RTU zinātniskie raksti

Materiālzinātne un lietišķā ķīmija 14. sējums 2007.g.

SATURS

 

M. Laka, S. Čerņavska.

Mikrokristāliskās celulozes iegūšana no lapu koksnes celulozes un tās īpašības.

Lapu koksnes mikrokristāliskās celulozes (MKC) iegūšanai tika izmantoti bērza un apses koksnes balinātās sulfāta celulozes paraugi. MKC tika iegūta ar termokatalītiskās destrukcijas paņēmienu. Tika izstrādāti optimālie termokatalītiskās apstrādes režīmi celulozes paraugu destruģēšanai līdz rebežpolimerizācijas pakāpei, kas bērza celulozei ir 450 vienības un apses celulozei 370 vienības. Destruģētā celuloze tika sasmalcināta lodīšu dzirnavās, atmazgāta no paliekošās skābes, izžāvēta un malta 10 min. lodīšu dzirnavās, lai atbrīvotos no aglomerātiem. Rezultātā tika iegūti bērza un apses koksnes MKC pulveru paraugi, kuru lielākā daļa daļiņu bija ar izmēriem 2-20 μm. Ar mikroskopiskām, rentgenogrāfiskām, infrasarkanās spektroskopijas un fizikāli ķīmiskām metodēm pētītas iegūto lapu koksnes MKC paraugu strukturālās un fizikāli ķīmiskās īpašības. Konstatēts, ka lapu koksnes MKC īpašības ir analogas agrāk iegūtās skuju koksnes MKC īpašībām un tās fizikāli ķīmiskie rādītāji atbilst farmakopeju prasībām.

 

U. Stirna, I. Sevastjanova, V. Jakušins, Dz. Vilsone, M. Misāne.

No 1,2-propāndiola atvasinājumiem sintezēto poliuretānu struktūra un īpašības.

No 1,2-propāndiola atvasinājumiem, 1,6–heksametilēndiizocianāta un 4,4¢- cikloheksilmetāndiizocianāta sintezēti sāna ķēdes saturoši poliuretāni. Ar IS-spektroskopijas un diferencialās skanējošās kalorimetrijas metodēm noskaidrota sāna ķēžu Van-der-Valsa tilpuma un šķīdības parametra lieluma iespaids uz sintezēto poliuretānu makromolekulu sapakošanās koeficienta un ūdeņraža saišu indeksa (HBI) vērtībām.

 

E.Skukis, S.Ručevskis, E.Barkanov and A.Chate

Moderno oglekļšķiedras kompozītmateriāla elastīgo īpašību noteikšana izmantojot inverso metodi

Rakstā tiek apskatīta metode kompozīto materiālu mehānisko īpašību noteikšanai. Lai spētu nodrošināt konstrukcijas augsta standarta drošību, materiālu īpašībām ir jābūt precīzi noteiktām. Darbā tiek aprakstīta skaitliskā eksperimenta plānošanas identifikācijas metode kompozīto materiālu elastīgo īpašību noteikšanai. Metode ir balstīta uz kompozīto materiālu plātņu dinamiskajiem eksperimentiem un Galīgo Elementu metodes aprēķiniem. Šajā darbā tiešās minimizācijas metode elastīgo īpašību noteikšanai ir aizstāta ar skaitliskā eksperimenta plānošanas metodi. Galvenā šīs metodes priekšrocība ir ievērojama nepieciešamo aprēķinu samazināšana. Galīgo Elementu metodes aprēķini tiek veikti tikai skaitliskā eksperimenta plānošanas metodes iegūtajos punktos. Minimizācijas funkcionāls apraksta starpību starp eksperimentāli iegūtajiem un skaitliski aprēķinātajiem parametriem. Materiāla elastīgās īpašības tiek iegūtas minimizējot šo funkcionāli.

 

A. Kovalovs, E. Barkanov, S. Gluhihs.

Vieglo kompozītmateriālu konstrukciju aktīvā kontrole.

Šajā darbā apskatīta plātņu vibrāciju slāpēšana, kas pakļauta mainīgai harmoniskai slodzei, izmantojot pjezoelektriskus aktuatorus. Pētījuma objekts ir taisnstūra veida kompozītmateriālu plāksne, uz kuras virsmas simetriski novietoti divi pjezoelektriskie aktuatori. Šī pētījuma objektu modelēja ar galīgo elementu metodes programmu ANSYS. Aktuatoru pjezoelektriskās īpašības modelēja, izmantojot temperatūras analoģijas metodi, Darbā noteikts optimālais pjezoelektrisko aktuatoru izvietojums un tā ģeometrija uz plātnes, kā arī nepieciešamais strāvas sprieguma lielums, kas spēj slāpēt rezonējošās frekvences plātnē.

 

K. Siimer, P. Christjanson, T. Kaljuvee, A. Suurpere, T. Pehk, I. Saks, I. Lasn,

Igaunijas karbamīda-formaldehīda sveķu iegūšana un raksturojums.

Veikti pētījumi par VKG Resins AS rūpnīcā iegūto karbamīda-formaldehīda sveķu struktūru un īpašībām. Zināms, ka pēc īpašībām vislabākie ir KF-15VL markas sveķi. Tomēr skaidu plākšņu ražotāju pieredze parādījusi, ka neskatoties uz līdzīgu tehnisko raksturojumu, dažādu ražošanas partiju pārstrādes īpašības ir atšķirīgas, un ka nepietiek ar klasisko standarta analīzi, lai sveķus uzlabotu atbilstoši mūsdienu prasībām. Veikti dažādās ražošanas stadijās noņemtu sveķu KF-15VL struktūranalīze. 13C spektri tika iegūti, izmantojot Bruker AMX500 kodolmagnētiskās rezonanses spektrometru (125.77 MHz). Sveķu sacietēšana tika pētīta ar TG-DTA metodi izmantojot Setaram Labsyst TM eksperimentālo iekārtu. Termiskā analīze ļāva noskaidrot sveķu pārstrādājamību skaidu plāksnēs. Reoloģiskie pētījumi, izmantojot programmējamu viskozimetru Brookfield RVDV-II+, ļāva raksturot sveķu īpašību maiņu pie dažādām uzglabāšanas  temperatūrām. Struktūranalīzes un reokinētisko pētījumu rezultātā konstatēts, ka sveķiem cietējot, notiek gan komplicētas polikondensācijas reakcijas, gan citi fizikālās struktūras veidošanās procesi.

 

T. Travinskaya, A. Perekhrest, Yu. Savelyev.

Poliuretāni uz nesimetrisko dimetilhidrazīnu bāzes.

Iegūti dažāda satura poliuretāni uz nesimetrisko dimetilhidrazīnu bāzes. Uz molekulu skaitu attiecināto vidējo molekulmasu un iespējamās struktūras atkarībā no poliuretānu sastāva noteica, izmantojot gala grupu bezūdens potenciometriskās titrēšanas metodi, slāpekļa atomu saturu novērtēja izmantojot Kjedāla metodi. Vienlaicīgi jauniegūto poliuretānu īpašības pētīja izmantojot viskozimetriju un IS spektroskopiju. Lineāras struktūras zemas molekulmasas poliuretāni iegūti, ja prepolimērs (uz 4,4’-metilēndifenildiizocianāta un poli(oksitetrametilēnglikola -1000) bāzēts savienojums) un nesimetriskais dimetilhidrazīns reakcijas maisījumā atrodas stehiometriskās attiecībās 1:1. Savukārt pie lielākām minēto ingredientu stehiometriskajām attiecībām (2:1 – 20:1) veidojās poliuretāni ar sazarotu struktūru.

 

T.T. Alekseeva, L.A. Protasenya, Yu.S. Lipatov.

Daļēji cauraustas struktūras uz šķērssaistīta poliuretāna un dažādas dabas lineāru polimēru bāzes.

Ar radikāļu polimerizācijas palīdzību uzbriedinātā poliuretāna matricā no šķērssaistīta poliuretāna un tādiem lineāriem polimēriem kā polistirols, polibutilmetakrilāts un polimetakrilskābe sintezētas secīgas daļēji cauraustas struktūras. Lineārā polimēra veidošanās kinētiku noteica ar kalorimetrisko metodi. Pierādīts, ka pastāv korelācija starp poliuretāna šķērssaistīšanās blīvumu un daļēji caurausto struktūru līdzsvara saturu. Vienlaicīgi raksturota starp šķērssaitēm ietvertā polimēra segmenta molekulmasas Mc ietekme uz lineāro struktūru veidošanās kinētiku.

 

S. Gaidukovs, R.D. Maksimov, J. Zicāns, M. Kalniņš.

Akrila kopolimēra / organiski modificēta montmorillonīta nanokompozītu mehānisko un caurlaidības īpašību izpēte

Izstrādāta polimēru nanokompozītu iegūšanas metode, samaisot stirola-akrila kopolimēra šķīdumu ar organiski modificētu mālu suspensiju. Iegūtas un pētītas dažādas nanokompozītu kompozīcijas. Novērtēta organiski modificēto mālu ietek­me uz stiepes sprieguma-deformācijas sakarībām, elastības moduli, stiepes stiprību, sagraušanas pagarinājumu un ūdens tvaika barjērīpašībām (caurlaidību, šķīdību un difuzivitāti).

 

N. Babkina, Yu. Lipatov, T. Alekseeva, S. Grishchuk.

Savietošanās aģentu klātbūtnē veidojošos caurausto polimērstruktūru viskozi-elastīgās īpašības.

Ar dinamiskās mehāniskās analīdzes metodi pētītas nemodificētu un savietotu uz šķērssaistītā poliuretāna un lineārā polistirola bāzes veidotu daļēji cauraustu polimēru struktūru viskozi elastiskās īpašības. Par savietošanās aģentiem izmantoja oligobutadiēndiola kaučuku, oleīnskābi, oligouretāndimetilakrilātu, un etilēna glikola monometakrilātu. Savietošanās aģenta efektivitāti noteica pēc mehānisko zudumu relaksācijas maksimuma pīķa novietojuma attiecībā pret temperatūras asi kā arī pēc tā augstuma. Atkarībā no savas ķīmiskās dabas savietošanas aģenti dažādi ietekmē polimēru maisījuma komponentu savietojamību.

 

O. Mokrousova, A. Danilkovičs.

Dermas struktūras veidošana ar minerālu dispersijām.

Darbā pētīta dermas struktūras veidošanās, pildot to ar minerālu dispersijām pēcmiecēšanas-pildīšanas operācijas laikā. Konstatēts, ka dermas struktūras veidošanās ir atkarīga no ievadītās pildvielas, tās sadalījuma dermā un mijiedarbības ar kolagēnu. Darbā salīdzināta dermas struktūra, kas iegūta ar tradicionālo pildīšanas metodi un pildot ar māliem – kaolīnu un bentonītu. Lai palielinātu dermas tilpumu un pilnveidotu struktūru, rekomendēts hromādu pildīšanai izmantot ar nātrija polifosfātu modificētu bentonīta dispersiju.

 

V. Z. Barsukov, A. S. Katashinskii,  V. G.  Khomenko un K.V. Likhnitskii.

Polianilīna elektronstruktūra un piejaukumu ietekme uz tā struktūru un īpašībām

Izmantojot MOPAC kompjūtersistēmas PM3 programmatūru veikti trīs molekulāro klasteru – pilnīgi oksidēta polianilīna (PANI) (I), ar protoniem daļēji dopēta PANI (II) un ar HCl molekulām pilnīgi dopēta PANI – elektronstruktūru kvantu-ķīmiskie aprēķini.

Kvantu-ķīmiskā analīze apstiprina labi zināmo faktu, ka pēc PANI dopēšanas ar protoniem un anjoniem ievērojami pieaug tā vadītspēja un lokanība. Adsorbcijas kompleksa “dopēts PANI-skābeklis” modelēšana ļauj noskaidrot iepriekš konstatētā skābekļa elektronreducēšanās uz PANI virsmas efekta mehānismu. 

 

Yu.S. Lipatov, T.D. Ignatova, L.F. Kosyanchuk.

Pildvielas ietekme uz in situ iegūtu polimēru maisījumu īpašībām.

Pētīta pildvielas ietekme uz lineārā poli(metil metakrilāta) un poliuretāna maisījumu savietojamību. Pierādīts, ka pildvielas ievadīšana reakcijas maisījumā ļauj samazināt termodinamisko mijiedarbības parametru, kā arī palielināt starpfāžu apgabala īpatsvaru, t.i., ļauj samazināt komponentu noslāņošanos pa fāzēm. Abu efektu iemesls ir pieaugusī mijiedarbība starp maisījumu veidojošajiem polimēriem, notiekot nepilnīgai fāžu separācijai.

 

Yuri V. Savelyev, Olga A. Savelyeva, Ludmila A. Markovskaya, Vitaly Ya.Veselov.

Jauni bioloģiski aktīvu poliuretāna putu veidi un kompozīti uz to bāzes.

Sintezēti jauni dažāda sastāva poliuretāna veidi. Raksturota jauniegūto poliuretāna putu fungicīdā aktivitāte pret pelējuma un rauga ģints sēnēm - Aspergillis, Chaetomium, Penicillium, Trichoderma, Candida - un bakteriocīdā aktivitāte pret dažām patogēnām baktērijām - Staphylococcus aureus, E. coli, Klebsiella pneumoniae, Proteus. Poliuretāna putas raksturo savietojamība ar organisma audiem – notiek strauja audu vairošanās poliuretāna putās 1 līdz 3 mēnešu laikā bez vienotas šūnas kapsulas veidošanās un bez šūnas reakcijas. Poliuretāna putas izmantotas par pamatnes matricu granulveidīgiem cietiem adsorbentiem. Optimāla sastāva poliuretāna putu - aktīvās ogles kompozītsistēmu pamatnes porainās struktūras parametri (poru saturs pēc benzola Ws un īpatnējais virsmas laukums SBET) daudz neatšķiras no tīras ogles pamatnes parametriem un tiem ir praktiski tāds pats izmaiņu raksturs. Jauniegūtie paraugi uzrāda apmierinošu pretsēnīšu stabilitāti.

 

V. Babich, L. Perepelitsina, G. Svaytnenko, O. Grigoryeva.

Adhezīvās mijiedarbes pētījumi starp dispersu kaučukveida pildvielu saturošu polimēru maisījumu komponentiem

Izstrādāta adhezīvā savienojuma veidošanās tehnoloģija starp viskozi tekošā stāvoklī esošiem polimēriem. Pētīta spiediena, temperatūras un tehnoloģiskā cikla laika ietekme uz adhezīvo savienojumu stiprību perpendikulāras atslāņošanas gadījumā.

 

V. Plavan, A. Katashinsky, V. Barsukov.

Kolagēna un struktūrveidojošo aģentu mijiedarbības kvantu ķīmiskā modelēšana.

Ar kvantu ķīmisko aprēķinu palīdzību noskaidrota organisko miecvielu ķīmiskās struktūras ietekme uz to spēju strukturēt kolagēnu. Kvantu ķīmisko aprēķinu rezultāti tika izmantoti, lai noskaidrotu kombinēto miecēšanas mehānismu. Ir parādīts, ka ūdeņraža saišu stiprība starp alumīnija-tannīna kompleksu un kolagēnu ir ievērojami lielāka nekā starp tannīnu un kolagēnu. Tas izraisa strukturētā kolagēna hidrotermiskās stabilitātes pieaugumu

 

A. Brikova, Yu. Savelyev.

Ūdens dispersijas poliuretāna-karbamīda jonomēru struktūra un īpašības.

Polipievienošanās reakcijā no poli(tetrametilēnētera glikola (PTMG, Mn=1000), četriem izocianātu tipiem (heksametilēndiizocianāta (HDI), toluola diizocianāta (TDI), 4,4'- difenilmetāna diizocianāta (MDI), izoforona diizocianāta (IPDI)), 2,2 – bis(hidroksimetil)propionsābes (DMPA)) un dihidrazīdizoftālskābes (DHIPA) (ķēžu pagarinātājs), ar sekojošu sānu COOH grupu neitralizāciju (neitralizācijas aģenti -  trietilamīns (TEA) vai KOH vai NaOH) iegūti poliuretāna-karbamīda jonomēri(WBPU). Pētīta DMPA ietekme uz WBPU plēvju uzbriešanu ūdenī, kā arī to dinamiski-mehāniskajām īpašībām

 

G. Kerch, J. Zicans, R. Merijs Meri, A.Glonin.

Hitozāna ietekme uz mitruma migrāciju maizē uzglabāšanas laikā.

Konkrētā pētījuma mērķis bija izpētīt hitozāna ietekmi uz ūdens mijiedarbību ar maizes ingradientiem un novērtēt hitozāna molekulmasas ietekmi uz ūdens mijiedarbību ar maizes proteīniem un cieti, kā arī sakalšanas ātrumu. Saistītā ūdens un kopējā ūdens satura izmaiņas maizes mīkstumā noteica, izanalizējot ūdens sasalšanas, kušanas un iztvaikošanas termogrammas, kas iegūtas, izmantojot diferenciālo skanējošo kalorimetriju (DSC). Konstatēts, ka hitozāna klātbūtnē saistītā ūdens saturs un kopējais ūdens saturs maizes mīkstumā sakalšanas procesā samazinās straujāk. Noteiktas divas maizes mīkstuma sakalšanas pakāpes. Hitozāna ievadīšana palielina maizes sakalšanas ātrumu abos gadījumos. Hitozāna oligosaharīds un zemas molekulmasas hitozāns palielina maizes mīkstuma sakalšanas ātrumu lielākā mērā nekā vidējas molekulmasas hitozāns. Domājams, ka maizes sakalšanas procesā hitozāns palielina ūdens migrāciju no mīkstuma, kavē amilozes-tauku kompleksāciju un palielina gan cietes, gan glutēna dehidrācijas ātrumus.

 

M. Dzenis.

Eiropas reģionālā attīstības fonda un Sociālā fonda finansējuma ieguldījums zinātniskās infrastruktūras un cilvēkresursu attīstīšanai.

Apskatīta RTU Materiālzinātnes un lietišķās ķīmijas fakultātes līdzdalība divu nacionālo programmu ieviešanā. Projektā, kas saistīts ar zinātniskās infrastruktūras pilnveidošanu, ar Eiropas Reģionālās attīstības fonda un Izglītības un zinātnes ministrijas (IZM) finansiālu atbalstu iepirktas 8 augstas kvalitātes pētniecības iekārtas par vairāk nekā 894 000 Ls, kas ļaus daudz efektīvāk veikt pētījums materiālzinātnes, vides zinātnes un ekoloģijas, organiskās ķīmijas un farmācijas nozarēs. Apskatīti jautājumi, kuriem jāpievērš lielāka uzmanība, strādājot pie projektu ieviešanas.

Savukārt, otrs projekts, kas noris ar Eiropas Sociālā fonda ar IZM finansējumu, ļauj pilnveidot un finansiāli atbalstīt studijas doktorantūrā, veicina promocijas darbu pabeigšanu un aizstāvēšanu, kā arī jauno zinātņu doktoru iesaistīšanos pedagoģiskajā un zinātniskajā darbā RTU. Saņemot ESF finansiālu atbalstu, aizstāvēto promocijas darbu skaits pēdējos divos gados palielinājis apmēram 2.2 reizes.