХ ПАРАФИНСОДЕРЖАЩИХ СКВАЖИН ЭКСПЛУАТАЦИЯ СКВАЖИН ЭКСПЛУАТАЦИЯ СКВАЖИН УЭЦН ЭЛЕКТРОДЕГИДРАТОР. ЭЛЕКТРОДИАФРАГМЕННЫЙ НАСОС энергосбережение скважинного электронасосного агрегата ЯКОРИ

Способ управления относится к производству резинотехнических изделий, а именно к способам управления процессом вулканизации. Способ осуществляют путем корректировки времени вулканизации в зависимости от времени получения максимального модуля сдвига резиновой смеси при вулканизации образцов на реометре и отклонения модуля растяжения резины в готовых изделиях от заданного значения. Это позволяет отработать возмущающие воздействия на процесс вулканизации по характеристикам исходных компонентов и режимным параметрам процессов получения резиновой смеси и вулканизации. Технический результат состоит в повышении стабильности механических характеристик резинотехнических изделий. 5 ил.

Предлагаемое изобретение относится к производству резинотехнических изделий, а именно, к способам управления процессом вулканизации.

Процесс производства резинотехнических изделий включает стадии получения резиновых смесей и их вулканизации. Вулканизация является одним из важнейших процессов в технологии получения резины . Вулканизация производится путем выдерживания резиновой смеси в прессах, специальных котлах или вулканизаторах при температуре 130-160°С в течение заданного времени. При этом происходит соединение макромолекул каучука поперечными химическими связями в пространственную вулканизационную сетку, в результате чего пластическая резиновая смесь превращается в высокоэластичную резину . Пространственная сетка образуется в результате активированных теплом химических реакций между молекулами каучука и вулканизирующими компонентами (вулканизаторами, ускорителями, активаторами) .

Основными факторами, влияющими на процесс вулканизации и качество готовых изделий, являются природа вулканизационной среды, температура вулканизации, продолжительность вулканизации, давление на поверхность вулканизируемого изделия, условия нагревания .

При существующей технологии режим вулканизации обычно разрабатывается заранее расчетными и экспериментальными методами и задается программа проведения процесса вулканизации при производстве изделий . Для пунктуального выполнения предписанного режима производится оснащение процесса средствами контроля и автоматизации, максимально точно реализующими предписанную жесткую программу проведения режима вулканизации . Недостатками способа являются нестабильность характеристик производимых изделий вследствие невозможности обеспечения полной воспроизводимости процесса, вследствие ограничения точности систем автоматизации и возможности смещения режимов , а также изменения характеристик резиновой смеси во времени.

Известен способ вулканизации с регулированием температуры в паровых котлах, плитах или рубашках форм путем изменения расхода теплоносителей . Недостатками способа являются большой разброс характеристик получаемых изделий вследствие смещения рабочих режимов, а также изменения реакционной способности резиновой смеси.

Известен способ управления процессом вулканизации путем непрерывного контроля за теми параметрами процесса, которые определяют его протекание: температуры теплоносителей, температуры поверхностей вулканизируемого изделия . Недостатком данного способа является нестабильность характеристик получаемых изделий вследствие нестабильности реакционной способности, поступающей на формование резиновой смеси, и получение различных характеристик изделия при вулканизации в одинаковых температурных условиях.

Известен способ корректировки режима вулканизации, включающий определение по контролируемым внешним температурным условиям на вулканизирующих поверхностях изделий расчетными методами температурного поля в вулканизируемом изделии, определение кинетики неизотермической вулканизации тонких лабораторных пластин по динамическому модулю гармонического сдвига в найденных неизотермических условиях, определение продолжительности процесса вулканизации, при которой достигается оптимальный комплекс важнейших свойств резины, определение температурного поля для многослойных стандартных образцов, моделирующих элемент покрышки по составу и геометрии, получение кинетики неизотермической вулканизации многослойных пластин и определение эквивалентного времени вулканизации по выбранному ранее оптимальному уровню свойств, вулканизация многослойных образцов на лабораторном прессе при постоянной температуре в течение эквивалентного времени вулканизации и анализ получаемых характеристик . Данный способ существенно точнее используемых в промышленности методов расчета эффектов и эквивалентных времен вулканизации, но он более громоздок и не учитывает изменение нестабильности реакционной способности поступающей на вулканизацию резиновой смеси.

Известен способ регулирования процесса вулканизации, при котором измеряется температура на лимитирующих процесс вулканизации участках изделия, по этим данным рассчитываются степени вулканизации, при достижении равенства заданной и расчетной степени вулканизации цикл вулканизации прекращается . Достоинством системы является корректировка времени вулканизации при изменении колебания температурного процесса вулканизации. Недостатком данного способа является большой разброс характеристик получаемых изделий вследствие неоднородности резиновой смеси по реакционной способности к вулканизации и отклонения используемых в расчете констант кинетики вулканизации от реальных констант кинетики перерабатываемой резиновой смеси.

Известен способ управления процессом вулканизации, заключающийся в расчете на R-C сетке температуры в контролируемой плечевой зоне с использованием граничных условий на основании измерений температуры поверхности пресс-форм и полости диафрагмы температур, расчете эквивалентных времен вулканизации, определяющих степень вулканизации на контролируемом участке, при реализации эквивалентного времени вулканизации на реальном процессе процесс прекращается. Недостатками способа являются его сложность и большой разброс характеристик получаемых изделий вследствие изменения реакционной способности к вулканизации (энергии активации, предэкспоненциального множителя констант кинетики) резиновой смеси.

Наиболее близким к предлагаемому является способ управления процессом вулканизации, при котором синхронно реальному процессу вулканизации по граничным условиям на основании измерений температуры на поверхности металлической пресс-формы производится расчет температуры в вулканизируемых изделиях на сеточной электромодели, расчетные значения температуры выставляются на вулкаметре, на котором параллельно основному процессу вулканизации исследуется кинетика неизотермической вулканизации образца из перерабатываемой партии резиновой смеси, при достижении заданного уровня вулканизации на вулкаметре формируются команды управления на агрегат вулканизации изделий [АС СССР №467835]. Недостатками способа являются большая сложность реализации на технологическом процессе и ограниченная область применения .

Задача изобретения - повышение стабильности характеристик выпускаемых изделий.

Данная цель достигается тем, что время вулканизации резинотехнических изделий на технологической линии корректируют в зависимости от времени получения максимального модуля сдвига резиновой смеси при вулканизации образов перерабатываемой резиновой смеси в лабораторных условиях на реометре и отклонения модуля растяжения резины в производимых изделиях от заданного значения.

Предлагаемое решение иллюстрируется фиг.1-5.

На фиг.1 приведена функциональная схема системы управления, реализующей предлагаемый способ управления.

На фиг.2 приведена структурная схема системы управления, реализующей предлагаемый способ управления.

На фиг.3 приведен временной ряд разрывной прочности на растяжение муфты Джубо, производимой на ОАО «Балаковорезинотехника».

На фиг.4 приведены характерные кинетические кривые по моменту сдвига образов резиновой смеси.

На фиг.5 приведен временной ряд изменения продолжительности вулканизации образцов резиновой смеси до 90-процентного уровня достижимого модуля сдвига вулканизата.

На функциональной схеме системы, реализующей предлагаемый способ управления (см. фиг.1), представлены стадия приготовления резиновой смеси 1, стадия вулканизации 2, реометр 3 для исследования кинетики вулканизации образцов резиновой смеси, прибор механического динамического анализа 4 (или разрывная машина) для определения модуля растяжения резины готовых изделий или образцов спутников, управляющее устройство 5.

Способ управления реализуется следующим образом. Образцы из партий резиновой смеси анализируются на реометре и значения времени вулканизации, при котором момент сдвига резины имеет максимальное значение, поступают на управляющее устройство 5. При изменении реакционной способности резиновой смеси управляющее устройство корректирует время вулканизации изделий. Таким образом, отрабатываются возмущения по характеристикам исходных компонентов, влияющих на реакционную способность получаемой резиновой смеси. Модуль на растяжение резины в готовых изделиях измеряется методом динамического механического анализа или на разрывной машине и также поступает на управляющее устройство. Неточность полученной корректировки, а также наличие изменений температуры теплоносителей, условий теплообмена и других возмущающих воздействий на процесс вулканизации отрабатываются путем корректировки времени вулканизации в зависимости от отклонения модуля растяжения резины в производимых изделиях от заданного значения.

Структурная схема системы управления, реализующая данный способ управления и представленная ни фиг.2, включает управляющее устройство канала прямого управления 6, управляющее устройство канала обратной связи 7, объект управления процессом вулканизации 8, звено транспортного запаздывания 9 для учета продолжительности времени определения характеристик резины готовых изделий, элемент сравнения канала обратной связи 10, сумматор 11 для суммирования корректировок времени вулканизации по прямому каналу управления и каналу обратной связи, сумматор 12 для учета влияний неконтролируемых возмущающих воздействий на процесс вулканизации.

При изменении реакционной способности резиновой смеси изменяется оценка τ макс и управляющее устройство по прямому каналу управления 1 корректирует время вулканизации на технологическом процессе на величину Δτ 1 .

На реальном процессе условия вулканизации отличаются от условий на реометре, поэтому время вулканизации, необходимое для получения максимального значения момента на реальном процессе, также отличается от полученного на приборе, причем это отличие изменяется во времени вследствие нестабильности условий вулканизации. Отработка этих возмущений f производится по каналу обратной связи путем введения поправки Δτ 2 управляющим устройством 7 контура обратной связи в зависимости от отклонения модуля резины в производимых изделиях от заданного значения Е зад.

Звено транспортного запаздывания 9 при анализе динамики системы учитывает влияние времени, необходимого для проведения анализа характеристик резины готового изделия.

На фиг.3 приведен временной ряд условного разрывного усилия муфты Джуба, выпускаемой ОАО «Балаковорезинотехника». Данные показывают наличие большого разброса изделий по данному показателю. Временной ряд можно представить в виде суммы трех составляющих: низкочастотной х 1 , среднечастотной х 2 , высокочастотной x 3 . Наличие низкочастотной составляющей говорит о недостаточной эффективности существующей системы управления процессом и принципиальной возможности построения эффективной системы управления по обратной связи для снижения разброса параметров готовой продукции по своим характеристикам.

На фиг.4 приведены характерные экспериментальные кинетические кривые по моменту сдвига при вулканизации образов резиновой смеси, полученные на реометре MDR2000 "Alfa Technologies". Данные показывают неоднородность резиновой смеси по реакционной способности к процессу вулканизации. Разброс по времени выхода на максимальный момент вращения составляет от 6,5 мин (кривые 1,2) до более 12 мин (кривые 3,4). Разброс по завершенности процесса вулканизации составляет от недостижения максимального значения момента (кривые 3,4) до наличия процесса перевулканизации (кривые 1,5).

На фиг.5 приведен временной ряд времени вулканизации до 90-процентного уровня максимального момента сдвига, полученный при исследовании вулканизации образов резиновой смеси на реометре MDR2000 "Alfa Technologies". Данные показывают наличие низкочастотного изменения времени вулканизации для получения максимального момента сдвига вулканизата.

Наличие большого разброса механических характеристик муфты Джуба (фиг.3) говорит об актуальности решения задачи повышения стабильности характеристик резинотехнических изделий для повышения их эксплуатационной надежности и конкурентоспособности. Наличие нестабильности реакционной способности резиновой смеси к процессу вулканизации (фиг.4,5) говорит о необходимости изменения времени в процессе вулканизации изделий из этой резиновой смеси. Наличие низкочастотных составляющих во временных рядах условного разрывного усилия готовых изделий (фиг.3) и во времени вулканизации для получения максимального момента сдвига вулканизата (фиг.5) говорит о принципиальной возможности повышения качественных показателей готовой продукции путем корректировки времени вулканизации.

Рассмотренное подтверждает наличие в предлагаемом техническом решении:

Технического результата, т.е. предлагаемое решение направлено на повышение стабильности механических характеристик резинотехнических изделий, снижение количества бракованных изделий и соответственно снижение удельных норм расхода исходных компонентов и энергии;

Существенных признаков, заключающихся в корректировке продолжительности процесса вулканизации в зависимости от реакционной способности резиновой смеси к процессу вулканизации и в зависимости от отклонения модуля резины на растяжение в готовых изделиях от заданного значения;